Про масло, температуры его работы и вязкость
Тема рабочей температуры масла, его перегрева, оптимальной вязкости для каждого отдельного мотора обретает всё большую актуальность (привет теплонагруженным моторам, любителям форсировать свои двигатели, просто всем, кто периодически наваливает). Вспоминаю конечно же и свой опыт с мотором 1.4 с комбинированным наддувом, где тема повышенных температур масла связана с невысокой надежностью данного агрегата. Поэтому привожу некоторые выдержки из обсуждения этих вопросов, наиболее значимые моменты постарался выделить жирным, на мой взгляд — полезные и интересные сведения.
Идеальная вязкость масла при рабочей температуре мотора (замеряем в поддоне на сливе) должна быть около 10 сст плюс-минус 2 единицы у всех поршневых моторов в принципе. Связано это с материалами, из которых изготавливаются эти двигатели, с их принципиальной конструкцией, с тепловыми зазорами расширения, а также с масляными плёнками…
если мотор греет всего до 90гр — то масло нужно 20-ка
при 100гр — 30ка
при 110гр — 40ка
примерно такой шаг
индексы 50 и 60 — это чисто спортивные масла, не для обычных моторов
в обычных условиях, если всё в порядке со всеми системами и радиаторами, то расчётная Тмасла обычно не превышает Тож на +10гр
если превышает — значит где-то косяк
— «горячий» индекс 40 означает, что при 100 гр. масло имеет 14 сСт, но это же масло в поддоне при 90 гр. будет иметь 18 сСт (как будто при САЕ 50), при 130 гр – 11 сСт (индекс 30)
— любому современному мотору (в общем и целом) при любой рабочей температуре идеально подходит реальная вязкость в 10 сСт
— при такой вязкости по эмпирике мотор везде успевает смазаться – во всех своих парах трения
— при большей вязкости для данного режима работы мотора пары трения не будут успевать смазаться, при меньшей вязкости – не будут успевать создать пленку на парах трения
— иным языком, как бы мотор не прогревался, вязкость должна быть для данного температурного режима в районе 10 сСт
— фишка в том, чтобы определить, в каком температурном режиме будет находиться масло в твоем моторе большую часть времени и именно такую вязкость и надо подобрать
— если твой мотор греет масло до 100 градусов, то идеалом будет заливать индекс 30 – как раз при 100 гр. будешь иметь искомую вязкость
— если твой мотор греет масло до 130 гр., то какое масло при такой температуре даст 10 сСт? Ответ – с индексом САЕ 50
Какие есть здесь закавыки:
— если ты залил в свой мотор индекс 50, но масло греешь только до 100 градусов, то при 100 гр. вязкость твоего масла будет 18 сСт! Это слишком много! Слишком «толстое» масло! оно не будет успевать смазать все пары трения с той частотой, как того требуют циклы, по которым происходит соприкосновение в ПТ – не будет доходить до них вовремя = потери мощности (на трении), повышенный расход топлива, забив масла хим. продуктами работы мотора (многие из которых, кстати, не останавливаются в фильтре, как думают многие, потому что их молекулярный вес слишком мал для того, чтобы быть зацепленными шторой МФ)
— если ты залил в свой мотор индекс 30, но нагреваешь масло до 130 гр., то оно будет слишком «легким» — его вязкость будет ниже искомых 10 сСт, будет «свистеть» меж пар трения, не даст пленки в ПТ, достаточно прочной на сдвиг, предохраняющей мотор от потерь мощности (топлива)
* для справки – нагревание до 130 градусов – стандартная величина для спортивных моторов (гоночных, чтобы не было иллюзий, а не сракерских)
Для примера: вязкость в 15 сСт наступает у:
* 5W40 при 90 градусах
* 10W40 при 99 градусах
* 10W50 при 109 градусах
* 10W60 при 119 градусах
вязкость в 10 сСт наступает у:
* 5W40 при 117 градусах
* 10W40 при 118 градусах
* 10W50 при 130 градусах
* 10W60 при 142 градусах
Вывод: если у вас есть возможность охладить масло до постоянной рабочей температуры 105-110 или хотя бы 115 градусов — воспользуйтесь ею, чтобы использовать масло с как можно более низким «горячим» индексом. Это даст реальную прибавку к мощности мотора.
