ДВС РОТОРНЫЙ EMDRIVE РАСКОКСОВКА HONDAВИДЫ

Температура вспышки и вязкость моторного масла. Температура масла в двигателе


Какое масло залить? Температура в двигателе. Часть 9

Рис. 1

В современном двигателе, масло подвергается значительной механической и температурной нагрузке. Около 10% мощности двигателя, в виде механической энергии, рассеивается именно в масле. Если перевести это в цифры, получим что-то около 5-10 кВт для среднестатистического мотора. Сравнив эту величину с моторами 50-х годов прошлого века, значительного увеличения нагрузки не отметим - трение было всегда. Другое дело - нагрузка температурная. Из примерно такого же по объему и массе двигателя, современные производители вытаскивают значительно больше энергии. Например, взяв за образец достаточно эффективный двигатель тридцатилетней давности, увидим что-то около 70 л.с. с 1,5 литров и 100 Нм момента. Вполне достойные показатели. Подобный двигатель использовался на ВАЗ 2108.

Рис. 2 Этот двигатель "доводили" на Porsche. Степень сжатия уже достигала 10. Обороты максимальной мощности приближались к 6000. Все бы неплохо, пока не сравним эти цифры с уже не очень современным (2005 год) BMW N46: 150 л.с. и 200 Нм сняты с объема около 2 л. Металлоемкость и масса сравнимы. С учетом приведенного объема, рассеяние энергии последним составляет примерно в 1,5 раза больше! Уместно рассмотреть и последующую модель - турбированный BMW N20 - уже 245 л.с. мощности с того же объема...

Более чем умеренно форсированный, как это теперь ясно, двигатель ВАЗ-2108, значительно проигрывает современным атмосферным моторам в мощности и эффективности. И если энергия механического рассеяния (условно "трения в масле") выросла пропорционально мощности, например, с 10 до 15 кВт, в абсолютных цифрах, то энергия теплового рассеяния в систему охлаждения, примерно равна мощности двигателя. Математика довольно проста: в ДВС около 30% идет в полезную мощность, около 30% - в систему выпуска - нагревает улицу, а интересные нам 30% - как раз уходят в разогрев двигателя. Оставшиеся 10% - как раз трение.

Теперь в цифрах: "восьмерочный" бедный родственник современных ДВС получал около 12 удельных кВт тепла на 1 л масла, то современный мотор получает уже около 25 кВт. Турбированный - до 40! Эта тепловая мощность, как можно догадаться, рассеивается прежде всего вблизи камеры сгорания, где температура кратковременно (до нескольких тысячных долей секунды) достигает пиковых величин более 2000 градусов Цельсия. Графически это выглядит примерно вот так: абсолютные цифры могут варьировать от конкретного двигателя и его типа. Как видно, в данном случае, температура превышает планку 1000К на протяжении примерно 100 градусов по ДПКВ - а перед нами всего лишь дефорсированный судовой дизель с коротким по-определению циклом горения и температурой выхлопных газов на уровне всего 500 С. Подробнее можно посмотреть характеристики 2Ч 8,5/11. Для современных моторов можно смело масштабировать график вверх примерно на 30% и даже более.Рис. 3

Зоны локальной температурной нагруженности в ДВС распределяются примерно следующим образом с центром распространения тепла в области камеры сгорания.

Важная часть камеры сгорания - поршень:

Рис. 4 Очевидно, что критическими зонами контакта масла с высокими температурами в двигателе, являются именно поршневые канавки. Точнее - стенка цилиндра-кольцо-поршневая канавка. Температуры в этой области у обычного атмосферного мотора легко достигают в среднем пары сотен градусов. В турбированном - еще выше. Казалось бы, максимальная близость к открытому горению, должна подвергать наибольшему риску к закоксовыванию верхнее поршневое и среднее кольца. Но эти кольца имеют цельную конструкцию и значительный преднатяг - хорошо пружинят и сопротивляются потере подвижности. Если так, то очевидно, что самое проблемное место современного двигателя - маслосъемные кольца.

Это кольцо постоянно пропускает сквозь себя микродозы моторного масла. В режиме полных оборотов, циркуляция является приемлемой. В режиме холостого хода и движения в условиях пробки - заведомо недостаточной. Принудительной циркуляции масла в поршневой канавке создать невозможно - форсунку туда не разместишь. В результате, сама геометрическая форма канавки, подкрепленная функцией маслосъемного кольца - отличная масляная микросковородка с температурой прожарки, в среднем, далеко за 200 градусов Цельсия.

Плохая циркуляция в этой области, ведет к закоксовыванию маслодренажных отверстий, диаметр которых в некоторых современных конструкциях составляет всего около 0,5 мм - острие иглы! Более того - затрудненная подвижность маслосъемного кольца ведет к еще большему перегреву канавки. Стоит кольцу "вжаться" в поршень, нарушается его контакт со стенкой цилиндра - кольцо перестает передавать тепло блоку. Если страдает теплопередача - температура в этой области растет еще выше номинально допустимой, которая и так не гарантирует работоспособность во всех режимах эксплуатации. Итак, даже небольшая потеря подвижности является катализатором процесса дальнейшего залегания колец.

Современные конструктивные особенности двигателей резко усугубляют процесс коксования: поршень современного мотора стараются сделать как можно более компактным и легким, а высоту колец предельно сократить. Когда-то и самих колец было четыре. Сейчас - три. Скоро будет два. Высота колец стремительно сокращается - в этом можно легко убедиться, посмотрев номенклатуру производителей. Для понимания тенденции можно поискать в сети фотографии поршней классических автомобилей и сравнить их с современными.

Например, вот такая конструкция обращает на себя внимание не только относительно большой высотой колец, но и, зачастую, увеличенной высотой маслосъемного кольца, с огромными окнами-прорезями для дренажа масла. По-старинке везет дизелям - там нагрузки побольше и "миниатюры" не проходят - особо мельчить не получится.

Современная конструкторская логика ясна: меньше количество и высота колец - потерь на трение меньше, поршень легче - сил инерции меньше - обороты можно сделать повыше. Ну и так далее в сторону экологии, экономии, технологии. Страдает, как всегда, надежность во всех смыслах.

На данный момент, мы имеем целый ряд негативно направленных тенденций: минимизацию, точнее миниатюризацию цилиндро-поршневой группы, увеличение температуры двигателей, снижение средней скорости движения в крупных городах, увеличение межсервисного интервала, увеличение относительной удельной мощности двигателей, соотнесенной с объемом масла и металлоемкостью ДВС.

Колец на современных поршнях уже почти не видно...

Если поискать более тщательно, можно припомнить и вынужденную "крутильность" современных малолитражных ДВС - чтобы успевать за потоком, двигатель требуется крутить. В целом, это тенденция двусторонней направленности. С одной стороны, старый, дефорсированный малооборотистый холодный мотор - рай для масла. С другой - требующий постоянного "кручения" современный "аналог", с сопутствующим повышенным выделением мощности, отчасти компенсированным увеличением средних оборотов при движении - циркуляция масла опять же в среднем улучшается. Вот только в пробке все равно расклад будет не в его пользу.

Если проиллюстрировать тенденцию изменения конструкции колец в масштабе прошедших 60-80 лет, то получится примерно вот такая картина - справа налево: все меньше и уже.Рис. 5

Еще раз повторю: теплонагруженность поршня растет пропорционально увеличению степени форсировки двигателя. В результате, самое неудачное стечение обстоятельств для работы масла: "компактные" кольца и поршни в высокоэффективных форсированных моторах, усиленных высокой точкой термостатирования двигателя и тяжелым режимом движения. Даже математическая модель "поршня в вакууме" рисует температуры в интересующей нас области в 200+ градусов, что далеко не предел для современных моторов.

На практике, подобный прогресс в форсировании двигателей приводит вот к такому результату. Таких примеров в практике любого профильного "немецкого" (да и не только) моториста - сотни. Перед вами - центральная картинка этой главы исследования. После нее уже не так уж и важна фактически действующая температура в этой зоне. 250, 300, 350, 400 градусов - это не так важно и сильно зависит от условий измерения и двигателя. Пара стартов до 6000 оборотов и резкая остановка в пробке, или же длительная стоянка на холостом ходу - условия совсем разные, но результат одинаков:

Рис. 6 (на фото для наглядности оставлено только маслосъемное кольцо)

Этот двигатель отнюдь не попал в ремонт по результату "естественного износа": у него физически не стерлись кольца и не упала компрессия. В таком случае, теоретически, моторист просто достает из мотора почти чистенькие поршни, меняет кольца - и двигатель поехал мотать следующий миллион. Но ничего подобного: кольца залегли еще задолго до полного естественного истирания, забились маслоотводящие каналы и расход масла стал критически невозможным для нормальной эксплуатации. Компрессия еще позволяет передвигаться и даже более того - не сильно отличается от номинала. Но нормально эксплуатировать такой мотор просто невозможно.

