Низкотемпературные показатели моторного масла
Сделаем небольшое отступление в область терминологии, дабы четко понимать суть терминов, касающихся низкотемпературных моментов. Итак, существуют температуры:
застывания, иначе Pour Point - температура, при которой масло перестает течь и его невозможно перелить из одной тары в другую. Например из канистры в двигатель. Не путайте с температурой "замерзания". В нефтехимии термин "замерзание" относят к светлым нефтепродуктам, например дизтопливу, "застывание" применимо к маслам. Часто в информационных листках производители указывают какие-то сумасшедшие температуры PourPoint. Встречаются и показатели минус 54оС. Это абсолютно не значит, что при такой температуре еще возможен запуск. Нет и еще раз нет. Температура застывания как правило ниже температуры прокачиваемости на 5 градусов. Для справки: при снижении температуры на 5оС вязкость моторного масла возрастает примерно в 2 раза;
предел прокачиваемости - вязкостная характеристика масла при низких температурах и малой скорости сдвига масляных слоев. Ниже этой температуры масляный насос просто не сможет закачать масло из поддона и продавить его по масляным магистралям, т.е. мы получим сухое трение и гибель мотора. Согласно стандарта SAE пределом прокачиваемости считается минимальная температура, при которой вязкость моторного масла составляет не выше 60000 МПас, обеспечивая прокачивание по масляной системе). Предел прокачиваемости как правило градусов на 5 выше температуры застывания и градусов на 10 ниже предела проворачиваемости;
предел проворачиваемости. Проверяется на "имитаторе холодного пуска" CCS (Cold Cranking Simulator). Составляет 6200 МПас для масел 0W-XX при температуре -35оС; 6600 МПас для масел 5W-XX при температуре -30оС; 7000 МПас для масел 10 W-XX при температуре -25оС. На самом деле эти величины не означают минимальную температуру, при которой возможно провернуть колечатый вал. Температура проворачиваемости - весьма условная величина, означающая, что стартер способен раскрутить коленвал до пусковых оборотов, т.е достижим успешный запуск.
Что происходит с двигателем при работе с низкой температурой масла?
Давайте попробуем понять, что вообще происходит с двигателем, его внутренностями, при низкотемпературном пуске. И вообще, что считать низкотемпературным пуском? Понятно, что затевая разговор про масло, мы подразумеваем абсолютную исправность АКБ, стартера, системы зажигания и топливной. Считаем, что топливо также соответствет сезону. Т.е. пуск сам по себе должен произойти без проблем. Рассмотрим два случая холодного запуска:
температура воздуха, а равно и успевшего нормально остыть за ночь двигателя равна или ниже т.н. предела проворачиваемости. ОК! Как-то смогли прокрутить - например таская машину на галстуке. Но это не значит, что все в порядке: если температура масла ниже указанной (абзацем выше) еще градусов на пять, то мы утыкаемся в т.н. предел прокачиваемости, т.е. вязкость масла достигает величины 60000 МПа. Это означает, что масло никак не сможет быть прокачано масляным насосом по масляным же каналам к подшипникам коленвала, в механизм ГРМ, никак не попадет на стенки цилиндров и поршни. Т.е. двигатель просто умрет. Да, видели и паяльные лампы под картером и кипяток на двигателе, но оно Вам надо? Думаю, понимая последствия, лучше при таких температурах посидеть дома.
второй случай - когда температура масла (читай - двигателя или забортного воздуха) холодным зимним утром выше температуры проворачиваемости. Понятно, что ситуация наиболее распространенная, т.к. каждый, кто живет в регионах с холодными зимами к этим зимам готовится и использует масла (по собственному решению или совету старших товарищей), способные обеспечить запуск при самых низких температурах, какие только могут случиться в его родном городе. Считается, что уверенный запуск может быть обеспечен при вязкости масла меньше 6500-7000 сСт . Вот в этом случае и возникают разногласия - можно (или нужно) сразу после пуска начинать движение? Или необходим длительный прогрев до рабочей (или приемлемой) температуры?
Так что же происходит с двигателем и маслом в нем при холодном пуске? Чем может быть опасен холодный пуск для двигателя?
