Рабочая температура масла в двигателе: нагрев частей и узлов
У многих неискушенных пользователей создается ощущение, что температура моторного масла в работающем двигателе постоянна во всех частях. Однако, такое суждение весьма далеко от реальности. Даже перемешивание, происходящее после стекания в поддон, не позволяет уравновесить распространяемую теплоту. Стекающая жидкость из разных узлов поступает с разным уровнем нагрева.
В двигателях внутреннего сгорания с воздушных охлаждением устанавливают масляные радиаторы, в них циркулирует смазка. Поток воздуха от вентилятора или набегающего потока забирает излишки имеющегося тепла. В тепловых машинах с жидкостной системой охлаждения перераспределение тепловых потоков происходит не только в систему охлаждения, система смазки также активно участвует в стабилизации состояния силовой установки.
Содержание
Что делает масло в двигателе
Смазка при работе ДВС выполняет следующие функции:
- создает несущие масляные пленки в местах передачи механической энергии от одних деталей другим: от поршня – к поршневому пальцу; от пальца – к шатуну; от шатуна – к колену коленчатого вала. Далее полученная энергия накапливается маховиком и раздается через трансмиссию на движители;
- уменьшает трение при движении поршня внутри цилиндра, на приводе газораспределительного механизма; в топливной аппаратуре и других узлах силового устройства;
- увеличивает уплотнение в камере сжатия горючей смеси, предотвращая прорывы газов наружу;
- вымывает образующийся нагар из зон его образования;
- выполняет защитные функции по предотвращению коррозии металлических элементов, находящихся в нагретом состоянии;
- отводит тепло от пар трения, стабилизирует температуру в контактирующих местах.
Большинство пользователей привыкло, что за теплоотвод отвечает охлаждающая жидкость. Но уже более ста лет исследователи, занимающиеся тепловыми машинами, установили следующее:
- примерно 25-30 % избытка тепла в ДВС с жидкостным охлаждением переносится смазочными жидкостями;
- в двигателях с воздушным охлаждением до 75…80 % тепловых потоков переносятся моторным маслом. Только небольшая доля теплоты отдается через ребра охлаждения на блоке и головке блока цилиндров.
Почему важна температура масла
Вязкость смазывающих жидкостей зависит от степени нагревания. В горячей жидкости текучесть довольно высокая, в охлажденном состоянии проявляются пластичные свойства. Относительное смещение между слоями в смазке зависит не только от касательных усилий, прилагаемых при вращательном движении. Нормальная нагрузка в парах трения меняет структурные свойства масла.
Как происходит контакт между деталями, изучает наука, названная «трибоника». У многих пользователей выработалось стойкое мнение о том, что идеальным трением будет такое, где контактирующие поверхности имеют абсолютно гладкую поверхность. Кажется, что зеркальный вид обеспечит минимальное сопротивление при контакте.
На самом деле подобные рассуждения оказываются справедливыми для тел, которые не деформируются при контактировании. Исследования, проводимые в отечественных и зарубежных лабораториях, доказали неработоспособность идеальной модели контакта. Установлено, что наличие шероховатости определенной глубины и периодичности образования гребней и впадин для реального процесса будет лучше. Во впадинах собирается смазывающая жидкость. За счет имеющихся адгезионных свойств она удерживается на месте, не стекает с поверхности. Только свежая порция масла выдавливает отработавшую. Поэтому наблюдается регулярный массовый обмен смазки.
При проектировании тепловых машин конструкторы учитывают особенности, работы смазочных материалов. Поэтому задавая материалы для изготовления деталей, продумывают и требования, которые следует предъявить к обрабатываемым поверхностям. При этом ориентируются на результаты испытаний по изучению распределения температуры по узлам ДВС.
В некоторых институтах (НАМИ, ЦНИДИ, НАТИ, ТАДИ и других) более 60 лет исследуются тепловые процессы, происходящие внутри тепловых установок. Особенно подробно изучались двигатели, используемые на мобильной колесной и гусеничной технике. Обобщенные результаты представлены в таблицах 1 и 2.