В подобном исходе виновато масло - никаких сомнений. И так ли уж и важно абсолютное значение температуры вблизи камеры сгорания, если ее достаточно для масляной деградации в конкретном двигателе. Пусть там 350 - прекрасно. Всего 150? - тем хуже, но это ничего не меняет. Если поршень так зарос - температуры воздействия хватает. Совершенно не нужно заниматься исследованиями и размещать термопару непосредственно в ваш личный мотор, для выяснения сколько же там градусов 215, или 297 - если вы достаете такой поршень из цилиндра во время капремонта. Масло читать и считать не умеет - ему просто достаточно.

На практике, все рассмотренные в предыдущей части материала масла, удовлетворяют огромному количеству требований и, следовательно, "пригодны для применения в самых современных моторах". Требования API/ILSAC/ACEA, ворох требований от конкретного производителя - все это у них есть с избытком. Только все это почему-то не позволяет оставить без работы тысячи автосервисов. Эти масла прекрасно "спекаются" в самых неудачных для этого местах двигателя. Самое разумное - сертифицировать и тестировать масла на термодеструкцию. Однако, основной упор производителями делается на все что угодно, кроме главного. А ничего главнее для масла, чем температура, в двигателе нет. Сейчас внимательнее рассмотрим эти моменты.

Неужели такие очевидные вещи не понимают производители масел? Нет, прекрасно понимают, даже используют... в наглядной рекламе:

Условия просты: 275 градусов Цельсия "как некоторые части вашего двигателя". Нагрев и мгновенный результат - все наглядно и понятно уже в 80-е годы прошлого века! Это при несравненно менее нагруженных моторах. Но перед нами - реклама. Формализованных параметров вида "стойкое масло", "нестойкое масло" нету ни на канистре, ни в паспорте.

Все необходимые испытания казалось бы второстепенных на практике величин присутствуют и многократно повторены в паспорте качества: вязкость при различных температурах, характеристика моющих свойств и даже испаряемость. Все это важно для номинальной работоспособности, но никаким образом не характеризует "ресурс" продукта. В самых современных стандартах, обязательно присутствуют "расширенные" требования к свойству масла не образовывать отложения, не закоксовывать кольца и пр. И что самое интересное - эти свойства и методики имеют выход лишь в виде весьма условной, чаще всего скрытой от потребителя, бальной системы: специально обученные эксперты, на особых двигателях, по специально разработанной системе оценок определяют, например, сравнительную "загрязненность" отработавшего поршня.

Позволю себе привести одну лишь цитату:

"Барри – старший эксперт по оценке нагара и лаковых отложений на поршнях, а для своей работы он использует только лупу с подсветкой и держатель поршней, поскольку никакие измерительные приборы не способны выполнить эту задачу. Визуальная оценка требует обширных знаний и очень высокой квалификации (которую к тому же периодически нужно подтверждать), ведь чтобы вывести итоговую цифру по десятибалльной шкале, приходится принимать в расчет около 200 различных показателей чистоты поршней. В исследовательских подразделениях ExxonMobil экспертов с такой квалификацией всего трое, так что это по-настоящему редкая профессия. «Настолько редкая, – говорит Барри, – что когда мы направляемся на какую-нибудь конференцию, компания даже запрещает нам лететь в одном самолете. Ведь подготовка подобного квалифицированного специалиста занимает около пяти лет".

И вот что интересно: рассматриваемая проблема, которой о которой я веду речь выше, остро проявляется лишь при наличии большинства из перечисленных ниже факторов (часть из них взаимосвязана/дублируется):

1.Температурный режим двигателя.2.Относительная степень форсировки двигателя.3.Режим эксплуатации (движения).4.Конструктивные особенности двигателя.5.Интервал замены масла.

"Промахнитесь" вы в составлении методики хотя бы на один пункт и результат не будет иметь и малейшей корреляции с действительностью - тест будет бесполезен. Но даже оценивать "загрязнение" будут по условной бальной системе - не вполне ясно, а где та самая грань "достаточности" загрязнений?

То есть, если вы берете "холодный" мотор и гоняете его по "европейскому" ездовому циклу на стенде, то.... сюрприз, так ведь именно так "берут и гоняют":

"BMW — Bayerische Motoren Werke Group (Баварский моторостроительный завод), лидирующий мировой производитель престижных автомобилей, выпускает надежные бензиновые двигатели с продленным интервалом замены масла. Для этих двигателей нужно использовать только масла с обозначением «BMW Longlife» (масло «долгой жизни»). Масло испытывают на полноразмерном стендовом двигателе BMW M44 по специальной жесткой программе. После испытаний масло сливают, а двигатель разбирают. Проводят лабораторный анализ проб отработанного масла и оценивают состояние двигателя. Только масло, выполняющее строгие требования BMW, получает допуск BMW Longlife к использованию для автомобилей BMW."

M44 с его 95-100 градусами, обкатанный по "беспробочному" циклу, как видно, позволяет практически любому маслу на рынке иметь соответствие стандарту LongLife - то есть, другими словами, без проблем выхаживать по 25000 км по "специальной жесткой программе". В реалии же, вот это масло и его состояние, с которым владельцы рискуют столкнуться на интервале замены примерно 12-15 ткм, не более::Рис. 7

В условиях слабой циркуляции, малые порции масла буквально спекаются в области поршневых колец. Более того, непосредственно после остановки двигателя, движение масла в этой области полностью прекращается, а поршень остывает до безопасных температур далеко не сразу...

Что можно считать относительно безопасной температурой, точнее - верхней ее границей, когда масло подвержено значительному температурному воздействию, но еще находится в относительной безопасности?! Даже в руководстве по эксплуатации BMW можно найти эти температурные диапазоны - критический предел, после которого датчик масла в картере подает сигнал тревоги - что-то около 160 градусов - это очень много для гражданского автомобиля, но совершенно легко достижимо на практике, например, во время отжигов на закрытых трассах. Образу внимание - в картере, то есть в масляном резервуаре. В области же поршневых колец, микропорции масла разогреваются до значительно более высоких температур, но в условиях гонки их спасает циркуляция. Впрочем, если после каждого круга "отстаиваться" на холостом...

Итак, позволю себе еще цитату из довольно древнего издания:250С_picРис. 8 250С_picСледует сделать пару уточнений - "высокофорсированные" дизели это применительно к моторам 30+-летней давности, да и речь идет о маслах "нефтяного" происхождения, определенная часть которых, в прочем, все равно присутствует в современном масле.

Вот, например, результаты альтернативной методики тестирования для масел, выполненные по заказу одного из крупных ритейлеров. Тестировались масла соответствующие стандарту TC-W3 для двухтактной техники. Такие масла неизбежно попадают в камеру сгорания и продукты их высокотемпературных отложений имеют тем более критическое значение. Несмотря на полное соответствие стандарту, результаты тестирования действительно показывают качественную разницу. Еще раз обращу внимание, что все протестированные масла стандартизированы и одобрены, то есть соответствуют основным требованиям:coker_panel_testРис. 9 coker_panel_testМасло подается на разогретую поверхность в течение 15 секунд и затем, в течение 45 секунд, выдерживается на ней. Цикл повторяется в течение часа. Обратите внимание на существенную разницу в результатах для температур примерно 290, 300 и 315 градусов по Цельсию соответственно. Обнаруживаются существенное влияние температуры как катализатора процесса. Важен буквально каждый лишний градус и зависимость, что очевидно, совсем не линейная...

Аппарат специализирован для измерения стойкости масла к коксованию в тонком слое. При обладании парами десятков тысяч евро, базу можно расширить самостоятельно. Прошу, однако, вновь обратить внимание на предел температурного диапазона этой установки - 400 градусов Цельсия:

Для тех, кому кажется, что этот диапазон выбран, что называется, "с запасом", напомню: температура выхлопных газов у современного бензинового мотора в режиме нормальной эксплуатации достигает 800+ градусов Цельсия. Выпускной коллектор, следовательно, разогревается до близких температур. Турбина, если таковая присутствует, располагается непосредственно вблизи выпускного коллектора, получая вращение от энергии раскаленных выхлопных газов.

Теперь вопрос - чем смазывается и охлаждается турбина? И что продолжает смазывать и охлаждать ее после остановки двигателя? Зачем на турбированные моторы настойчиво советуют устанавливать т.н. турботаймер, обеспечивающий минимальную циркуляцию масла в режиме холостого хода еще некоторое время после выключения зажигания? Ну и, разумеется, турбированный мотор обладает большей эффективностью, по сравнению с атмосферным - про увеличение теплоотдачи в расчете на один цилиндр, килограмм массы, или литр масла я уже говорил выше.

