О моторах, зазорах, маслах и детских страхах

Письмо другу.

Привет старина!

Вчера ты мне сказал, что по твоей инфе зазоры в подшипниках КВ у современных моторов уменьшились в 2 раза, и это очень существенное уменьшение, поэтому для них требуются какие-то особые маловязкие масла, содержащие особые присадки.
Объясняю, почему это высказывание наивное, но пишу несколько упрощенно, ибо не вижу смысла в сочинении многостраничной научно-технической статьи, из которой ты ничего не поймешь.

1. Когда речь идет о ничтожно малых величинах, выражаемых цифрами, сравнительная оценка «меньше в два раза» лишена смысла. Например, вчера на улице было +2 С, а сегодня уже +1 С. Можно сказать, что температура воздуха снизилась в 2 раза?
Можно. Но только в реалии ничего не изменилось, т. к. эту разницу человек даже не заметит.
То же самое касается так встревожившего тебя изменения величин зазоров. Например, зазор в 30 мкм в два раза меньше, чем зазор в 60 мкм, но это не такая существенная разница чтобы мотор её как то ощутил.

2. В подшипнике скольжения различают 4 основных вида зазоров: 1) исходный (монтажный), 2) рабочий, 3) минимально допустимый для нормальной работы (критический), 4) максимально допустимый.

Исходный (радиальный зазор) это номинальный параметр, прописанный в техдоках, контролируемый при сборке двигателя.
Рабочий это зазор, стихийно складывающийся в подшипнике при работе мотора — его величина изменяется каждую сотую долю сек. Обычно он доходит до 10-15 мкм в зоне, где вал стремится прижаться к вкладышу и держится на «масляном клине».
Критический это когда возникает риск нарушения режима полужидкостного трения с переходом в режим граничный. В советских учебниках его определяли в 3-4 мкм — он тоже возникает при работе мотора.
Максимально допустимый это контрольный параметр для определения необходимости замены вкладышей.
После останова мотора вал ложится на вкладыш и величина зазора может стать ничтожно малой и определяться размерностью молекул масла, но это частный случай, которым пренебрегают.

Поехали дальше.

Зазор в подшипнике не может быть слишком малым, т. к. это чревато масляным голоданием с последующим заеданием и разрушением. Кроме того, слишком малый зазор требует повышенную точность (обработку) при изготовлении деталей, а это влечет увеличение себестоимости изделия. Короче говоря, любой опытный моторист тебе скажет, что бояться нужно не больших зазоров, а наоборот — чрезмерно малых.
Ну и еще сверхмалые зазоры делать бессмысленно.

Например, установили конструкторы зазор 40 мкм, собрали движок, обкатали его, измеряют зазор — он стал 45 мкм и далее темп износа минимизировался.
Установили зазор 35 мкм, собрали движок, обкатали его, измеряют зазор — он снова оказался = 45 мкм.
Установили зазор 30 мкм, собрали движок, обкатали его, измеряют зазор — а он опять около 45 мкм.
Вопрос: а нахрена мучиться, добиваясь зазора в 30 мкм, если в ходе приработки двигатель его упорно увеличивает до 45 мкм?
Значит, разумно его сразу установить около 40 мкм, чтобы 5 мкм «ушло» в процессе приработки. Либо сразу его сделать 50 мкм (5 «соток»), ибо 5-10 мкм это ничтожно малая величина, с «ловлей» которой можно не заморачиваться.
Т.е. у подшипников каждой модели мотора есть определенная величина зазоров, которые возникают после приработки. И конструкторы обычно закладывают «запас для приработочного износа» около 5...10 мкм.

И в последние лет 50 (если не более) величины зазоров в подшипниках КВ моторов большинства производителей находятся в пределах 30...60 мкм.
Ты видимо будешь удивлен, если узнаешь, что исходные величины зазоров 30...70 мкм были приняты на советском ГАЗ-е аж в 1970 г. после длительных испытаний двигателей ГАЗ и ЗМЗ.
И иностранные конструкторы лишь в редких случаях устанавливают монтажный (исходный) зазор 20 мкм (в основном на немецких моторах), и то непонятно зачем.
Опять же повторюсь: это исходные величины, после приработки их значения увеличатся, а на сколько мкм — знает только конкретный двигатель.

Устанавливать слишком малый зазор нельзя еще из-за того, что при эксплуатации вязкость масла может снизиться более чем в 100 раз (при пуске в сильный мороз). А требуется чтобы оно даже в жестком режиме холодного пуска промороженного мотора быстро поступило во все подшипники.
А как оно поступит, если в них зазор пиписочный?
И еще вал ведь не абсолютно жесткий — под нагрузкой он изгибается, а это влечет уменьшение зазора в подшипниках, и умный конструктор, зная такую особенность, при проектировании накинет какой-то запас на расчетную величину зазора.
Так что все эти разглагольствования о «слишком малых зазорах» в современных автомоторах, возникают вследствие банального невежества.