Пример:
Вот данные замеров по мощности для разной синтетики (один и тот же мотор и все прочее, естественно!):
* 15W50 = 228 л.с.
* 5W40 = + 2,8%
* 0W20 = + 5% к 15W50
Есть ещё один момент. Если нормальная рабочая температура масла в заводском моторе, например, 105-110гр и штатное масло для него 40-ка (а в идеале вообще 30ка, как ни парадоксально для некоторых это будет звучать), а по факту в мотор залита 50-ка или даже 60-ка, то он будет перегреваться, т.к. масло при рабочей температуре будет слишком густое и мотор будет тупо тратить часть мощности чтобы его прокачать и из-за этого греться выше нормы. Простая физика.
На клуб-ниссане даже спортсменов привлекали к спорам по поводу вязкости масел. выяснили, что в свои РЕАЛЬНО СПОРТИВНЫЕ моторы, 99% своего времени живущие в зоне оборотов 4500-6500, они льют масло не выше 40 индекса. А в гражданские — обычные 30-ки
патриотоводы эксперименты проводили, датчик в поддон бросали и замеряли температуру масла. А потом подняли мануал 60-лохматого года, где выяснили, что уже тогда завод рекомендовал использовать низковязкостные масла с индексом 30 для бензиновых моторов ))
у меня дизель, у него рабочая темп. вообще 84-90гр, и для него идеально подходит 20ка, на которой и катаюсь, уже четвертый год пошел.
Не должно быть 110гр в спокойном режиме. не делают таких ШТАТНЫХ моторов. ибо нет технического смысла делать такие горячие моторы. это потребует применения кучи дорогих материалов, а все же стремятся к удешевлению. это просто не выгодно.
система ОЖ штатно рассчитана на 90гр охлаждайки, система охлаждения масла примерно на +10гр к ней. масло должно циркулировать очень быстро по системе, оно ведь не только смазывает, но и охлаждает пары трения.
Если при однократном ускорении масло резко подскакивает до 120, значит что-то не в порядке либо с его циркуляцией, либо с охлаждением.
на самом деле можно и на 30ке поддавать, естественно при полностью исправной системе охлаждения, как масла, так и ОЖ
40ка нужна, если вы уже ну прям на кольцо собрались, или по перевалам с пол-часа/час носиться беспрерывно, т.е. реально крутить мотор ПОСТОЯННО 90% времени в зоне выше 4500об/мин
а если так, поддал 15-30 сек, потом снял нагрузку и просто на постоянных оборотах «полетел» дальше — и 30ки хватит за глаза.
Температура масла в разных места может сильно меняться.
Скажу так. Каждый сколько нибудь быстрый перегрев — ведет к «усталости» масла.
Другими словами, у многих двигателей слив масло от ГБЦ идет близко со стенкой выпускного коллектора. И как бы назалось банально то при стекании менее 0.1 сек прохождения этого горячего места масло «портится».
Каждое масло имеет свою температуру вспышки и рабочую температуру.
По этому говорить какая должна быть температура у вас масла — все зависит от вашего масла.
Опыт говорит, что не допускайте температуру масла В ЛЮБОМ МЕСТЕ двигателя больше 105. С одной стороны это ужасно сложно.
Удержите — мотор будет жить в разы дольше и мало так же не будет терять своих свойств дольше.
Ни каких 125 и тем более 135 град не должно быть масло, если у вас грамотный подход.
Кстати кто ставил радиатор на масло, система масляная гораздо громче начинала работать, напрягать, нервишки, хотя давление нормальное держит.Температура конечно понижается и не более 100.
Если громко работает маслокулер — значит пропускная способность ниже, чем у штатной. значит нужен кулер с бОльшим проходным сечением, чем был установлен, или с меньшим сопротивлением потоку. Желательно медный и с мелкими сотами
далее — поставить на него вентилопер
вентилопер подключить через датчик температуры масла, например чтобы на 105 включался.
Оптимальная температура двигателя для начала движения
С наступившей зимой наступила пора ежедневной утомительной процедуры прогрева автомобиля. Обсуждать эту тему можно очень долго. Большинство автомобилистов несколько минут греет машину прежде чем начать движение. И это правильно. Но мало кто знает, какой именно температуры должен достичь двигатель.
