Куда и почему уходит масло из двигателя?
Объем масла, залитого в двигатель, в процессе эксплуатации любого автомобиля всегда уменьшается. Существуют определенные нормы расхода смазочного материала для разных типов бензиновых и дизельных моторов. По мере износа деталей силового агрегата растут, как правило, и потери смазочной жидкости. Куда и почему уходит масло из двигателя, и как не допустить повышенного расхода этого продукта?
Система впуска воздуха
Если автовладелец забывает своевременно менять воздушный фильтр и допускает разгерметизацию воздушного тракта, мелкий мусор будет проникать в камеру сгорания. Обладая абразивными свойствами, твердые частицы ускорят износ цилиндров, поршней и маслосъемных колец. В результате на поверхности цилиндров остается смазочная жидкость, которая расходуется на угар. Мусор скапливается также в посадочных местах (канавках) колец: смешиваясь с маслом, он формирует абразивную густую массу. Образовавшаяся субстанция разрушает кольца и канавки, снижая герметичность камеры и способствуя возрастанию угара.
Клапанный механизм
Другая частая причина проникновения смазочной жидкости в камеру сгорания – износ направляющих втулок клапанов, а также маслосъемных колпачков, которые как раз и отвечают за предупреждение попадания масла внутрь камеры. Кроме того, колпачки во временем теряют эластичность и утрачивают способность выполнять свои функции. Выполняя их замену, нужно проверить, в каком состоянии направляющие втулки. Чрезмерный износ этих деталей ведет к повышенному люфту клапанов, а это значит, что новые колпачки быстро выйдут из строя, и смазочный материал снова будет попадать в камеру сгорания.
Турбокомпрессор
При появлении таких симптомов, как запотевание стыков патрубков турбины или попадание смазочной жидкости в интеркулер, следует обратить внимание на целостность газодинамических уплотнений турбокомпрессора. Эти детали по своей конструкции не вполне герметичны и частично пропускают газы внутрь центрального корпуса турбины. Впоследствии вместе с этими газами во впускную часть (в холодную улитку) переносятся частицы масла, пребывающие в подвешенном состоянии, (т. е. в виде тумана). Чем сильнее износ газодинамических уплотнений, тем ощутимее будут потери смазочного материала.
Вентиляция картерных газов
Моторное масло ускоренно убывает при ухудшении работы системы вентиляции картерных газов. Отложения, которые неизбежно формируются в процессе эксплуатации этого узла, негативно сказываются на производительности маслоотделителя и становятся причиной перебоев в работе управляющего клапана вентиляции. Следствием этого бывает повышенное содержание смазочной жидкости во впускном тракте. Попадая в камеру сгорания, излишки масла оставляют после себя нагар на внутренних поверхностях цилиндра.
Неполное сгорание топлива
Усилившийся угар – одна из основных причин повышения расхода моторного масла. Такая проблема чаще всего является следствием износа различных деталей двигателя, в первую очередь – цилиндропоршневой группы. Способствовать преждевременному износу цилиндров, поршней и колец может избыточное количество топлива в камере сгорания. Излишки горючего, которые не успевают сгорать, смывают масляную пленку, оставляя без защиты пары трения. Спровоцировать подобную ситуацию могут неисправности системы зажигания и топливных форсунок. Следует избегать также заправки автомобиля некачественным горючим.
Срок жизни
Рекомендованный производителем межсервисный интервал (когда замену масла выполняют, например, через каждые 15 тысяч км пробега) в некоторых случаях лучше сократить. Смазочная жидкость быстрее теряет свои эксплуатационные характеристики, если используется в высоконагруженных двигателях. Исчерпавшая свой рабочий ресурс жидкость может вызвать закоксовывание и залегание поршневых колец, после чего падает герметичность цилиндров, возрастает содержание картерных газов, и в итоге система вентиляции отправляет некоторое количество масляной взвеси во впускную часть. Кроме того, закоксовывание способствует возрастанию угара смазочной жидкости.
Условия эксплуатации
К повышенному расходу масла ведут не только неполадки с оборудованием, но и неблагоприятные условия эксплуатации транспортного средства. Например, если двигатель часто работает на минимальных оборотах холостого хода, то недостаточно высокое давление при сгорании топлива ведет к снижению герметичности цилиндров. В результате образуется слишком толстая защитная пленка, которая впоследствии сгорает. К нежелательным режимам работы силового агрегата относятся также длительное простаивание в пробках и регулярная езда с непрогретым мотором.
Какой расход масла считается нормальным
Нормальным расходом современных моторных масел, таких, например, что представлены в линейке продукции торговой марки Rolf, считается 0,1-0,3 % от объема израсходованного топлива. Так, если автомобиль преодолел дистанцию длиной 1000 км при расходе топлива 10 л на 100 км, то расход смазочной жидкости может уменьшиться в среднем на 0,2 литра.
Автор: РОЛЬФ ЛУБРИКАНТС ГМБХ
Куда уходит масло?
Итак, масло из двигателя может исчезать в следующих направлениях:
Первое — вытекать,
Второе — сгорать в цилиндрах двигателя.
Есть ещё третий вариант — его кто-то украл! — но ввиду экзотичности этот вариант не рассматриваем.