Проиллюстрирую все это на примере неплохо знакомого мне мотора. Владельцам турбированных моторов, в частности, BMW X6 5.0i, будет крайне полезно узнать о существовании у турбин т.н. масляных магистралей, которые хорошо видно здесь:

Обратите внимание, даже по рисунку можно понять, что это достаточно тонкие трубки в которых при нормальных условиях постоянно должно циркулировать почти кипящее масло. Нормально циркулирует оно, на практике, лишь до 60-90 тысяч км. (3-5 лет эксплуатации) в московских условиях. А далее с двигателем и турбинами происходит тоже самое, что происходит с организмом, у которого закупорены сосуды. BMW N63 термостатируется при средней температуре 108-111 градусов и имеет удельную мощность в 408сил при 4,4 л рабочего объема. По сравнению со старыми атмосферными моторами с аналогичным блоком, это почти ровно +30% и немногим менее 100 л.с. на литр рабочего объема - около 50 л.с. на цилиндр. Цилиндр с объемом около 0,5 л, имеет сопряженную площадь блока цилиндров объемом что-то около трех пакетов молока. Теперь мысленно попробуйте вскипятить три литра молока при помощи кипятильника мощностью 35 кВт - это около 20 чайников, включенных единовременно. Поэтому на охлаждение этого ДВС "работает" суммарно около 20 литров жидкости, включая антифриз и масло, активную систему охлаждения и огромный поток воздуха навстречу. Вот только отжигая от светофора до светофора, в пробке вы лишаетесь и потока воздуха и улучшенной циркуляции. Довершают картину турбированной роскоши - турбины и выпускные коллекторы, расположенные в развале блока и дополнительно прикрытые тепловыми экранами:Рис. 10 Это очень хорошая "грелка" в совершенно непроточном месте... На этом тему "температуры масла для турбированного мотора" пока завершаю. Посмотрим, как тестируют масла другие производители.

Компания ExxonMobil использует вращающийся с частотой 2500 об/мин(!) алюминиевый диск с температурой 330 градусов. На него подается разогретое до температуры 285 градусов моторное масло. Тест проводится в течение 3 часов и также пытается воспроизвести процессы, происходящие в области поршневых колец... Здесь хотелось бы обратить внимание на один из факторов - интенсивность циркуляции масла, которую в этом случае уж никак не назовешь низкой и проводить аналогии с "пробочной" эксплуатацией этот тест, увы, не позволяет. Тем не менее, качественная разница между продуктами налицо и тут:mobil_1Рис. 11 mobil_1

mobil_2Рис. 12 mobil_2Очевидно, что более склонные к угару "нефтяные" минеральные масла, а также масла, содержащие такой компонент, формируют заметно больше отложений. Двигатели после "чистой" минералки, как правило, действительно грязные внутри. Отжигая такие масла в условиях интенсивной циркуляции, получают результаты, аналогичные изображенным выше.mobil_3Рис. 13 mobil_3Еще один примечательный тест: API SJ/SL Sequince III(G) - "тяжелые" и реальные условия эксплуатации при температуре масла в картере 150 градусов в течение 100 часов. Что-то типа "гонки по кольцу". Результат нагляден - лаковые отложения у "плохого" масла. Однако по факту снова промах - обороты аж 3600(!) и, в добавок, "холодный" двигатель с технологиями 40-80-х годов: The Sequence IIIG Test utilizes a 1996 General Motors Powertrain 3800 Series II, water-cooled, 4 cycle, V-6 engine as the test apparatus.

Завидная циркуляция всех жидкостей в то время, когда проблемы у масла начинаются при ее недостаточности! Заявленная интенсивность прокачки охлаждающей жидкости - 160 л/минута! По-моему, только ленивый автолюбитель в наше время не слышал, что кольца залегают именно в пробках... Может быть API одумается и предложит более интересные методики для соответствия относительно современным стандартам? Учитывающие высокую среднюю температуру, постоянный старт-стоп, средние низкие обороты и скорости движения... логично, да не тут-то было:

И длительность неплохая и критерии оценки прекрасны - даже закоксовка колец оценивается. Казалось бы, это именно то, что нужно. 54 цикла старт-стопа при 216 часах длительности испытания. В общем - потрясающе удачная методика, за исключением одного момента - температуры масла в самом интересном режиме на уровне 45 градусов Цельсия? Это издевательство - имитируется лишь прогрев с ожиданием холодного шламообразования. По результатам таких "стрессовых" испытаний, поршни очередного "классического" мотора, даже изображенные на среднем рисунке в комментарием "тест не пройден", будут иметь вполне пристойный вид. Если вы забыли реальное состояние поршней, посмотрите примерно в середину статьи...

Вновь себя процитирую:"Требования API/ILSAC/ACEA, ворох требований от конкретного производителя - все это у них есть с избытком. Только все это почему-то не позволяет оставить без работы тысячи автосервисов."

То, чем занимаются стандартизирующие организации, напоминает лишь имитацию деятельности - исследуются все режимы, в которых масла должны чувствовать себя хорошо или по крайней мере, неплохо.

Попробуйте коснуться пальцем раскаленного тормозного диска на 0,1 секунды. Никаких проблем. Теперь попробуйте тоже самое... и секунду подержать... Так вот, это самое слово и будет описывать разницу между API/ACEA/... и реальными условиями эксплуатации.

Достаточно убрать из совокупности реальных условий один фактор и все масла становятся исключительно подходящими для эксплуатации. Убрали "длительность" - протестировали - отличные масла. Убрали "температуру" - протестировали - отличные масла. Добавили "циркуляцию" - протестировали - отличные масла. Ваня дома - Мани нет...

В стандарт API SJ/SL входит не менее 18(!) стандартизированных методик испытания. Оценивается вспениваемость, отложения, разжижение, коксование, массовые потери деталей, и еще много чего. На базе этой методологии производители создают свои одобрения. Вышеприведенный Sequence VG - лишь одно из 18 испытаний. Только в него входит 11 критериев оценки... Если просуммировать все критерии соответствия интегрально по всему стандарту SL, получится около сотни критериев.

Теперь вопрос: зачем все это нужно, если на поршне и в двигателе в итоге вот это:

А теперь разгадка: API/ACEA и все подобные методики стандартизированы для американского, европейского, да какого угодно нормального цикла движения. Именно поэтому, мне не попадалось ни одного мотора свежепригнанных автомобилей на каком-угодно (чаще всего, вполне конкретном) масле хотя бы в среднем состоянии, что уж тут сравнивать с автомобилями, приобретенными в Москве. И эти моторы действительно были "в номинале". На том же самом масле. Просто средняя скорость движения там мягко скажем несколько больше 25 км/ч - типичной московской скорости передвижения. Исследования средней скорости передвижения по автобану в Германии выявили величину около 140 км/ч, что легко обеспечит движение в смешанном цикле, включая город, со скоростью около 100 км/ч.Рис. 14 It was a balanced mixture of crowded motorway, city traffic with stop and go, country roads and also some amount of high speeding on the Autobahn. So with an average speed of 95 km/h, the car had a fuel consumption of exactly 12 liters/100km, or 19.6 mpg. Not too bad, if you consider that I had it up to 210 km/h at times and did not drive in a fuel saving way at all.

Несмотря на некоторое лукавство, вся вышерассмотренная методология, применяемая на практике, умозрительно проста и безошибочна: используется одиносновной фактор - температура. К ней, в качестве катализаторов, (или замедлителей) добавляется (или не добавляется) материал (металл), циркуляция (или ее отсутствие) и экспозиция (время).

Итого - основная функция и три дополнительные "регулировки скорости". Напоминает стерео систему - есть ручка громкости три регулировки тембра. Все действительно очень просто - хочешь что-то сломать - приложи энергию.Хочешь сломать масло - приложи температуру.

На финишную прямую методологии испытаний масел выходим со следующими вводными данными:

1.Интересующие нас температуры находятся в диапазоне 200-400 градусов Цельсия и, возможно, даже выше.2.Интересующий нас режим - низкая циркуляция, или ее полное отсутствие.

Что может быть очевиднее и проще, чем нагреть испытуемую жидкость и измерить параметры? Но если измерить, то какие? Моя основная идея заключалась в оценке интенсивности окисливания, изменения оптической плотности (проще говоря - потемнения), массовой потери на выкипание, изменения диэлектрической проницаемости, pH кислотности, щелочного числа. Часть этих измерений можно было сделать лабораторно, часть - в практически любых условиях. Хорошую качественную разницу удалось получить нагрев масла в металлическом тигле до температуры около 190 градусов в лаборатории одного из институтов.xenum_castrolРис. 15 xenum_castrolСлева-направо - результат для двух масел с промежуточным результатом (посередине). 1-2-3 - Xenum WRX. 4-5-6 - Castrol EDGE 5W30. Несмотря на несколько сбивающее с толку присутствие керамических частиц в виде коллоидного раствора, разница впечатлила. Но продолжение нащупывания температурного оптимума оказалось безуспешным - после достижения температур немногим более 200 градусов, все масла довольно быстро становились почти одинаково непрозрачными и измерение относительной оптической плотности теряло всякий смысл. Безуспешным оказалось и измерение диэлектрической проницаемости - невелика разница. Щелочность также падала до едва измеримых крупиц... Все говорило о непринципиальных отличиях в маслах, сразу же по достижению требуемого температурного режима, что, однако, совершенно не коррелировало с моей практикой. Но совершенно неожиданно, одно из масел...свернулось при температуре немногим более 270 градусов в течение считанных минут. Второй образец продемонстрировал полную стабильность вплоть до максимума температурного диапазона прибора - 380 градусов Цельсия. Мне пришлось повторить эксперимент для разных объемов масла и разных длительностей - отличий не было - при любой температуре условно "стабильный" образец вел себя совершенно одинаково. Нестабильный же - сворачивался во всем диапазоне от начальных 270 до критических 380. Нагрев условной средней тестовой порции до кондиционной температуры занимает примерно 7-10 минут, температурное разрушение - еще всего 3-5 минут. Все дальнейшие исследования проходили при температуре 380С. Эта температура единовременно далека от точки самовоспламенения и позволяла получать стабильный результат довольно быстро и без отлавливания точки перехода в состояние загущения, персонально для каждого масла. Время испытания, для чистоты эксперимента, тем не менее, было увеличено до 1 часа, хотя вполне конкретный результат достигался уже спустя 15-20 минут с начала испытания...