Сразу оговоримся, что при прогреве двигателя не стоит ориентироваться на время. Дело в том, что каждый агрегат имеет свои особенности. Например, моторы концерна Volkswagen-Audi обычно довольно долго доходят до рабочей температуры. Тем более, от того, насколько сильные были морозы, тоже зависит время, которое нужно затратить на прогрев. Поэтому имеет смысл ориентироваться лишь на три показателя: температура движка, обороты и ваши собственные ощущения.
Если говорить о температуре, то нужно подождать, пока ее значение дойдет хотя бы до 50 градусов. Это можно считать минимальным показателем, при котором мотор сможет исправно работать на высоких оборотах. Двигатели современных автомобилей доходят до этого значение за довольно короткое время — всего 3 — 5 минут. Если вы хотите продлить жизнь своего железного коня, то не стоит экономить время и отказываться от этой процедуры.
Если вы решили ориентироваться на обороты, то сначала следует узнать их количество на холостом ходу, когда авто прогрето. К этому показателю просто прибавьте 200 об/мин. Так вы получите значение, при достижении которого можно будет начинать движение. Например, для вашего автомобиля нормальный показатель 800 об/мин, то зимой оптимальным будет показатель в 1000 об/мин. Только рекомендуется для достижения необходимой цифры не крутить двигатель слишком сильно, чтобы не нанести ему вред.
Очень важно при этом опираться и на свои собственные ощущения. Например, можно обратить внимание на печку. Если вы чувствуете, что идущий из нее поток воздуха уже холодный, а в стало заметно теплее и комфортнее, значит, и двигатель достиг рабочей температуры, поэтому можно смело трогаться и ехать по своим делам. Исключением же будут машины, на которых установлен электрический нагреватель. Его работа никак не зависит от температуры двигателя и тогда стоит отталкиваться от предыдущих показателей.
Когда маслу “хорошо” в пробке или на трассе? Про температуру и циркуляцию масла.
Температура масла весьма интересный показатель, однако не каждый “гонщик” на него смотрит, а хуже того – не следит.
Рассмотрим два эксплуатационных режима «городской и “трассовый” через призму температуры масла, ведь принято считать, что второй вариант более предпочтительный, но действует ли данная аксиома для современных высокофорсированных моторов, в том числе серии EA211 и правильно ли писать в объявлении о продаже своей «красавицы», что пробок не видела и ездили Вы только по закрытой трассе без пыли на круиз-контроле.
Хотя, с объявлениями все более менее понятно, ведь глупо бывшей «проститутке» в анкете для знакомств заявлять, что «жарили» ее весьма аккуратно, в процессе «смазочные материалы» не теряли своих эксплуатационных свойств и «стенки цилиндров» не повреждены, если заведомо ее профессия известна. Но все же, попробуем разобраться подробнее (речь про машину).
Казалось бы, какое вообще дело маслу, в каком режиме ее эксплуатируют, ведь температурный режим рассчитан примерно до 150°C, а то и больше, и смазка одинаково «бегает» по Вашему, не жрущему масло, мотору независимо стоите Вы в пробке или кладете стрелку спидометра на автобане (с автобаном, я, конечно, погорячился, но раз кладут – значит, дорога позволяет, или храбрость и отвага, ну или глупость, вопрос остается открытым).
Рассмотрим, каким образом, в принципе, масло доходит до самых потайных уголков наших экономичных двигателей.
Контур смазки, то есть путь, по которому двигатель снабжается маслом, у всех двигателей семейства ЕА211 очень похожий, но есть некоторые отличия:
— по типу и приводу масляного насоса;
— по способу регулирования давления масла (!);
— по наличию масляного радиатора;
— по наличию турбонагнетателя (однако, на практике я веду свои наблюдения по двигателям 1,2 л., 1,4 л. TSI, поэтому этот пункт не особо важен).
Про 1,2 63/77 кВт.
Питание маслом подшипниковых опор, форсунок охлаждения поршней, регулятора фаз газораспределения и ГРМ осуществляется с помощью масляного насоса Duocentric. Он установлен на стороне ременного привода и имеет компактное исполнение в виде масляного насоса на носке коленвала. Это означает, что внутренний роторный поршень посажен непосредственно на передний носок коленвала и приводится непосредственно от него.
