Замерзло масло в моторе: как завести автомобиль

Плотность при 15 градусах Цельсия

Плотность — это масса, имеющая определенный объем. Плотность смазочного материала напрямую не зависит от вязкости, однако по классу вязкости можно легко определить эти две величины. Так, например, класс вязкости SAE 10W соответствует плотности в 0,857 кг/л и вязкости в 32 сантистокса.

По плотности масла делят на легкие, средние и тяжелые:

• легкие — до 0,88 кг/л
• средние — 0,89-0,93 кг/л
• тяжелые — 0,95-1,03 кг/л

Таблица «Требования стандарта SAE J300 к моторным маслам»
Метод определения — ASTM D4052

Вязкость горючего

Смазка применяется в целях избегания сухого трения внутри деталей, располагающихся в двигателе, иначе произойдет их быстрый износ, и мотор выйдет их строя. Нефтепродукт должен исключать вероятность трения и эффективно прокачиваться по каналам.

Таблица значений и характеристик вязкости смазочного продукта по SAE.

Температура сгорания является важным параметром, указывающим на исправность смазки. Смазочный материал должен быть вязким. Этот критерий напрямую зависит от температуры. Поэтому важно, чтобы все процессы в моторе работали слаженно и не выходили за допустимые нормы.

При создании двигателей, производители рассчитывают оптимальную вязкость моторного масла. Учитывается и тот факт, что под воздействием определенных температур она может изменяться.

Вспышка определяется по нагреванию в открытом или закрытом тигле. Для фиксации данного параметра необходимо провести зажженным фитильком над местом расположения смазочного материала.

Для рабочей температуры масла в двигателе должно соблюдаться одно важное правило: этот критерий может повышаться только на два градуса в течение минуты. Что касается смазывающего материала, то он должен гореть.

Важный параметр моторного масла – это его вязкость. Он не должен выходить за пределы нормы, только в этом случае можно добиться нормальной работы двигателя.

Температура вспышки характеризуется наличием в ней фракций. Связан этот показатель с испаряемостью материала.

Оптимальный температурный режим равен 225 °.

Фракции в составе горючих материалов указывают на их плохое качество. Использование масел этого типа приведет к быстрому испарению и выгоранию. Температурные свойства будут нарушены.

Смазочные и горючие материалы всегда должны быть качественными. В противном случае, это повлияет на работу двигателя. Температура должна быть оптимальной, иначе – вязкость снизиться и горючее будет быстрее улетучиваться. Это указывает на один неизменный факт: в моторе все должно работать слаженно.

Внутри работающего двигателя создаются повышенные нагрузки — высокая температура и мощное давление. Однимиз основных требований к любому моторному маслу является его способность сохранять свои свойства при повышенных температурах. Существует два показателя, по которым определяется качество смазочной жидкости:

1. Температура вспышки и застывания.
2. Вязкость.

Температура кипения моторного масла должна находиться в установленном диапазоне. Это возможно только при соответствии смазочного продукта заявленным характеристикам — масло должно быть высокого качества. Повышение температурного показателя может привести к поломке двигателя внутреннего сгорания. Закипание смазки происходит при неправильном уходе за силовым агрегатом и создании нагрузки выше допустимого уровня.

Вязкость моторного масла

Вязкость — это свойство жидкости оказывать сопротивление при перемещении ее слоев под действием внешней силы. Это свойство является следствием трения, возникающего между молекулами жидкости. От вязкости масла зависит его способность обеспечивать гидродинамическое трение в подшипниках. Вязкость масла влияет на изнашивание шеек коленчатого вала и вкладышей подшипников. От вязкости масла зависит количество отводимой от узла трения теплоты. Чем меньше вязкость, тем лучше охлаждается подшипник, так как через него прокачивается больше масла, а следовательно, и больше теплоты отводится вместе с ним из зоны трения.

Кинематическая вязкость

Кинематическая вязкость показывает текучесть моторного масла при нормальной (40°C) и высокой (100°C) температуре. Для замера используют стеклянный вискозиметр: засекают время, за которое масло стекает по капиляру при заданной температуре. Единица измерения — мм2 / с.

Индекс вязкости

Индекс вязкости (ИВ, Viscosity Index, VI) — это показатель, характеризующий изменение вязкости моторного масла в зависимости от температуры. Индекс вычисляется с помощью значений кинематической вязкости при 40 и 100 градусах Цельсия. Чем выше этот показатель, тем меньше масло теряет вязкость при изменении температуры и тем большим диапазоном рабочих температур оно обладает.

Динамическая вязкость

Динамическая вязкость – это уровень сопротивления на разном расстоянии при движении жидкости на определенной скорости. Измерения данного уровня вязкости происходит на специальных машинах, которые имитируют процесс работы масла в реальных условиях.

