Тепловой режим автомобильного мотора

При сгорании горючей смеси в двигателе внутреннего сгорания (ДВС) выделяется тепло. Критические температуры, при которых возможно повреждение термически нагруженных деталей:

Температура жидкости в системе охлаждения задается в пределах — 80 — 90°C. Она поддерживается конструктивно: термостат, радиатор, включающийся по сигналу температурного датчика вентилятор принудительного охлаждения. Моторное масло при этом нагрето несколько выше — в среднем до 90 — 100°C.

Функции масла и режимы смазывания

Моторное масло выполняет следующие задачи:

• отводит тепло от зоны трения, способствуя снижению рабочей температуры;
• уносит механические частицы, предотвращая абразивный износ;
• нейтрализует агрессивную среду, препятствуя коррозионному изнашиванию;
• сдерживает прорыв газов, уплотняя рабочую камеру.

Существует 2 основных вида масляного взаимодействия: граничное и гидродинамическое.

1. При первом режиме смазка поступает к трущимся поверхностям без напора и смачивает их, сокращая износ. Смазывающий продукт непрерывно обновляется разбрызгиванием или с помощью форсунок. Таким способом смазываются: шатунно-поршневая группа (включая поршни с кольцами), зубчатая цепь, рокеры, клапаны и ряд других деталей.
2. Гидродинамическое смазывание — когда смазывающая жидкость подается в область трения от напорного маслонасоса. При этом образуется масляный клин, заставляющий внутреннюю деталь «всплывать» на масляной пленке, благодаря чему между поверхностями образуется зазор, исключающий прямой механический контакт. Пример — смазка подшипников коленчатого и распределительного вала.

Роль вязкости смазочных масел

Одной из характеристик моторного масла является его динамическая вязкость, измеряющаяся в сантистоксах. Этот параметр оказывает влияние на долговечность работы автомобильного двигателя и обычно указывается в мануале транспортного средства.

Кроме технических особенностей мотора на выбор вязкости смазочного материала оказывают и сезонные температуры эксплуатации. С повышением температуры вязкость масла уменьшается, с понижением — увеличивается. Поэтому для зимы она должна быть меньше, для лета — больше.

В наиболее используемых всесезонных маслах содержатся специальные компоненты — вязкостные присадки, призванные обеспечить требуемую вязкость при повышенной температуре. Кроме того, необходимо поддерживать в определенных пределах и рабочую температуру масла.

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.

Оптимальная температура смазочной жидкости

Советские ученые из НАМИ определили наиболее благоприятную температуру работающего двигателя, при которой износ деталей является минимальным. Как для карбюраторных, так и для дизельных моторов нужно, чтобы температура масла в нормально работающем двигателе находилась в интервале 70 — 80°C.

Для достижения указанных значений охлаждающая жидкость на современных двигателях в нормальных условиях эксплуатации не нагревается выше 80 — 90°C. С учетом этого, оптимальной температурой масла считается 90 — 105°C, или на 10 — 15 градусов горячее охлаждающей среды.

Недостаточная рабочая температура

Если масло холоднее 90°C, эффективность работы двигателя снизится, с одновременным уменьшением его ресурса. Поршневые юбки, охлаждаемые смазывающей жидкостью, расширятся меньше, чем при расчетной температуре.

Из-за увеличения тепловых зазоров между поршнем и цилиндром уменьшится компрессия, а значит — снизится эффективность рабочего процесса. Кроме того, смазка начнет разбавляться горючим, что приведет к образованию сажи и увеличению расхода топлива.

Еще одним негативным следствием недостаточно нагретого масла является выделение кислот из отходов рабочего процесса. В цилиндрах двигателя всегда присутствует влага, попадающая с атмосферным воздухом. При нормальном температурном режиме вода почти полностью испаряется.

Когда масло недостаточно горячее, условия для образования кислот становятся благоприятными. Кислотные составляющие способны реагировать с легкими металлами, в результате чего двигатель не прослужит ожидаемого срока.

Чем опасен перегрев масла

Избыточный нагрев смазочной жидкости намного опаснее предыдущего случая. До того как рабочая температура масла не выходит из допустимых границ, детали, работающие в гидродинамическом режиме смазывания (шатунные и коренные шейки коленвала), не имеют механического контакта между собой.