большим временем наполнения масляных магистралей двигателя. Суть процесса: если принять мощность пары "АКБ+стартер" при температуре +20оС за 100%, то при температуре -30оС она составит только 20%. Т.е. стартер будет медленнее вращать коленвал, пуск в таких условиях с учетом нежелания бензина гореть при таких температурах произойдет позже. И все это время еле-еле вращающийся масляный насос будет работать с малой же производительностью, что приведет к медленному нарастанию давления в масляной системе. А давление ой как нужно! С точки зрения гидравлики пару трения (например шатунный или коренной подшипник скольжения) можно рассмотреть как жиклер, проходное сечение. Известно, что скорость потока (читай пропускная способность) через проходное сечение прямо пропорциональна площади сечения, разнице давлений "до-после" и обратно пропорционально вязкости жидкости. Хорошо, площадь сечения не меняется от температуры, но низкое давление в масляной системе (речь идет именно о первых секундах работы, когда стартер еле-еле крутит коленвал) плюс густое масло приведут к тому, что масла через вкладыш будет проходить много меньше, чем это необходимо. Результатом может стать разрыв масляной пленки и сухое трение, т.е. задиры на коленвалу. В двигателях М278 Mercedes поступил интересно - установил на магистраль подачи масла к форсункам охлаждения днища поршней отсечной клапан, который при низких температурах двигателя перекрывает подачу. Убиты "два зайца" - отключается лишний потребитель масла и быстрее прогреваются поршни. Из минусов - убрали лишний источник тепла для быстрейшего прогрева масла;
дальше масло начинает нагреваться и греется оно тем интенсивнее, чем масло более вязкое. Условно говоря при использовании 10W-40 само масло прогреется быстрее , чем на 0W-40 . Но тут мы сталкиваемся еще с одной особенностью двигателей Mercedes-Benz: за редким исключением все они оснащены теплообменниками вода-масло. Этот теплообменник (на фото) является дополнительной точкой, где масло теряет в этой ситуации столь нужное тепло, отдавая его намного медленнее прогревающейся охлаждающей жидкости. Поэтому на машинах с таким теплообменником масло греется намного медленнее. Итак, чем более вязкое масло используется в двигателе, тем быстрее масло нагревается: более вязкое масло обуславливает и высокое трение в парах. Следует отметить одну вещь – фактор влияния наличия топлива в масле. Очень часто приходится слышать рассказы, что на масле 10W-40 или даже 15W-40 двигатель неплохо запускается при температурах минус 30 и ниже. Владельцам данных авто есть смысл задуматься:
если в 5,5 литров моторного масла двигателя М271 попадет 500 мл бензина, то вязкость масла при температуре 40оС составит только 43% от вязкости чистого масла;
если в 5,5 литров моторного масла двигателя М271 попадет 350 мл бензина, то вязкость масла при температуре 40оС составит только 50% от вязкости чистого масла;
если в 5,5 литров моторного масла двигателя М271 попадет 190 мл бензина, то вязкость масла при температуре 40оС составит только 63% от вязкости чистого масла;
если в 5,5 литров моторного масла двигателя М271 попадет 100 мл бензина, то вязкость масла при температуре 40оС составит только 78% от вязкости чистого масла;
если в 5,5 литров моторного масла двигателя М271 попадет 44 мл бензина, то вязкость масла при температуре 40оС составит только 87% от вязкости чистого масла;
Боле того, 10% топлива, попавшие в моторное масло, через 24 часа работы двигателя превратятся не в ноль, а только в 0,7...1%. Т.е. топливо испаряется крайне тяжело.
зазоры в парах и сочленениях двигателя далеки от расчетных. Скажем по паре "поршень-гильза" зазор возрастает в два раза против номинального (заданного для процесса сборки, т.е. при температуре +20оС). Сами понимаете, что расчетные, т.е. при рабочей температуре зазоры еще меньше. Зато в паре "поршневой палец – поршень" наоборот - зазор стремится к нулю, т.е. мы говорим о "закусывании". Все полагаю замечали, что после низкотемпературного пуска двигатель работает намного громче. Это - результат работы с нерасчетными зазорами, которая в итоге приводит к чрезмерному износу двигателя. Считается, что один прогрев с "- 30" до рабочей температуры отбирает у ресурса двигателя около 500 км.
Нет комментариев