Вытекание масла может происходить в двух направлениях — наружу, что, как правило, можно углядеть невооружённым взглядом, и внутрь – то есть масло попадает в охлаждающую жидкость. Это тоже легко обнаружить, открыв пробку радиатора или расширительный бачок и увидев там «сметану». Как правило в этих случаях не происходит заметного понижения уровня масла, в противном случае это вытекание видно ОЧЕНЬ хорошо, т.к. под машиной образуется огромное масляное болото (кстати, по-японски утечка масла звучит как «Абура море «). Вот это море и будет под машиной. Представьте себе, скажем литр масла, вылитый не в заливную горловину, а просто сверху на мотор — оно почти всё окажется под машиной.
Теперь второй вариант — сгорание масла в двигателе. Теоретически угар масла есть всегда. Это входит в принцип действия ДВС. Но на практике исправный двигатель современной конструкции при соблюдении интервала смены масла в 10т.км. вполне может обходиться без доливки масла. Это означает, что расход масла на 10т.км. не превышает 1л. ( как правило расстояние между рисками max и min на щупе соответствует прим. 1 л.) Из чего складывается расход масла, и какими путями оно попадает в цилиндры двигателя?
Первое — через плохое уплотнение цилиндр-поршень.
Второе — через пропускающие маслоотражательные колпачки.
Третье — через плохо работающий маслоотделитель системы вентиляции картера.
Теперь более подробно об этих процессах. В уплотнении цилиндр-поршень участвуют: поверхность цилиндра, которая должна быть по форме геометрически правильным цилиндром, и обязательно иметь на своей поверхности рисочки от хона для удержания масла! Если цилиндр будет изготовлен каким-либо способом без применения хона, т.е. будет иметь правильную форму, но без рисочек — такой мотор долго не просуществует, т.к. кольца будут работать на сухую и быстро износятся и они сами и цилиндры. Далее, в уплотнении участвуют кольца, которые по конструкции весьма сложны при всей их внешней бесхитростности. При установке они должны с определённым (и переменным по их длине) усилием прилегать к поверхности цилиндра. Третьим участником уплотнения является канавка в поршне для кольца, которая тоже изнашивается в процессе работы двигателя, и кольцо болтается в канавке по высоте. Невыполнение любого (даже одного) из этих условий приводит к проникновению масла в цилиндр и его сгоранию. Как правило, все участники уплотнения изнашиваются одновременно, но неодинаково. Именно поэтому замена одних только колец – операция дурная и почти бесперспективная. Бывают, правда, редкие исключения, но лишь подтверждающие правило. Например, сборная конструкция маслосъёмных колец (тонкие диски и расширитель) имеет не только преимущества, но и недостатки. При применении плохого масла вся эта конструкция теряет подвижность в результате закоксовывания, и расширитель не прижимает диски к поверхности цилиндра. Но в таком случае кольцо не изнашивается, т.к. оно не прижималось к поверхности. Достаточно всё почистить и собрать обратно. Тут есть ещё варианты, но это уже совсем тонкости.
Далее масло стекает по стержням клапанов. С впускных оно попадает в цилиндры и там сгорает, а также нарастает коксовой шубой на обратной стороне тарелок клапанов. С выпускных клапанов оно подхватывается выхлопными газами, тоже привнося свою лепту в задымлённость выхлопа. Масло по стержням клапанов стекает в результате износа и задубения маслоотражательных колпачков, а также в результате повышения зазора между стержнем клапана и направляющей втулкой. Изнашивается и стержень клапана в меньшей степени (на дизеле — очень сильно) и направляющая втулка. В результате стержень клапана так болтается во втулке, что с маслом не справится ни один самый лучший колпачок, т.к. он рассчитан только на продольное перемещение клапана, но не на осевое смещение.
Теперь о маслоотделителе. Это довольно простое устройство, представляющее собой лабиринт. Картерные газы вместе с масляным туманом поступают на вход лабиринта, «путаются » в нём, а масло оседает на стенках и через сливные отверстия стекает обратно в картер. Если сливные отверстия, да и сам лабиринт, забиваются «кизяком», то капельки масла попадают на впуск и далее в цилиндры. Но вышеупомянутый (не к ночи) «кизяк» образуется при изношенном двигателе при взаимодействии большого количества картерных газов, прорвавшихся через плохое уплотнение поршень-цилиндр. Так что забившаяся система вентиляции картера не причина повышенного расхода масла, а наоборот.
Теперь из практики. Основной вопрос — Что делать? (Кто виноват ? — выходит за пределы моей компетенции). ЕСЛИ расход масла на 10т.км. составляет примерно 2,5-3 л., то как правило проблема решается ЗАМЕНОЙ МАСЛООТРАЖАТЕЛЬНЫХ КОЛПАЧКОВ. Если расход СУЩЕСТВЕННО ВЫШЕ, то без полноценного ремонта НЕ ОБОЙТИСЬ. Как правило, автопроизводители указывают для определения необходимости капитального ремонта двигателя расход масла на 1т.км.-1л. При таком расходе масла эксплуатировать автомобиль практически очень тяжело, т.к. уж очень часто приходится доливать масло.
Если, несмотря на все намёки свыше, продолжать эксплуатацию, то возможны следующие варианты. Первый — при езде по городу мотор стуканёт, т.к. масло не будет долито вовремя, а ехать надо! Второй — при езде на большие расстояния с большим газом прогорит или поршень или клапан, т.к. кокс в цилиндрах со временем воспламенится, а он имеет очень высокую температуру горения.
Куда уходит масло?
