Дизельный двигатель ЗМЗ-51432 CRS. Руководство - часть 85

 

  Главная      Автомобили - УАЗ     ДИЗЕЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ МОДЕЛИ ЗМЗ-51432 CRS для автомобилей УАЗ экологического класса 4

 

поиск по сайту            

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..   80  81  82  83  84  85  86  ..

 

 

Дизельный двигатель ЗМЗ-51432 CRS. Руководство - часть 85

 

 

 

 
 

338 

Журнал АБС-АВТО №5 2011.  

Ю.Буцкий. Масло в моторе. Часть 3, энергосберегающая. 

 

Вот ведь как бывает: хотели уложиться в три статьи — не получается. Слишком 

много материала. Поэтому будет у нас с вами четыре, а то и пять публикаций. 

В прошлых статьях речь шла о базовых маслах и композиции присадок, классах 

вязкости SAE, сезонных и всесезонных маслах, классификациях API, ACEA и дру-
гих, «бензиновых», «дизельных» и универсальных маслах, спецификациях (одобре-
ниях)  производителей  автомобилей  и  двигателей.  Сегодняшняя  тема  —  энергосбе-
регающие масла. 

Автор выражает огромную признательность научному редактору цикла, одному 

из ведущих специалистов по маслам, канд. техн. Наук В. Д. Резникову. 

Все началось с кризиса  
Да, с кризиса, но далекого, ныне почти забытого нефтяного кризиса 1973 года. 

Мир тогда изменился: человечество стало учиться беречь энергоресурсы. Тогда-то и 
появились моторные масла, позволяющие сэкономить некоторое количество топли-
ва. Они получили название энергосберегающих. 

Кризисы  приходят  и  уходят,  а  энергосберегающие  масла  остаются.  Похоже, 

навсегда. И дело тут не только в ожидании очередных потрясений, влекущих за со-
бой повышение цен на топливо. Не так давно к экономическому фактору добавился 
еще один — экологический. 

А  энергосберегающие  масла  способствуют  и  снижению  выбросов  токсичных 

веществ в атмосферу. Арифметика проста: сжег меньше топлива — получил меньше 
отработавших газов. 

Но позвольте, за счет чего меньше? Чтобы понять, в чем тут дело, посмотрим, 

где  именно  происходит  потеря  мощности  двигателя,  а,  следовательно,  и  энергии, 
получаемой в результате сгорания бензина или дизельного топлива. 

Где теряем?  
Досадные  потери  мощности  официально  называются  «мощностью  механиче-

ских  потерь».  А  ее  можно  и  подсчитать.  Вспомним:  мощность,  развиваемая  при 
расширении  газов  в  цилиндрах  двигателя,  называется  индикаторной.  А  мощность, 
отдаваемая  коленчатым  валом,  —  эффективной.  Разность  между  индикаторной  и 
эффективной мощностью как раз и составляет мощность механических потерь, су-
щественная часть которых — мощность трения. Однако она определяется не только 
трением в сочленениях силового агрегата. В понятие  «мощность механических по-
терь» входят и потери на привод агрегатов, то есть затраты энергии на работу мас-
ляного насоса и навесного оборудования. 

Но и это еще не все. К насосным потерям относят также затраты мощности на 

всасывание воздуха через фильтр и систему впуска (в двигателях без наддува) или 
на  обеспечение  работы  турбины  (в  наддувных  ДВС).  И  в  обоих  случаях  тратится 
энергия на преодоление сопротивления системы выпуска отработавших газов. 

Снижение насосных потерь во всем их многообразии — задача конструкторов 

ДВС. А вот снижение трения и уменьшение износа при смазывании реального дви-
гателя относится к задачам создателей моторных масел. 

 

 
 

339 

Основные потери мощности на преодолении трения наблюдаются в парах «ци-

линдр–поршень», в коренных и шатунных подшипниках коленчатого вала и в меха-
низме газораспределения. Природа потерь во всех случаях разная. 

А значит... правильно, и способы лечения недугов должны быть различные. То 

есть энергосберегающие свойства масла надлежит «программировать» с учетом ре-
жимов его работы в каждой паре.  

