ПУСК ХОЛОДНОГО ДВИГАТЕЛЯ И РАБОТОСПОСОБНОСТЬ МАСЛА

Ранее были опубликованы (AT, 1989, № 2) результаты работы по повышению пусковых качеств двигателей КамАЗ в условиях эксплуатации путем разжижения моторного масла бензином. Для практической реализации этого способа в условиях эксплуатации важное значение имеют влияние многократного добавления бензина на износ двигателя, изменение показателей работающего моторного масла, обеспечение безопасной и безаварийной работы двигателей. Для подтверждения эффективности повышения пусковых качеств двигателей была организована подконтрольная эксплуатация трех серийных двигателей КамАЗ-740, установленных на автомобилях КамАЗ-5511.
В первый зимний сезон определяли, как изменяются показатели моторного масла М-8-Гг(к) при ежедневном раз¬бавлении его максимально возможным количеством (15%) бензина А-76 независимо от окружающей темпера¬туры. Для второго зимнего сезона были подготовлены два серийных двигателя КамАЗ-740, соответствующие техни¬ческим условиям по мощностным, эко¬номическим и экологическим показа¬телям.
Подготовка двигателей заключалась в микрометрировании пар трения цилиндропоршневой группы, кривошипно- шатунного и газораспределительного механизмов, проверке системы смазки и топливоподачи, контроле герметичности фильтрующих элементов и впускного тракта, электропусковой системы и электрофакельного устройства. Мотор¬ное масло на этих двигателях раз¬жижали бензином А-76 в соответ¬ствии с рекомендациями, приведенными в статье «Пуск холодного двигателя» (AT, 1989 № 2).
Таблица 1 Изменение показателей моторного масла в зависимости от температуры пуска и прогрева
dhdhudhndhnydhdhndh74
Распределение температуры воздуха в процентах от общего числа рабочих дней, при которых проводились пуски двигателей во втором зимнем сезоне, представлено на рис. 1.
Износ деталей определяли по ре¬зультатам микрометрирования. Дина¬мика изнашивания дополнительно оце¬нивалась по результатам спектрального анализа масла. Величины минимальных и средних износов большинства деталей оказались в пределах точности измере¬ний. Наибольший средний износ имели гильзы цилиндров. Причина — смыва¬ние со стенок гильз масла дизельным топливом при пропусках воспламенения во время пуска и прогрева двигателя. Однако износ гильз тоже соизмерим с точностью измерений.
Результаты спектрального анализа масла показывают, что на первом этапе эксплуатации продолжалась при¬работка трущихся поверхностей, на втором — содержание контролируемых продуктов износа было незначитель¬ным. Эти данные совпадают с результа¬тами эксплуатационных испытаний двух двигателей, в которых износ гильз дополнительно к микрометрированию определялся методом искусственных баз по ГОСТ 17534—72.
Таким образом, пуск холодного дви¬гателя не оказывает заметного влия¬ния на износ трущихся поверхностей, если показатели моторного масла соот¬ветствуют нормам.
Работоспособность пар трения в уз¬лах с высокой удельной нагрузкой нередко нарушается, если масло имеет низкую вязкость. На двигателях КамАЗ такой дефект характерен прежде всего для газораспределительного механизма.
Экспериментально установлено, что вязкость смеси масла с бензином в период пуска и прогрева двигателя меняется оптимально. При пуске смесь обладает хорошей прокачиваемостью, что снижает момент сопротивления про¬кручиванию двигателя. Ее вязкость намного выше предельно допустимой ве¬личины и обеспечивает несущую способ¬ность масляной пленки. По мере про¬грева двигателя бензин испаряется и восстанавливается исходная вязкость масла. Критерием присутствия бензина в масле является температура вспышки.
На рис. 2 представлены динамика выпаривания бензина, изменение кине¬матической вязкости смеси (в процентах от вязкости неразбавленного масла) и теплового режима двигателя на неза¬груженном автомобиле. Исходное со¬держание бензина А-76 в масле 10 %.
Такие же измерения выполнялись при другом исходном содержании бензина в масле и различной загруженности авто¬мобиля. Выявлено, что бензин испа¬ряется приблизительно через 2,5—3 ч, основная доля — через 1,5 ч движе¬ния автомобиля. Поэтому на автомо¬билях общего пользования не надо контролировать содержание бензина в масле перед следующим разжиже¬нием.