Повышенный расход масла или, как говорят автовладельцы, масложор, тема, в последнее время очень актуальная и широко обсуждаемая. Что случилось, почему современные высокотехнологичные двигатели славятся большим расходом масла? Попробуем поискать причину, но сначала определим, куда же может пропадать масло из мотора.
Пути побега
Самая банальная причина снижения уровня масла в двигателе – его утечки. Течь смазка может через неисправные манжетные уплотнения – сальники, через поврежденные прокладки двигателя, патрубки, масляный радиатор. Мест для утечек предостаточно. Если мотор слегка «потеет», это вряд ли приведет к большому расходу масла, а вот капли смазки на асфальте – это уже серьезный повод к немедленному поиску неисправности.
Вторая причина – попадание масла в цилиндры двигателя. Основных путей в цилиндры два: верхний и нижний. Сверху смазка проникает через изношенные уплотнения стержней клапанов – так называемые маслосъемные колпачки. Нижняя дорога лежит через стенки цилиндров. Износ зеркала, задиры, изношенные или закоксованные поршневые кольца открывают маслу путь в камеру сгорания.
В моторах с турбонаддувом масло может попадать в цилиндры и через неисправную турбину. Так, почему-то, принято говорить. Хотя точнее будет сказать – через компрессор. Вот вам и третий путь.
Причины масложора
Через сальники масло начинает бежать при их естественном износе или при повышении давления картерных газов. Происходит это из-за засорения системы вентиляции картера. Система засоряется при использовании некачественного или не рекомендованного масла или при его несвоевременной замене.
Маслосъемные колпачки тоже имеют свойство изнашиваться – трение и высокая температура деталей головки желают свое дело. Очень быстро колпачки выйдут из строя при износе направляющих втулок клапанов. Стимулирует износ плохое масло и перегрев мотора.
Ускоренный износ стенок цилиндров и поршневых колец обычно связаны с нарушением правил эксплуатации автомобиля: масло не соответствует рекомендациям по качеству и вязкости, его несвоевременно меняют, используется некачественная смазка, в цилиндры попадают абразивные частицы. Последнее случается при применении не эффективных воздушных фильтров, замене их не по регламенту, а когда придется, появлении неплотностей во впускном коллекторе, через которые подсасывает воздух. Некоторые автомобили отличаются склонностью к залеганию поршневых колец из-за конструктивных особенностей мотора и слишком «щадящего» стиля езды. Ну не любят они долгого передвижения на низких оборотах.
Турбокомпрессор тоже может стать причиной повышенного потребления масла двигателем. Попадание смазки через изношенные уплотнения подшипников скольжения во впускной тракт и далее в камеру сгорания заметно увеличивает ее расход. Чтобы побыстрее приговорить агрегат наддува к ремонту, стоит использовать низкокачественные масла и резко глушить двигатель после прохватов по трассе. Зачем лить нормальную смазку, если она сгорает в цилиндрах и расход ее велик? А турбина и всухую покрутится – от нее не убудет
Что делать
Скажем сразу – двигатели некоторых машин склонны расходовать масло смолоду и в больших количествах. Такова их неприятная конструктивная особенность. Такие моторы хорошо известны и нужно хорошенько подумать, а стоит ли их покупать? Часто говорят, что виноват, ныне очень распространенный, турбонаддув. А почему тогда старые, добрые наддувные дизеля не отличались масляным аппетитом? Скорее все дело в стремлении максимально облегчить мотор, снизить потери на трение. Отсюда легкие поршни без юбки, миниатюрные колечки, жидкие масла….
Другое дело, когда большой расход масла в двигателе появляется в процессе эксплуатации авто. Когда это происходит при очень больших пробегах машины, придется смириться — естественного износа деталей двигателя никто не отменял. Повышенный расход масла – верный признак старости мотора. Когда это должно случится? Многое зависит от модели мотора и условий его эксплуатации: одни проявляют признаки старения уже после 100…150 тысяч километров, а другим и четверть миллиона нипочем.
Как же избежать раннего роста расхода масла и связанного с этим ремонта двигателя? Рецепты долголетия крайне простые и доступные каждому автомобилисту:
- использовать качественные моторные масла, рекомендованные производителем автомобиля;
- своевременно менять масло, в сложных условиях (высокая температура, запыленность воздуха, городская езда, работа двигателя под высокой нагрузкой) сократить на треть интервал замены масла;
- использовать только качественные масляные и воздушные фильтры;
- следить за герметичностью впускного тракта;
- беречь турбокомпрессор, если он есть, использовать турботаймер;
- контролировать утечки масла через сальники и прокладки;
- не допускать перегрева мотора.
Еще один совет специально для особо осторожных водителей, которые в борьбе за низкий расход топлива и большой ресурс двигателя боятся лишний раз нажать на педаль акселератора. Постоянная езда на низких оборотах — прямой путь к образованию нагара и закоксовыванию поршневых колец. Не стесняйтесь время от времени давать мотору поработать на высоких оборотах. Расход топлива это сильно не увеличит, зато подвижность колец поможет сохранить.