Таблица 1: Значения температуры в разных точках бензиновых ДВС
| Контролируемые точки в двигателе | Температура бензиновых в двигателях легковых автомобилей Волжского автомобильного завода (ВАЗ), °C | |||||||
| 2101 | 2103 | 2106 | 2108 | 2108-03 | 2107 | 21129 | 11183-50 | |
| Дно поршня | 340±10 | 345±8 | 355±6 | 343±8 | 345±12 | 360±8 | 355±10 | 365±8 |
| На канавке верхнего компрессионного кольца | 255±8 | 260±8 | 275±12 | 245±10 | 235±10 | 255±8 | 245±10 | 275±12 |
| На канавке второго компрессионного кольца | 235±10 | 250±12 | 265±10 | 235±8 | 215±12 | 235±8 | 225±10 | 245±10 |
| Внутри поршня, под камерой сгорания | 210±7 | 190±10 | 195±8 | 205±7 | 200±10 | 190±7 | 215±7 | 210±12 |
| Цилиндр в самой нижней точке нахождения поршня в конце такта расширения | 185±12 | 165±8 | 175±10 | 185±7 | 195±10 | 165±8 | 175±10 | 195±12 |
| Шатунная шейка при номинальной мощности (усредненное значение) | 135±9 | 140±10 | 145±8 | 140±10 | 155±8 | 140±12 | 135±10 | 150±10 |
| Коренная шейка коленчатого вала при максимальном крутящем моменте | 115±8 | 125±10 | 120±8 | 125±12 | 130±10 | 120±12 | 115±12 | 125±8 |
Таблица 2: Значения температуры в разных точках дизельных ДВС отечественного производства
| Контролируемые точки в двигателе | Температура в дизельных двигателях, °C | |||||||
| Воздушное охлаждение | Жидкостное охлаждение | |||||||
| Д-21 | Д-30Т | Д-144 | ЯМЗ-238 | Д-108 | СМД-62 | Д-240 | А-101 | |
| Дно поршня | 280±8 | 285±10 | 290±8 | 300±10 | 275±10 | 285±10 | 290±8 | 285±8 |
| На канавке верхнего компрессионного кольца | 215±7 | 225±10 | 230±10 | 235±8 | 195±10 | 195±12 | 205±12 | 210±10 |
| На канавке второго компрессионного кольца | 185±8 | 190±10 | 205±12 | 210±10 | 180±8 | 175±10 | 185±12 | 195±8 |
| Внутри поршня, под камерой сгорания | 165±8 | 160±10 | 155±10 | 175±10 | 150±8 | 135±10 | 145±8 | 150±10 |
| Цилиндр в самой нижней точке нахождения поршня в конце такта расширения | 145±8 | 140±10 | 145±10 | 125±12 | 110±8 | 105±12 | 115±8 | 105±10 |
| Шатунная шейка при номинальной мощности (усредненное значение) | 135±8 | 145±10 | 145±12 | 140±10 | 155±8 | 140±12 | 135±10 | 150±10 |
| Коренная шейка коленчатого вала при максимальном крутящем моменте | 130±9 | 135±10 | 120±8 | 115±8 | 125±12 | 120±8 | 125±10 | 130±8 |
* Исследования проводились при температуре воздуха +20…+22 ⁰С.
** Для зимней эксплуатации для Центрального региона необходимо отнять 20…30 ⁰С.
*** Для летней эксплуатации нужно прибавить 10…20 ⁰С.
**** При эксплуатации во влажном климате со среднегодовым выпадением осадков более 450 мм нужно прибавить +5…10 ⁰С.
Как подбирают моторное масло
Производители автомобилей и других видов техники, где используются ДВС, для своей продукции составляют инструкции по эксплуатации. Каждый заинтересован решить несколько основных вопросов:
- обеспечить безотказную эксплуатацию произведенной продукции. Отзывы через торговую сеть транспортных средств для устранения какого-либо вида недостатка ведут к дополнительным затратам, а также снижению прибыли. Внимание! Некоторые автопроизводители иногда проводят подобные акции не для устранения определенной проблемы, преследуются иные цели: показывают пользователям заботу о выпущенных изделиях. Маркетинговый ход закладывается еще на стадии формировании цены;
- подобрать оптимальный состав смазки из имеющегося ассортимента;
- наладить реализацию расходного материала, выпускаемого под собственным брендом.
При разработке рекомендаций учитываются условия, в которых предстоит эксплуатировать автомобиль. Важным является и сезон. Для стран с умеренным климатом характерно наличие зимы и лета, которые различаются по средней температуре на 30…40 ⁰С.
В зависимости от интенсивности эксплуатации среднегодовое значение пробега может быть от нескольких сотен километров до десятков тысяч. Поэтому нагруженность силовой установки заметно различаются.
Сопоставляя рекомендации производителей, можно определить общие рекомендации.
- Если необходимость смены моторного масла соизмерима со сменой времени года, то желательно использовать отдельно летние и зимние виды смазок.
- Если замена масла выполняется один раз в несколько лет, то целесообразно использовать универсальные моторные масла. Они обеспечат нормальные температурные условия эксплуатации в течение всех времен года.
Внимание! Каждый производитель указывает периодичность смены смазки в зависимости от пробега или отработанных мото-часов (устанавливаются счетчики). Следуя рекомендациям, каждый пользователь подбирает свой режим замены масла.
Как проявляется перегрев масла в ДВС
- На автомобилях, выпущенных в конце ХХ века, устанавливался датчик температуры охлаждающей жидкости. Для автомобилей с моторами, имеющими воздушное охлаждение («Запорожец», «Шкода», «Татра» и других) устанавливались датчики температуры картерного масла. Ориентируясь на их показания, автомобилист имел представление о состоянии двигателя.
Опытные водители знают, что стабильная температура охлаждающей жидкости в процессе эксплуатации автомобиля – это залог безотказной работы двигателя внутреннего сгорания. - В настоящее время на приборной доске информации о тепловом режиме двигателя нет. Состояние транспортного средства контролируется компьютером, им оснащены практически все новые автомобили. О возможных сбоях проинформирует зажигающийся индикатор, а также появляющаяся надпись «Check Engine». При появлении подобной информации нужно проверить, какой датчик показывает на наличие сбоя в работе. Возможно, замечен перегрев моторного масла.
- Ездить с «Check Engine» нежелательно. Проще предупредить проблему, чем в дальнейшем устранять ее последствия.
Загрузка...