После нагрева масла выше 105°C, вязкость его уменьшается, и оно становится более текучим. При этом под действием нагрузки масляный зазор теряет свою несущую способность, и взаимодействующие детали вступают в соприкосновение.

С этого момента за счет трения начинают разогреваться трущиеся детали, а тепловой зазор между ними сокращается. Повышающаяся температура масла приводит к его окислению, теоретически это можно выявить с помощью лабораторного анализа. Когда масло нагревается выше 125°C, оно становится настолько текучим, что просачивается сквозь маслосъемные кольца и проникает в рабочую полость цилиндра, где и происходит его угар.

Из-за увеличивающегося расхода масло приходится доливать, при этом все масляные присадки обновляются, и результаты анализа оказываются недостоверными. Двигатель начинает усиленно изнашиваться, но это часто списывают на плохую работу смазочной системы.

И только после поломки мотора можно обнаружить, какая причина способствовала печальному исходу. При масляном голодании был бы поврежден маслонасос, а на поршнях могли быть задиры. А в этом случае насос исправен, но задраны шейки коленвала.

Заканчивая статью, хотелось бы посоветовать водителям, желающим сохранить здоровье своего железного «коня», не допускать длительной езды на больших оборотах, следить за температурой моторного масла, своевременно производить его замену и заливать проверенный продукт с рекомендованной автопроизводителем вязкостью.

Рабочая температура масла в двигателе

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.

Функции моторного масла

Моторное масло внутри двигательной системы играет важную роль. Оно выполняет следующие функции:

• Снижает трение между механизмами, способствует сохранению целостности металлических поверхностей.
• Предотвращает прорывы газа из камеры сгорания наружу.
• Очищает каналы системы, способствует устранению их засорений.
• Предотвращает образование нагара и копоти внутри рабочего пространства.
• Обеспечивает защиту от коррозийных процессов.
• Способствует отводу тепла, стабилизирует температуру в местах трения.

Большая часть автовладельцев уверена, что перегрева двигателя не допускает охлаждающая жидкость, но исследователи доказали, что около 70% тепла из рабочей зоны выводит именно моторное масло.

Почему температура моторного масла важна

Степень вязкости смазочного состава напрямую зависит от его температуры. При чрезмерном нагреве нефтепродукт обретает повышенную текучесть и стремительно стекает с рабочих поверхностей. В охлажденном состоянии происходит обратная реакция: жидкость кристаллизуется, повышается ее плотность, увеличивается вязкость. Когда такие температурные сдвиги происходят в рабочем диапазоне, это не нарушает работы системы, однако выход за пределы «дозволенного» влечет за собой серьезные последствия.

Слишком низкая температура

Рабочая температура внутри картера не должна опускаться ниже границы в 90°С. Если вдруг произошло снижение, система охлаждения еще больше понизит данный показатель, а это уже чревато неэффективной работой всей силовой установки. При пониженных температурах масла в двигателе происходит недостаточное расширение металлических элементов. Из-за этого образуются слишком большие зазоры между механизмами. Данные зазоры влекут за собой появление вибрации в двигателе и преждевременное разрушение механизмов. Недостаточный нагрев смазочного состава приводит к повышению его плотности и невозможности справляться с возложенными на него функциями.

При недостаточно прогретом моторе внутри него начинает скапливаться влага, которая, попадая в моторное масло, запускает процесс образования кислот. Кислоты в свою очередь разрушают легкие металлы. При нормальной температуре вода в рабочей зоне не концентрируется.

Рабочая температура масла в двигателе не может быть достигнута в следующих случаях:

1. Нарушение герметичности системы. Если через патрубки происходит обильный подсос воздуха, то двигатель не сможет набрать требуемую температуру.
2. Выход из строя термостата. Подклинивание этого миниатюрного элемента способно нарушить работу всей системы. Если термостат не закрывается, то происходит интенсивная потеря тепла.
3. Смешивание охлаждающей жидкости с моторным маслом. Нарушение герметичности системы охлаждения может повлечь за собой попадание антифриза в смазочный состав. Это в свою очередь вызовет потерю работоспособности обеих смазок и повысит риск отказа двигательной системы.