В результате, предельно дешевым и эффективным способом нахождения и демонстрации качественных отличий моторных масел стало совсем не измерение значительного количества достаточно важных физических величин. Легко воспроизвести тесты с аналогичным результатом можно даже в бытовых условиях, буквально на конфорке. Это позволило ответить на два вопроса, которые были сформулированы непосредственно перед испытанием и которые тут не озвучивались. Многие удивятся, гарантирую. Не будет лишним опубликовать их здесь:

1.Возможно ли искусственным способом добиться полимеризации масла, аналогичной по органолептическим показателям той, которую можно наблюдать в двигателе, при значительном пробеге, при использовании некоторых масел?

2.Являются ли масла предлагаемые под брендом Castrol и BMW, с примерно аналогичными допусками и классами вязкости, аналогичными по химическому и физическому составу?

Если ответ на первый вопрос, строго говоря, требует доказательства и к нему мы еще вернемся, то ответ на второй вопрос я могу гарантировать, достаточно почитать предыдущие части статьи. Даже возможное совпадение пакета присадок может не означать идентичности свойств и основы масла, что с легкостью демонстрирует моя методика. Castrol и Original BMW могут оказаться совершенно разными по свойству и условной пригодности продуктами, что мною уже было продемонстрировано в более ранних публикациях: в 2 из 3 случаев как минимум.

Более того, с определенной долей вероятности можно утверждать, что в рамках одного концерна, под разными брендами выпускаются совершенно одинаковые продукты, в чем можно убедиться не только сравнив пакет присадок на элементном анализе, но и просто посмотрев на результаты соответствующих проб.Это один и тот же продукт в разных канистрах. Не буду показывать пальцем, смотрите результаты предыдущей главы.

Главное сомнение, которое предполагалось разрешить и которое тут же возникло в результатах тестирования: не является ли пресловутое "качество базового масла" ответственным за визуальное фиаско некоторых продуктов?!

Для этого были протестированы несколько чистых базовых продуктов совершенно разного качества и типа, результат перед вами:Рис. 16 Масла (базовые масла) даже не потемнели - сохранили первоначальный цвет - каждое - свой. Тоже самое произошло со всеми остальными использованными базами - от простейшей минеральной "веретенки", до самых замечательных эфирных компонентов... Цвет и консистенция не изменились и за пять часов кипения при температуре 380 градусов.

Почему же темнеет готовое масло и почему сворачивается? Почему же не свернулось ни одно минеральное масло? Неужели оно не хуже самой лучшей "синтетики", или даже лучше ее? Кто виноват и что делать?

ПродолжениеКакое масло залить? Часть 10

Предыдущие частиКакое масло залить?Какое масло залить? Хим. анализы. Часть 2Какое масло залить? Хим. анализы. Часть 3Какое масло залить? Первые итоги. Часть 4

takemake.ru

Масло IX - Пекло: bmwservice

                                                       В современном двигателе, масло подвергается значительной механической и температурной нагрузке. Около 10% мощности двигателя, в виде механической энергии, рассеивается именно в масле. Если перевести это в цифры, получим что-то около 5-10 кВт для среднестатистического мотора. Сравнив эту величину с моторами 50-х годов прошлого века, значительного увеличения нагрузки не отметим - трение было всегда. Другое дело - нагрузка температурная. Из примерно такого же по объему и массе двигателя, современные производителивытаскивают значительно больше энергии. Например, взяв за образец достаточно эффективный двигатель тридцатилетней давности, увидим что-то около 70 л.с. с 1,5 литров и 100 Нм момента. Вполне достойные показатели. Подобный двигатель использовался на ВАЗ 2108.

Этот двигатель "доводили" на Porsche. Степень сжатия уже достигала 10. Обороты максимальной мощности приближались к 6000. Все бы неплохо, пока не сравним эти цифры с уже не очень современным (2005 год) BMW N46: 150 л.с. и 200 Нм сняты с объема около 2 л. Металлоемкость и масса сравнимы. С учетом приведенного объема, рассеяние энергии последним составляет примерно в 1,5 раза больше! Уместно рассмотреть и последующую модель - турбированный BMW N20 - уже 245 л.с. мощности с того же объема...

Более чем умеренно форсированный, как это теперь ясно, двигатель ВАЗ-2108, значительно проигрывает современным атмосферным моторам в мощности и эффективности. И если энергия механического рассеяния (условно "трения в масле") выросла пропорционально мощности, например, с 10 до 15 кВт, в абсолютных цифрах, то энергия теплового рассеяния в систему охлаждения, примерно равна мощности двигателя. Математика довольно проста: в ДВС около 30% идет в полезную мощность, около 30% - в систему выпуска - нагревает улицу, а интересные нам 30% - как раз уходят в разогрев двигателя. Оставшиеся 10% - как раз трение.

Теперь в цифрах: "восьмерочный" бедный родственник современных ДВС получал около 12 удельных кВт тепла на 1 л масла, то современный мотор получает уже около 25 кВт. Турбированный  - до 40! Эта тепловая мощность, как можно догадаться, рассеивается прежде всего вблизи камеры сгорания, где температура кратковременно (до нескольких тысячных долей секунды) достигает пиковых величин более 2000 градусов Цельсия. Графически это выглядит примерно вот так: абсолютные цифры могут варьировать от конкретного двигателя и его типа. Как видно, в данном случае, температура превышает планку 1000К на протяжении примерно 100 градусов по ДПКВ - а перед нами всего лишь дефорсированный судовой дизель с коротким по-определению циклом горения и температурой выхлопных газов на уровне всего 500 С. Подробнее можно посмотреть характеристики 2Ч 8,5/11. Для современных моторов можно смело масштабировать график вверх примерно на 30% и даже более.

Зоны локальной температурной нагруженности в ДВС распределяются примерно следующим образом с центром распространения тепла в области камеры сгорания.temps

Важная часть камеры сгорания - поршень:

Очевидно, что критическими зонами контакта масла с высокими температурами в двигателе, являются именно поршневые канавки. Точнее - стенка цилиндра-кольцо-поршневая канавка. Температуры в этой области  у обычного атмосферного мотора легко достигают в среднем пары сотен градусов. В турбированном - еще выше. Казалось бы, максимальная близость к открытому горению, должна подвергать наибольшему риску к закоксовыванию верхнее поршневое и среднее кольца. Но эти кольца имеют цельную конструкцию и значительный преднатяг - хорошо пружинят и сопротивляются потере подвижности. Если так, то очевидно, что самое проблемное место современного двигателя - маслосъемные кольца.

Это кольцо постоянно пропускает сквозь себя микродозы моторного масла. В режиме полных оборотов, циркуляция является приемлемой. В режиме холостого хода и движения в условиях пробки - заведомо недостаточной. Принудительной циркуляции масла в поршневой канавке создать невозможно - форсунку туда не разместишь. В результате, сама геометрическая форма канавки, подкрепленная функцией маслосъемного кольца - отличная масляная микросковородка с температурой прожарки, в среднем, далеко за 200 градусов Цельсия.

Плохая циркуляция в этой области, ведет к закоксовыванию маслодренажных отверстий, диаметр которых в некоторых современных конструкциях составляет всего около 0,5 мм - острие иглы! Более того - затрудненная подвижность маслосъемного кольца ведет к еще большему перегреву канавки. Стоит кольцу  "вжаться" в поршень, нарушается его контакт со стенкой цилиндра - кольцо перестает передавать тепло блоку. Если страдает теплопередача - температура в этой области растет еще выше номинально допустимой, которая и так не гарантирует работоспособность во всех режимах эксплуатации. Итак, даже небольшая потеря подвижности является катализатором процесса дальнейшего залегания колец.

Современные конструктивные особенности двигателей резко усугубляют процесс коксования: поршень современного мотора стараются сделать как можно более компактным и легким, а высоту колец предельно сократить. Когда-то и самих колец было четыре. Сейчас - три. Скоро будет два. Высота колец стремительно сокращается - в этом можно легко убедиться, посмотрев номенклатуру производителей. Для понимания тенденции можно поискать в сети фотографии поршней классических автомобилей и сравнить их с современными.

Например, вот такая конструкция обращает на себя внимание не только относительно большой высотой колец, но и, зачастую, увеличенной высотой маслосъемного кольца, с огромными окнами-прорезями для дренажа масла. По-старинке везет дизелям - там нагрузки побольше и "миниатюры" не проходят - особо мельчить не получится.

