bmwservice


Самообразовательный блог


Previous Entry Share Next Entry
Масло: не думай о секундах свысока. I часть.
bmwservice
results      
   Существует не так уж много способов тихо закрыть плохо смазанную дверь. Один из них - сделать это очень медленно. Таким образом, вы избегаете лишних механических  (и, разумеется, сопутствующих им акустических) потерь. Это превращение так называемого переходного процесса в процесс квазистационарный. Неподвижная дверь, как известно, не скрипит. Закрывая ее бесконечно медленно, вы гарантированно сделаете это беззвучно. Двигатель, в смысле механических потерь на трение, та же самая дверь - установившиеся режимы движения для него являются самыми благоприятными и эффективными - сдвинуть автомобиль с места заметно сложнее, чем поддерживать его прямолинейное движение. Раскрутить и затормозить маховик - тоже непросто. Поддерживать же его постоянное вращение - заметно легче.

Самые масштабные "металлические" потери на трение в двигателе - потери в механизме ГРМ. Толкатели клапанов преодолевают усилие примерно от 60 до 100 кг, при единовременном открытии, как правило, не менее 4-х клапанов. При значении коэффициента трения скольжения около 0,15, получаются потери усилием в несколько десятков килограмм. Заметно снизить такие потери призвано моторное масло. Считается, что смазывание позволяет снизить нагрузку на толкатели до 2-3 раз (немалый, кстати, получается "диапазон влияния"!). Правда в условиях реальной эксплуатации, им все равно непросто приходится.

Частотность нагрузки, распределение ее во времени (плотность) может достигать 50-60 ударных соприкосновений в секунду. Невозможно даже представить,чтобы моторное масло полностью разделяло бы соприкасающиеся поверхности. Это только в рекламе масляная пленка выдерживает десятки тонн. На деле, толкатель постепенно выкрашивается. Кулачок распредвала буквально "сковыривает" с него микрочастицы металла. По мере износа обоих, процесс только усиливается - поврежденная пара трения увеличивает взаимный износ.

Очевидно, что повышенному износу сопутствуют повышенные потери. Сравнительный анализ состояния пар трения после длительного пробега - хороший индикатор качества использованого масла. Но, очевидно, что не менее интересна и вторая составляющая "защиты от износа" - характеристика потерь переходного процесса - показатель эластичности (точнее - отзывчивости) двигателя. Меньше трения - меньше потерь на раскручивание двигателя и менее эффективнее процесс торможения им. Но как можно измерить этот процесс, чтобы прямо оценить эффективность масла не только в граммах износа, сколько в секундах?!

Провокационное и очевидное предложение про "загоним масло на мощностной стенд", на деле не позволяет измерить фактическую разницу. Такое измерение производится при полностью открытом дросселе, когда отношение механических потерь к полезной мощности минимально. Кроме того, такой процесс далек от переходного: подобное измерение сильно растянуто во времени - выкручивание двигателя до максимальной мощности может занять до полутора десятков секунд, в то время, как в обычном режиме разгона первая передача выкручивается раз так в пять быстрее...

Чуть лучше дело обстоит с измерением характеристик т.н "эластичности" - ускорение "с хода". Для наглядности его можно было бы выполнить на "неудобных" передачах. Например, разгон с 70 до 120 км/ч на пятой передаче. Это процесс, безусловно, переходной, использующий неприятное для двигателя движение "внатяг". Однако дросель в таком режиме все равно будет открыт полностью, так что измеримая разница будет больше зависеть от фактической моментной характеристики двигателя, чем от потерь трения в ГРМ.

Самым интересным решением, очевидно, выглядит телеметрия. То есть, дистанционный или не очень сбор статистики о конкретном заезде в предельно одинаковых условиях. Проанализировав и усреднив максимум информации о динамике автомобиля, возможно получить не только субъективные данные от пилотов, но и данные о параметрах работы двигателя, привязанных ко времени прохождения участка и даже конфигурации трассы. В таком заезде хватает разнообразной нагрузки на двигатель, а усреднение информации "по кругам" позволяет получить достоверную информацию...

Увы, но серьезная "спортивная" телеметрия - недешевое удовольствие. Даже пробная попытка имела бы немалую цену, что дополнительно отягчается отсутствием проверенной методики.