Точная диагностика
Как определить причину повышенного расхода моторного масла? С утечками все понятно – на глаз. С путями попадания смазки в камеру сгорания сложнее. Есть верные признаки, что масло туда попадает: голубоватый цвет выхлопных газов, нагар на свечах зажигания. А каким путем? Можно использовать специальный прибор и заглянуть внутрь цилиндра. Но мало иметь диагностическое оборудование, нужно уметь правильно трактовать результаты его работы. Вряд ли музыкант или слесарь поставит точный диагноз больному, поглядев на его рентгеновский снимок…
Решение каждый принимает сам, исходя из своего опыта и знаний. Но большинству автовладельцев все же стоит обратиться для поиска причины повышенного расхода на сервис, к специалистам. Квалифицированные мастера компании FAVORIT MOTORS проведут тщательную диагностику двигателя, определят точную причину масложора и обязательно устранят ее.
Причины расхода моторного масла.
Не могли обойти вниманием эту статью. В ней подробно и внимательно рассматривается, куда уходит моторное масло, каков допустимый угар. Что подразумевается под этими терминами. И как выявить, что автомобиль «жрет» масло.
Причины падения уровня масла в двигателе.
Давайте для начала определимся с терминологией:
— под «расходом» масла мы понимаем суммарные потери, выражаемые снижением уровня в масляном поддоне, выявляемые путем измерения уровня с помощью щупа и/или датчиков уровня. Расход можно выразить количественно, например в литрах на 1000 км. «Расход» не в полной мере отражает качественные и количественные показатели процессов, происходящих внутри двигателя и приводящих к потере моторного масла. Суть в том, что масло может сгорать в цилиндрах, вытекать через неплотности наружу, но при этом потери масла по уровню могут быть компенсированы попаданием в тоже моторное масло антифриза, воды, топлива. И если так случится, что объем потерянного масла будет равен объему прибывших загрязнений, то и расхода масла как такового не будет! Именно поэтому некоторые специалисты советуют для более точной оценки, совершить длительную поездку с хорошим прогревом масла, что позволит «выпарить» часть топлива (вода, антифриз и дизельное топливо уже не испарятся — они напрочь вцепились в структуры масла и образовали соединения, простым нагревом которые не разрушить);
— под «угаром» мы будем понимать потери моторного масла, попавшего в камеру сгорания через зазор между стенкой цилиндра и поршнем / поршневыми кольцами. На самом деле это очень тонко настраиваемая система. Поршневые кольца не снимают масло со стенок цилиндров, а строго дозируют его. И при ходе поршня вниз даже после верхнего компрессионного кольца на стенке остается масло — часть в канавках хона, часть — в виде тончайшей масляной пленки. Если это условие выполняться не будет — то при следующем ходе поршня вверх первое компрессионное кольцо будет контактировать с цилиндром по принципу «сухого» трения, то есть мы будем иметь дело с износом. Вот для этого конструктора так и рассчитывают зазоры в поршневой группе, чтобы масло оказывалось на стенках цилиндров выше поршня, в камере сгорания. Ну а раз масло находится в зоне горения смеси, сгорает и оно — не все, частично, но сгорает и вместе с продуктами горения топлива вылетает в трубу (выхлопную). Вот это и есть «угар»;
— масло в камере сгорания может оказаться и другим путем — через поврежденные маслосъемные колпачки (направляющие втулки клапанов), через системы вентиляции картера . Этот расход к угару отнести нельзя, т.к. природа этих потерь совсем иная. Назовем их «внутренними потерями моторного масла»;
— еще один путь ухода масла из двигателя — система вентиляции картера. Ей конструктора придают очень важное значение. При работе двигателя немалая часть газов из цилиндров проникает через зазоры в ЦПГ в подпоршневое пространство. Мало того, что при этом растет давление в картере, так еще и громадное количество продуктов горения и неполного сгорания проникает в картер, где вступает в контакт с моторным маслом. Отвести все это безобразие можно либо на улицу, что впрочем немцам даже в голову не придет, либо обратно на ход впускного тракта, точнее — в задроссельное пространство. Но поскольку в состав картерных газов входят и пары масла (пары — часть легких фракций, таковых немного, но они имеют место быть) и капельная взвесь (масло в поддоне постоянно «взбалтывается» противовесами коленчатого вала. Образующаяся при этом капельная завеса и обеспечивает смазку стенок цилиндров). Вот это смесь из паров и капель масла попадает в систему вентиляции картера, откуда попадает в цилиндры;
— остается четвертая статья — течи. Сюда отнесем негерметичности прокладок и уплотнений, как самого двигателя, так присущих например двигателям AMG систем охлаждения моторного масла со своими шлангами, радиаторами. К этой же категории потерь отнесем и негерметичность уплотнений валов турбокомпрессоров, ныне столь любимых создателями новых моделей Mercedes Benz.
Далее! Попробуем понять, каков расход масла считается допустимым для автомобилей Мерседес-Бенц. Для этого читаем руководство по эксплуатации (у кого нет — можно найти на сайте российского представительства на страничке). В разделе «Моторное масло — измерение уровня» для всех моделей — от А-класса до SLS-класса будет фигурировать одна и та же величина — 0,8 литра на 1000 км (величина эта фигурирует как в российских документах, так и немецких) . Надо понимать при этом, что течи здесь в расчет не принимаются — их быть не должно по определению.