Современная конструкторская логика ясна: меньше количество и высота колец - потерь на трение меньше, поршень легче - сил инерции меньше - обороты можно сделать повыше. Ну и так далее в сторону экологии, экономии, технологии. Страдает, как всегда, надежность во всех смыслах.Вот так выглядели поршни классических автомобилей:peter_pistonНа данный момент, мы имеем целый ряд негативно направленных тенденций: минимизацию, точнее миниатюризацию цилиндро-поршневой группы, увеличение температуры двигателей, снижение средней скорости движения в крупных городах, увеличение межсервисного интервала, увеличение относительной удельной мощности двигателей, соотнесенной с объемом масла и металлоемкостью ДВС. ducati-1199-panigale-superquadro-crankshaft-pistonsКолец на современных поршнях уже почти не видно... - на фото поршни высокооборотистых мотоциклетных моторов. Аналогичные использует, например, машины Формул-1.

Если поискать более тщательно, можно припомнить и вынужденную "крутильность" современных малолитражных ДВС - чтобы успевать за потоком, двигатель требуется крутить. В целом, это тенденция двусторонней направленности. С одной стороны, старый, дефорсированный малооборотистый холодный мотор - рай для масла. С другой - требующий постоянного  "кручения" современный "аналог", с сопутствующим повышенным выделением мощности, отчасти компенсированным увеличением средних оборотов при движении - циркуляция масла опять же в среднем улучшается. Вот только в пробке все равно расклад будет не в его пользу.

Если проиллюстрировать тенденцию изменения конструкции колец в масштабе прошедших 60-80 лет, то получится примерно вот такая картина - справа налево: все меньше и уже.

Теплонагруженность поршня растет пропорционально увеличению степени форсировки двигателя. В результате, самое неудачное стечение обстоятельств для работы масла: "компактные" кольца и поршни в высокоэффективных форсированных моторах, усиленных высокой точкой термостатирования двигателя и тяжелым режимом движения. Даже математическая модель "поршня в вакууме" рисует температуры в интересующей нас области в далеко за 200 градусов.

piston_pic

На практике, подобный прогресс в форсировании двигателей приводит вот к такому результату. Таких примеров в практике любого профильного "немецкого" (да и не только) моториста - сотни. Перед вами - центральная картинка этой главы исследования. После нее уже не так уж и важна фактически действующая температура в этой зоне. 250, 300, 350, 400 градусов - это не так важно и сильно зависит от условий измерения и двигателя. Пара стартов до 6000 оборотов и резкая остановка в пробке, или же длительная стоянка на холостом ходу - условия совсем разные, но результат одинаков:

(на фото для наглядности оставлено только маслосъемное кольцо)

Этот двигатель отнюдь не попал в ремонт по результату "естественного износа": у него физически не стерлись кольца и не упала компрессия. В таком случае, теоретически, моторист просто достает из мотора почти чистенькие поршни, меняет кольца - и двигатель поехал мотать следующий миллион. Но ничего подобного: кольца залегли еще задолго до полного естественного истирания, забились маслоотводящие каналы и расход масла стал критически невозможным для нормальной эксплуатации. Компрессия еще позволяет передвигаться и даже более того - не сильно отличается от номинала. Но нормально эксплуатировать такой мотор просто невозможно.

В подобном исходе виновато масло - никаких сомнений. И так ли уж и важно абсолютное значение температуры вблизи камеры сгорания, если ее достаточно для масляной деградации в конкретном двигателе. Пусть там 350 - прекрасно. Всего 150? - тем хуже, но это ничего не меняет. Если поршень так зарос - температуры воздействия хватает. Совершенно не нужно заниматься исследованиями и размещать термопару непосредственно в ваш личный мотор, для выяснения сколько же там градусов 215, или 297 - если вы достаете такой поршень из цилиндра во время капремонта. Масло читать и считать не умеет - ему просто достаточно.

На практике, все рассмотренные в предыдущей части материала масла, удовлетворяют огромному количеству требований и, следовательно, "пригодны для применения в самых современных моторах". Требования API/ILSAC/ACEA, ворох требований от конкретного производителя - все это у них есть с избытком. Только все это почему-то не позволяет оставить без работы тысячи автосервисов. Эти масла прекрасно "спекаются" в самых неудачных для этого местах двигателя. Самое разумное - сертифицировать и тестировать масла на термодеструкцию. Однако, основной упор производителями делается на все что угодно, кроме главного. А ничего главнее для масла, чем температура, в двигателе нет. Сейчас внимательнее рассмотрим эти моменты.

Неужели такие очевидные вещи не понимают производители масел? Нет, прекрасно понимают, даже используют... в наглядной рекламе:

Условия просты: 275 градусов Цельсия "как некоторые части вашего двигателя". Нагрев и мгновенный результат - все наглядно и понятно уже в 80-е годы прошлого века! Это при несравненно менее нагруженных моторах. Но перед нами - реклама. Формализованных параметров вида "стойкое масло", "нестойкое масло" нету ни на канистре, ни в паспорте.

Все необходимые испытания казалось бы второстепенных на практике величин присутствуют и многократно повторены в паспорте качества: вязкость при различных температурах, характеристика моющих свойств и даже испаряемость. Все это важно для номинальной работоспособности, но никаким образом не характеризует "ресурс" продукта. В самых современных стандартах, обязательно присутствуют "расширенные" требования к свойству масла не образовывать отложения, не закоксовывать кольца и пр. И что самое интересное - эти свойства и методики имеют выход лишь в виде весьма условной, чаще всего скрытой от потребителя, бальной системы: специально обученные эксперты, на особых двигателях, по специально разработанной системе оценок определяют, например, сравнительную "загрязненность" отработавшего поршня.

Позволю себе привести одну лишь цитату:"Барри – старший эксперт по оценке нагара и лаковых отложений на поршнях, а для своей работы он использует только лупу с подсветкой и держатель поршней, поскольку никакие измерительные приборы не способны выполнить эту задачу. Визуальная оценка требует обширных знаний и очень высокой квалификации (которую к тому же периодически нужно подтверждать), ведь чтобы вывести итоговую цифру по десятибалльной шкале, приходится принимать в расчет около 200 различных показателей чистоты поршней. В исследовательских подразделениях ExxonMobil экспертов с такой квалификацией всего трое, так что это по-настоящему редкая профессия. «Настолько редкая, – говорит Барри, – что когда мы направляемся на какую-нибудь конференцию, компания даже запрещает нам лететь в одном самолете. Ведь подготовка подобного квалифицированного специалиста занимает около пяти лет".

И вот что интересно: рассматриваемая проблема, которой о которой я веду речь выше, остро проявляется лишь при наличии большинства из перечисленных ниже факторов (часть из них взаимосвязана/дублируется):

1.Температурный режим двигателя.2.Относительная степень форсировки двигателя.3.Режим эксплуатации (движения).4.Конструктивные особенности двигателя.5.Интервал замены масла.

"Промахнитесь" вы в составлении методики хотя бы на один пункт и результат не будет иметь и малейшей корреляции с действительностью - тест будет бесполезен. Но даже оценивать "загрязнение" будут по условной бальной системе - не вполне ясно, а где та самая грань "достаточности" загрязнений?

То есть, если вы берете "холодный" мотор и гоняете его по "европейскому" ездовому циклу на стенде, то.... сюрприз, так ведь именно так "берут и гоняют":

"BMW — Bayerische Motoren Werke Group (Баварский моторостроительный завод), лидирующий мировой производитель престижных автомобилей, выпускает надежные бензиновые двигатели с продленным интервалом замены масла. Для этих двигателей нужно использовать только масла с обозначением «BMW Longlife» (масло «долгой жизни»). Масло испытывают на полноразмерном стендовом двигателе BMW M44 по специальной жесткой программе. После испытаний масло сливают, а двигатель разбирают. Проводят лабораторный анализ проб отработанного масла и оценивают состояние двигателя. Только масло, выполняющее строгие требования BMW, получает допуск BMW Longlife к использованию для автомобилей BMW."

M44 с его 95-100 градусами, обкатанный по "беспробочному" циклу, как видно, позволяет практически любому маслу на рынке иметь соответствие стандарту LongLife - то есть, другими словами, без проблем выхаживать по 25000 км по "специальной жесткой программе". В реалии же, вот это масло и его состояние, с которым владельцы рискуют столкнуться на интервале замены примерно 12-15 ткм, не более::

В условиях слабой циркуляции, малые порции масла буквально спекаются в области поршневых колец. Более того, непосредственно после остановки двигателя, движение масла в этой области полностью прекращается, а поршень остывает до безопасных температур далеко не сразу...

Что можно считать относительно безопасной температурой, точнее - верхней ее границей, когда масло подвержено значительному температурному воздействию, но еще находится в относительной безопасности?! Даже в руководстве по эксплуатации BMW можно найти эти температурные диапазоны - критический предел, после которого датчик масла в картере подает сигнал тревоги - что-то около 160 градусов - это очень много для гражданского автомобиля, но совершенно легко достижимо на практике, например, во время отжигов на закрытых трассах. Образу внимание - в картере, то есть в масляном резервуаре. В области же поршневых колец, микропорции масла разогреваются до значительно более высоких температур, но в условиях гонки их спасает циркуляция. Впрочем, если после каждого круга "отстаиваться" на холостом...