Преимуществом такой конструкции является низкое трение, небольшая масса и незначительные шумы при работе.
Регулятор давления
Регулятор давления масла установлен в корпус масляного насоса и поддерживает давление масла на уровне примерно 3,5 бар. Это предупреждает резкое увеличение давления масла, например, при запуске двигателя, и повреждение прокладок и уплотнений.
Масляный фильтр
Масляный фильтр установлен на масляный поддон. Мембранный клапан в масляном фильтре предупреждает вытекание масла из фильтра при выключении двигателя.
Датчик давления масла F1
Датчик давления масла ввёрнут в ГБЦ. Когда давление масла ниже 0,5 бар, датчик срабатывает и загорается контрольная лампа давления масла К3.
Форсунки охлаждения поршней
С помощью форсунок охлаждения поршней масло распыляется на нижнюю сторону поршней и охлаждает их.
Роторный масляный насос по принципу работы схож с шестеренчатым внутреннего (у 1,4 л. внешний) зацепления. Но у него рабочими элементами являются не шестерни, а два ротора с лопастями. У него тоже имеется полость нагнетания, которая перекачивает масло, но отсутствует разделительный сектор за ненадобностью. В отличие от зубьев лопасти захватывают больше масла, что позволяет его закачивать в систему в требуемом количестве. В нашем случае применяются регулируемые роторные насосы.
Их достоинством помимо компактных размеров, является уменьшенный отбор мощности от двигателя, а также износ масла благодаря меньшей оборачиваемости.
Данный тип регулируемого насоса обеспечивает поддержание определенного значения давления (3,5 бар) на любых режимах работы двигателя. Достигнуто это благодаря использованию дополнительного компонента в конструкции – подпружиненного регулятора давления.
В результате этого роторы помещены в него, а сам регулятор – в корпус насоса.
Его задача – изменение объема нагнетательной полости, имеющейся между роторами. А работает все так: на малых оборотах, когда давление недостаточно, пружина смещает регулятор, увеличивая объем, что приводит к перекачке большего количества масла, из-за чего давление возрастает.
При высоких же оборотах, когда давление повышается, масло начинает преодолевать усилие пружины и из-за чего регулятор отходит и пространство уменьшается, от этого снижается количество закачиваемого масла.
Таким образом, за счет перемещения ротора и уменьшения-увеличения нагнетательной полости удается поддерживать давление в строго определенном значении, в моторах 1,2 TSI это 3,5 бар.
Про 1,4 л. 90/103 кВт
Шестерённый масляный насос с внешним зацеплением шестерён
На двигателях TSI 1,4 л применяется шестерённый масляный насос с внешним зацеплением шестерён. Он работает в очень экономичном режиме и, таким образом, способствует снижению расхода топлива и выбросов CO2.
Масляный насос привинчен к верхней части масляного поддона и работает с двумя ступенями давления масла (примерно 1,8 и 3,3 бар) в зависимости от нагрузки и оборотов двигателя.
Привод осуществляется от коленвала, необслуживаемым цепным приводом без натяжителя цепи.
Давление масла регулируется в соответствии с производительностью насоса.
Преимущества двухступенчатого регулирования давления и подачи масла (в сравнении с обычными шестеренными масляными насосами):
— Приводная мощность масляного насоса уменьшается, потому что насос подаёт только то количество масла, которое требуется.
— Старение масла уменьшается, потому что по контуру циркулирует меньшее количество масла.
Регулирование давления масла
Давление может регулироваться двухступенчато. В режиме низкого давления (при малом числе оборотов и низкой нагрузке) давление поддерживается на уровне прим. 1,8 бар. В режиме высокого давления — на уровне прим. 3,3 бар.
На рисунке масляный насос показан в режиме пуска двигателя и холостого хода. По каналу от напорной стороны насоса масло через клапан регулирования давления масла N428 поступает к регулирующему плунжеру и механизму перемещения. Для реализации режима низкого давления блок управления подаёт на клапан напряжение — в результате оказываются открыты оба канала к управляющему плунжеру. Поскольку давление масла в этот момент пока ещё мало (ниже 1,8 бар), управляющий плунжер смещается против сопротивления управляющей пружины только незначительно. Пружина механизма перемещения смещает механизм в сторону максимальной подачи. Масляный насос работает с максимальной подачей, пока не будет достигнут уровень низкого давления масла (1,8 бар). В режиме холостого хода давление масла может устанавливаться ниже этого значения.