Но альтернатива все же существует - спортивные автомобили можно заменить... картами. Телеметрию - подробной статистикой гонки. Картинг вообще идеально подходит для попытки построения такой методики. Тип используемых двигателей - хорошо знакомые бензиновые, четырехтактные. Несмотря на абсолютные малый объем и мощность, их приведенные характеристики примерно соответствуют среднему уровню малолитражного гражданского автомобилестроения за последние лет так 50 (от "Волги" до "Жигулей"). На, примерно, 150 кг массы здесь приходится около 10 л.с. мощности. Двигатели раскручиваются до 4000 оборотов и имеют степень сжатия около 8,5.

Для проведения практических испытаний был выбран достаточно форсированный и мощный (по меркам любительского картинга) двигатель Honda GX-270.

Эффективный диапазон работы такого двигателя составляет примерно 1600 оборотов:
torque

А конструкция клапанного механизма отсылает в середину прошлого века:

gx-270

Сравнительные особенности эксплуатации двигателей такого типа хорошо видны на примере изучения деталей разрушенного мотора:
GX270_imglg

Например, игрушечные (в том числе и по рабочему профилю) кулачки распредвала хорошо сохранились даже несмотря на отсутствие полноценной масляной системы.
Нагрузка на них сравнительно невелика, что обусловлено рабочим профилем - высотой подъема клапана и невысоким усилием сжатия пружины.
camshaft_fist_closecamshaft_fist_macro

Чего нельзя сказать про состояние шатунных шеек коленвала - вот тут эффективность смазывания могла бы быть и выше. С другой стороны - обратите внимание - тысячи моточасов "полусухого" трения, как оказывается, совсем не помеха работоспособности мотора.
crankshaftcrankshaft_center_neck_close
Длительная эксплуатация в сложных условиях воздушного охлаждения приводит к хорошо знакомым проблемам, правда их выраженность заметно меньше:

piston_bodypiston_rings_macro
valves_closevalves_macro

Оставалось найти подходящий гоночный трек, карты и самих гонщиков...

Решающим фактором оказалось согласие помочь проекту картинг-клуба "10 дюймов":


Клуб не только предоставил полностью свободную трассу на время проведения испытательных заездов:
general (3)

но и помог с приглашением опытных пилотов:
near_formula

Мы постарались учесть все возможные факторы влияния, чтобы сделать эксперимент максимально результативным.

Перед заездом выровняли давление в шинах:
prepare-3

Контролировали рабочую температуру двигателя:
engine_temp

Масла:
oil_temp

Покрышек:
tires_temp

А также обязательно дозаправляли карты после каждого заезда:
gasoline

Маслобак каждого карта опустошался:
oil_remove-2

И заправлялся очередным типом масла:
oil_change

Заезды стартовали:
general (1)

В совокупности, каждый пилот проехал примерно 250 результативных кругов. Время непрерывного пребывания за рулем, с учетом прогревов, составило почти два часа...
Было собрано и обработано более тысячи результатов, которые мы подробно рассмотрим совсем скоро... ;)

Продолжение.

  • 1
* оставила в закладках на почитать)

круто
А если такой двигатель купить новым и попробывать на разных маслах на средних оборотах погонять его на время.
Скажем на 0,2 литре бензина на Мотюле он проработает 15 минут 10 секунд,
а на обычном масле без модификаторов трения 14 минут 40 секунд
По моему проще реализуется и меньше субъективного фактора

Вот что в тексте сказал я про установившийся режим, что не сказал))) Правда? Может ну его нафиг, статьи эти все))))

где присадки?

Таки что, масла были без "присадок"? Надо было в дешевое пустое масло залить чего-нить и сравнить. Я тут покатался неделю без Тотек-Астра-Робот, ужасно тоскливо. Залил и сразу стало веселее, без всяких там картингов заметно.

Re: где присадки?

Таки ждите.

Рассматривали идею загнать автомобиль на диностенд, раскрутить на последней передаче до отсечки и, не выключая передачу (МКПП), замерить время торможения двигателем до ~1500-2000 оборотов? А потом сравнить время торможения для различных масел.
Ввиду потерь трансмиссии, автомобиль лучше моноприводный.