Итак, позволю себе еще цитату из довольно древнего издания:250С_picСледует сделать пару уточнений - "высокофорсированные" дизели это применительно к моторам 30+-летней давности, да и речь идет о маслах "нефтяного" происхождения, определенная часть которых, в прочем, все равно присутствует в современном масле.

Вот, например, результаты альтернативной методики тестирования для масел, выполненные по заказу одного из крупных ритейлеров. Тестировались масла соответствующие стандарту TC-W3 для двухтактной техники. Такие масла неизбежно попадают в камеру сгорания и продукты их высокотемпературных отложений имеют тем более критическое значение. Несмотря на полное соответствие стандарту, результаты тестирования действительно показывают качественную разницу. Еще раз обращу внимание, что все протестированные масла стандартизированы и одобрены, то есть соответствуют основным требованиям:coker_panel_testМасло подается на разогретую поверхность в течение 15 секунд и затем, в течение 45 секунд, выдерживается на ней. Цикл повторяется в течение часа. Обратите внимание на существенную разницу в результатах для температур примерно 290, 300 и 315 градусов по Цельсию соответственно. Обнаруживаются существенное влияние температуры как катализатора процесса. Важен буквально каждый лишний градус и зависимость, что очевидно, совсем не линейная...

Аппарат специализирован для измерения стойкости масла к коксованию в тонком слое. При обладании парами десятков тысяч евро, базу можно расширить самостоятельно. Прошу, однако, вновь обратить внимание на предел температурного диапазона этой установки - 400 градусов Цельсия:Для тех, кому кажется, что этот диапазон выбран, что называется, "с запасом", напомню: температура выхлопных газов у современного бензинового мотора в режиме нормальной эксплуатации достигает 800+ градусов Цельсия. Выпускной коллектор, следовательно, разогревается до близких температур. Турбина, если таковая присутствует, располагается непосредственно вблизи выпускного коллектора, получая вращение от энергии раскаленных выхлопных газов.Теперь вопрос - чем смазывается и охлаждается турбина? И что продолжает смазывать и охлаждать ее после остановки двигателя? Зачем на турбированные моторы настойчиво советуют устанавливать т.н. турботаймер, обеспечивающий минимальную циркуляцию масла в режиме холостого хода еще некоторое время после выключения зажигания? Ну и, разумеется, турбированный мотор обладает большей эффективностью, по сравнению с атмосферным - про увеличение теплоотдачи в расчете на один цилиндр, килограмм массы, или литр масла я уже говорил выше.

Проиллюстрирую все это на примере неплохо знакомого мне мотора. Владельцам турбированных моторов, в частности,BMW X6 5.0i, будет крайне полезно узнать о существовании у турбин т.н. масляных магистралей, которые хорошо видно здесь:turbo_nОбратите внимание, даже по рисунку можно понять, что это достаточно тонкие трубки в которых при нормальных условиях постоянно должно циркулировать почти кипящее масло. Нормально циркулирует оно, на практике, лишь до 60-90 тысяч км. (3-5 лет эксплуатации) в московских условиях. А далее с двигателем и турбинами происходит тоже самое, что происходит с организмом, у которого закупорены сосуды. BMW N63 термостатируется при средней температуре 108-111 градусов и имеет удельную мощность в 408 сил при 4,4 л рабочего объема. По сравнению со старыми атмосферными моторами с аналогичным блоком, это почти ровно +30% и немногим менее 100 л.с. на литр рабочего объема - около 50 л.с. на цилиндр. Цилиндр с объемом около 0,5 л, имеет сопряженную площадь блока цилиндров объемом что-то около трех пакетов молока. Теперь мысленно попробуйте вскипятить три литра молока при помощи кипятильника мощностью 35 кВт - это около 20 чайников, включенных единовременно. Поэтому на охлаждение этого ДВС "работает" суммарно около 20 литров жидкости, включая антифриз и масло, активную систему охлаждения и огромный поток воздуха навстречу. Вот только отжигая от светофора до светофора, в пробке вы лишаетесь и потока воздуха и улучшенной циркуляции. Довершают картину турбированной роскоши - турбины и выпускные коллекторы, расположенные в развале блока и дополнительно прикрытые тепловыми экранами: Это очень хорошая "грелка" в совершенно непроточном месте... На этом тему "температуры масла для турбированного мотора" пока завершаю. Посмотрим, как тестируют масла другие производители.

Компания ExxonMobil использует вращающийся с частотой 2500 об/мин(!) алюминиевый диск с температурой 330 градусов. На него подается разогретое до температуры 285 градусов моторное масло. Тест проводится в течение 3 часов и также пытается воспроизвести процессы, происходящие в области поршневых колец... Здесь хотелось бы обратить внимание на один из факторов - интенсивность циркуляции масла, которую в этом случае уж никак не назовешь низкой и проводить аналогии с "пробочной" эксплуатацией этот тест, увы, не позволяет. Тем не менее, качественная разница между продуктами налицо и тут:mobil_1

mobil_2Очевидно, что более склонные к угару "нефтяные" минеральные масла, а также масла, содержащие такой компонент, формируют заметно больше отложений. Двигатели после "чистой" минералки, как правило, действительно грязные внутри. Отжигая такие масла в условиях интенсивной циркуляции, получают результаты, аналогичные изображенным выше.mobil_3Еще один примечательный тест: API SJ/SL Sequince III(G) - "тяжелые" и реальные условия эксплуатации при температуре масла в картере 150 градусов в течение 100 часов. Что-то типа "гонки по кольцу". Результат нагляден - лаковые отложения у "плохого" масла. Однако по факту снова промах - обороты аж 3600(!) и, в добавок, "холодный" двигатель с технологиями 40-80-х годов: The Sequence IIIG Test utilizes a 1996 General Motors Powertrain 3800 Series II, water-cooled, 4 cycle, V-6 engine as the test apparatus.

Завидная циркуляция всех жидкостей в то время, когда проблемы у масла начинаются при ее недостаточности! Заявленная интенсивность прокачки охлаждающей жидкости  - 160 л/минута! По-моему, только ленивый автолюбитель в наше время не слышал, что кольца залегают именно в пробках... Может быть API одумается и предложит более интересные методики для соответствия относительно современным стандартам? Учитывающие высокую среднюю температуру, постоянный старт-стоп, средние низкие обороты и скорости движения... логично, да не тут-то было:И длительность неплохая и критерии оценки прекрасны - даже закоксовка колец оценивается. Казалось бы, это именно то, что нужно. 54 цикла старт-стопа при 216 часах длительности испытания. В общем - потрясающе удачная методика, за исключением одного момента - температуры масла в самом интересном режиме на уровне 45 градусов Цельсия? Это издевательство - имитируется лишь прогрев с ожиданием холодного шламообразования. По результатам таких "стрессовых" испытаний, поршни очередного "классического" мотора, даже изображенные на среднем рисунке в комментарием "тест не пройден", будут иметь вполне пристойный вид. Если вы забыли реальное состояние поршней, посмотрите примерно в середину статьи...

Вновь себя процитирую:"Требования API/ILSAC/ACEA, ворох требований от конкретного производителя - все это у них есть с избытком. Только все это почему-то не позволяет оставить без работы тысячи автосервисов."

То, чем занимаются стандартизирующие организации, напоминает лишь имитацию деятельности - исследуются все режимы, в которых масла должны чувствовать себя хорошо или по крайней мере, неплохо.

Попробуйте коснуться пальцем раскаленного тормозного диска на 0,1 секунды. Никаких проблем. Теперь попробуйте тоже самое... и секунду подержать... Так вот, это самое слово и будет описывать разницу между API/ACEA/... и реальными условиями эксплуатации.

Достаточно убрать из совокупности реальных условий один фактор и все масла становятся исключительно подходящими для эксплуатации. Убрали "длительность" - протестировали - отличные масла. Убрали "температуру" - протестировали - отличные масла. Добавили "циркуляцию" - протестировали - отличные масла. Ваня дома - Мани нет...

В стандарт API SJ/SL входит не менее 18(!) стандартизированных методик испытания. Оценивается вспениваемость, отложения, разжижение, коксование, массовые потери деталей, и еще много чего. На базе этой методологии производители создают свои одобрения. Вышеприведенный Sequence VG - лишь одно из 18 испытаний. Только в него входит 11 критериев оценки... Если просуммировать все критерии соответствия интегрально по всему стандарту SL, получится около сотни критериев.

Теперь вопрос: зачем все это нужно, если на поршне и в двигателе в итоге вот это:А теперь разгадка: API/ACEA и все подобные методики стандартизированы для американского, европейского, да какого угодно нормального цикла движения. Именно поэтому, мне не попадалось ни одного мотора свежепригнанных автомобилей на каком-угодно (чаще всего, вполне конкретном) масле хотя бы в среднем состоянии, что уж тут сравнивать с автомобилями, приобретенными в Москве. И эти моторы действительно были "в номинале". На том же самом масле. Просто средняя скорость движения там мягко скажем несколько больше 25 км/ч - типичной московской скорости передвижения. Исследования средней скорости передвижения по автобану в Германии выявили величину около 140 км/ч, что легко обеспечит движение в смешанном цикле, включая город, со скоростью около 100 км/ч.It was a balanced mixture of crowded motorway, city traffic with stop and go, country roads and also some amount of high speeding on the Autobahn. So with an average speed of 95 km/h, the car had a fuel consumption of exactly 12 liters/100km, or 19.6 mpg. Not too bad, if you consider that I had it up to 210 km/h at times and did not drive in a fuel saving way at all.

