Характеристика смазочных материалов двигателя внутреннего сгорания

Классификация и выбор автомобильного масла

Масло – расходный материал для ДВС, обеспечивающий смазывание деталей и элементов двигателя. Различается составом, эксплуатационными характеристиками, температурным режимом работы и химическими свойствами. Состоит из основной части (базовых масел) и дополнительных присадок (например, депрессорных, антикоррозионных, загущающих, противоокислительных и других), играющих роль улучшающих компонентов. При выборе масла для мотора необходимо руководствоваться степенью вязкости, соотносить свойства и качества продукта с условиями применения.

Состав моторного масла

Современное моторное масло состоит из двух частей: основа (базовое масло) и пакет присадок. Вязкостно-температурные свойства масла зависят от химического состава основы. Присадки же выполняют функцию дополнения, усовершенствования показателей моторного масла. В частности, они отвечают за моющие, антикоррозионные свойства масла.

C помощью присадок можно повысить качество масла, даже если оно изначально произведено не из лучшей основы.

Базовая основа – составляет 70–80% моторного масла, оставшаяся часть – 20–30% — содержание присадок. Однако, со временем состав меняется. Продолжительная эксплуатация, тяжелые нагрузки разрушают присадки, и после того как масло вырабатывает свой рабочий ресурс на 50-60 %, его показатели начинают определяться составом основы.

Базовые масла (основа) могут быть:

• минеральными (производятся из очищенной нефти (продукт перегонки нефти))
• синтетическими (производятся благодаря каталитическому синтезу из газов)
• полусинтетическими (комбинация минеральных и синтетических (не менее 25 %!) базовых масел; такие базовые масла отличаются более высокими качествами чем минеральные, но уступают синтетическим)

Смазывающие составы

Это различные масла, специальные пластичные (они же консистентные) смазки – также продукты нефтепереработки, относящиеся к ГСМ. Выпускаются всегда с дополнительными присадками, а наибольшее распространение имеют следующие составы:

Виды масел – трансмиссионное, трансформаторное, редукторное, гипоидное, а наивысшая популярность, конечно же, принадлежит моторному;

Виды смазок – литиевая, графитовая, ШРБ-4, молибденовая, высокотемпературная, НК-50, №158, ВНИИП 232, синие смазки, Литол, Циатим, медные и т.д.

Предназначены составы для самых разных целей: одни обеспечивают антикоррозионную защиту механизмов и уменьшают трение между деталями, другие улучшают топливо до оптимального качества, но большинство масляных добавок чаще всего универсальны и выполняют сразу несколько функций.

Стоит отдельно отметить состав смазок – в них, помимо базовой основы в виде масел и загустителя, присутствуют присадки. Такие средства, кроме того, что являются компонентами смазок, выпускаются отдельно и помогают достигать самых разных целей: улучшают адгезию или напротив, снижают трение, повышают октановое или цетановое число топлива, останавливают процессы окисления, облегчают работу двигателя при условиях высокого давления и т.д.

Виды систем смазки

Схема системы смазки двигателя может быть разной. Классификацию при этом можно провести по различным признакам.

• По способу подачи масла: с подачей масла под давлением, с разбрызгиванием (самотёком), комбинированный вариант. Комбинированный вариант хорош тем, что детали, испытывающие большие нагрузки, можно обрабатывать максимально основательно — под давлением, а узлы, функционирующие в простых операциях – самотёком. В этом случае не страдает ни качество, ни скорость.
• По типу вентиляции картера: картерные газы могут удаляться сразу в атмосферу (через сапун) или направляться в цилиндры на дожигание (системы с закрытой вентиляцией). Замкнутая (закрытая) система вентиляции является наиболее экологичной.
• По способу охлаждения масла («отработки»). Охлаждение может проводиться в радиаторе, поддоне картера. Для маломощных двигателей достаточно охлаждения в поддоне, для мощных ДВС – подходящий вариант – решения с охлаждением в масляном радиаторе.
• По типу картера. Хорошо известны схемы с «сухим» и «мокрым» картером. Решения с сухим картером более конструктивно сложные. У них есть отдельный бак для масла. Масло стекает в поддон, но не аккумулируется, а поступает в бак, и картер всегда сухой. Решение более сложное и дорогое в реализации, но зато надёжная смазка гарантировано дает при интенсивном движении по наклонным поверхностям. Поэтому популярный вариант устройства системы смазки двигателя у внедорожников, строительной спецтехники, транспортных средств для работы в горах – именно решение с «сухим» картером. Аналогичное же решение популярно у спорткаров.

