Есть среди слесарей и механиков, занимающихся починкой и наладкой узлов и агрегатов современных автомобилей, определенного рода убежденность – даже старый изношенный автомобиль будет неплохо ездить, если он отрегулирован и настроен. Старый рояль может сыграть не хуже, а может, и лучше нового – дело за квалификацией настройщика и пианиста.
Опыт эксплуатации старых автомобилей говорит, что не все так просто, и невозможно одной лишь настройкой решить проблему работоспособности двигателя. При прочих равных условиях сохранит свой ресурс тот мотор, в котором задачи предупреждения износа, в том числе катастрофического, практически полностью решены правильным подбором масла.
Современные технологии, применяемые при производстве узлов и агрегатов двигателей, могут обеспечить качество поверхности детали, близкое к зеркальному, с шероховатостью в 0.001мкм. Это дорого, но возможно. Теоретически, такие поверхности трущихся деталей должны иметь минимальные потери на трение. Величина износа вследствие взаимного трения обязана уменьшиться на порядок. Так и происходит, но только в тех случаях, когда поверхности деталей покрывают специальным сверхтвердым инертным покрытием, делающим невозможным прилипание друг к другу соприкасающихся деталей. Такие эксперименты неоднократно проводились специалистами в Японии, и они подтвердили перспективность подобных конструкций.
В любом двигателе внутреннего сгорания основным и главным средством уменьшения потерь является моторное масло. Качественная смазка уменьшает силы трения как минимум на порядок, а при преобразовании энергии движущегося поршня в энергию вращающегося вала мотора теряется и рассеивается примерно до 25% первоначальной величины. Становится понятно, что без системы эффективной смазки ресурс двигателя упал бы с 2000 часов до 5-10 минут (это подтвержденные практические данные).
В самых сложных условия работы находятся вкладыши коренных и шатунных подшипников скольжения опор коленчатого вала и поршневые кольца. В них теряется до 20 и 35 процентов механической энергии двигателя соответственно. Даже высококачественные моторные масла не могут обеспечить ресурс этих узлов на уровне, хотя бы приблизительно сопоставимом с ресурсом других деталей. За время своей жизни двигатель переживает до 5 сессий замены поршневых колей и подшипников скольжения.
На сегодняшний день практически нет альтернативы гидродинамическим масляным подшипникам коленчатого вала. Ванна из моторного масла, на которую опирается коренной опорой коленчатый вал, оказалась единственным эффективным решением. Методом проб и ошибок в течение ста лет были подобраны оптимальное давление масла, его вязкость и способность сохранять смазывающий эффект в течение продолжительного периода. Благодаря высокому качеству материалов двигателя и моторного масла ресурс такой гидродинамической опоры вырос с 15тыс. км до почти 150 тыс.км.
Многими фирмами предпринимались попытки заменить подшипники скольжения подшипниками качения. Практика показала, что в случае такой замены ресурс опоры повышается незначительно, но многократно увеличивается трудоемкость изготовления такого узла. Более-менее широкое распространение подшипники качения получили в конструкциях неразборных коленчатых валов маломощных двухтактных двигателей.
Современная наука предлагает в качестве моторных масел все новые соединения. Только недавно прочно вошли в широкую эксплуатацию моторные масла на основе синтетически полученных селективных соединений полиолефинов. Несмотря на название – «синтетические», такие соединения были всего лишь синтетически полученными аналогами углеводородов, выделенных ранее из нефти. Такие соединения чрезвычайно устойчивы к механическим и тепловым перегрузкам, при контакте с поверхностью детали образуют достаточно толстую пленку масла, хорошо противостоят образованию задиров и рисок. Но с понижением температуры вязкость такого масла увеличивается, что повышает потери на трение, на этот раз – гидродинамические.
Следующим этапом стали по-настоящему синтетические продукты – эфиры органических многоатомных кислот, обладающие уникальными характеристиками. Их появление обусловлено необходимостью использования смазочных жидкостей в двигателях с высокими оборотами вращения вала, большой тепловой и механической нагрузкой. Новый продукт не только удовлетворял указанным требованиям, он еще обладал высокой стойкостью к окислению и практически не менял свои свойства при отрицательных температурах, и даже в сильные морозы двигатели легко запускались без дополнительного прогрева. Толщина масляной пленки такой смазки была минимум вдвое меньше, чем у классических вариантов минеральных моторных масел. Это позволило уменьшить масляные и тепловые зазоры в трущихся парах деталей двигателя. Ресурс отдельных, эксклюзивных марок синтетических моторных масел достиг 20 и даже 50 тысяч километров пробега. Правда, их стоимость превысила минеральные аналоги в 5-10раз.
Одним из интересных предложений была попытка использовать кремнийорганические жидкости в качестве смазочных материалов. Такие соединения обладают исключительной химической стойкостью, сохраняют свои смазывающие свойства в интервале температур от – 80 градусов до +250 градусов Цельсия. Высокая верхняя граница эксплуатации позволяла организовать работу ДВС при температурах, значительно превышающих современные, что сулило повышение экономичности и топливной эффективности двигателя. Но трибологические свойства силиконовых жидкостей значительно уступали даже минеральным маслам, при высокой стоимости их производства.
Следующим этапом развития смазочных материалов стали разнообразные добавки, способные оседать в процессе эксплуатации на металлических трущихся поверхностях, тем самым компенсировать и восстанавливать потери металла вследствие износа. Такие добавки – ревитализанты, согласно информации фирм-распространителей, представляли собой металлоорганические соединения, разлагающиеся с выделением свободного металла. На практике, любые процессы разложения, в том числе добавок или основного смазывающего материала, отрицательно влияют, прежде всего, на состояние масляных каналов, редукционных клапанов и поверхностей рабочих элементов масляных насосов.
Наиболее интересное предложение в области смазочных материалов было сделано шведскими специалистами. Ими была предложена система контроля качества моторного масла по принципу, напоминающему работу печени животного или человека. Ежедневно, по окончании пробега, весь объем моторного масла перекачивался в специальную емкость, в которую добавлялось кремнийорганическое соединение, абсолютно не смешивающееся с маслом. Длительное, в течение 2-3 часов, интенсивное перешивание и дальнейшее отстаивание суспензии позволяло вывести в осадок все микрочастицы металла, перешедшего в масло, влагу, продукты сгорания топлива, серу и т.д. Очищенное масло по своим свойствам практически было идентично свежему маслу. Таким образом, ресурс одного объема смазочных материалов мог эксплуатироваться в течение 100тыс. км пробега. Кремнийорганическая жидкость легко регенерировалась с помощью системы фильтров и использовалась без замены совместно с моторным маслом на протяжении нескольких лет.
02.10.2015
Отправить новый комментарий