Несмотря на некоторое лукавство, вся вышерассмотренная методология, применяемая на практике, умозрительно проста и безошибочна: используется один основной фактор - температура. К ней, в качестве катализаторов, (или замедлителей) добавляется (или не добавляется) материал (металл), циркуляция (или ее отсутствие) и экспозиция (время).

Итого - основная функция и три дополнительные "регулировки скорости". Напоминает стерео систему - есть ручка громкости три регулировки тембра. Все действительно очень просто - хочешь что-то сломать - приложи энергию.Хочешь сломать масло  - приложи температуру.

На финишную прямую методологии испытаний масел выходим со следующими вводными данными:

1.Интересующие нас температуры находятся в диапазоне 200-400 градусов Цельсия и, возможно, даже выше.2.Интересующий нас режим - низкая циркуляция, или ее полное отсутствие.

Что может быть очевиднее и проще, чем нагреть испытуемую жидкость и измерить параметры? Но если измерить, то какие? Моя основная идея заключалась в оценке интенсивности окисливания, изменения оптической плотности (проще говоря - потемнения), массовой потери на выкипание, изменения диэлектрической проницаемости, pH кислотности, щелочного числа. Часть этих измерений можно было сделать лабораторно, часть - в практически любых условиях. Хорошую качественную разницу удалось получить нагрев масла в металлическом тигле до температуры около 190 градусов в лаборатории одного из институтов.xenum_castrolСлева-направо - результат для двух масел с промежуточным результатом (посередине). 1-2-3 - Xenum WRX. 4-5-6 - Castrol EDGE 5W30.  Несмотря на несколько сбивающее с толку присутствие керамических частиц в виде коллоидного раствора, разница впечатлила. Но продолжение нащупывания температурного оптимума оказалось безуспешным - после достижения температур немногим более 200 градусов, все масла довольно быстро становились почти одинаково непрозрачными и измерение относительной оптической плотности теряло всякий смысл. Безуспешным оказалось и измерение диэлектрической проницаемости - невелика разница. Щелочность также падала до едва измеримых крупиц... Все говорило о непринципиальных отличиях в маслах, сразу же по достижению требуемого температурного режима, что, однако, совершенно не коррелировало с моей практикой. Но совершенно неожиданно, одно из масел...свернулось при температуре немногим более 270 градусов в течение считанных минут. Второй образец продемонстрировал полную стабильность вплоть до максимума температурного диапазона прибора - 380 градусов Цельсия. Мне пришлось повторить эксперимент для разных объемов масла и разных длительностей - отличий не было - при любой температуре условно "стабильный" образец вел себя совершенно одинаково. Нестабильный же - сворачивался во всем диапазоне от начальных 270 до критических 380. Нагрев условной средней тестовой порции до кондиционной температуры занимает примерно 7-10 минут, температурное разрушение - еще всего 3-5 минут. Все дальнейшие исследования проходили при температуре 380С. Эта температура единовременно далека от точки самовоспламенения и позволяла получать стабильный результат довольно быстро и без отлавливания точки перехода в состояние загущения, персонально для каждого масла. Время испытания, для чистоты эксперимента, тем не менее, было увеличено до 1 часа, хотя вполне конкретный результат достигался уже спустя 15-20 минут с начала испытания...

В результате, предельно дешевым и эффективным способом нахождения и демонстрации качественных отличий моторных масел стало совсем не измерение значительного количества достаточно важных физических величин. Легко воспроизвести тесты с аналогичным результатом можно даже в бытовых условиях, буквально на конфорке. Это позволило ответить на два вопроса, которые были сформулированы непосредственно перед испытанием и которые тут не озвучивались. Многие удивятся, гарантирую. Не будет лишним опубликовать их здесь:

1.Возможно ли искусственным способом добиться полимеризации масла, аналогичной по органолептическим показателям той, которую можно наблюдать в двигателе, при значительном пробеге, при использовании некоторых масел?

2.Являются ли масла предлагаемые под брендом Castrol и BMW, с примерно аналогичными допусками и классами вязкости, аналогичными по химическому и физическому составу?

Если ответ на первый вопрос, строго говоря, требует доказательства и к нему мы еще вернемся, то ответ на второй вопрос я могу гарантировать, достаточно почитать предыдущие части статьи. Даже возможное совпадение пакета присадок может не означать идентичности свойств и основы масла, что с легкостью демонстрирует моя методика. Castrol и Original BMW могут оказаться совершенно разными по свойству и условной пригодности продуктами, что мною уже было продемонстрировано в более ранних публикациях: в 2 из 3 случаев как минимум.

Более того, с определенной долей вероятности можно утверждать, что в рамках одного концерна, под разными брендами выпускаются совершенно одинаковые продукты, в чем можно убедиться не только сравнив пакет присадок на элементном анализе, но и просто посмотрев на результаты соответствующих проб.Это один и тот же продукт в разных канистрах. Не буду показывать пальцем, смотрите результаты предыдущей главы.

Главное сомнение, которое предполагалось разрешить и которое тут же возникло в результатах тестирования: не является ли пресловутое "качество базового масла" ответственным за визуальное фиаско некоторых продуктов?!

Для этого были протестированы несколько чистых базовых продуктов совершенно разного качества и типа, результат перед вами:Масла (базовые масла) даже не потемнели - сохранили первоначальный цвет - каждое - свой. Тоже самое произошло со всеми остальными использованными базами - от простейшей минеральной "веретенки", до самых замечательных эфирных компонентов... Цвет и консистенция не изменились и за пять часов кипения при температуре 380 градусов.

Почему же темнеет готовое масло и почему сворачивается? Почему же не свернулось ни одно минеральное масло? Неужели оно не хуже самой лучшей "синтетики", или даже лучше ее? Кто виноват и что делать?

Обо всем этом поговорим в следующей части статьи...

bmwservice.livejournal.com

Температура прокачиваемости масла, кипения и горения моторного масла

Все моторные масла имеют сложные рабочие характеристики, так как к ним предъявляются повышенные требования, не только по смазке и защите двигателя, но и современное дополнение, в качестве хладагентов.

Соответственно сложный мир моторных масел должен выдерживать высокие температуры и иметь хорошие показатели для работы при низком температурном диапазоне.

Содержание статьи

Существующие температурные показатели масел

В качестве основных характеристик для моторного масла можно привести показатели температур его прокачиваемости, кипения и горения.

Температура масла в двигателе

Температура прокачиваемости масла

Температура прокачиваемости масла — это параметр, который отвечает за доступ смазочного вещества без препятствий, чтобы предотвратить трение деталей силового агрегата между собой.

Прокачиваемость и проворачивоемость — это характеристики, которые относятся к низкотемпературному режиму.

В идеале для качественных моторных масел работает формула, что температура прокачиваемости должна быть на 5 градусов ниже температуры проворачиваемости.

Все логично, иначе мотор будет иметь сухой запуск на холодную. Хотя современные масла уже давно могут обеспечить постоянную защиту всех деталей при первом запуске после замены, посредством образования тонкой, но плотной защитной пленки. Особенности данной характеристики так же лежат в двух ее параметрах, смазка под давлением поршневой системы и без давления. Порог нижней температуры застывания, указывается индивидуально для каждого продукта в отдельности. Исходя из температурных параметров подбираются всесезонные, летние и зимние масла.

Температура кипения

Температура кипения моторного масла — важный параметр, который отвечает за количество теплоты в двигателе. Постоянный высокий уровень тепла намного опаснее, так как может привести моторную смазку в состояние кипения.

Температура кипения масла в двигателе

В большинстве случаев моторные масла начинают закипать на отметке от 250 до 260 градусов тепла, при этом жидкость начинает пузыриться, коптить и образовывать толстый слой нагара.

Для закипания уже характерна температура в 125 градусов, что так же приводит к негативным последствиям и нарушает структуру основы смазочного продукта, который при этом теряет свои защитные свойства.

Температура горения

Температура горения моторного масла или температура вспышки — отвечает за испаряемость маслянистого вещества. Чем ниже испаряемость, тем большая у масла вязкость. Этот же параметр отвечает за количество доливов, которые при низкой испаряемости продукта не потребуются. Помимо этого, температура вспышки масла говорит о степени его очистки, соответственно чем этот порог, тем качественнее очищен масляный смазочный продукт.

Рабочая температура

Рабочая температура масла в двигателе внутреннего сгорания имеет свои нормы: она не должна повышать больше чем на 2 градуса за одну минуту. Собственно длительные рабочие высокие температуры вполне допустимы и производители масел зачастую этим пользуются. Страшного ничего не произойдет, но вот моторесурс силового агрегата значительно снизится, вместо обещанной долгой работы и чистых узлов.

