О моторах, специально сконструированных под масла хW-20
Добавлено: 25 фев 2016, 14:48
О моторах, специально сконструированных под масла хW-20
В наши дни многие производители предписывают использовать в автомоторах только исключительно маловязкие масла 0W-20 или 5-W20. Эта рекомендация, вызванная в основном потребностью «вписать» автомобиль в жесткие экологические требования, породила в умах автолюбителей целый ряд заблуждений.
Заблуждение №1: «Современные автомоторы специально сконструированы под маловязкие масла хW-20».
Это очень расхожая байка, порожденная банальным невежеством. Не мотор конструируют под ту или иную марку масла, а наоборот – в некоторых случаях масло разрабатывают под автомотор, исходя из его конструктивных особенностей и предстоящих эксплуатационных условий. Но чаще всего на стадии доводочных испытаний мотора масло для него просто подбирают исходя из имеющегося сортамента. И лишь в исключительных случаях производитель мотора обращается к производителю масла с просьбой разработать масло какой-то новой рецептуры, чтобы минимизировать риск поломки мотора из-за какой-либо конструктивной слабины или особенностей рабочего процесса устройств, очищающих остаточные газы от вредных выбросов.
Заблуждение №2: «Если в специально сконструированном под маловязкие масла хW-20 автомоторе использовать масло марки xW-40, это быстро вызовет аварию, так как масло хW-40 не пройдет сквозь зазоры, которые в современных «специальных» автомоторах очень узкие».
Сие очередная страшилка, кем-то пущенная в массы и впоследствии подхваченная многими неокрепшими умами. Некоторые люди наивно полагают, что вязкость «двадцаток» есть значение постоянное и практически не изменяется. В действительности значение вязкости очень сильно зависит от температуры. Например, зимой при утреннем пуске двигателя температура масла в картере порой достигает -20 С, а иногда и ниже. В этих условиях масло должно сохранить достаточную текучесть, чтобы в первые секунды после пуска поступить во все сопряжения и обеспечить нормальные условия смазки. В противном случае может возникнуть сухое трение и масляное голодание, что чревато задирами зеркала цилиндров и выплавлением вкладышей. При указанных температурах вязкость хW-20 составит более 1000 сСт, и тем не менее даже при такой высокой вязкости оно должно хорошо проходить через все зазоры. По мере прогрева вязкость снижается, но и в первые минуты после начала движения его вязкость может еще оставаться относительно высокой - более 100 сСт. При этом мотор нередко кратковременно работает с 60-80% нагрузкой, и даже в таких условиях масло удовлетворительно смазывает и охлаждает все сопряжения.
Изложенное позволяет сделать обоснованный вывод: величина зазоров в сопряжениях должна быть такой, чтобы обеспечивалась нормальная циркуляция масла вязкостью более 1000 сСт. Следовательно, число «20» в маркировке масла, информирующее том, что указанное масло при температуре 100 С будет иметь вязкость около 7…9 сСт, никоим образом не может свидетельствовать о том, что в автомоторе, где производитель рекомендует использовать такое масло, сделаны чрезвычайно узкие зазоры, через которые масло хW-40 с вязкостью 12,5…16 сСт при 100 С «не пройдет». Ибо если сквозь зазор нормально проходит масло с вязкостью более 1000 сСт, то масло в 16 сСт там «пролетит со свистом».
Уж если вести речь о расчете зазоров «под вязкость масла», то за основу следует принимать не значение высокотемпературной вязкости, а значение низкотемпературной, о которой дает представление первое числовое значение в маркировке.
Но в действительности учитываются иные факторы. В частности, минимальная величина диаметрального зазора в подшипниках скольжения задается не исходя из значения вязкости масла, а с учетом высоты микрошероховатостей сопрягаемых поверхностей, т.е. по технологическим факторам. Изготовлять идеально гладкие поверхности достаточно трудоемко (увеличивается себестоимость деталей) и нецелесообразно. Дело в том, что такие поверхности плохо удерживают на себе масляную пленку, что ухудшает условия смазки в узле. Поэтому у каждой трущейся пары имеется оптимальный размер микрошероховатостей, что и является чаще всего отправной точкой для определения оптимальной величины зазора в сопряжении.
Заблуждение №3: «Чем больше высокотемпературная вязкость масла, тем больше вероятность закоксовки (пригорания) компрессионных колец».
Очень модная страшилка, в частности имеющая широкое хождение среди членов известного виртуального маслоклуба.
Есть множество факторов, наличие которых увеличивает вероятность пригорания колец, которые условно можно разделить в зависимости от: а) конструкции поршневой группы (в частности достаточная подвижность компрессионных колец и наличие хорошего масляного дренажа); б) состава применяемого масла (наличия определенных присадок); в) изменения физико-химических свойств масла в процессе эксплуатации; г) теплового режима в зоне верхних колец, на что прямо влияет удельная мощность мотора, степень и длительность использования номинальной мощности, а также наличие и исправность масляных форсунок, охлаждающих поршни; д) качества топлива, в частности содержания смол.
