Условия работы моторных масел

Условия работы моторного масла в различных зонах двигателя резко различаются по температуре и прочим параметрам. Обычно выделяют три характерные зоны работы моторного масла: камера сгорания цилиндра, сопряжение «цилиндр-поршень» и картер.

Прочный серый нагар на выпускном клапане. Двигатель М-21, 1961 г/в.

В камере сгорания, куда масло попадает через неплотности поршневых колец и уплотнений впускных клапанов, температура достигает 2000 °C и выше, при этом масло подвергается активному окислению и частично сгорает, образуя золу и кокс, а частично — смешивается со смолистыми осадками топлива, в результате образуя твёрдые коксообразные отложения — нагар — на стенках камеры сгорания, днищах поршней, клапанах, выступающих в камеру сгорания частях свечей зажигания и верхних поршневых кольцах.

Нагарообразование идёт более интенсивно в двигателях с низкой температурой в камере сгорания, что определяется как конструктивными параметрами, так и условиями эксплуатации — при работе двигателя только в режимах частичных нагрузок, длительных прогревах, частых запусках и остановках, отклонении состава топливной смеси в сторону обогащения и переохлаждении двигателя нагарообразование резко увеличивается. В двигателях, работающих с частыми запусками и остановками, образуется специфическая форма нагара, имеющая тёмный цвет, зернистую структуру и высокую твёрдость. В таком нагаре содержится большое количество металлических частиц и пыли, а также кокса.

При высокой температуре в камере сгорания, в особенности при работе двигателя в режиме, близком к полной мощности, происходит самоочищение от нагара за счёт сгорания последнего. В двигателях, продолжительно работающих при высоких оборотах и под большой нагрузкой, нагар рыхлый порошкообразный, серого цвета, толщина его слоя не превышает 1 мм.

При наличии нагара в камере сгорания бензиновый двигатель становится чувствительным к октановому числу топлива, что требует использования бензина с более высоким октановым числом, чем предписано инструкцией. Нагар на электродах свечей нарушает работу системы зажигания, а его твёрдые частицы, попадающие в масло, в особенности — обладающая высокими абразивными качествами сульфатная зола, образующаяся при сгорании некоторых присадок (в основном моющих), повышают механический износ двигателя. При наличии большого количества нагара из-за его изолирующего действия температура деталей, прилегающих к камере сгорания, может повыситься до такой степени, что возникают процессы калильного зажигания (самовоспламенения топлива) и детонации, в результате чего может происходить оплавление поршней и прогорание выпускных клапанов.

Дизельные двигатели менее чувствительны к нагарообразованию. Тем не менее, и в них сильное нагарообразование может привести к закоксовыванию форсунок, пригоранию поршневых колец, зависанию и прогару клапанов, что вызывает снижение мощности и повышение интенсивности износа.

В сопряжении «цилиндр-поршень» масло находится в виде тонкой плёнки, которая подвергается воздействию достаточно высоких (200—300° С) температур. Лёгкие фракции масла при этом частично испаряются, а частично — окисляются, образуя тёмные лаковые отложения на юбке и внутренних поверхностях поршня, в проточках для поршневых колец и на верхней головке шатуна. Резкое усиление лакообразования наблюдается при наличии прорыва газов из камеры сгорания через поршневые кольца. Лаковые отложения нарушают теплоотвод от деталей поршневой группы, приводя к их перегреву и пригоранию поршневых колец, вызывающему падение компрессии, а в дизеле — затруднённый пуск вплоть до полной невозможности запуска. При работе на маслах без моющих присадок цвет лаковых отложений тёмно-коричневый до чёрного, при большой интенсивности лакообразования (4-6 баллов). Масла с моющими присадками могут оставлять умеренное количество светло-коричневого лака (1-2 балла), а при определённых условиях и полностью предотвращают лакообразование (0-1 балл).

В картере двигателя температура обычно составляет порядка 50…100 °C, при этом масло практически не подвергается окислению. Однако при нагреве масла до 120 °C и более, возникающем обычно из-за прорыва в картер горячих газов при плохой работе вентиляции картера, процессы его окисления резко ускоряются, начинается его термический распад и сгорание, повышается коррозионная активность масла из-за накопления в нём продуктов окисления и распада. Переохлаждение масла в картере при рабочей температуре двигателя ниже расчётной (например, при неисправности термостата) также опасно, так как при понижении его температуры ниже 35 °C в картере двигателя и в масляных каналах происходит накопление шлама — липкой мазеобразной массы от серо-коричневого до чёрного цвета. Шлам состоит из масла, топлива и продуктов их окисления, воды, смолистых веществ, сажи, пыли, продуктов износа двигателя и тому подобного. В наихудшем случае шлам забивает сетку маслоприёмника, маслопроводы и масляные фильтры, нарушая подачу масла. Резкое повышение шлакообразования происходит при попадании в масло воды, одной изпричиной которого является конденсация пара при пониженной рабочей температуре двигателя и длительной работе на холостом ходу, особенно при неисправной или недостаточно эффективной вентиляции картера.