Двигатель и масло. Часть 1. Заправляем и обкатываем

Продолжаем публикации об ассортименте и технологиях MS Motorservice International, дивизиона Rheinmetall Automotive концерна Rheinmetall Group AG. Несколько статей будут посвящены теме «Двигатель и масло». Причем не свойствам моторного масла, как обычно бывает в статьях, а именно особенностям его работы в ДВС. Сегодняшняя беседа о том, как правильно заправить двигатель маслом и обкатать его после ремонта.

Не заливать, а нагнетать

Перед нами новый или капитально отремонтированный двигатель. Ему хонинговали гильзы, меняли поршневую, шлифовали или меняли коленчатый вал, подбирали по каталогу подшипники, прокладки и сальники. Впрочем, не будем вдаваться в подробности, что именно ему делали и меняли. Важно, что все запчасти фирменные, навесное оборудование тоже. Все от MS Motorservice International. Это к тому, что качество комплектующих – на уровне, они подводят редко. Значит, качество сборки и надежность агрегата зависит от квалификации механика и строгого соблюдения технологии.

Мотор собрали в чистом светлом помещении и начали готовить к эксплуатации. Пора заливать моторное масло. Значит, откручиваем пробку заливной горловины, берем канистру или шланг от бочки и… Ни в коем случае! Масло, заправленное в «сухой» двигатель самотеком, не обеспечит надлежащего смазывания и защиты пар трения.

И тогда при первом запуске отремонтированного двигателя может едва ли не сразу выйдут из строя подшипники скольжения. Причем шатунные пострадают сильнее коренных, как более нагруженные. Ведь они рассчитаны на работу в гидродинамическом режиме смазки, когда поверхности трения разделяет прочный и надежный масляный клин. А в системе смазки нашего мотора воздух, и пока его не удалишь, масляный насос не сможет создать давление.

Некоторые мотористы скажут: ну мы же смазываем все трущиеся поверхности, и лишь потом ставим и затягиваем крышки подшипников! Верно. Но надолго ли хватает этой смазки? Она срабатывается задолго до заполнения масляных каналов и создания необходимого давления. И тогда – полусухое трение, нагрев, задиры шеек, повторный ремонт.

Поэтому производители двигателей и моторных компонентов категоричны: заправлять масло в новые или отремонтированные двигатели необходимо только под давлением! Тогда будут защищены не только подшипники коленчатого и распределительного валов, но и гидронатяжители цепного привода ГРМ, механизмы изменения фаз газораспределения, гидротолкатели, и всё, что смазывается моторным маслом, – турбонагнетатели, топливные насосы высокого давления (ТНВД), вакуумные насосы и прочие компоненты.

Операция заправки совсем несложная. Выполняется вручную с помощью резервуа­ра с насосом и манометром (рис. 1). Это оборудование позволяет не только удалить воздух из системы смазки, но и заполнить все масляные каналы, обеспечив надежную работу деталей после пуска.

Итак, начнем. Подсоединяем резервуар к масляной системе двигателя через специальное заводское отверстие, если таковое имеется. А если его нет – выворачиваем датчик давления масла и подключаем оборудование вместо него. После подсоединения нагнетаем давление ручным насосом.

Разумеется, клапанную крышку необходимо снять. Масло подают в двигатель до тех пор, пока оно не начнет выступать из наиболее удаленных от масляного насоса точек смазки. К таковым относятся втулки коромысел и подшипники распределительных валов в двигателях с верхневальной схемой.

При заполнении двигателя маслом следует вручную проворачивать коленчатый вал. А развиваемое насосом давление не должно превышать максимально допустимого значения для данного двигателя. Но, как правило, хватает 4–6 бар.

Важно следить, чтобы уровень масла в резервуаре не опускался ниже минимальной отметки. Если при заполнении двигателя маслом замечено всасывание воздуха и его попадание в систему смазки, весь процесс нужно выполнить заново.