Есть другие варианты реализовать эту идею, сейчас прорабатывается.

Так, а что измерялось то? Ладно, это видимо будет в статье.
250 кругов, 5 видов масла.. По 50 результатов на каждого пилота. Маловато, но вероятно достаточно чтобы увидеть разницу. Результаты должны повторится у всех четырёх.
Погрешность интересна. СКО покажете?

Вы на старших арканах раскладывали? :)

Гениально, я щетаю!

Зачем гонять часами, насиловать пилотов? Просто берем и крутим прогретый неработающий (можно и свечи выкрутить) двигатель внешним источником, замеряем момент сопротивления вращению. От вам и все потери на трение. Также легко можно замерить раскрутку и торможение.

Каково? :)

Re: Гениально, я щетаю!

Круто, давайте сделаем)

Еще интересен такой момент, в статье поясняется, что оценивать модификаторы трения способом с полностью открытым дросселем не совсем правильно, в то же время в реальности в картинге педаль газа либо нажата полностью (95% времени), либо нажата не полностью, но без модификатора её надо было бы нажать на 80% скажем, а с модификатором на 70%.

Edited at 2014-05-12 02:49 pm (UTC)

Вот важно узнать, что там с акселератором на круге. Да-да. Может, трасса состоит из тягунов, которые проходятся на частичном/ ровном/прогрессивном газу.

Нужно ознакомиться с телеметрией круга. Средневзвешенной. Точнее, знать степень открытия дроссельной заслонки в каждый момент времени на круге. Чтобы понимать время работы мотора на "ровном" или прогрессивном газу, - так как режим полностью открытого дросселя практически эквивалентен измерению эластичности мотора:

"Чуть лучше дело обстоит с измерением характеристик т.н "эластичности" - ускорение "с хода". Для наглядности его можно было бы выполнить на "неудобных" передачах. Например, разгон с 70 до 120 км/ч на пятой передаче. Это процесс, безусловно, переходной, использующий неприятное для двигателя движение "внатяг". Однако дросель в таком режиме все равно будет открыт полностью, так что измеримая разница будет больше зависеть от фактической моментной характеристики двигателя, чем от потерь трения в ГРМ."

Участки с полным газом тогда надо как-то вообще выкидывать из рассмотрения и обработки, по такой логике.

UPD: хотя, сам все-таки с этим утверждением не согласен: мотор раскручивается на полном газу - преодолевает трение - это годится к рассмотрению.

Edited at 2014-05-12 02:51 pm (UTC)

Думаю самое интересное будет на участках торможения двигателем, но таковых в картинге наверное и нету.

А если выбег?

Можно измерять выбег на ХХ или на заглушенном моторе с одинаковой скорости на ровной прямой, шины нужно перекачать., скорость небольшая, чтобы исключить сопротивление воздуха. По своему опыту смею утверждать, что с модификаторами разница будет очевидна. Каждый день наблюдаю эту разницу.

Re: А если выбег?

Можно. Но это будет относительный и, следовательно, любительский эксперимент. Есть варианты интереснее. Разгон-торможение двигателем на х.х., например, со съемом оборотов с колена.)

Что делали с накатом на трассе? Например, в картинговом марафоне разница времени круга в начале гонки и в конце на одном карте бывает 1.5 секунды с круга в 22 секунды.
Опять же износ шин, усталось/прикат пилотов. Эх, скорее бы полная статья

Edited at 2014-05-12 03:05 pm (UTC)

Да-да, сам жду)

а модификаторы трения успевают прилипнуть и вступить в работу за время теста?

Я считаю, что для слоистых модификаторов трения работа начинается сразу после заливки масла. С первых секунд. Это слышно даже.

Для различных трибосоставов реально требуется от 15 минут до часа...

Эх можно сказать родной картодром.. откатал там больше чем где-либо...
"Самые масштабные "металлические" потери на трение в двигателе - потери в механизме ГРМ." - нет ГРМ = нет проблем! РПД рулит=)

Проблемы с трением, заменяются проблемами с уплотнением) Кстати, РПД, вероятно, вообще не должен чувствовать сорт масла - что Xenum туда залей, что М8. Кто бы попробовал? Не должно ощущаться там разницы по шуму и эластичности. Совсем.