«Сухой» картер для производителя – это целый спектр преимуществ. ДВС можно установить ниже, чем обычно (идеальный вариант, чтобы снизить центр тяжести транспортного средства и упростить прохождение поворотов. В СДД оптимизируется температурное регулирование. Масло удерживается на большом расстоянии от коленвала, и ДВС способен развивать впечатляющую мощность.

Несколько мифов о масле

Существует несколько распространенных мифов о моторных маслах. Они могут ввести в заблуждение даже опытного автомобилиста или механика. Самые распространенные из них такие:

• Миф 1. Нельзя заливать в мотор синтетическое масло, если в нем использовалось минеральная или полусинтетическая разновидность. Современные смазочные материалы, изготовленные на искусственной основе, хорошо взаимодействуют с другими разновидностями масел. К тому же полностью убрать старое масло из двигателя не получится.
• Миф 2. Если добавить в масло присадку, можно улучшить его свойства. Однако это не так. Вещество уже изначально обладает сбалансированным набором присадок. Новое вещество может конфликтовать с входящими в состав добавками. Дополнительная присадка может не учитывать условий эксплуатаций смазки.
• Миф 3. Хорошее масло не темнеет. Моющие качества смазочных материалов являются далеко не последним их качеством. Присадки собирают грязь, нагар с деталей и удерживают их во взвешенном состоянии. Потемнение масла говорит о том, что оно четко выполняет свои функции.

Одинаковых масел не существует. Поэтому подбирают смазку в точности с условиями эксплуатации. Нельзя думать, что залив самое дешевое минеральное масло в ДВС, результат его работы будет таким же, как у синтетики.

Устройство и теория двигателей внутреннего сгорания

В данной статье разберем устройство и теорию двигателей внутреннего сгорания, рассмотрим из чего они состоят и как работают. Вы найдете основные понятия и термины, описывается конструкция и работа двигателя.

Автомобильные двигатели различают:

• по способу приготовления горючей смеси — с внешним смесеобразованием (карбюраторные, инжекторные, газовые двигатели) и с внутренним смесеобразованием (дизели),
• по роду применяемого топлива — бензиновые (работающие на бензине), газовые (на горючем газе) и дизели (работающие на дизельном топливе),
• по способу охлаждения — с жидкостным и воздушным охлаждением,
• расположению цилиндров — рядные и V-образные,
• по способу воспламенения горючей (рабочей) смеси—с принудительным зажиганием от электрической искры (карбюраторные и инжекторные двигатели) или с самовоспламенением от сжатия (дизели).

Бензиновые – это двигатели, работающие на бензине, с принудительным зажиганием. Приготовление топливно-воздушной смеси, и её дозирование осуществляют карбюраторные и инжекторные системы питания. Смесь в цилиндре воспламеняется в конце такта сжатия, принудительно от электрической искры.

Дизельные — это двигатели, работающие на дизельном топливе с воспламенением от сжатия. В дизельных двигателях смесь приготавливается непосредственно в цилиндре из воздуха и топлива, подаваемых в цилиндр раздельно. Воспламенение топливно-воздушной смеси в цилиндре происходит самопроизвольно от воздействия высокой температуры при сжатии. Исключением является система непосредственного впрыска бензина, где зажигание смеси осуществляется от электрической искры.

Газовые — это двигатели, которые работают на пропано-бутановом газе, с принудительным зажиганием. Перед подачей в цилиндры двигателя, газ смешивается с воздухом. По принципу работы такие двигатели практически не отличаются от бензиновых и мы не будем их рассматривать. Однако, если вы переоборудовали свой автомобиль «на газ», то советую изучить статью Газобаллонное оборудование. Схема ГБО.

Основные механизмы двигателя внутреннего сгорания:

• кривошипно-шатунный механизм,
• газораспределительный механизм,
• система питания (топливная),
• система выпуска отработавших газов,
• система зажигания,
• система охлаждения,
• система смазки.

Устройство двигателя внутреннего сгорания

Для начала, возьмем простейший одноцилиндровый двигатель и разберемся с его устройством и работой. Рассмотрим протекающие в нем процессы, и выясним откуда все-таки берется тот самый крутящий момент, который в конечном итоге приходит на ведущие колеса автомобиля.

Одна из основных деталей двигателя — цилиндр 6, в котором находится поршень 7, соединенный через шатун 9 с коленчатым валом 12. При перемещении поршня в цилиндре вверх и вниз его прямолинейное движение шатун и кривошип преобразуют во вращательное движение коленчатого вала.