Итак, 12-цилиндровый М275 объемом 5,5 литров, V8 мотор М156 объемом 6,2 литра и 4-цилиндровый М266 объемом 2 литра и меньше должны иметь расход масла в виде угара и внутренних потерь не более 0,8 литра на 1000 км. Здесь есть какая-то несправедливость ?! Или завод заранее выписывает себе индульгенцию на случай возникновения проблем с клиентами? Хорошо, 800 миллилитров на 1000 км для 12-горшкового М275 в версии «65AMG» еще куда ни шло — все-таки без копеек 6 литров рабочего объема, две турбины, 630 л.с. — ну и стиль вождения — а для чего еще покупать такие авто? Совсем непонятно, когда на «А150» ( который в Германии на масле 229.5 имеет право пройти от ТО до ТО 25000 км) за 25000 км межсервисного пробега допустимым является долив 20 литров масла! И это при заправочном объеме 5 литров масла?! Какая-то профанация.
И тем не менее, двигатель это Жигулей или двигатель Мерседеса — расход масла — вещь закономерная, неприятная, но существующая. Местами даже необходимая.
Что ж, приступим к рассмотрению каждой из причин расхода моторного масла.
Угар моторного масла в камере сгорания.
Величина, зависящая от громадного количества факторов.По пунктам:
1) собственно конструкция ЦПГ. Упрощенно мы можем рассматривать два типа — с чугунными стенками цилиндров (см. рисунок 6.1., имеют привычный «хон») или с «алюминиевыми» стенками цилиндров (смотри рисунок 6.2.- гладкие стенки). Первый тип страдает меньшим угаром — во-первых за счет рисок хона площадь соприкосновения масла со стенками намного выше, а значит и охлаждение масла происходит более эффективно; во-вторых во избежание сухого трения конструктор оставляет на гладкой алюминиевой стенке намного больше масла из-за отсутствия хона;
2) качество моторного масла — в продолжение предыдущего пункта — справедливости ради следует сказать, что никогда все масло не сгорает — все-таки масло лежит на «холодных» стенках цилиндров, а значит находится в жидкой фазе, которая как раз и не горит. Зато горит испарившееся масло. Количество испаряемого масла индивидуально для каждого продукта и выражено коэффициентом испаряемости Noack (количество масла в % от веса, испарившееся в течении 1 часа при стабильной температуре 250 град.С). Понятно, что чем выше Noack, тем больше масла сгорит в цилиндрах при прочих равных условиях. Вполне приемлемыми являются величины 10. 11, хотя сейчас уже и noack=7 не редкость. Для масел с высоким содержанием базовых масел IV и V групп (соответственно ПАО и эстеры) характерна меньшая испаряемость. Раньше это было косвенным доказательством «синтетичности» или наоборот «минеральности» того или иного масла. Сейчас многие «кряки» начинают подтягиваться по этому показателю — главным образом за счет присадок. Теперь о качестве — вряд ли дешевое или «левое» масло имеют низкий коэффициент испаряемости. Кроме того, низкокачественное масло быстрее спровоцирует «залегание» поршневых колец за счет образования нагара в канавках. И это усугубит ситуацию с угаром;
3) вязкость моторного масла;
4) режимы эксплуатации;
5) температурные характеристики двигателя. В настоящее время один из наиболее важных факторов. Тенденцией последних лет становится применение управляемых термостатов с завышенными порогами. Для примера — начало открытия термостата на М119 — 82. 86 град.С, для М271 — 88. 92 град.С, для М156 — 98. 102 град.С (справедливости ради — в неуправляемом режиме). Надо понимать, что каждый лишний градус в рубашке охлаждения — это лишний десяток градусов на стенке цилиндра. Я где-то уже писал, что для М275 одним из условий измерения давления масла является температура масла в 130 град.С !? Ну, соответственно, чем выше температурный фон двигателя в целом — тем выше угар масла ;
6) исправность топливной системы и системы зажигания;
7) и еще миллион факторов, учесть которые в любых самых точных расчетах будет почти нереально. Залили бензин с большим содержанием ароматических углеводородов — вопросов не возникнет — машина прет, из-под задницы выпрыгивает, но при этом возрастает температура горения смеси — растет и угар. Радиаторы забились грязью — в пробках температура поползла вверх — растет угар масла и т.д.