При работе двигателя не возникает условий для самовоспламенения паров бензина с маслом в картерном прост¬ранстве. Более того, разность между температурой вспышки смеси и темпе¬ратурой в картерном пространстве
двигателя в первые 0,5—2 ч работы составляет ПО—140 °С. На рабочем ре¬жиме уже после испарения бензина она снижается до 85—100 °С.
Вместе с тем не следует забывать, что при разжижении масла бензином категорически запрещается разогревать масло в поддоне. В этом, кстати, нет необходимости.
Представленные на рис. 3 зависи¬мости** подтверждают преимущества условий, создаваемых при разбавлении масла бензином для облегчения пуска и надежной работы пар трения. Кроме того, меньшая вязкость масла в началь¬ный период работы двигателя позволяет снизить потребление топлива.
Многократное разбавление даже мак¬симальным количеством бензина не ока¬зывает отрицательного влияния на по¬казатели масла, определяющие его работоспособность. Резинотехнические изделия также хорошо сохраняют рабо¬тоспособность.
Пусковые качества холодных двигате¬лей в условиях эксплуатации при тем¬пературе окружающего воздуха до —37 °С оцениваются как удовлетвори¬тельные. Двигатели, как правило, начи¬нали работать после первой попытки. Правда, иногда водители торопятся и преждевременно отключают стартер или ЭФУ в первой попытке. Это основ¬ная причина повторного пуска двига¬теля.
Во время контрольных пусков при температурах воздуха —32 °С и —37 °С оба двигателя заработали с первой попытки. При —32 °С после двух нера¬бочих дней двигатель устойчиво зарабо¬тал через 4 с после включения стартера.
Пусковая система с аккумуляторными батареями 6СТ-190ТР обеспечивает вы¬сокую частоту прокручивания двига¬теля, несмотря на отсутствие средств подогрева батарей. Это стало возмож¬ным благодаря существенному сниже¬нию момента сопротивления прокручи¬ванию двигателя при разжижении мас¬ла бензином.
Запаздывания появления давления масла (по показаниям штатного при¬бора), а также срабатывания сигнали¬затора засоренности фильтрующих эле¬ментов (свидетельствуете перепуске не¬фильтрованного масла к парам трения) в ходе эксплуатации не отмечено, что можно расценивать как фактор повы¬шения надежности двигателя в пуско¬вой период. Для сравнения отметим, что задержка поступления масла М-8-Г2 (к) с температурой застывания —33 °С при температуре пуска —25 °С составляет более 2 мин, более продол¬жительное время масло поступает не¬очищенным, минуя фильтр полнопоточ¬ной очистки.
Средний расход бензина на втором этапе испытаний, когда при разжиже¬нии масла учитывалась температура воздуха, составил для двух двигате¬лей 1,5 и 1,25 л/пуск.
При температуре ниже —25 °С в пе¬риод пуска и прогрева двигателя заме¬чены пропуски воспламенения топлива.
Продолжительность такой работы дви¬гателя увеличивается с понижением температуры, при раннем отключении ЭФУ или когда время от пуска дви¬гателя до начала его устойчивой ра¬боты намного превышает допустимую продолжительность включения ЭФУ. Несгоревшее топливо попадает в кар¬тер и разбавляет моторное масло. Часть легких фракций улетучивается (белый дым в выхлопной трубе), а тя-желые — оседают в картере и накапли¬ваются в масле.
По случайному стечению обстоя¬тельств, первый и второй этапы испы¬таний имели равное количество дней, что позволило оценить влияние темпе¬ратуры пуска холодного двигателя на работоспособность масла (табл. 1).
В условиях более низких температур (на первом этапе) интенсивно изменя¬лись кинематическая вязкость и тем¬пература вспышки моторного масла. После 25 пусков вязкость уменьши¬лась на 24 % и 31 %, что в соот-ветствии с результатами работы2 свиде¬тельствует о 3,5 %-ном и 5 %-ном содержании дизельного топлива в мас¬ле. Для нагруженных пар трения это предельное снижение вязкости. Продол¬жение эксплуатации без замены масла может привести к повышенному из¬носу и даже отказу двигателя.
Если суточный пробег не превышает 150—250 км и автомобиль не имеет средств предпускового подогрева, при предельной температуре надежного пус¬ка холодного двигателя срок службы масла сокращается в 2,5—4 раза. Чем меньше суточный пробег автомо¬биля при предельных температурах надежного пуска, TCI\I в большей степени сокращается срок службы моторного масла, определяемый, как правило, по пробегу или моточасам работы, а не по предельному состоянию основных его показателей. Более подробно контроль показателей работающего масла и их предельные величины изложены в работе1.