Кстати, резервуар для закачки масла может послужить и диагностическим прибором. Как вы уже знаете, у него есть манометр. Так вот, заправив двигатель маслом, не спешите отсоединять резервуар, понаблюдайте за стрелкой. Давление должно какое-то время держаться. Если оно упало мгновенно, значит, двигатель собран плохо, герметичность системы смазки где-то нарушена.

Как надо обкатывать двигатель

Начнем с того, как не надо этого делать. А именно, не следует обкатывать новый или отремонтированный двигатель в режиме холостого хода. Даже если вы заправили его маслом в соответствии со строгими рекомендациями предыдущего раздела.

А теперь подробнее. По данным мониторинга MS Motorservice International, ремонтные предприятия во многих странах, включая и Россию, практикуют абсолютно бесполезный, а зачастую даже вредный метод обкатки двигателя: заставляют его работать в режиме холостого хода – часами, а то и сутками. Механики уверены, что для двигателя это благо, ведь он «не нагружается», а детали «спокойно прирабатываются».

На самом деле этот, с позволения сказать, «метод» может привести к сильному износу и смертельным повреждениям деталей. Судите сами.

Масляный насос при малой частоте вращения коленчатого вала создает слишком низкое давление и не обеспечивает поступ­ления достаточного количества масла к парам трения. Подшипники страдают от масляного голодания и не охлаждаются вовремя. А неизбежные при обкатке продукты износа не вымываются из зон контакта поверхностей.

Все мы знаем, что внутренности двигателя смазываются не только под давлением, но и разбрызгиванием. Так вот, в режиме холостого хода на стенки цилиндров масло разбрызгивается в недостаточном количестве (рис. 2). Продукты износа также не смываются. Последствия, надеемся, понятны.

Форсунка подачи масла для охлаждения днища поршня (стрелка на рис. 2) в режиме холостого хода также не открывается. Соответственно, поршень не охлаждается, а слишком малое количество масла приводит к недостатку смазки в поршневом пальце и втулке головки шатуна.

Клапаны, распределительный вал и коромысло также получат недостаточное количество масла. А что с поршневыми кольцами? К сожалению, в режиме холостого хода они не могут обеспечить достаточное уплотнение между поршнем и стенкой цилиндра. Горячие газы нагревают стенку и разрушают слабую масляную пленку. А временами масло может попасть в камеру сгорания и нарушить работу двигателя. Свидетельством тому станет дым из выхлопной трубы.

И наконец, турбонагнетатели тоже плохо смазываются и охлаждаются. Всего лишь за 20 минут «полусухой» эксплуатации турбонагнетатель может получить невосполнимый ущерб.

Так может, стоит обкатывать двигатель на средних частотах?

На рис. 3 показана такая ситуация. Благодаря более высокой частоте вращения давление уже достаточное, чтобы заработали форсунки для подачи масла в каналы поршня (см. поз. 1). А масло, капающее после охлаждения его днища, смазывает и дополнительно охлаждает поршневые пальцы.

Смазывание цилиндра под поршнем обес­печивается уверенным разбрызгиванием масла, которое, как и задумано конструкторами, выходит из зазоров подшипников коленчатого вала.

Иными словами, средние обороты подходят для обкатки. И лучше всего проводить ее на специальном стенде. Но если его на предприятии нет, двигатель следует обкатать на дороге.

Здесь тоже есть несколько простых, но важных правил: автомобиль полностью не нагружать, раскручивать двигатель не более чем до 2/3 максимальной частоты вращения, плавно переключать передачи, особенно с нижней на верхнюю. Не допускать длительной езды вверх в гору, это слишком большая нагрузка. И никакой длительной езды под уклон – здесь работает принудительный холостой ход, который обкатке противопоказан.

Кроме того, стараться как можно меньше тормозить. Полностью исключить торможение, конечно, не получится, но к этому надо стремиться. Избегать скоростных магистралей – слишком велик риск «придавить педаль», а двигателю это вредит. Ну и избегать пробок с их бесконечными «stop and go».