Попробуем рассчитать, сколько же реально угорает масла в цилиндрах:
1) исходные данные — возьмем двигатель М271 (рабочий объем 1796 куб.см, диаметр поршня — 82,0 мм, ход поршня — 85,0 мм);
2) толщина масляной пленки, остающейся в цилиндре над поршнем — от 2 мкм до 10-12 мкм в зависимости от громадного количества факторов. Для сравнения — толщина человеческого волоса -от 50 до 75 мкм. Главные из них:
— число оборотов: чем выше частота вращения двигателя — тем толще пленка остается на стенке;
— вязкость масла в конкретный момент времени (надо понимать, что масло 10W-60 при нагреве до 120 град.С будет менее вязким, чем 0W-30 при температуре скажем 60 град.С). Хорошо, берем в расчет нормальный температурный режим, исправный двигатель без залегших поршневых колец. Так вот — меньшая толщина пленки характерна для жидкого масла, большая — для более густого;
3) площадь стенки цилиндра — S=2R * 3,14 * L, где 2R — диаметр цилиндра, мм; L — ход поршня, мм. Итак, площадь цилиндра равна 21900 кв.мм. Площадь 4 цилиндров — 87600 кв. мм;
4) значит на стенке одного цилиндра площадью 21900 кв.мм оседает 44 куб.мм масла при толщине 2 мкм и 263 куб.мм при толщине пленки 12 мкм. Чтоб было понятнее — переведем в кубические сантиметры — 0,044 куб.см в первом и 0,263 куб.см во втором случае;
5) сколько же масла угорит? Даже для приблизительного расчета следует учитывать:
— толщина масляной пленки неравномерна по ходу поршня — толще в нижней точке и стремится к нулю в зоне остановки верхнего компрессионного кольца в ВМТ;
— при рабочем ходе не вся площадь масляной пленки контактирует с горячими газами — постоянный контакт имеет только зона над точкой остановки верхнего компрессионного кольца. При ходе поршня вниз остальная часть стенок цилиндра, покрытых масляной пленкой, начинают контактировать с горячими газами;
— время контакта масляной пленки с горячими газами достаточно мало — в четыре раза меньше времени, в течении которого стенки цилиндры контактируют с жидкостью системы охлаждения;
— масло оказывается в надпоршневом пространстве и в процессе такта впуска. Причем в большем количестве — сказывается разрежение в надпоршневом пространстве и давление картерных газов. Угар в мизерных значениях может присутствовать и в этой фазе работы двигателя, но он минимизируется относительно низкой температурой свежей порции смеси;
— испарение масла происходит не по всей глубине масляной пленки, а только в поверхностных слоях. Какова толщина слоя из которого будет интенсивно испаряться масло, а значит и угорать? Рассчитать это, не построив стройной математической модели, не введя тысячи поправочных коэффициентов и не учтя тысячи факторов — нереально. Из общения с людьми, не верить которым мне нет оснований, вынес для себя, что пленка толщиной от 0,5 мкм до 3 мкм в различных условиях способна сгореть полностью.
6) давеча тут присутствовал укрупненный расчет на предмет, сколько же масла «угорит» из тех 0.044 куб.см / 0,263 куб. см масла, попавших в цилиндры М271 за один оборот. Оставлю только результат — от 100 куб.см до 300 куб.см. за 1000 км пробега (сообразно вязкости используемого масла — меньшее количество — для более жидкого, большее — для более густого при прочих равных условиях). Это примерно та цифра, какую мне называли конструктора для 4-цилиндровых моторов в качестве допустимой величины. При 12-цилиндровые М275 они тактично промолчали.
Подведем итоги :
1) вполне нормальным является угар масла в цилиндрах от 0,1 литра до 0,3 литра на 1000 км в зависимости от типа используемого масла. Если Вы «пользуете» двигатель на высоких режимах, с хорошим нагревом и большими оборотами — угар возрастет раза в полтора. Но говорить о конкретике — это из разряда обсуждать среднюю температуру по больнице (включая морг). Два совершенно идентичных авто с одинаковым маслом будут совершенно разными аппетитами потреблять это масло, если один эксплуатируется в городе, второй — по трассе; на одном ездит убеленный сединами дедушка, на другом — безбашенный юноша «Играй, гормон!»; один эксплуатируется в Душанбе;, второй — в Калининграде; один обслуживается регулярно и честно, второй — по принципу — ТО — раз в 20000 км, да и то состоит из замены масла; один перед заправкой вытащит все сертификаты из заправщиков, второй — заливается где дешевле. И как?
2) чем более густое масло (имеется ввиду «летний» индекс — 30, 40, 50 или 60) Вы используете — тем толще будет масляная пленка, остающаяся на стенках цилиндра после прохода всех трех поршневых колец. Значит тем больше масла будет угорать в цилиндрах. Вы заметили, что среди масел из листов допуска 229.31 и 229.51 нет продуктов с высокотемпературной вязкостью выше сороковки ? А оригинальные масла из этих листов вообще имеют параметры 5W-30. Просто для масел LowSAPS главным требованием как раз и является снижение расхода масла — ведь продукты сгорания масла приведут к заполнению сажевого фильтра золой;
3) здесь важно понять, что важнее для Вас — потери масла на угар или защита двигателя, в частности ЦПГ от износа. Можно использовать жидкое масло, которое даст тончайшую пленку, но которая сгорит полностью (но сгорит-то ее немного, так как пленочка была тонюсенькая) и приведет к сухому трению верхнего компрессионного кольца — а значит и к общему износу цилиндро-поршневой группы. Зато густое масло оставит толстую пленку, которая не сгорит до конца и обеспечит хорошую смазку в зоне трения «поршневые кольца — стенка цилиндра». Но сгорит его намного больше. Вот и получается: «эти — по два — но маленькие, а были по пять — но крупные! Какие взять?». Одна ремарка — если я пишу «жидкое» и «густое» масло — это не значит, что я обязательно сравниваю допустим «тридцатку» и «шестидесятку». Для каждого двигателя выбор индивидуален — японцы плотненько переходят на 0W-20, а для моторов M-Technic от BMW рекомендованным является масло 10W-60. Каждый двигатель разрабатывается под определенный «коридор» вязкостных характеристик масла;
4) значит ли это, что используя густое масло мы однозначно гарантируем надежность двигателя? Нет! Может даже наоборот! Высоковязкие масла приобретают свои свойства путем введения специальных присадок — полимерных загустителей. Как и многие остальные присадки — они имеют особенность терять свои свойства в процессе работы. Т.е. густое масло рано или поздно станет более жидким. Это раз. Два — задача масла — не только смазывать, но и отводить тепло от поршня (считается, что от 30 до 50% тепла от поршня отводится именно через сопряжение «кольцо-масляная пленка-стенка цилиндра». Поскольку непосредственного контакта поршня с холодными стенками цилиндров допускать нельзя (это есть не что иное как «сухое» трение), то между ними всегда присутствует масло, через слой которого и идет теплоотвод. Так вот — густое масло в силу своей вязкости создает повышенное сопротивление, а значит еще и способствует нагреву. Кроме того, более густое масло «отодвигает» поршневые кольца от стенки цилиндра, ухудшая теплоотвод от него, что ведет к излишнему нагреву кольца, масла в канавке и коксованию последнего в той же канавке с потерей подвижности кольца. Результат — увеличенные зазоры и еще больший расход масла на угар. Мозг вскипит, решая эти ребусы ! А Вы как думали ? Если бы все было так просто — уже сейчас мы бы ездили на идеально надежных двигателях на едином «идеальном» масле, которое может ходить по 100. 200 тысяч километров. Конструктора двигателей и химики работают в плотной связке. И мы имеем дело с придворными «масленщиками» не потому, что кому-то Fuchs, Mobil или Shell больше нравится — здесь идет речь о многолетнем опыте сотрудничества, когда маслогоны знают, что надо мотористам, а мотористы знают, что можно ждать от масла.