CCS (Cold Cranking Simulator)

Динамическая вязкость, показывающая возможность проворачивания коленвала двигателя при отрицательных температурах. Определяется на имитаторе холодного пуска. Метод измерения — ASTM D 2602, DIN 51 377.

MRV (Mini Rotary Viscometer)

Испытание проводится на миниротационном вискозиметре при температуре на 5 °С ниже, чем CCS, чтобы была уверенность в том, что масляный насос не будет качать воздух. Показатель говорит о том, сможет ли маслонасос прокачать загустевшее масло. Метод измерения — ASTM D 3829.

HTHS (High Temperature High Shear)

Вязкость масла зависит от большого количества внешних факторов, таких как давление, температура и скорость сдвига. HTHS определяет вязкость моторного масла при высокой температуре и высокой скорости сдвига (метод измерения — ASTM D4683).

Скорость сдвига — это интенсивность изменения скорости одного слоя потока относительно второго. Величина выражается во взаимно обратных секундах [1/s]. В двигателе моторное заполняет зазоры между двумя поверхностями, которые двигаются с большой скоростью относительно друг друга (например, поршень и цилиндр). При этом процессе происходит скольжение слоев жидкости (моторного масла).

Синтетические базовые масла достаточно жидкие. Они обеспечивают отличные показатели при низких температурах, но сильно разжижаются при высоких. Поэтому, от сильного разжижения при рабочей температуре в современные всесезонные моторные масла добавляют полимерные модификаторы вязкости, которые при изменении температуры сжимаются/расширяются, доводя характеристики базовых масел до требуемых значений. Само по себе масло является ньютоновской жидкостью, т.е его характеристики линейно зависимы. Однако, при добавлении модификаторов вязкости моторное масло перестает вести себя как ньютоновская жидкость. При высокой скорости сдвига полимеры выстраиваются в направлении потока и сжимаются, что приводит к разжижению масла. Кроме того, некоторые полимеры при высокой скорости сдвига просто разрушаются (звездообразные — меньше, линейные — больше), а характеристики текучести таких жидкостей несколько теряют «линейность» в зависимости от температуры.

Работа полимерных загустителей — модификаторов вязкости.

Озаботившись этой проблемой, инженеры решили ввести параметр, который бы показывал вязкость масла в динамических условиях. Так было введено понятие HTHS (high temperature high shear).

Параметр HTHS определяет вязкость масла при высокой температуре (150°C) и высокой скорости сдвига 106 с-1, т.е в условиях, приближенных к работе двигателя. Измеряется в мПа*с. Определяется на коническом имитаторе подшипника.

Таблица «HTHS моторных масел»
Таким образом, чем выше параметр HTHS, тем гуще масло и толще масляная пленка.

Стоит заметить, что в отчете Американского общества испытаний и материалов (ASTM) 1989 года говорится, что его 12-летние усилия по разработке нового стандарта для высоких температур и высокого сдвига (HTHS) не увенчались успехом. Ссылаясь на SAE J300, основу действующих стандартов классификации, в отчете говорится:

Быстрый рост неньютоновских универсальных масел сделал кинематическую вязкость практически бесполезным параметром для характеристики «реальной» вязкости в критических зонах двигателя. Есть те, кто разочарован тем, что двенадцатилетние усилия не привели к переопределению документации по классификации вязкости моторных масел SAE J300, чтобы выразить высокотемпературную вязкость различных классов. По мнению автора, это переопределение не произошло, потому что рынок автомобильных смазочных материалов не знает ни одного полевого отказа, однозначно связанного с недостаточной вязкостью масла HTHS.

Что же лучше, резонно задаст вопрос рядовой потребитель. Ответа на этот вопрос не существует, так как он задан неверно. Вязкость масла прописывается инженерами в зависимости от зазоров между деталями ДВС. Если залить масло гуще, чем необходимо, маслонасос может просто не протолкнуть смазку в нужные полости, что приведет к клину (многим автомобилистам знакомо выражение «провернуло вкладыши»). И наоборот, слишком жидкое масло не создаст требуемой толщины пленку, что приведет к тем же последствиям.

Бытует мнение, что новейшие жидкие масла с низким HTHS и вязкостью 0w-16, 0w-20 приводят к ускоренному износу двигателя. Это заблуждение. Такие масла содержат большое количество противоизносных и противозадирных присадок (на основе молибдена, цинка и др.), которые исключают трение «металл-металл». Результаты лабораторных тестов отработок доказывают это. Однако, стоит заметить, что использовать эти масла можно только в тех двигателях и в тех режимах эксплутации, для которых они предназначены.