При увеличении числа оборотов двигателя давление масла возрастает и обеспечивает смещение плунжера против усилия пружины.
В результате плунжер перекрывает канал подачи масла к передней плоскости механизма перемещения (со стороны пружины), одновременно открывая канал для слива масла в поддон.
Теперь со стороны пружины действует только усилие пружины, которое меньше силы давления масла, действующей на противоположную плоскость механизма перемещения (напротив пружины).
Таким образом, механизм перемещения сдвигается против усилия пружины. Ведомая шестерня насоса сдвигается в осевом направлении относительно ведущей шестерни. Производительность насоса уменьшается.
Когда давление снижается слишком сильно, снова открывается канал к плоскости механизма перемещения со стороны пружины и механизм перемещения сдвигается в направлении большей подачи. Весь процесс постоянно повторяется, и давление масла колеблется на отметке 1,8 бар.
При больших оборотах или при большой нагрузке двигателю требуется больше смазки, для чего давление масла должно поддерживаться на более высоком уровне (уровень высокого давления). Для этого блок управления перестаёт подавать напряжение на клапан N428.
Давление масла действует теперь только на кольцевую рабочую поверхность плунжера, а на торцевую больше не действует.
В результате общая сила давления масла становится меньше усилия управляющей пружины, плунжер быстро смещается (на рисунке — направо). Вследствие этого канал к плоскости механизма перемещения со стороны пружины открывается ещё больше. Механизм перемещения сдвигается в направлении полной подачи (максимальной производительности). Регулирование начинается заново, теперь на высоком уровне.
Контролируют давление масла 2 разных датчика давления:
— датчик давления масла F1 (прим. 2,4 бар);
— датчик низкого давления масла F378 (прим. 0,4 бар).
Если рассматривать отличия между этими насосами, то в первом случае (1,2 л.) производительность, во втором (1,4 л.) – экологичность, за счет меньшего циркулирования. А поставленные цели и выполняемые задачи одинаковые.
На самом деле, для обычного пользователя автомобилем, различать эти два вида (а их существует больше чем два, и даже эти два имеют несколько подвидов, к примеру, шестерённые масляные насосы, которые устанавливаются на 1,4 л. бывают с внешним или внутренним зацеплением шестерён, а роторные, которые устанавливаются на 1,2 л., регулируемые или нерегулируемые, и так до бесконечности) насоса необязательно.
Это тоже самое, как пытаться разобраться в двух близнецах родственниках, которых ты можешь увидеть раз в три года на свадьбе другого малоизвестного родственника, ну перепутал имена разок, с кем не бывает, они ведь так и останутся для тебя дальней родней – с насосами также, работают и ладно.
Важно другое: масло по-разному работает в разных режимах эксплуатации, и соответственно, несет разные температурные нагрузки.
Режим городской (со светофора жарящий, в пробке-стояночный):
Температура масла сильно меняется в зависимости от места ее пребывания, наиболее подверженным тепловой нагрузке являются поршневые канавки. Температуры там бывают свыше 200°C, что приводит к закоксованию самого проблемного места современного турбомотора – маслосъемного кольца.
Данное кольцо, в рабочем состоянии, непрерывно пропускает через себя нагретое моторное масло. На повышенных оборотах, благодаря масляному насосу, увеличенная циркуляция не позволяет застаиваться маслу. В городских условиях, когда двигатель частенько работает на холостых или пониженных оборотах оборачиваемость масла недостаточная. В результате этого, масло дольше задерживается в накаленных областях, и маслосъемное кольцо становится местом для прожарки масла.
Словно варите манную кашу, и недостаточно активно ее перемешивали, на первый взгляд, получилось весьма съедобно, но на дне остался прогоревший слой, в моторе этот слой так и остается неизменным, и с каждой последующей «готовкой» этот слой увеличивается, пока не настанет время выкинуть «кастрюлю», иначе говоря, время вскрывать ГБЦ.