Важные особенности о температурах

Рассмотрев основные температурные характеристики большинства моторных масел, можно сделать вывод о том, что температура играет не последнюю роль в вязкости смазочного продукта.

Температура моторного масла

Низкокачественные масла, которые имеют низкий порог закипания и застывания, автоматически снижают собственную вязкость при рабочих режимах уже на первых 3 — 5 тысячах километров. Конечно, выбирать такое масло не стоит, так как оно гарантированно приведет к поломкам в автомобиле. Агрегатное состояние низкокачественных масел так же будет меняться от смены температур.

Например, уже при минус пятнадцати, смазка начнет густеть и будет напоминать парафин. Соответственно прокачаться такое масло просто не сможет, но плохо не это. Главное, что уже при минус 10, некачественные масла закупоривают тонкие детали двигателя, и вымыть их от туда могут только специальные средства пролонгированного действия.

Такая же практически картина рисуется при высоких температурах. Только некачественные масла в этом случае не замерзают, а начинают гореть и кипеть, как вода, так как вязкостная структура их полностью нарушается.

Что в итоге?

Ремонт в лучшем случае важных узлов двигателя, а в худшем — авто отправиться на капремонт с заменой двигателя и сопутствующих систем. Вот почему необходимо точно понимать, за что отвечает каждый температурный режим моторного масла, и как правильно использовать данные на упаковке, выбирая только качественные проверенные продукты.

avtotehnar.ru

Температура вспышки масла моторного - условия закипания смазочной жидкости + Видео

1 Высокое нагревание

Вязкость указывается непосредственно на канистре. Она состоит из сложного числа. Вязкость в данном случае обозначается вот так - 5w40, где w - первая буква английского слова winter, которое переводится как "зима". Цифра или цифры слева от w показывают зимний параметр, справа от w - летний параметр. Следует разобраться с зимним периодом.

Чем меньше цифра, стоящая слева от w, тем на более низкую температуру рассчитано масло. Стоит запомнить магическую цифру «35». Почему именно ее? Если вычесть от первой цифры вязкости 5w - 35 градусов, то полученный результат (-35°C) и будет той минимально допустимой температурой, при которой проворачивание мотора стартером возможно осуществить.

Запустится ли двигатель при такой температуре или нет, это вопрос другой. Очень многое зависит от:

  1. Конструкции двигателя.
  2. Технического состояния мотора.
  3. Состояния топливной системы.
  4. Состояния аккумулятора и топлива.
Запуск двигателя авто при низкой температуре

Запуск двигателя авто при низкой температуре

Среди автомобилистов гуляет число не 35, а 40 (масло 10w40). Что же оно значит? Это температура, при которой масло может быть прокачано масляным насосом, в этих случаях происходят критические изменения - узлы трения выходят из строя. Разница в пять градусов - это последняя страховка для двигателя автомобиля, равняться на эту цифру нельзя. Ниже приведена таблица вязкости.

Температурный диапазон может быть очень широким. В случае прогревания двигателя до рабочего состояния вязкость масла уменьшается до нормы. Рабочая температура двигателя не превышает нормы для своей нагрузки и укладывается в допустимый температурный режим. Моторесурс не повышается даже при высоком показании термометра и может работать достаточно долго.

Высокий уровень температуры в двигателе намного опаснее, чем низкий. Чрезмерное повышение может довести масло до кипения. Если не обратить на это внимания, то в дальнейшем возникнут проблемы. Смазка достигает кипения в пределах 250-260 °C, начинает дымиться и пузыриться.

Кипение моторного масла

Кипение моторного масла

Если высокая температура сохраняется долго, то снижается вязкость, и детали не могут качественно смазываться.

При повышении до 125°C наступают необратимые последствия, и масло начинает улетучиваться вместе с топливом, обойдя поршневые кольца.

Концентрация продукта становится достаточно низкой - при выхлопе его вообще не будет видно. Скорость расходования увеличивается, поэтому его надо постоянно доливать. Если уровень масла упал, то надо доливать до уровня оптимального. Во время кипения продукт теряет свои изначальные свойства и вязкость.

2 Застывания и вспышки

В случае когда вещество теряет свои агрегатные свойства, прекращает свою подвижность, то это состояние является температурой застывания. Усиленная кристаллизация парафина, находящего в масле, и увеличение степени вязкости - все это и характеризует застывание.

Кристаллизация парафина смазочной жидкости

Кристаллизация парафина смазочной жидкости

При низких температурах продукт становится вязким и малоподвижным. За счет выделения углеводородов в состав повышается пластичность, и консистенция постепенно начинает затвердевать.

Градус застывания может быть предельно-минимальной, при которой процесс циркуляции жидкости продолжается в системе, однако качество самого движения гораздо ухудшается.

Температура вспышки - положение диаметрально противоположное застыванию. Если поднести газовое пламя к поверхности масла, то возникнет вспышка. При нагревании продукта концентрация масляных паров над поверхностью очень велика, и это способствует столь высокому воспламенению.

Понижение температуры вспышки вместе с изменением вязкости могут свидетельствовать о неисправности двигателя. Основные неполадки: системы впрыска, подачи топлива, неисправности карбюратора.

tuningkod.ru

Смотри какая температура масла в двигателе и другое видео

А7: Перегрев TSI, Критические Температуры...А7: Перегрев TSI, Критические Температуры...Основа ролика данные по TSI CZDA. Индикация антифриза "загрублина" (реальное число 105 С ) и покажет повышение... Температура масла в двигателе BMW 645 (1 часть)Температура масла в двигателе BMW 645 (1 часть)На "горячих" двигателях BMW уместно применять новые технологии в области смазочных материалов, а именно прод... Исследование роста температуры масла при прогреве двигателя Sportage 3 G4KD.Исследование роста температуры масла при прогреве двигателя Sportage 3 G4KD.Хорошо видно, что даже если у вас двигатель набрал 50 градусов и климат начал дуть - не время трогаться с мест... Температура масла Skoda RapidТемпература масла Skoda RapidТемпература масла Skoda Rapid 1.4 TSI. На улице +5. Температура маслаТемпература масла Nissan Skyline R34 RB25DET: Установка датчика температуры маслаNissan Skyline R34 RB25DET: Установка датчика температуры маслаКанал ютуб https://www.youtube.com/channel/UCzhy4paSnJ0MqNQXD8wAe-w/videos. Работа датчика температуры маслаРабота датчика температуры маслаПриподнял щуп сразу после прогрева двигателя. Сделал имитацию пониженного уровня масла. Исследование №2 роста температуры масла при прогреве двигателя Sportage 3 G4KD.Исследование №2 роста температуры масла при прогреве двигателя Sportage 3 G4KD.Полностью холодный двигатель, максимально быстрый прогрев без печки. Реальное время достижения маслом... Датчик температуры масла с AliExpressДатчик температуры масла с AliExpressДатчик температуры масла с AliExpress. Посылка шла до юга Красноярского края 2 месяца. Доставка Почта России.... Датчик температуры масла на мопеде АльфаДатчик температуры масла на мопеде АльфаОдин из вариантов датчика температуры масла на мопеде, мотоцикле . Рабочая температура двигателя 80 или90 ?Рабочая температура двигателя 80 или90 ?Температура по показаниям ELM 327 .80 почему? Температура масла в двигателе BMW 645 (2ое видео)Температура масла в двигателе BMW 645 (2ое видео)На "горячих" двигателях BMW уместно применять новые технологии в области смазочных материалов, а именно прод... Вася диагност.Как проверить температуру масла?Вася диагност.Как проверить температуру масла?В данном видео я покажу как с помощью сканера вася диагност проверить температуру масла в двигателе..... Температура масла Skoda Oktavia A7FL 1.8TSI DSG7 (2018)Температура масла Skoda Oktavia A7FL 1.8TSI DSG7 (2018)Мини ролик про температуру масла. Максимально видел 111 градусов. Показания температуры маслаПоказания температуры масла Работа датчика температуры масла тигуанРабота датчика температуры масла тигуанНе могу разобраться с температурой масла. Заметил что при запуске двигателя датчик как то себя непонятно... Температура масла в картере при использовании подогревателя. Тест. Вступление.Температура масла в картере при использовании подогревателя. Тест. Вступление.Нагревается ли масло в картере двигателя при использовании автономного предпускового подогревателя? Subaru... 139QMB: немного о температуре масла139QMB: немного о температуре маслаДо скольки греется масло в двигателе 139QMB? _ Instagram: https://www.instagram.com/ivanwilisow Группа ВК: https://vk.com/vilisovivan. Температура,масла и цилиндра двигателя, мб Мотор Сич.Температура,масла и цилиндра двигателя, мб Мотор Сич. Обновленный Рено Duster. Теперь могу смотреть температуру двигателяОбновленный Рено Duster. Теперь могу смотреть температуру двигателяГруппа ВК : https://vk.com/vyacheslav_kremlevsky_group https://www.youtube.com/edit?o=U&video_id=5N6L7DlPFxg Почему я выбрал дастер ...

videozamenamasla.ru