И еще. Во время обкатки необходимо постоянно контролировать уровень масла – его расход в этот период может увеличиться. А через 1000 км пробега масло следует поменять. Разумеется, вместе с масляным фильтром. Таким образом, технологические загрязнения и продукты износа при обкатке будут из двигателя удалены.

Иллюстрации MS Motorservice International

Моторное масло влияет на запуск, вязкость и влияние на работу двигателя

Вязкость моторного масла – понятие, требования, влияние на пуск двигателя

Прежде всего, при создании двигателя, все производители заранее рассчитывают необходимую вязкость моторного масла. Моторное масло должно эффективно прокачиваться по масляным каналам и обеспечивать разделение поверхностей трения, т.е. создавать масляную пленку нужной толщины между этими поверхностями.

При недостаточной толщине масляной пленки или ее отсутствии возможно возникновение контактов металл-металл, и, как следствие, повышенный износ и задиры/сваривание поверхностей. В реальной жизни, например, это приводит к так называемым «проворотам вкладышей и прихватам цилиндров».

Вязкость масла влияет на толщину масляной пленки, которая образуется между трущимися поверхностями. Чем выше вязкость масла, тем больше толщина масляной пленки, чем ниже вязкость, тем меньше толщина масляной пленки. В узлах, где конструктивно невозможно создание масляной пленки необходимой толщины (например, кулачок распредвала-толкатель), предотвращение износа осуществляется благодаря противоизносным/противозадирным присадкам масла.

Важно понимать основные требования к вязкости масел:

1. Вязкость масла не должна быть слишком низкой, потому что это может привести к повреждению двигателя из-за возникновения трения «металл-металл»
2. Вязкость масла не должна быть очень большой потому, что деталям будет «трудно двигаться» относительно друг друга (представьте, что в двигатель «залили» битум) и его будет тяжело прокачать по масляным каналам, что приведет к отсутствию смазки в узлах трения и возникновению «сухого трения», а также повышенному расходу топлива
3. Вязкость масла должна быть оптимальной! Она изначально рассчитывается при создании каждого конкретного типа двигателя и указывается в руководстве по эксплуатации и обслуживанию двигателя/автомобиля.

Зависимость вязкости моторного масла от температуры

С ростом температуры вязкость моторного масла падает, т.е. масло становится более жидким. Вязкость масла может уменьшаться в интервале температур от 0 °С до +100 °С в сотни и тысячи раз. На практике этот эффект используется при замене масла – масло всегда меняют после прогрева двигателя, т.е. когда масло разжижается, иначе слить его максимально полно с двигателя нельзя.

«Обычное минеральное» моторное масло при 0 °С гуще воды более чем в сотни и тысячи раз, а при +100 °С всего лишь в десятки. Кинематическая вязкость моторного масла показывает именно «степень густоты» моторного масла. Она измеряется в сСт (сантиСтоксы или мм /с, 1 сСт = 1 мм /с).

Скорость падения кинематической вязкости с ростом температуры характеризуется ИНДЕКСОМ ВЯЗКОСТИ масла. Проще говоря, индекс вязкости показывает «степень разжижения» масла. Это безразмерная величина, т.е. не измеряется в каких-либо единицах (метрах, километрах, килограммах и т.д.) – это просто цифра!

Чем ниже индекс вязкости моторного масла, тем сильнее масло разжижается, т.е. толщина масляной пленки становится очень маленькой (а за этим следует повышенный износ). Чем выше индекс вязкости моторного масла, тем меньше масло разжижается, т.е. обеспечивается необходимая для защиты трущихся поверхностей толщина масляной пленки.

На практике, в случае реальных моторных масел, низкий индекс вязкости означает плохой запуск двигателя при низких температурах или плохая его защита от износа при высоких температурах.

Пример: отечественное масло M10ДМ (или М10Г2к) – минеральное масло (индекс вязкости ИВ

100…110), запуск двигателя (при исправном состоянии) при -15 °С затруднен; Shell Rimula D 10W-30 (ИВ

130) – запуск двигателя при его исправном состоянии гарантирован при -25 °С – почувствуйте разницу!