5) масло угорает в цилиндрах всегда. Если же Вы, потирая руки, хвалитесь, что Ваш двигатель не съел ни грамма масла от замены до замены — есть смысл напрячься. Либо Вы используете крайне жидкое масло и цилиндро-поршневая группа Вашего двигателя страдает при каждом обороте. Либо что-то иное восполняет уровень масла в поддоне — вода, топливо. Не угорать масло не может — в этом принцип работы двигателя. И с этим надо мириться. Помните как писал Ремарк — создавая самую прекрасную фарфоровую чашку, мастер-китаец создает ее хрупкой, потому как непрочность — это и есть природа фарфора.
6) итак! жидкое масло — плохо, густое масло — также не есть хорошо. Как и в любых других аспектах нашей жизни нет и не может быть ничего идеального. Поэтому всегда следует выбирать «золотую середину». Для Мерседесов наиболее оптимальным является высокотемпературная вязкость 40 по SAE. Косвенным доказательством этого являются и строгие указания по применению в двигателях AMG (как наиболее нагруженных) именно масел из линейки 0W-40 и 5W-40. На самом деле выбор здесь и невелик — все масла из листов допуска 229.5 имеют «летнюю» вязкость не выше 40.
Так вот — я обещал показать на примере сложность процессов, влияющих на толщину масляной пленки на стенках цилиндров. Пример — фото 3.1.
Фото 3.1. Схема сил, действующих на поршневое кольцо.
Fгидро — сила от действия гидродинамического давления масла;
Fупр — сила упругости кольца;
Fтр — сила трения о канавку в поршне;
Fгаз — сила давления газов за кольцом;
V — скорость движения поршня в радиальном направлении;
ht — зазор между стенкой цилиндра и ближней точкой поршневого кольца;
ho — толщина масляной пленки;
Статью есть смысл почитать — увлекательнейшее чтиво 8-[
Есть еще один фактор, вызывающий неконтролируемое количество масла, попавшего в цилиндры — флаттер поршневого кольца. Флаттер — это резонансные колебания кольца в осевом и радиальном направлениях. Поскольку ни одна из сил, показанных на рис. 3.1., не действует постоянно, а меняется, сохраняя колебательный характер, то зачастую взаимные колебания разных сил могут вызвать резонансные колебания поршневого кольца. Флаттеру подвержены системы с использованием масел масел средней и низкой вязкости. Густые масла играют демпфирующую роль. Хотя флаттер может возникнуть в любом двигателе на любом масле. Процесс непродолжительный, оканчивается как правило с изменением частоты вращения коленвала или нагрузки на двигатель. При радиальном флаттере в больших пределах меняется зазор между кольцом и стенкой цилиндра, при осевом флаттере кольцо начинает играть роль поршня, проталкивая в цилиндр масло. Возникает достаточно редко, но это не значит, что не возникает вообще никогда.
Как избежать большого расхода на угар ? Вижу следующие варианты :
1) использовать только масла, рекомендованные заводом- изготовителем с вязкостью, оговоренной в соответствующих документах;
2) из числа допущенных использовать масла с минимально возможным Noack и из листа допуска с максимально высокими требованиями, разрешенного для Вашего Двигателя;
3) не допускать перегревов двигателя;
4) избегать работы двигателя на высоких оборотах;
5) следить за состоянием системы зажигания и смесеобразования. Опасность представляет:
— бедная смесь. Отличается высокой температурой горения (избыток кислорода). Последствия понятны;
— богатая смесь, равно как и позднее зажигание, равно как и некачественное топливо, равно как и неисправная система зажигания. Горение медленное (смесь догорает еще и в выпускной системе), длительное. Вызывает перегрев двигателя, размывание масляной пленки, повышенное сажеобразование, коксование колец в канавках;
— раннее зажигание — вещь весьма экзотическая для Мерседесов. Система защиты от детонации работает четко и резко убирает УОЗ в сторону «поздно». Возникнуть может только если совсем ослиную мочу залить в бак. Поэтому ранее зажигание даже не рассматриваю. Позднее же легко можно встретить при высоких температурах всасываемого воздуха, при срабатывании датчиков детонации;
А вообще современные двигатели ох как расходуют масло. Работая у дилера, мне приходится выполнять требования, определяемые перечнями технологических процессов. Задаются они заводом — изготовителем. Ну не суть. При выдаче каждой машины из ремонта мы заполняем проверочную карту, где расписываемся в проверке автомобиля по примерно по 30 параметрам. Там и затяжка колес, и состояние элементов тормозной и выставленное время и еще много-много чего. В том числе уровень масла в двигателе. Так вот — из 10. 20 автомобилей, проверяемых мною в день — 5. 15 имеют двигатели М272, М273, ОМ642. Из них два из трех имеют уровень масла на минимуме или ниже ! Уже на пробеге от 3000. 5000 км после последнего ТО.