Усугубляется плохая циркуляция особенностью современных моторов, где диаметр дренажных отверстий едва сравнится с острием иглы, и данные «микродырочки» легко и непринужденно закоксовываются. Следовательно, затрудняется подвижность маслосъемного кольца, тем самым перегревая канавки, плохая подвижность перетекает в состояние неподвижного, и МСК перестают контактировать со стенкой цилиндра, кольцо уже не передает тепло самому блоку, образуя локальный перегрев, где итак не гарантируется работоспособность в тяжелых режимах эксплуатации.
Получается, достаточно всего лишь небольшое затруднение подвижности, чтобы в дальнейшем столкнутся с залеганием колец.
Однако, речь преимущественно про наши моторы, где небольшой объем двигателя требует большего кручения мотора для достижения определенного ускорения, нежели на многолитровом атмо. Тем самым, повышая обороты двигателя, мы повышаем производительность масляных насосов, про которые говорили выше, и улучшаем циркуляцию масла тем самым предотвращая недопустимое нагревание в областях ЦПГ, но вся эта эффективность падает сразу, как вы останавливаетесь перед светофором или попадаете в пробку, а температура в особо уязвимых областях отнюдь не падает пропорционально снятию ноги с педали акселератора, а остается выше допустимой нормы еще продолжительное время.
Режим трассовый.
Принято считать, что трасса для двигателя идеальный режим эксплуатации: продуктивная циркуляция жидкостей, радиаторы обдуваются достаточным количеством свежего воздуха, расход топлива и условия ее полного сгорания более эффективны, нежели в городском режиме.
И самое главное – свечи зажигания. В таком режиме они самостоятельно чистятся, и в условиях повышенных температур чувствуют себя прекрасно и беззаботно воспламеняет горючую смесь.
Лучшего мира для мотора не придумать? Однако, особенность малолитражек, с высоким коэффициентом полезного действия, какими являются двигатели серии ЕА211, в том, что при стабильной и равномерной нагрузке, в течение долгой поездки активные части двигатели неимоверно разогреваются, и контактирующее с ними масло мгновенно начинает терять свои свойства.
Для интереса, после активной поездки свыше разрешенной скорости по трассе, откройте капот и поднесите руку к турбине, хотя даже подносить не стоит, сразу после открытия у Вас непременно возникнет ощущение, словно открыли дверь бани, после прогулки в минусовую погоду.
Городские поездки, при всех их недостатках, дают двигателю отдыхать/остывать, и ущерб двигателю носит долгосрочный характер. Другое дело — длинная поездка по трассе, закончившаяся резкой остановкой двигателя.
И ничего удивительного, что Ваша турбина со временем начинает выдавливать масло, и дело тут не только в уплотнителях, которые так часто меняют, уплотнители это последствие, а причина высокая температура.
О работе и охлаждении турбонагнетателя более подробно расскажу в следующей записи, здесь не об этом.
Какой же итог? Чудо немецкой инженерии, в городе коксуется, а на трассе перегревается? Если коротко, то да. Но с этим можно работать, и данные явления еще раз подчеркивают необходимость использования следующих принципов:
1. Не использовать нестабильные к температуре, низкополярные масла. В зависимости от режима эксплуатации подбирать те, которые уживутся в Вашем двигателе.
2. Менять масло вовремя, в особенности перед длинными поездками.
3. Чистить радиаторы охлаждения. Данная процедура лично на моем моторе снизило температуру масла на 5-7°C.
4. После длительной поездки или после отжига последние километры докатывать в спокойном режиме, оставляя шанс мотору остыть до безопасных температур.
5. При коротких остановках на трассе не глушить мотор.
И помнить, что исправно работающий мотор (ЕА211, или те, в которых нет конструктивной предрасположенности), практически не расходует масло и не требует доливки в межсервисном интервале, в независимости от откровений ОД, про то, что все моторы с турбиной питают страсть к угару масла.
Есть еще несколько особенностей эксплуатации автомобилей на платформе MQB, которых я придерживаюсь, и думаю, что они помогают продлить жизнь двигателю, хоть и не остановят его старение. А в современных условиях, большинство людей не доезжают 150К км. на одной машине. Об этом также скоро напишу в бортжурнале.