Вывод: чем выше индекс вязкости моторного масла, тем в более широком температурном диапазоне (окружающей среды) масло обеспечивает работоспособность двигателя – обеспечивается более легкий пуск двигателя при низких температурах и достаточная толщина масляной пленки (и, соответственно, защита двигателя от износа) при высоких температурах.

Теоретически, все производители моторных масел хотели бы получить продукт с максимально высоким индексом вязкости (> 300), но к сожалению, это невозможно по причине ряда физических законов. Высококачественные минеральные моторные масла обычно имеют индекс вязкости (ИВ) 120-140, полусинтетические 130-150, синтетические 140-170. На канистрах, этикетках, этот параметр, как правило, не указывается, из-за «излишней сложности восприятия» для потребителя. Вы всегда можете потребовать от представителя производителя масла. Она не является секретной или конфиденциальной!

1. Вязкость – (внутреннее трение) – свойство жидких и газообразных тел оказывать сопротивление их течению – перемещению одного слоя тела относительно другого – под действием внутренних сил. Может быть выражена в единицах вязкости кинематической, динамической, условной и удельной. Физическая модель вязкости жидкого или газообразного тела – это сила, которую необходимо приложить для равномерного перемещения одной пластины относительно покоящейся, при условии, что их разделяет жидкость или газ, отнесенная к площади пластины. В этом случае приложенная сила оказывается равной абсолютной (динамической) вязкости.
2. Кинематическая вязкость – основной эксплуатационный параметр для всех видов моторных и трансмиссионных масел (а также и масел индустриальной номенклатуры). По определению – отношение динамической вязкости ( h ) к плотности ( d ) жидкости или газа при той же температуре: n = h / d

В системе СИ за единицу кинематической вязкости принят квадратный метр за секунду (м 2 /с), равный кинематической вязкости, при которой динамическая вязкость среды с плотностью 1 кг/м 3 равна 1 Па Ч с. В системе СГС принят стокс.

Соотношение:

1. 1 стокс = 1 ст = 1 Ст = 1 см 2 /с = 0,0001 м 2 /с
2. 1 сантистокс = 1сст = 1 сСт = 0,000001 м 2 /с

Влияние на работу двигателя: от вязкости масла зависят следующие факторы

1. Толщина образуемой масляной пленки в парах трения (надежность разделения трущихся поверхностей при высоких температурах, стойкость к разрушению до добавления противоизносных присадок)
2. Легкость пуска двигателя в холодную погоду
3. Мощность двигателя (потери на трение, компрессия в ЦПГ)
4. Коэффициент полезного действия двигателя
5. Количество осадков образующихся в картерном масле
6. Расход топлива
7. Расход масла

Влияние на пуск двигателя

С уменьшением вязкости масла облегчается пуск двигателя и ускоряется подача масла на стенки цилиндра в момент пуска. Однако, необходимо учитывать, что удельная нагрузка, которую может выдержать смазываемый подшипник, возрастает с увеличением числа оборотов вала и повышением вязкости масла.

С повышением вязкости масла возрастает толщина масляной пленки, разделяющей трущиеся поверхности, что косвенно приводит к некоторому повышению степени сжатия топливо-воздушной смеси в цилиндре (компрессии) из-за снижения потерь на прорыв газов в полость картера через изношенные кольца поршня, что в конечном счёте приводит к улучшению условий сгорания топлива в процессе рабочего цикла.

Однако вязкие масла низкого качества (имеющие низкий индекс вязкости) при низких температурах создают проблемы при запуске двигателя, а также создают предпосылки для трения без масла при старте. Кроме того вязкость – это жидкостное трение, а трение – это потери, которые можно достаточно легко рассчитать и выразить их не только в сантиПуазах (вязкость) или в Джоулях, но и в литрах, затраченного на преодоление трения, топлива, а в конечном счёте и в деньгах, вхолостую выброшенных через выхлопную трубу машины.

В связи с этим выбор вязкости масла – это комплексная задача, решение которой должно одновременно удовлетворить всем вышеназванным требованиям.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.