(Это вкратце, перечислить все факторы в данной статье не представляется возможным. Желающим досконально изучить этот вопрос рекомендую прочитать книгу К. Энглиш Поршневые кольца, т. 2).
Таким образом, причиной пригорания колец обычно является совокупность нескольких факторов, среди которых чрезмерно большое значение высокотемпературной вязкости (в пределах допусков SAE хW-50) в научной литературе никогда не называется.
Заблуждение №4: «Масло с высокой вязкостью образует на зеркале цилиндра очень толстую масляную пленку, что ухудшает скорость передачи теплоты от колец к стенке цилиндра и в конечном итоге влечет такой рост температуры колец, что масло в канавках моментально сгорает, и кольца тут же пригорают».
Очень жуткая картина, совершенно не соответствующая истинному положению вещей.
Мало кто знает, что кольцо начинает пригорать не тогда, когда мотор работает, а когда он остановлен. При остывании диаметр цилиндра уменьшается, в результате кольцо сжимается вовнутрь и в таком положении как бы склеивается остывающими смолами и иными клейкими веществами, образующимися в масле, и в итоге утрачивает подвижность. Затем, когда мотор пускается, прогревается, и диаметр цилиндра увеличивается, потерявшее подвижность кольцо перестает выходить из канавки и проворачиваться относительно вертикальной оси цилиндра (прекращается его самоочистка). В результате наступает финальный этап пригорания: кольцо перестает «давить» на стенки цилиндра, в результате в сопряжении увеличивается зазор, замедляется теплоотвод от кольца к цилиндру, оно начинает перегреваться и интенсивно закоксовываться, только теперь уже в результате быстрого выгорания масла, поступающего в канавку. Если бы кольца пригорали непосредственно во время работы мотора, то после его остановки и последующего пуска возникало бы заклинивание поршня или в лучшем случае сильные задиры. Однако нередко моторы с полностью закоксованными кольцами ухитряются работать еще длительное время.
Вышеописанное позволяет понять, что относительно большая вязкость масла сама по себе никак не может инициировать начало процесса закоксовывания колец.
Известный английский инженер Г.Р. Рикардо в одном из своих трудов заметил, что теоретически слой масла, разделяющий кольцо и цилиндр, является теплоизолятором и по идее должен сильно замедлять процесс передачи теплоты. Однако многочисленные испытания двигателей наглядно показывают, что перегрева поршней по причине плохой теплопроводности масляной пленки никогда не происходит, поэтому (по его мнению) влиянием этого фактора можно пренебречь.
Дополнительно хочу отметить, что наибольшие температуры поршней и верхних компрессионных колец возникают при работе мотора в момент нахождения поршня вблизи ВМТ, когда его движение практически прекращается, и толщина масляной пленки может стать менее 1 мкм, а режим трения граничным. Видимо теплопроводность пленок столь малой толщины вполне достаточна для того, чтобы обеспечить требуемую теплопередачу и сохранить температуру кольца ниже того порога, когда начинается интенсивное испарения масла.
Опять же стоит вспомнить, что в современных автомоторах, имеющих высокую удельную мощность, обязательно организуется масляное охлаждение поршней, что позволяет удержать температуры деталей в требуемых (по испаряемости масла) пределах.
Еще не лишним будет вспомнить, что температуры в зоне верхнего поршневого кольца обычно составляют 150…220 С. При таких значениях вязкость масла 5W-40 находится в пределах 6…3 сСт, что вполне достаточно для обеспечения нормальной циркуляции через поршневые канавки и его отвода через дренажные отверстия (при их наличии и достаточном диаметре). А также для обеспечения оптимальной толщины масляной пленки, регулируемой маслосъемным кольцом.
Автор высказывает надежду, что данная статья разрушит ложные стереотипы, сложившиеся в головах автолюбителей, не утруждающих себя изучением основ физики и химмотологии, а также имеющих смутное представление о конструкции поршневых двигателей. Если конечно у них хватит терпения вдумчиво прочитать текст от начала до конца, и не побояться пересмотреть свое мировоззрение, сформировавшиеся под влиянием многочисленных выводов различных необразованных любителей, даже не представляющих себе устройство и рабочий процесс автомотора, но тем не менее ставящих всякие эхсперименты, а затем после изучения результатов «анализов» спешащих побыстрее поделиться своими заблуждениями с такими же любителями на страницах различных сетевых форумов.
И еще: не нужно из прочитанного делать вывод, что автор призывает не верить производителям и заливать в мотор вместо двадцаток сороковки.