Слишком высокая температура

С недостаточным прогревом все понятно, но что меняется, если температура превышает допустимые нормы? Максимальная температура масла не должна превышать 125°С. Если повышение происходит, нефтепродукт перестает поступать на поршневые кольца и начинает гореть. Вместе с гарью образуется копоть, которая забивает каналы системы и вызывает масляное голодание.

Горение масляной смеси вынуждает автовладельца делать регулярную доливку. При смешивании с новой жидкостью происходит временное восстановление температурного баланса.

Если ваш автомобиль стал чаще просить поднять уровень смазки, это повод показать его специалисту.

Температура масла в двигателе, как правило, повышается, когда в системе охлаждения падает уровень охлаждающей жидкости и давление моторного масла. В последнем случае жидкость не успевает отвести тепло из рабочей зоны и нагревается под воздействием раскаленных поверхностей.

Устаревание масла и потеря его вязкостных свойств также могут стать причиной нарушения температурного диапазона.

Как правильно выбирать смазочный состав моторного масла

Все автопроизводители, перед тем, как определенная модель транспортного средства поступает в свободную продажу, проводят комплекс исследований для определения допустимой вязкости и химической основы смазочной жидкости автомобиля. Т.к. каждый двигатель уникален по своему, он нуждается в определенном типе нефтепродукта. И только опытным путем можно определить, какие составы ему подойдут. После проведенных испытаний инженеры фиксируют результаты в руководстве по эксплуатации автомобиля.

Каждый автолюбитель должен перечисленные автопроизводителем требования соблюдать беспрекословно. Любое отклонение от них повлечет серьезные проблемы с двигательной системой, которые оставят невнимательного владельца «без колес».

При эксплуатации транспортного средства необходимо соблюдать следующие правила:

1. Необходимо использовать только рекомендованные автопроизводителем виды моторных масел. Не экспериментировать с их смешиванием.
2. Регулярно проводить техническое обслуживание автомобиля в соответствии с его сервисной книжкой.
3. Нельзя закрывать внешние вентиляционные отверстия транспортного средства для длительного удерживания тепла внутри машины. Такая мера может спровоцировать перегрев двигательной системы и нагрев масла.
4. Необходимо проводить проверку исправности системы охлаждения. Антифриз или тосол должен заменяться в соответствии с периодичностью, установленной производителем.
5. Раз в неделю важно проверять уровень моторного масла в системе. Если его мало, доливать следует только аналогичную смазку.

Почему производители не рекомендуют смешивать нефтепродукты

Состав нефтепродуктов сильно отличается друг от друга. Причем даже в рамках одного бренда ингредиенты, используемые для создания смазки, могут быть различны. Представьте теперь, насколько сильно отличаются друг от друга моторные масла конкурирующих производителей? При смешивании двух таких нефтепродуктов однородность наступает крайне редко. Ввиду различающихся составов нагрев и остужение будет проходить асинхронно. К примеру, в двигателе вашей машины было залито масло Liqui Moly 5w30 Molygen, а вы решили долить в него Castrol Vecton 10w40. Что произойдет? Жидкости образуют внутри установки два слоя, которые будут распределяться, нагреваться и остывать автономно друг от друга. Смазка с индексом 10w40 будет дольше нагреваться и дольше сохранять тепло из-за более высокой плотности, чем 5w30. 5w30 будет более резво откликаться на внутренний «климат» мотора. Таким образом, внутри него будет нарушен тепловой баланс, который приведет к нестабильной работе системы.

Разбавлять ГСМ другими составами можно только в экстренных случаях и только для того, чтобы доехать до ближайшего сервисного центра. В остальных ситуациях подобные деяния могут спровоцировать заклинивание коленвала.

Подведем итог

Какая температура масла должна быть в двигателе? На этот вопрос ответили много лет назад советские ученые из НАМИ. Они провели ряд исследований и смогли установить благоприятную температуру моторного масла, при которой износ металлических элементов является минимальным — 90-105°С. При этом, температура охлаждающей жидкости должна быть на 10°С ниже. Любое отклонение от нормы способно привести к преждевременному износу механизмов, влекущему за собой дорогостоящий ремонт силовой установки. Поэтому при появлении первых симптомов повышения или снижения температуры моторного масла необходимо проводить диагностику всего автомобиля.

Также следует помнить, что рабочая температура масла в двигателе будет сохраняться в допустимом диапазоне в спокойном стиле вождения, не предполагающем длительной работы на повышенных оборотах.