Восстанавливющую присадку Супротек

кто-нибудь пробовал (http://www.suprotec.ru/)? На днях вроде бы на эхе москвы передача была про них.
На сайте говорят, что эта штука покрывает трущиеся детали, поэтому у новых двигателей просто продлевает более длительную безремонтную работу, а не новых немного восстанавливает покрытия изношенные.

Интересно мнение знающих.

Re: Восстанавливющую присадку Супротек

Подозреваю, что один из сортов ГМТ... Лично не проверял. Сотни их. И все "уникальные".

Оценка потерь на трение

Оценить относительные потери на трение в двигателе можно, выкрутив свечи зажигания, измерить ток потребления при прокрутки его стартером. Например с помощью шунта на 25 - 50 А. в цепи питания стартера. Думаю сила тока будет пропорциональна усилию проворачивания двигателя. Меньше трение - меньше ток.

Re: Оценка потерь на трение

Да, осталось только условия смазывания создать, идентичные работе системы смазки под давлением при номинальных х.х., а не стартерных...

И снова-здорова, кстати: все что я там писал про установившийся режим вращения, когда потребление для V8 будет на уровне 5-6 Ампер и "вылавливание" отличий будет на уровне, полагаю, ловли блох на слоне, все не так уж и важно, когда есть "идея".)

P.S.Все куда проще и без шунтов - есть токовые клещи с выходом на PC и записью графика. Ну и все уже опробовано, разумеется, года так три назад) ;)

Все это конечно замечательно, но все равно хочется полноценных ресурсных испытаний, когда, условно говоря, десять двигателей на разных масла тарахтят в течение трех месяцев, а потом идет дефектовка, точные инструментальные замеры, анализ степени изношенности, загрязненности, расхода топлива и т.п.

Но, как говорится, на безрыбьи и сам раком станешь!...

:) Ну этого в развлекательном блоге не предвидится: он глупостями такими не занимается и только и делает, что призывает ими не заниматься, о чем даже статьи пишет.)

проводилась ли корректировка массы или все пилоты одного веса?

была ли замена пилотов на одном масле для исключения влияния квалификации пилотов? ( как это было в авторевю)

допустим пилот ощущал прибавку в динамике от какого-либо масла, разве он не будет раньше тормозить перед виражами?

Выложите сырые данные, глядишь, кто-нибудь альтернативный анализ проведет.

Когда же 2-ая часть? Уж больно интересно...

а мне ОРИГИНАЛЬНОЕ НАЗВАНИЕ этого поста понравилось

по делу ничего сказать не могу, жду вторую часть
ещё у меня мёртвый (обрыв ремня грм) двиг от субары полторашки валяется (200к пробег), распредвалы там зеркальные, надо стаканы глянуть в каком состоянии

Ща это мошенник расскажет вам как ваз любить)

Цитата: Но, очевидно, что не менее интересна и вторая составляющая "защиты от износа" - характеристика потерь переходного процесса - показатель эластичности (точнее - отзывчивости) двигателя. Меньше трения - меньше потерь на раскручивание двигателя и менее эффективнее процесс торможения им. Но как можно измерить этот процесс, чтобы прямо оценить эффективность масла не только в граммах износа, сколько в секундах?!

Зачем так? Скидываем коробку, к маховику электродвигатель. Эл.двигатель в сеть через амперметр. Прописываем временную зависимость изменения потребляемого тока двигателем после его включения. Потребляемый в установившемся режиме ток будет определяться механическими потерями, зависимость изменения тока после включения - переходной процесс ;). Если еще и нагреватель в картер засунуть, то можно снять еще и температурные зависимости.

Есть специальные приборы для изучения процесса трения, зачем усложнять изучение этого процесса присутствием дополнительной компрессии? ) Автор отработал методику обработки данных по эффективности отдачи двигателей на различных маслах, думаю, что при торможении двигателем будет подобная зависимость уменьшения эффективности торможения двигателем при уменьшении сил трения в парах в зависимости от состава масел.

  • 1
?

Log in