Температура масла в двигателе-свойства и характеристики

Работа двигателя внутреннего сгорания предполагает использование противоизносной жидкости – моторного масла. От него во многом зависит срок службы и мощностные характеристики транспортного средства. Моторное масло постоянно циркулирует по каналам системы, отводит тепло, смазывает механизмы. За счет этого происходит его перемешивание, частичное остужение и частичный нагрев. Температура масла в двигателе постоянно меняется. Какой же она должна быть, чтобы система работала исправно? Попробуем разобраться.

Моторное масло и температура двигателя

Смазочная жидкость является важным компонентом для работы любого двигателя. Документом, определяющим классификацию и обозначение масел, применяемых на двигателях внутреннего сгорания, является межгосударственный стандарт ГОСТ 17479-85, с дополнениями 1999 года. Требования этого документа взаимосвязаны с международными стандартами SAE, API и ACEA, которые определяют параметры масел в зависимости от сезона и температуры окружающей среды. Стандарт SAE определяет вязкостно-температурные характеристики смазки. Стандарт API указывает на применение смазки, в зависимости от типа двигателя, срока его выпуска и технических параметров (например, с турбонадувом или без). Стандарт ACEA разработан европейскими производителями. Он похож на стандарт API, но имеет более жёсткие показатели.

На основании указанных документов, автомасло бывает бензиновое, дизельное и универсальное. Масляный раствор изготавливается из минерального масла с добавлением различных компонентов и присадок. В зависимости от добавок, масляная жидкость в машинный агрегат делится на: минеральную, синтетическую и полусинтетическую.

По своей структуре масляный раствор разделяется на три разновидности:

1. Зимняя. Особенностью является более жидкое состояние, что позволяет облегчить моторный пуск автомобиля. В теплое время года масляный раствор не пригоден для применения, так как в процессе эксплуатации его вязкость станет меньше нормативной. Функции по защите и смазке агрегатов будут сведены к минимуму. Имеет буквенно-цифровую маркировку.
2. Летняя. Применяется при температуре окружающей среды выше нуля градусов. Такая жидкость имеет высокий показатель вязкости и текучести. Не рекомендуется использование зимой, так как из-за высокой вязкости двигательный пуск автомобиля будет трудным. Имеет цифровую маркировку.
3. Всесезонная. Наиболее популярная разновидность жидкости у всех водителей. Может использоваться в любое время года при любых температурах окружающей среды. Имеет двойную маркировку.

Выбор масла оказывает прямое влияние на температуру двигателя. Рабочая температура силовой установки находится в пределах от 70 до 90 градусов в зимнее время. С повышением температуры до нулевой отметки, можно начинать движение при прогреве двигателя до 50-70 градусов. В летнее время узлы и агрегаты не нуждаются в прогреве. Начинать движение можно в естественных условиях. При рекомендуемом температурном режиме, мотор надежно запускается и работает, а наполнение цилиндров проводится в максимальном объеме. Некоторые виды пусковиков имеют нормальный рабочий режим при температуре от 100 до 110 градусов. В основном, это мотый агрегат воздушного охлаждения, например двухтактный движок.

Негативные явления в ДВС из-за нарушений теплового режима

Причиной старения моторного масла являются окислительные процессы элементов углеводородной группы, происходящие в масляной основе. При этом выделяются продукты реакции в виде различных отложений: нагары, лаки, шламовые осадки. Наибольшее влияние на это оказывают температурные условия.

Нагар — это твердая субстанция в виде сажи, являющаяся продуктом окисления углеводородов. Сюда же входят несгоревшие элементы топлива (железо, свинец), а также различные механические примеси. Нагар вызывает всевозможные нарушения нормального рабочего процесса (детонацию, калильное зажигание и некоторые другие).

Лак — результат окисления масляной пленки, покрывающей контактирующие поверхности, под действием высокой температуры в камере сгорания. До 80% его объема занимает углерод, остальное — кислород, водород и зола. Лаковое покрытие ухудшает теплопередачу через масляную пленку и приводит к опасному перегреву поршня и цилиндра. Наиболее опасно отложение лака в поршневых канавках, приводящее к залеганию колец вследствие «коксования». Последнее представляет собой симбиоз нагара и лаковой пленки.

Шламы — смесь продуктов низкотемпературного окисления углеродных соединений с водными и эмульсионными загрязнениями. Причинами их возникновения являются: недостаточная температура двигателя, низкое качество масла, особенности конструкции мотора, а также режим эксплуатации.