Интересный факт. В 1997 году научно-исследовательским центром Toyota было проведено исследование влияния вязкости HTHS на износ деталей ЦПГ при работе в разных температурных режимах. Масла проверялись на двигателе Toyota 1.6 DOHC. Исследование показало, что при использовании масел с HTHS ниже 2.4 мПа-С и при температуре масла 90 °С износ поршневых колес увеличивается только в том случае, если обороты двигателя превышают 5000 об/мин. А вот при температуре масла 130 °С резкое усиление износа поршневых колец происходит при использовании масла с HTHS от 2.6 мПа-С, начиная с 2000 об/мин, в то время как масла с вязкостью HTHS от 3 мПа-С и выше продолжают защищать кольца даже при такой высокой температуре.

* — для классов вязкости 0W-40. 5W-40, 10W-40. ** — для классов вязкости 15W-40, 20W-40, 25W-40, 40

Высокая температура

Диапазон допустимости

Что может случиться, если мотор прогрелся до рабочих темп., однако, вязкость смазки не снизилась до нужного уровня? Ничего страшного не будет при нагрузках. Немного повысятся температурные показатели мотора, а вязкость уменьшится до нормы.

Рабочие температурные показатели мотора не превысят нормы для этой нагрузки и уложится в диапазон допустимости. Но мотор может достаточно большой отрезок времени работать при высоких показателях термометра, что не приведет к увеличению его моторесурса.

Залив нового масла в двигатель

Температура кипения

Слишком высокий уровень теплоты в моторе опаснее, чем низкий. Повышение температурного состояния может довести смазку до кипения. Если ее нагреть до стадии кипения, то можно увидеть, как оно запузырится и задымится. Смазка доходит до кипения при 250-260 градусов.

При повышенном температурном состоянии понижается вязкость смазки, из-за чего она не сможет качественно смазывать детали. К тому же уменьшение зазоров может повлечь за собой повреждение механизма. Если температура смазки повысилась до отметки 125 градусов, то оно будет гореть вместе с топливом после того, как обойдет поршневые кольца.

При этом концентрация смазочного материала в горючем будет низкой, поэтому при выхлопе он не будет заметен. Жидкость будет быстро расходоваться. Поэтому потребуется частое заливание новой. Если агрегат требует добавить смазки, то обратите на это внимание.

Почему смазочный продукт нельзя доводить до кипения?

Непосильная нагрузка на двигатель и недостаточный за ним уход приводят жидкость в состояние кипения, при котором она теряет вязкость и другие необходимые качества.

Сгоревшее масло в двигателе автомобиля

Температура застывания (Solidification point)

Температура застывания — это температура, при которой масло теряет свою подвижность и тягучесть. Застывшим считается масло, которое удерживается в неподвижном состоянии 5 секунд под углом 90 градусов.

Производители снижают температуру застывания с помощью специальных присадок — депрессоров, которые не дают парафину укрупняться, увеличивать плотность, создавая псевдокристаллические структуры. Снижение динамической вязкости CCS добивается путем подбора нужного базового масла и полимера-загустителя. Поэтому температура застывания и низкотемпературная вязкость могут быть никак не связаны между собой. Кроме того, чрезмерное содержание депрессора может приводить к увеличению вязкости CCS.

Щелочное число (Total Base Number, TBN)

Общее щелочное число — это показатель, характеризующий способность масла сопротивляться окислению. Выражается количеством гидроокиси калия (KOH) в мг на 1 г масла. Показатель косвенно влияет на срок службы масла.

Важно понимать, что о моющих способностях масла свидетельствует содержание нейтральных солей, а не общее щелочное число TBN. Нейтральные соли не повышают TBN, поэтому низкое содержание щелочи не является показателем низкого качества моторного масла.

В процессе работы ДВС образуются кислотные продукты горения, которые и нейтрализуют щелочные компоненты. Постепенно они вырабатываются, а кислотное число (TAN), наоборот, растет.

Для определения общего щелочного числа стандартизирован метод ASTM D 2896.

Оптимальные параметры температуры масла

В процессе работы автомотора в его корпусе создается повышенное давление и достаточно высокая температура, которые негативно влияют на основные детали. Для борьбы с этими негативными нагрузками в силовой агрегат заливается масло, которое должно поддерживать оптимальный температурный режим внутри агрегата. Согласно данных справочной литературы нормальная температура смазывающего материала должна составлять 90-105 градусов. Даже незначительное отклонение может существенно влиять на нормальную работу силового агрегата.

Особо серьезно обстоит дело с превышение данного порога, когда появляется риск закипания масла. Вероятность вспышки вышеупомянутого материала напрямую зависит от наличия определенных присадок и колеблется в диапазоне от 180 до 195 градусов. Процесс закипания сопровождается возникновением пузыристых образований и увеличения испаряемости.