Такого призыва в статье нет.
В наши дни многие производители предписывают использовать в автомоторах только исключительно маловязкие масла 0W-20 или 5-W20. Эта рекомендация, вызванная в основном потребностью «вписать» автомобиль в жесткие экологические требования, породила в умах автолюбителей целый ряд заблуждений.
Заблуждение №1: «Современные автомоторы специально сконструированы под маловязкие масла хW-20».
Это очень расхожая байка, порожденная банальным невежеством. Не мотор конструируют под ту или иную марку масла, а наоборот – в некоторых случаях масло разрабатывают под автомотор, исходя из его конструктивных особенностей и предстоящих эксплуатационных условий. Но чаще всего на стадии доводочных испытаний мотора масло для него просто подбирают исходя из имеющегося сортамента. И лишь в исключительных случаях производитель мотора обращается к производителю масла с просьбой разработать масло какой-то новой рецептуры, чтобы минимизировать риск поломки мотора из-за какой-либо конструктивной слабины или особенностей рабочего процесса устройств, очищающих остаточные газы от вредных выбросов.
Заблуждение №2: «Если в специально сконструированном под маловязкие масла хW-20 автомоторе использовать масло марки xW-40, это быстро вызовет аварию, так как масло хW-40 не пройдет сквозь зазоры, которые в современных «специальных» автомоторах очень узкие».
Сие очередная страшилка, кем-то пущенная в массы и впоследствии подхваченная многими неокрепшими умами. Некоторые люди наивно полагают, что вязкость «двадцаток» есть значение постоянное и практически не изменяется. В действительности значение вязкости очень сильно зависит от температуры. Например, зимой при утреннем пуске двигателя температура масла в картере порой достигает -20 С, а иногда и ниже. В этих условиях масло должно сохранить достаточную текучесть, чтобы в первые секунды после пуска поступить во все сопряжения и обеспечить нормальные условия смазки. В противном случае может возникнуть сухое трение и масляное голодание, что чревато задирами зеркала цилиндров и выплавлением вкладышей. При указанных температурах вязкость хW-20 составит более 1000 сСт, и тем не менее даже при такой высокой вязкости оно должно хорошо проходить через все зазоры. По мере прогрева вязкость снижается, но и в первые минуты после начала движения его вязкость может еще оставаться относительно высокой - более 100 сСт. При этом мотор нередко кратковременно работает с 60-80% нагрузкой, и даже в таких условиях масло удовлетворительно смазывает и охлаждает все сопряжения.
Изложенное позволяет сделать обоснованный вывод: величина зазоров в сопряжениях должна быть такой, чтобы обеспечивалась нормальная циркуляция масла вязкостью более 1000 сСт. Следовательно, число «20» в маркировке масла, информирующее том, что указанное масло при температуре 100 С будет иметь вязкость около 7…9 сСт, никоим образом не может свидетельствовать о том, что в автомоторе, где производитель рекомендует использовать такое масло, сделаны чрезвычайно узкие зазоры, через которые масло хW-40 с вязкостью 12,5…16 сСт при 100 С «не пройдет». Ибо если сквозь зазор нормально проходит масло с вязкостью более 1000 сСт, то масло в 16 сСт там «пролетит со свистом».
Уж если вести речь о расчете зазоров «под вязкость масла», то за основу следует принимать не значение высокотемпературной вязкости, а значение низкотемпературной, о которой дает представление первое числовое значение в маркировке.
Но в действительности учитываются иные факторы. В частности, минимальная величина диаметрального зазора в подшипниках скольжения задается не исходя из значения вязкости масла, а с учетом высоты микрошероховатостей сопрягаемых поверхностей, т.е. по технологическим факторам. Изготовлять идеально гладкие поверхности достаточно трудоемко (увеличивается себестоимость деталей) и нецелесообразно. Дело в том, что такие поверхности плохо удерживают на себе масляную пленку, что ухудшает условия смазки в узле. Поэтому у каждой трущейся пары имеется оптимальный размер микрошероховатостей, что и является чаще всего отправной точкой для определения оптимальной величины зазора в сопряжении.
Заблуждение №3: «Чем больше высокотемпературная вязкость масла, тем больше вероятность закоксовки (пригорания) компрессионных колец».
Очень модная страшилка, в частности имеющая широкое хождение среди членов известного виртуального маслоклуба.
Есть множество факторов, наличие которых увеличивает вероятность пригорания колец, которые условно можно разделить в зависимости от: а) конструкции поршневой группы (в частности достаточная подвижность компрессионных колец и наличие хорошего масляного дренажа); б) состава применяемого масла (наличия определенных присадок); в) изменения физико-химических свойств масла в процессе эксплуатации; г) теплового режима в зоне верхних колец, на что прямо влияет удельная мощность мотора, степень и длительность использования номинальной мощности, а также наличие и исправность масляных форсунок, охлаждающих поршни; д) качества топлива, в частности содержания смол.