Как устроена система смазки двигателя

Задача системы смазки – это хранение, транспортировка, очистка и подача масла к трущимся узлам двигателя с целью снизить трение сопряженных деталей, обеспечить плавный пуск двигателя и не допустить его перегрева. Выполнение задачи обеспечивает комплекс узлов и агрегатов, который включает:

1. Картер двигателя (поддон) со сливной горловиной.
2. Масляный насос.
3. Фильтр для очистки масла.
4. Радиатор для охлаждения масляной жидкости.
5. Редукционный клапан.
6. Датчик давления.
7. Датчик температуры.
8. Трубопроводы.

Функциональность смазочных жидкостей

Чтобы силовой агрегат функционировал устойчиво, необходимо правильно подобрать смазочный раствор. Его выбор проводится по параметрам, основными из которых являются:

1. Вязкость. Основной показатель любого масла. Означает способность масляной жидкости поддерживать должный уровень текучести, покрывая детали внутри двигателя. Степень вязкости зависит от температуры двигателя и своей собственной. С повышением температуры уровень вязкости падает.
2. Индекс вязкости. Величина, определяющая уровень вязкости смазочного раствора в зависимости от его температуры. Увеличение индекса вязкости увеличивает диапазон температур, в которых он может работать. Показатель является разным для каждого вида масла.
3. Температурное показание вспышки. Значение, которое определяет уровень легкокипящих фракций в масляной жидкости. У качественных масел вспышка происходит при температуре от +230 градусов и выше. Если масляный раствор не качественный, то маловязкие компоненты будут быстро выгорать и испаряться, а его расход будет увеличиваться.
4. Температурное показание кипения. Показатель, при котором масляная жидкость теряет свойство вязкости и смазочные показатели. Ее вскипание приведет к контакту трущихся деталей силовой установки и выходу ее из строя.
5. Температурное показание воспламенения. Величина критического нагрева масляной жидкости. Ее горение начинается при достижении ее температуры +260 градусов. Воспламенение грозит взрывом движка и травмами для пассажиров.
6. Летучесть. Масляный раствор начинает испарение при температуре +250 градусов. Определение летучести проводят способом НОК. При указанной температуре на протяжении одного часа необходимо провести кипение одного литра масла. Если через час останется 900 грамм жидкости, то уровень летучести составляет 10%. По международным стандартам, эта норма не должна превышать 15%.
7. Температурное показание застывания. Величина, определяющая уровень потери текучести масляной жидкостью. При достижении температуры застывания вязкость смазки резко возрастает или происходит процесс увеличения вязкости с застыванием парафина, в результате чего смазка затвердевает.
8. Щелочное значение ТВN. Число, которое определяет щелочные характеристики масла, полученные в результате добавления моющих и деградирующих присадок. Это показатель способности масляной жидкости к обезвреживанию вредных примесей и кислот, получаемых в результате работы силовой установки. Уменьшение щелочного показателя свидетельствует об уменьшении числа активных присадок, что может привести к коррозии внутренних деталей силовой установки.
9. Кислотное число ТАN. Показатель, который определяет присутствие в смазочной жидкости элементов окисления. Увеличение кислотного числа говорит о присутствии большого число продуктов окисления. Кислотное число определяют при отборе масла для проведения его анализа. Обычно, увеличенное кислотное значение связано с длительной эксплуатацией или высокой рабочей температурой силовой установки.

Рабочая температура масла в двигателе

Смазка, в зависимости от своих характеристик, может применяться в температурном диапазоне от — 50 до + 170 градусов. От температурного режима двигателя зависит рабочая температура масла в разогретом двигателе и сохранение ее вязкостно-технических параметров. Нормальный температурный режим двигателя составляет от + 80 до + 90 градусов. При таком прогреве, пусковой агрегат имеет максимальный коэффициент полезного действия. Масляная смазка прогревается на 10-15 градусов больше, чем охлаждающая жидкость. Поэтому, рабочая температура моторного масла в разогретом двигателе, находится в пределах от + 90 до + 105 градусов. Не рекомендуется превышать верхний показатель. Это грозит смазке потерей характеристик и быстрому износу трущихся деталей.

Определение вязкости по маркировке

На фирменной канистре с моторным маслом любого производителя содержится подробная информация о показателе вязкости продукта по системе САЕ. Обозначение вязкости состоит из числовых и буквенных символов, например, 5W40.

Здесь английская литера W говорит о зимнем параметре. Числа, стоящие слева и справа от нее — зимний и летний показатели температуры соответственно. В этом диапазоне обеспечивается стабильная работа двигателя, использующая конкретный товар.

Изменения температуры масла в двигателе

Детали двигателя изготовлены с учетом их расширения при нагревании и возвращения к первоначальному состоянию по мере остывания двигателя. От того, какая температура масла в работающем двигателе, зависит работа силового агрегата. Чересчур низкое или высокое нагревание масла работающего движка влечет негативные последствия.