Потери масла через систему вентиляции.
Кратко я уже начал в разделе 1 описывать принцип работы системы вентиляции картера. Продолжу. Капельная взвесь, пары масла вместе с картерными газами попадают в маслоотделители — на каких-то двигателях (например М112 и М113) — это лабиринты под специальными крышками в клапанных опять же крышках, на каких-то — центрифуга (как например на М275/285). Задача этих устройств — отделить масло от потока газов. Сепарированное масло стекает обратно в поддон. Но о 100% отделении масла не может быть и речи — часть все равно проникает в конечную часть системы — в задроссельное отверстие. Чтобы убедиться в этом — снимите любой из шлангов вентиляции и накройте его впитывающей бумагой — после получаса работы двигателя даже самого исправного двигателя на бумаге будет масло. Что может повлиять на количество масла, проникающего через систему вентиляции на впуск:
1) высокая испаряемость масла. Это свойство масла отражается конкретным показателем — Noack (смысл показателя — количество масла в процентах, испарившееся за один час при температуре 250 град.С). У масел с высоким содержанием базовых масел группы IV (полиальолефины) и группы V (эстеры) Noack низкий. У масел с минеральными базовыми маслами — выше. Лучшие образцы имеют Noack от 7 и выше, наиболее распространенные — 11. 17. Чем ниже — тем меньше масла испаряется — а значит и меньше теряется. Поэтому при выборе масла неплохо было бы узнать значение этого показателя. Справедливости ради мало кто из производителей указывает Noack в описаниях своих продуктов;
2) низкая вязкость масла. Чем менее вязким является масло при высокой температуре — тем легче оно образует масляный туман при барботаже (взбалтывании его противовесами коленвала). Говоря о «барботаже» я не имею ввиду купание противовесов в масляной ванне. При нормальном (не завышенном) уровне масла противовесы не достают до зеркала масла. Но масло пенится, плещется в поворотах, разгонах — торможениях, а главное — из шатунных подшипников скольжения оно вытекает в аккурат на щеки противовесов. Так вот, что касается зависимости от вязкости масла — здесь нельзя говорить о каких-то прогрессиях или пропорциях — но закономерность существует;
3) доверяйте работу с двигателем Вашего автомобиля только специалистам. Сколько проблем возникало с двигателями М112/113, когда при чистке камер вентиляции особо усердные товарищи чистили дросселирующие отверстия системы вентиляции (рис.4.1.) сверлом. А чтоб дольше не забивалось — брали сверла побольше. При том, что от диаметра этого отверстия зависит очень и очень много: большой диаметр дросселя приведет к большому расходу масла через систему вентиляции, слишком малый диаметр — к повышенному давлению картерных газов, разрушению уплотнений (негерметичности сальников) и неполному отводу загрязнений (воды, топлива, собственно горячих газов, неслабо окисляющих моторное масло). И так плохо и так плохо. Система рассчитана очень тонко, ведь пропускное сечение дросселя зависит как от его диаметра, так и разницы давлений до и после дросселирующего отверстия. Понятно, что на холостом ходу давление в картере не столь высокое, как при максимальных оборотах. Зато разрежение во впускном коллекторе на холостом ходу — до 700 мбар, на высоких оборотах, когда дроссельная заслонка открыта полностью — разрежения почти нет, т.е. давление во впускном коллекторе почти равно атмосферному. Вот и вмешивайся в эту систему. В какой-то статье я уже приводил пример с двигателем М104, на котором после снятия — установки головки блока утеряли жиклер в системе вентиляции картера. В итоге образовалась «дыра» диаметром в мизинец. За пару дней мотор сожрал пол уровня масла!
4) ну и естественно, двигатель должен быть чистым — зашламованный двигатель страдает не только отложением «мазутов» в картере, но и в клапанных крышках — а значит и в системе вентиляции картера. Забитые сливы, по которым масло из лабиринтов стекает в поддон приведут к неконтролируемому попаданию масла через систему вентиляции на впуск двигателя;
Здесь можно рассмотреть еще один аспект — влияние его на общие расход масла двигателем мизерен, но когда речь идет о потреблении большого количества масла изношенными моторами — это становится немаловажным фактором. При «забитой» системе вентиляции картера, когда газы из подпоршневого пространства не удаляются или удаляются неэффективно, растет и давление в картере. Значит масло на такте впуска (когда над поршнем разрежение, а под поршнем — избыточное давление) намного легче проникает в цилиндр через зазоры в цилиндро-поршневой группе, увеличивая угар масла в цилиндрах. Не придавать этому значения нельзя — помните эпопею с промывками систем вентиляции картера на двигателях М112/112, когда после промывки расход масла резко снижался с 600. 800 грамм на 1000 км до 200. 300 грамм?