Минимальная температура, при кото¬рой работоспособность масла М-8-Г2 (к) не ухудшается из-за попадания в него дизельного топлива при пусках холодного двигателя КамАЗ-740 с при¬менением ЭФУ, —17 °С. При работе на маловязком масле или с предпусковым разжижением масла бензином предел температуры снижается до —25 °С. В эксплуатации предельная темпера¬тура может отклоняться как в сторону повышения (в связи с изменением технического состояния двигателя, энергетических возможностей аккуму¬ляторных батарей, эффективности ра¬боты средств облегчения пуска), так и в сторону понижения, например, если дви¬гатель не успевает остыть при много¬сменной работе автомобиля или приме¬нении утеплительных чехлов.
При пусках холодного двигателя с пропусками воспламенения уже при температуре —10...—20 °С вязкость масла снижается. Если применяется предпусковой разогрев двигателя, вяз-
кость масла повышается даже в усло¬виях особо низких температур (табл. 2). Предельную наработку масла прог¬нозировать трудно. Она зависит от таких факторов, как техническое состоя¬ние двигателя, его пусковой системы, низкотемпературные свойства самого масла, квалификация водителя, степень охлаждения двигателя перед пуском и др. Периодичность смены моторного масла должна определяться по резуль¬татам экспресс-диагностирования (кри¬терии: вязкость и температура вспышки масла).
dhdhudhndhnydhdhndh75
Рис. 1. Распределение температур пуска двигателей на первом (1) и втором (2) этапах эксплуатации во втором сезоне
dhdhudhndhnydhdhndh76
Рис. 2. Изменение теплового режима и ки¬нематической вязкости смазочной смеси (масло с бензином) при работе двигателя: 1 — температура вспышки смеси; 2 — отно¬шение вязкости смеси к вязкости чистого моторного масла; 3 — температура в карте¬ре; 4 — температура масла в поддоне
dhdhudhndhnydhdhndh77
Рис. 3. Изменение минимальной толщины слоя смазки (1) и мощности потерь в корен¬ном подшипнике (2) во время пуска и про¬грева при использовании масла 15 W/40 с бензином (сплошные линии) и арктическо¬го масла (пунктир)
Таблица 2 Влияние условий эксплуатации на изменение кинематической вязкости моторного масла М-8-Г2 (к)

dhdhudhndhnydhdhndh78Пробы следует отбирать из поддона сразу после остановки двигателя в кон¬це рабочей смены. Для исключения воз¬можных методических ошибок перед определением вязкости и температуры вспышки пробу масла следует выдер¬жать при температуре 100 °С в течение 15—20 мин, чтобы выпарить бензин.
Известен простой способ, применимый в полевых условиях. Масло надо прогреть в работающем двигателе в те¬чение 5 мин. Вынуть масляный щуп и капнуть на бумажный фильтр. Образу¬ется два круга. Во внутреннем темном круге — масло. Оно окружено менее четким, нешироким, светлым кольцом из дизельного топлива, если оно есть в масле. Однако для принятия решения о замене масла необходима инструмен¬тальная проверка.
Разбавление масла этилированным бензином затрудняет прогнозирование работоспособности подшипников колен¬чатого вала методом спектрального анализа. При ежедневном добавлении 15 % бензина в масле содержится до 0,0085...0,01 % свинца.
По нашему мнению, временной мерой для компенсации плохих низкотемпера¬турных свойств моторных масел в боль¬шинстве регионов страны мог бы стать выпуск в специальных упаковках разжижителя масла в виде неэтилирован¬ного низкооктанового бензина. Это по¬зволит повысить ресурс двигателя, аккумуляторных батарей, стартера, увеличить наработку моторного масла, а в ряде регионов европейской части СССР избавит от неприятных хлопот с пуском двигателя в зимний период.
Полученные результаты позволяют сделать следующие выводы.
При отсут¬ствии средств тепловой подготовки дви¬гателя разжижение моторного масла неэтилированным бензином можно применять в широкой эксплуатации для улучшения пуска и повышения надеж¬ности двигателя. Многократный пуск холодного двигателя с пропусками вос¬пламенения топлива в цилиндрах при¬водит к быстрому невосстанавливаемо¬му снижению вязкости моторного масла, что сокращает срок службы масла и двигателя.