Начнем с цилиндропоршневой группы. Вблизи верхней и нижней мертвых то-

чек  поршень  движется  с  малой  скоростью.  Масляная  пленка  здесь  не  образуется, 

присутствуют  лишь  ее  гранич-
ные  слои.  Поэтому  и  сила  тре-
ния  в  этой  зоне  с  вязкостью 
масла не связана. 

Но  вот  поршень  пошел 

вниз, и граничный режим смаз-
ки  сменился  жидкостным  (гид-
родинамическим),  при  котором 
сила  трения  существенно  зави-
сит  от  вязкости  масла.  Тот  же 
жидкостный  режим  наблюдает-
ся  в  парах  «вкладыш  —  шейка 
коленчатого  вала»  —  здесь  по-
тери также зависят от вязкости. 

В  газораспределительном  механизме,  в  частности,  в  парах  «кулачок  —  толка-

тель»,  действует  смешанный  (эластогидродинамический)  режим  смазки.  Контакт-
ные давления здесь  очень велики, и потери связаны не столько с  вязкостью масла, 
сколько  с  изменением  свойств  масляной  пленки  под  «прессом»  контактирующих 
поверхностей. 

Если же распределить потери мощности внутри двигателя по отдельным меха-

низмам, то на цилиндропоршневую группу придется порядка 70% утраченной энер-
гии, а на остальные узлы — примерно 30%. 

Получается, что сэкономить на мощности трения можно, управляя двумя пара-

метрами. 

Во-первых, вязкостными свойствами масла в жидкостном (гидродинамическом) 

режиме; 

во-вторых — его «правильным» поведением в граничном и смешанном (эласто-

гидродинамическом)  режимах.  Давайте  посмотрим,  как  это  делают  разработчики 
масел. 

Создаем энергосберегающее масло 
Начнем  с  того,  что  энергосберегающим  маслам  придают  меньшую  вязкость, 

нежели их коллегам, — разумеется, в допустимых пределах. Но и этого, в общем-то, 
небольшого  снижения  бывает  достаточно,  чтобы  уменьшить  трение  в  жидкостном 
режиме смазки — например, в подшипниках и в цилиндрах, когда поршень набира-
ет скорость после прохождения верхней мертвой точки. 

 

 
 

340 

Кроме того, делу помогают уже знакомые нам загущающие присадки. Благода-

ря особым свойствам их макромолекул вязкость масла зависит не только от темпе-
ратуры, но и от так называемо-
го градиента скорости сдвига. 

Упрощенно  говоря,  свой-

ства  масла  в  зазоре  становятся 
управляемыми:  при  уменьше-
нии  скорости  движения  тру-
щейся  поверхности  (например, 
поршня  в  цилиндре)  вязкость 
возрастает,  а  при  увеличении 
— падает. 

На практике сказанное вы-

глядит  так:  в  середине  хода 
поршня  вязкость  масла  стано-
вится меньше, чем при его при-
ближении к ВМТ. А это означает снижение потерь на трение и...правильно, некото-
рую экономию топлива. 

Кстати, сезонные масла (летние и зимние) не могут быть энергосберегающими, 

поскольку загущающие присадки в них не вводят. 

Поэтому «беречь энергию» способны лишь всесезонные масла. 
Пока мы говорили лишь о жидкостном режиме смазки. Чтобы сэкономить топ-

ливо  в  граничном  режиме,  в  масло  добавляют  особые  присадки  —  модификаторы 
трения. Они адсорбируются на металлических поверхностях, образуя некое подобие 
эластичного  «ворса». Его слой легко деформируется в направлении движения того 
же поршня, существенно снижая коэффициент трения. Поэтому вблизи ВМТ также 
создается «режим экономии». 

И, наконец, о смешанном режиме смазки. Модификаторы трения помогают не-

сколько  снизить  потери  в  парах  «кулачок–толкатель».  Однако  серьезного  влияния 
на энергосбережение это не оказывает. 

Создание энергосберегающего масла начинается с выбора основы. Существует 

правило: базовое масло должно обеспечивать «зимние» характеристики из ряда SAE 
0W,  SAE  5W  или  SAE  10W.  Летняя  характеристика,  как  правило,  ограничивается 
классом вязкости SAE 30, более вязкие базы встречаются очень редко. 

Таким образом, масла SAE 0W-30 или SAE 5W-30 могут быть энергосберегаю-

щими, а вот SAE 5W-50 или SAE 15W-40 — нет. 