Попутно хочу разъяснить бредовость встречающихся на многих автофорумах заявлений, что дескать «для современных автомоторов требуются маловязкие масла группы 0w-20, так как в них очень маленькие зазоры. И если залить в них масла группы 0w-40, то моторы поломаюцца из-за того, что слишком густое масло в зазоры «не пролезет».
Подобные написанты даже не догадываются, что в прогретом моторе Т масла в подшипниках составляет 100...140 С. А после ночной стоянки зимой при -20 С в первые минуты после пуска вязкость масла 0w-20 может оказаться в десятки раз выше, чем вязкость так пугающего ламеров масла 0w-60 при его температуре в прогретом моторе, потому что при охлаждении вязкость масла возрастает даже не в разы, а на порядки.
Но при этом даже сильно загустевшее на морозе масло везде «пролезает», иначе мотору при пуске пришел бы кердык.
Даже при снижении Т масла 0w-20 до 40 С его вязкость возрастает до 44-46 сСт, что более чем в 2 раза выше вязкости масла 0w-50 при его Т около 100 С.
Следовательно, такой мотор, якобы «рассчитанный» под 0w-20, можно беспроблемно эксплуатировать на маслах группы 0w-40 или даже 0w-50 — ничего ему от этого не будет плохого, кроме хорошего.
Ни в коем случае не стану утверждать, что применение масел 0w-20 приведет к поломке вашего автомотора, или ускорит его износ. Но могу обоснованно заявить, что рекомендация производителями применения масел 0w-20 и 0w-16 вызвана исключительно задачей снижения расхода топлива автомобилем. Что в масштабах многомиллионного парка небольшой страны типа Японии может существенно улучшить экологию. А обусловленное этим возможное снижение ресурса мотора производителей не волнует, для них главное, чтобы он проработал гарантийный срок.

Поехали дальше.

Самая главная задача моторного масла это разделение трущихся пар и обеспечение режима жидкостного трения. Это зависит исключительно от вязкости масла в зоне трения. Чем выше вязкость, тем большую нагрузку (удельное давление) может выдержать разделяющий поверхности масляный слой.
Верхний предел по вязкости ограничивается снижением текучести масла (что влечет риск масляного голодания) и увеличением ненужных потерь при жидкостном трении.
Нижний (слишком малая вязкость) - снижением несущей способности масляного слоя.
Значение вязкости «спрятано» в маркировке масла — это две цифры после буквы W, указывающие класс вязкости по стандарту SAE.
Выбор слишком малого значения рабочей вязкости масла влечет риск нарушения режима жидкостного трения и его переходом в граничное (и как итог повышение темпа износа деталей или поломку), слишком большого — вызывает увеличение потерь на жидкостное трение и как итог увеличивает расход топлива.
Вязкость зависит от так называемой «базы масла» - той основы, в которую затем добавляют композицию присадок.
У подавляющего большинства моторных масел (за исключением «100% синтетики») основа нефтяная и ее качество примерно одинаковое у всех именитых производителей (включая российских).
Проще говоря, с позиции выполнения задачи разделения трущихся пар основа масел, например Лукоил, ни чем не хуже основы масел Мобил.

Основная разница в брендах масла возникает из-за количества и состава добавляемых в базу присадок, ну и как обычно существенная доля в разнице складывается за счет рекламы бренда.
У масляных ламеров существует мнение, что чем больше присадок находится в масле, тем лучше.
Это мнение ошибочно.
Важно не общее количество присадок, а количество той присадки, которая требуется для конкретного двигателя, эксплуатирующегося в конкретных условиях.
Например, один человек живёт в Мурманске, где продолжительное время наблюдаются низкие температуры. Машина хранится на улице, и эксплуатируется с частыми короткими поездками на небольшие расстояния. Следовательно, для её мотора требуется масло с большим количеством моюще-диспергирующих присадок — приоритет по ним.
А на другой машине ездит молодой горячий армянин, живущий в пригороде Сочи, и любящий частенько «отжечь по взрослому», раскручивая коленвал до отсечки. Следовательно, несчастному мотору его авты требуется масло с большим количеством противоизносных и антизадирных присадок.
Третий человек ездит «по пенсионерски» и главным образом в загородном цикле, да еще и меняет масло через 7-10 тыс. км. Ну и для чего ему супер-пуперское масло с «большим» пакетом присадок?

Дополнительная трудность заключается в том, что при покупке масла ты не можешь точно узнать, сколько и каких именно присадок добавил в него производитель. Это ты можешь услышать только из рекламы, которая, как известно, часто бывает недобросовестной. Или в редких случаях из подробной спецификации, случайно выложенной производителем на сайте, опять же поверив ему на слово.
Ну и какой тогда смысл гоняться за супер-дорогими маслами, если по свойствам защитить мотор твоей машины от износа в лично твоих эксплуатационных условиях они (скорее всего) ни чем не отличаются от обычного относительно недорогого масла?

На основании вышеизложенного можно с большой степенью достоверности сделать вывод, что все современные масла от известных (в том числе отечественных) брендов подходят для эксплуатации во всех современных автомоторах.
А их различие по «пакету» присадок влияет лишь на ресурс масла и на степень защиты двигателя, работающего в каких-то экстремальных условиях, например при высоких рабочих температурах и оборотах.
Проще говоря, если ты не гонщик, не таскаешь по горам тяжело нагруженные прицепы и следишь за исправностью системы охлаждения двигателя, то тебе не стоит забивать голову рекламными обещаниями производителей масел и дотошно изучать всякие «паутинки Лубризола».
Не нужно не заморачиваться с тем, масло какого из разрекламированных брендов заливать в мотор своей машины — он любому маслу будет рад, главное чтобы оно там было в достаточном количестве и соответствовало по значению низкотемпературной вязкости эксплуатационным условиям автомобиля.
И не стоит покупать масла группы 0w-20, наивно полагая, что оно защитит мотор от износа лучше, чем масла 0w-30 или 0w-40.

На этом лекцию заканчиваю, удачи!
Лев.