Низкой температурой смазки можно считать отметку в + 80 градусов. При таком показателе снижается эффективность силовой установки и уменьшение ее ресурса. Детали силового агрегата буду иметь незначительное расширение, что приведет к образованию зазоров между ними и уменьшению компрессии. При слабо прогретом пусковике влага способна конденсироваться и образовывать в смазке кислоты, которые будут влиять на износ узлов и агрегатов. Низкий градус может вызвать загустение и зависание смазки. Это повлияет на ее прохождение через фильтр, создает вакуум в системе смазки и трудности в работе силовой установки.

Высокое нагревание еще опасней, чем низкий показатель нагрева. Разогрев масляной жидкости выше + 105 градусов ведет к тому, что ее вязкость резко уменьшается и увеличивается текучесть. Под нагрузкой зазор между деталями почти исчезает, детали кривошипно-шатунного механизма вступают в контакт между собой.

Гидродинамическое и граничное смазывание: в чем отличия?

Гидродинамический процесс происходит так: масляная жидкость прокачивается насосом и, проходя теплообменник, попадает к коленчатому валу через систему фильтрации. Данные действия выполняются под давлением, и если рабочая температура двигателя в норме, смазка проходит весь путь за доли секунды. В начале вращения создается так называемый масляной клин. Он образуется из-за того, что смазочная жидкость под сильным давлением попадает в промежуток между шейками коленчатого вала и подшипниками.

Если двигатель запускают в холодное время года, в нем происходят точно такие же процессы. Но из-за большой вязкости масло не может проходить через фильтр. В результате смазочная жидкость проходит через обходной клапан, из-за чего продукт частично не фильтруется. Однако на нормальную работу двигателя такая ситуация не влияет. Конструктивные особенности мотора обеспечивают прохождение оксоли к его деталям, даже если фильтр блокирует поток жидкости. Когда температура повышается, вязкость становится меньше и смазка вновь начинает проходить фильтрующую систему, не затрагивая обходной клапан.

Процесс под названием «граничное смазывание» заключается в постоянном возобновлении масла. При этом используется жидкость, содержащая противоизносные присадки. Таким образом происходит смазывание всех деталей двигателя, которые оксоль проходит без давления.

Возобновление смазочного материала осуществляется благодаря распылению через форсунки или в процессе разбрызгивания. Двигатели нового поколения имеют специальные охлаждающие форсунки, благодаря чему понижается температура поршня. Граничное смазывание позволяет постоянно уносить отработанное масло от частей механизма и приносить его новую порцию.

Вязкостно-температурные характеристики

Согласно межгосударственного стандарта 17479.1-85, масла разделяются по вязкости, назначению и рабочим показателям. По вязкости смазки делятся на зимний и летний классы. Класс имеет цифровое обозначение, к зимнему классу добавляется буква «з».

По назначению масляные жидкости делятся на группы, определяющие эксплуатационный режим силовых агрегатов, с соответствующей маркировкой:

1. Нефорсированные моторы бензинового и дизельного типа. Маркируется буквой «А».
2. Малофорсированные моторы бензинового и дизельного типа. Маркируется буквой «Б1» — бензиновые, «Б2» — дизельные.
3. Среднефорсированные моторы бензинового и дизельного типа. Маркируется буквой «В1» — бензиновые, «В2» — дизельные.
4. Высокофорсированные моторы бензинового и дизельного типа, работающие в различных условиях. Маркируется буквой «Г1, Д1» — бензиновые, «Г2, Д2» — дизельные, «Е1, Е2»

Маркировка масла состоит из цифр и букв. Например, маркировка М-4з/6В1 обозначает: М – масло, 4 – класс вязкости, буква «з» — зимнее, 6 – класс вязкости летом, В1 – среднефорсированный бензиновый силовой агрегат. По характеристикам совпадает маслу SАЕ 10w/20.

Вязкостно-температурные характеристики масел по межгосударственному стандарту 17479.1-85 и соотношение с SАЕ, выложены в таблице:

Класс вязкости в странах СНГ	Наибольшая вязкость при -18С	Параметры вязкости при +100С		Классификация SАЕ
		минимум	максимум
3з	1200	3.8	5w
4з	2500	4.1	10w
5з	6100	5.6	15w
6з	10500		20w
6	7.0		20
8	7.0	9.5	20
10	9.5	11.5	30
12	11.5	13.0	30
14	13.0	15.0	40
16	15.0	18.0	40
20	18.0	23.0	50
3з/8	1200	7.0	9.5	5w/20
4з/6	2500	5.5	7.0	10w/20
4з/8		7.0	9.5
4з/10		9.5	11.5	10w/30
5з/10	6100
5з/12		11.5	13.0
5з/14		13.0	15.0	15w/40
6з/10	10500	9.5	11.5	20w/30
6з/14		13.0	15.0
6з/16		15.0	18.0