(Это вкратце, перечислить все факторы в данной статье не представляется возможным. Желающим досконально изучить этот вопрос рекомендую прочитать книгу К. Энглиш Поршневые кольца, т. 2).
Таким образом, причиной пригорания колец обычно является совокупность нескольких факторов, среди которых чрезмерно большое значение высокотемпературной вязкости (в пределах допусков SAE хW-50) в научной литературе никогда не называется.
Заблуждение №4: «Масло с высокой вязкостью образует на зеркале цилиндра очень толстую масляную пленку, что ухудшает скорость передачи теплоты от колец к стенке цилиндра и в конечном итоге влечет такой рост температуры колец, что масло в канавках моментально сгорает, и кольца тут же пригорают».
Очень жуткая картина, совершенно не соответствующая истинному положению вещей.
Мало кто знает, что кольцо начинает пригорать не тогда, когда мотор работает, а когда он остановлен. При остывании диаметр цилиндра уменьшается, в результате кольцо сжимается вовнутрь и в таком положении как бы склеивается остывающими смолами и иными клейкими веществами, образующимися в масле, и в итоге утрачивает подвижность. Затем, когда мотор пускается, прогревается, и диаметр цилиндра увеличивается, потерявшее подвижность кольцо перестает выходить из канавки и проворачиваться относительно вертикальной оси цилиндра (прекращается его самоочистка). В результате наступает финальный этап пригорания: кольцо перестает «давить» на стенки цилиндра, в результате в сопряжении увеличивается зазор, замедляется теплоотвод от кольца к цилиндру, оно начинает перегреваться и интенсивно закоксовываться, только теперь уже в результате быстрого выгорания масла, поступающего в канавку. Если бы кольца пригорали непосредственно во время работы мотора, то после его остановки и последующего пуска возникало бы заклинивание поршня или в лучшем случае сильные задиры. Однако нередко моторы с полностью закоксованными кольцами ухитряются работать еще длительное время.
Вышеописанное позволяет понять, что относительно большая вязкость масла сама по себе никак не может инициировать начало процесса закоксовывания колец.
Известный английский инженер Г.Р. Рикардо в одном из своих трудов заметил, что теоретически слой масла, разделяющий кольцо и цилиндр, является теплоизолятором и по идее должен сильно замедлять процесс передачи теплоты. Однако многочисленные испытания двигателей наглядно показывают, что перегрева поршней по причине плохой теплопроводности масляной пленки никогда не происходит, поэтому (по его мнению) влиянием этого фактора можно пренебречь.
Дополнительно хочу отметить, что наибольшие температуры поршней и верхних компрессионных колец возникают при работе мотора в момент нахождения поршня вблизи ВМТ, когда его движение практически прекращается, и толщина масляной пленки может стать менее 1 мкм, а режим трения граничным. Видимо теплопроводность пленок столь малой толщины вполне достаточна для того, чтобы обеспечить требуемую теплопередачу и сохранить температуру кольца ниже того порога, когда начинается интенсивное испарения масла.
Опять же стоит вспомнить, что в современных автомоторах, имеющих высокую удельную мощность, обязательно организуется масляное охлаждение поршней, что позволяет удержать температуры деталей в требуемых (по испаряемости масла) пределах.
Еще не лишним будет вспомнить, что температуры в зоне верхнего поршневого кольца обычно составляют 150…220 С. При таких значениях вязкость масла 5W-40 находится в пределах 6…3 сСт, что вполне достаточно для обеспечения нормальной циркуляции через поршневые канавки и его отвода через дренажные отверстия (при их наличии и достаточном диаметре). А также для обеспечения оптимальной толщины масляной пленки, регулируемой маслосъемным кольцом.
Автор высказывает надежду, что данная статья разрушит ложные стереотипы, сложившиеся в головах автолюбителей, не утруждающих себя изучением основ физики и химмотологии, а также имеющих смутное представление о конструкции поршневых двигателей. Если конечно у них хватит терпения вдумчиво прочитать текст от начала до конца, и не побояться пересмотреть свое мировоззрение, сформировавшиеся под влиянием многочисленных выводов различных необразованных любителей, даже не представляющих себе устройство и рабочий процесс автомотора, но тем не менее ставящих всякие эхсперименты, а затем после изучения результатов «анализов» спешащих побыстрее поделиться своими заблуждениями с такими же любителями на страницах различных сетевых форумов.
И еще: не нужно из прочитанного делать вывод, что автор призывает не верить производителям и заливать в мотор вместо двадцаток сороковки.
Такого призыва в статье нет.