Все виды смазочного материала характеризует один главный параметр – температура вспышки масла. В справочниках указывается что вспышка возможна при +230-240 градусов, но со слов бывалых автомобилистов такая ситуация может возникнуть уже с +150 градусов и напрямую связана с объемом накопившихся паров.

Зольность сульфатная (Sulphated Ash, SA)

Зольность — это показатель содержания в масле несгораемых неорганических примесей. Эти примеси являются следствием наличия в масле комплекса присадок.

В любом ДВС некоторое количество моторного масла уходит «на угар», т.е. испаряется при высокой температуре, в результате чего образуются твердые продукты сгорания, которые, смешиваясь со смолистыми отложениями, становятся абразивом. Кроме того, сульфатная зольность влияет на срок службы катализаторов и сажевых фильтров.

Для определения зольности используются такие международные стандарты, как DIN 51 575, ASTM D482, ISO 6245.

Полнозольные (Full SAPS) масла

По классификации ACEA — A1/B1, A3/B3, A3/B4, A5/ B5. Такие масла хорошо защищают двигатель от износа и коррозийного воздействия кислот, однако могут негативно сказываться на многоступенчатых катализаторах и сажевых фильтрах. Типичное значение зольности — 0,9 — 1,1%.

Среднезольные (Mid SAPS) масла

Согласно классификации ACEA имеют обозначения C2 и C3. Зольность таких масел колеблется в диапазоне 0,6-0,9%.

Малозольные (Low SAPS) масла

По классификации ACEA — C1 и C4. По стандарту содержание сульфатной золы не должно превышать 0,5%.

Как вернуть текучесть смазки или подогреть картер двигателя перед запуском

Начнем с того, что заводить двигатель, если масло замерзло, запрещено любым доступным способом. Это может привести к поломкам силового агрегата, проворачиванию вкладышей и т.д. Вполне очевидно, что при попытке такого запуска замерзшее масло не прокачивается по каналам системы смазки и будет не способно создать нужную защитную пленку на деталях.

• Самым простым способом в такой ситуации является доставка автомобиля в теплый гараж или паркинг не своим ходом. Если вы уверены, что масло в моторе качественное, тогда после отогрева двигатель можно завести, после чего добраться до автосервиса или самостоятельно поменять смазочный материал на более подходящий вариант с поправкой на актуальные климатические условия.
• В списке так называемых «дедовских» методов стоит отметить и добавку бензина или солярки в масло перед ночной стоянкой зимой. Данный способ также может подойти в том случае, если сразу сменить масло на аналог с меньшей вязкостью нет возможности. Перед стоянкой в двигатель «на горячую» через маслозаливную горловину заливается, в среднем, 150 грамм бензина или очищенной солярки. Таким образом, смазка становится менее вязкой. После запуска бензин из масляной системы и картера ДВС испаряется. Указанную процедуру можно повторять перед уличными стоянками, когда прогнозируемо максимальное похолодание.

Обратите внимание, при всей своей кажущейся простоте данный способ отличается одним существенным недостатком — масло после контакта с бензином теряет свои полезные свойства. Это значит, что решив проблему с вязкостью, неизбежно появляется проблема с защитой двигателя уже после его прогрева. Добавка топлива в масло для разжижения в морозы приводит к тому, что значительно возрастает износ ЦПГ и других нагруженных элементов во время езды. Получается, если для старой классики ВАЗ или неприхотливой спецтехники на дешевых минеральных маслах такой метод еще стоит рассмотреть, то в случае с более или менее технологичным мотором о подобном решении лучше забыть.

Добавим, что даже если мотор старый, но в него было залито неплохое полусинтетическое масло с пакетом активных присадок и другими добавками, реакция указанных присадок на бензин или солярку в масле может оказаться абсолютно непредсказуемой (выпадение осадка, хлопья в масле и т.д.). Все это может привести к закупорке каналов системы смазки двигателя и масляному голоданию мотора.

• Еще одним способом решения рассматриваемой нами проблемы является подогрев поддона двигателя своими руками. В этом случае лучшим решением будет использовать промышленный фен. Поддон картера прогревается определенное время, после чего следует проверить масло по состоянию на щупе. После возвращения текучести мотор можно пробовать заводить. Отметим, что некоторые автолюбители задействуют для подогрева домашние фены, а также обогреватели разного типа с закрытыми нагревательными элементами.

Как показывает практика, подогреть двигатель зимой своими руками можно разными способами. В отдельных случаях достаточно распространены ситуации, когда для отогрева масла в моторе используется газовая горелка, паяльная лампа и т.д. Отметим, что ни в коем случае нельзя допускать слишком интенсивного разогрева поддона, так как с учетом резкого перепада температур могут возникнуть серьезные последствия, трещины и другие дефекты. Помните, во время проведения подобных процедур обязательно следует придерживаться техники безопасности!