Кстати, если кто-то заявит вам, что  «спортивное масло 10W-60 является энер-

госберегающим», знайте: либо это недобросовестная реклама, либо человек ничего 
не понимает и понимать не желает. Нельзя вести оптимизацию по двум противоре-
чащим друг другу критериям. Нельзя одновременно иметь высокую вязкость и энер-
госберегающие свойства — чем-то поневоле приходится поступаться. 

Но вернемся к теме. База «бережливого» масла может быть синтетической, по-

лусинтетической  или  минеральной  гидрокрекинговой.  Чисто  минеральное  энерго-
сберегающее  масло  —  скорее  исключение,  чем  правило.  Подобрать  композицию 
присадок при создании «бережливого» масла непросто. Вот лишь один пример: мо-

 

 
 

341 

дификаторы  трения  конфликтуют  с  другими  ингредиентами  пакета,  в  частности  с 
дисперсантами и детергентами. Каждый из них стремится к адсорбции на металли-
ческой поверхности и жаждет потеснить конкурента. 

Что же требуется от химиков? Преодолеть антагонизм присадок? Не только. Их 

задача — создать такую композицию, чтобы антагонисты  превратились в синерги-
стов,  когда  содружество  присадок  оказывается  эффективнее  отдельных  ингредиен-
тов. Что и говорить, работа ювелирная. Но результат того стоит. В энергосберегаю-
щих маслах композицию присадок составляют так, чтобы моющие, антиокислитель-
ные,  диспергирующие,  вязкостные  и  прочие  присадки  и  сами  не  увеличивали  по-
терь, и не мешали работать модификаторам трения. 

А  конечная  цель  подбора  и  введения  композиции  присадок  такова:  объедине-

ние преимуществ маловязких масел (эти преимущества проявляются в области низ-
ких температур) с минимизацией потерь в граничном режиме смазки. 

Несколько слов о маркировке продуктов. Если данное энергосберегающее мас-

ло сертифицировано по API, после обозначения категории продукта ставятся буквы 
EC (Energy Conserving) или FE (Fuel Economy). 

В  европейской  классификации  АСЕА  используются  обозначения  A1  либо  A5 

для бензиновых двигателей, и B1 либо B5 для дизелей. В чем отличие между «еди-
ничкой» и «пятеркой»? Никакого секрета: A1 и B1 имеют высокие энергосберегаю-
щие свойства и обычный срок службы, в то время как A5 и B5 наоборот — увели-
ченный срок службы при относительно меньшем энергосбережении. 

По международной классификации ILSAC, разработанной совместно американ-

скими  и  японскими  производителями  автомобилей,  энергосберегающие  масла  обо-
значаются символами GF-1, GF-2 и GF-3. 

Но пора подкрепить изложенное конкретными примерами. Так, синтетическое 

моторное  масло  SAE  0W-30,  ACEA  A1/B1  является  энергосберегающим.  Об  этом 
говорит маркировка ACEA A1/B1. А гидрокрекинговое масло 5W-30 сертифициро-
вано по API SL-ЕС. О его энергосберегающих свойствах говорит аббревиатура ЕС - 
«консервация энергии» Energy Conserving. 

Ваше слово, товарищ двигатель! 
Кстати, а как происходит оценка энергосберегающих свойств масел? И офици-

альное их подтверждение? Ну конечно, путем испытаний в двигателях по специаль-
но  разработанным  методикам.  Расход  топлива  сравнивается  с  контрольными  циф-
рами,  полученными  при  работе  тех  же  двигателей  на  так  называемом  эталонном 
масле. Разумеется, эталон энергосберегающими свойствами не обладает. 

По европейским меркам экономия топлива для масел категорий ACEA А1, А5, 

В1 и  В5 должна быть не менее 2,5%. Только тогда испытуемое масло  официально 
признается энергосберегающим. 

Американцы  и  японцы  пошли  дальше  европейских  специалистов,  задавшись 

вопросом:  как  изменятся  энергосберегающие  свойства,  если  проехать,  положим,  5 
тыс. миль? И ввели особый метод испытаний: свежее масло сравнивается с эталон-
ным, затем работает определенный срок в тяжелом режиме и снова сравнивается с 
эталонным.  Так  выявляется  весьма  показательная  характеристика  -  сохраняемость 
энергосберегающих свойств. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..   80  81  82  83  84  85  86