На конце вала закреплен маховик 10, который необходим для равномерности вращения вала при работе двигателя. Сверху цилиндр плотно закрыт головкой, в которой находятся впускной 5 и выпускной клапаны, закрывающие соответствующие каналы.

Клапаны открываются под действием кулачков распределительного вала 14 через передаточные детали 15. Распределительный вал приводится во вращение шестернями 13 от коленчатого вала. Поршень, свободно перемещаясь в цилиндре, занимает два крайних положения.

Для нормальной работы двигателя в цилиндры должны подаваться горючая смесь в определенной пропорции (у бензиновых) или отмеренные порции топлива в строго определенный момент под высоким давлением (у дизелей). Для уменьшения затрат работы на преодоление трения, отвод теплоты, предотвращения задиров и быстрого износа трущиеся детали смазывают маслом. В целях создания нормального теплового режима в цилиндрах двигатель должен охлаждаться.

Понятия и термины при работе двигателя

Верхняя мертвая точка (ВМТ) — это крайнее верхнее положение поршня.

Нижняя мертвая точка (НМТ) — это крайнее нижнее положение поршня.

Ход поршня — это расстояние, пройденное от одной мертвой точки до другой. За один ход поршня коленчатый вал повернется на полоборота.

Камера сгорания (сжатия) — это пространство между головкой цилиндра и поршнем, расположенным в ВМТ.

Рабочий объем цилиндра — это пространство, освобождаемое поршнем при перемещение его из ВМТ в НМТ.

Рабочий объем двигателя — это сумма рабочих объемов всех цилиндров двигателя. При малых объемах (до 1 л.) его выражают в кубических сантиметрах, а при больших — в литрах.

Полный объем цилиндра — сумма объема камеры сгорания и рабочего объема.

Степень сжатия — это число, показывающее, во сколько раз полный объем цилиндра больше объема камеры сгорания. В бензиновых двигателях степень сжатия бывает от 8 до 12, а в дизелях — от 14 до 18. Степень сжатия не стоит путать с компрессией, т.к. это два разных понятия.

Такт — процесс (часть цикла), который происходит в цилиндре за один ход поршня. Двигатель, у которого рабочий цикл происходит за четыре хода поршня, называют четырехтактным.

Как работает двигатель внутреннего сгорания

При работе поршневого двигателя внутреннего сгорания поршень совместно с верхней головкой шатуна движется в цилиндре поступательно (вверх – вниз), при этом коленчатый вал совместно с нижней головкой шатуна совершает вращательные движения. У подавляющего большинства двигателей, если смотреть на двигатель со стороны шкива, вращение коленчатого вала осуществляется по часовой стрелке. За один оборот коленчатого вала (360°) поршень в цилиндре совершает два хода (один ход вверх и один вниз).

При постоянной скорости вращения коленчатого вала двигателя, поршень в цилиндре движется с ускорением – замедлением. Наименьшие скорости движения поршня будут наблюдаться при его «крайних» положениях в цилиндре — в верхней (ВМТ) и нижней части (НМТ). В верхней и нижней части цилиндра поршень «вынужден» сделать остановку, чтобы поменять направление движения.

Рабочий цикл четырехтактного двигателя: а) впуск, б) сжатие, в) рабочий ход, г) выпуск.
Работа двигателя складывается из совокупности процессов, протекающих в цилиндрах двигателя с определённой последовательностью. Эти процессы называют рабочим циклом и состоит из тактов впуска, сжатия, рабочего хода и выпуска. Подробнее в статье Принцип работы ДВС. Рабочие циклы двигателя.

Об устройстве двигателя также рассказано в данных статьях:

• Дизельные двигатели. Устройство и принцип работы
• Как работает двигатель (из цикла передачи ‘как это устроено’)

ЦЕНТРАЛИЗОВАННАЯ СИСТЕМА СМАЗКИ

Двигатель и коробка передач автомобиля являются наиболее нагруженными агрегатами, нуждающимися в непрерывной подаче смазочного материала. Однако если речь заходит о спецтехнике, будь то снегоуборочная машина, самосвал или экскаватор, то к перечню узлов, требующих смазки, добавляется внушительный список дополнительного оборудования.

Для автоматической подачи смазочного материала к таким узлам на спецтехнику устанавливается централизованная система смазки. Это автономная система, состоящая из насоса, дозаторов, шлангов высокого давления, фитингов и креплений.

Смазка подается одновременно ко всем точкам равными заранее заданными порциями заданным циклом. Цикл регулируется управляющей платой, расположенной в центральном насосе.