СТАТЬИ
15.09.2009

Требования к смазочным материалам, состав масел.

Требования к маслам кажутся очевидными, но перечислим их еще раз:

Классические:

  • 1. Предотвращение износа.
  • 2. Чистота двигателя.

Новые:

  • 3. Увеличение интервала замены.
  • 4. Экономия топлива.
  • 5. Экологичность.

Выполнение этих требований проверяется специальными унифицированными тестами, которые определяют класс качества масла, обязательно указываемый на этикетке. К классификации масла по качеству мы вернемся позже, а пока детализируем список требований.

Предотвращение износа.

Основная задача масла – уменьшить трение в соприкасающихся и движущихся поверхностях. Существуют два режима смазывания: граничное и гидродинамическое.

В первом режиме поверхности разделены тонкой пленкой масла в несколько молекул, которые прочно на них удерживаются благодаря сильным смачивающим свойствам. Все помнят со школы демонстрацию опыта с кусками только распиленного металлического циллиндра: несмотря на то, что распил довольно груб, прижатые друг к другу половины слипаются прочно, собственный вес нижней половины не может разорвать эту спайку. Но если смазать срез маслом, то слипания не произойдет. Благодаря пленке в пиках микрорельефа не появляется сильного молекулярного притяжения, а при продольном смещении есть только зацепление пиков, которое преодолевается внешними силами. При этом пики микрорельефа скалываются – идет изнашивание, неизбежный результат трения и граничный режим смазывания может его уменьшить, но не предотвратить полностью. Чем лучше отшлифованы детали, тем меньше будет трение и износ.

При гидродинамическом режиме трения поверхности полностью разделены слоем масла (более 5 мкм), которое принудительно удерживается между трущимися парами. Поверхности не соприкасаются в пиках микрорельефа, поэтому износ деталей в этом режиме отсутствует в принципе.

В граничном режиме сила трения определяется способностью масла удерживаться на поверхности и образовывать более толстую пленку, а при гидродинамическом – трением между молекулами масла. По сути это и есть определение вязкости – важнейшего физического параметра масла.

Научное определение: вязкость представляет собой меру внутреннего трения в жидкости или ее сопротивления течению.

И тот и другой режим смазывания присутствует в двигателе.

При граничном режиме смазке желательно, чтобы вязкость была больше, поскольку масло лучше удерживается на поверхностях и дает более толстую пленку. При гидродинамическом – наоборот, менее вязкое масло предпочтительней (но не меньше некоторого предела).

Таким образом, в выборе вязкости есть противоречие, которое усиливается еще одной задачей масла – обеспечивать отвод тепла. Менее вязкое масло, то есть более текучее, лучше охлаждает поверхности деталей двигателя, а о том, какова роль охлаждения, думаю, писать и не стоит. И выход из этого противоречия только один – компромисс, некоторая золотая середина, выбранная конструкторами и взятая за расчетную основу.

Вязкость базового минерального или синтетического масла без присадок сильно зависит от температуры.

Для приведения вязкости к требуемой используются специальные присадки, которые так же уменьшают зависимость от температуры, но даже с ними в рабочем диапазоне (90-100 градусов Цельсия) вязкость в 10-ки раз выше, чем при 20 градусах Цельсия.

Для улучшения прилипания молекул масла к поверхности металла и сглаживания микрорельефа трущихся поверхностей в масло добавляются противоизносные и противозадирные присадки.

Чистота двигателя

Идеальное топливо – водород, сгорая, образует только воду. То, что имеем в реальности – бензин, керосин, солярка – в процессе горения образуют газы (CO, CO2, оксиды азота NOx), несгоревшие углеводороды, воду, серные окислы и другие зольные осадки. Эти химические вещества продолжают реагировать друг с другом:
- вода и серные окислы при высокой температуре образуют серную кислоту (процесс окисления масла), разъедающую любые металлические поверхности. Для нейтрализации кислоты используются щелочные присадки, которые со временем вырабатываются и выпадают в осадок;
- остатки несгоревших углеводородов образуют лаковые соединения, оседающие на стенках цилиндров, поршневых кольцах, и нагары на поршнях и свечах. Нагары накаляются и приводят к появлению нежелательного детонационного зажигания. Лаки приводят к залипанию колец, сильно ухудшают теплоотдачу, что в конечном счете вызывает повышенный износ поверхностей и в худшем случае задиры.

Масло само по себе обладает хорошими смывающими и растворяющими качествами, но этого недостаточно, и для повышения эффективности в него добавляют присадки:

  • - моющие (детергенты);
  • - диспергирующие агенты;
  • - противопенные агенты;
  • - ингибиторы коррозии;
  • - ингибиторы окисления;

Несколько слов по поводу диспергирующих присадок. Выпадание осадка в картере недопустимо, поскольку мелкие частицы или сгустки будут забивать фильтр и тонкие масляные каналы, отмыть которые потом будет довольно трудно. Также нельзя допустить расслоение фракций или образование эмульсий: такое масло точно нельзя использовать. Все что находится в масле – присадки, ингибиторы, агенты, лаки, вода, осадки и прочее – все должно находится в виде раствора и мелкой дисперсии и решается эта задача с помощью диспергирующих присадок.

Таким образом, моторное масло является довольно сложным сбалансированным химическим комплексом, способным растворить в себе продукты горения топлива и сохранить свои качества в рабочем диапазоне температур. Добавление каких либо присадок еще может нарушить баланс и вызвать коагуляцию, расслоение или выпадание осадков. Даже чистые масла разных производителей не всегда смешиваются друг с другом в пропорции 50 на 50 и расслаиваются после отстоя! Обращаемся к любителям разных присадок: все необходимое в хорошем масле уже есть, нет нужды добавлять что либо – эффект может быть обратным желаемому.

Увеличение интервала замены

Есть несколько основных факторов, влияющих на интервал замен масла:

  • 1. Срабатываемость присадок: они либо химически реагируют, либо распадаются под действием механических усилий и высоких температур.
  • 2. Разбавление масла водой и остатками бензина.
  • 3. Загрязнение масла несгоревшими углеводородами и зольными элементами.

Параметры масла от этого ухудшаются и рано или поздно его надо менять.

Чем дольше масло будет сохранять свои свойства, тем реже потребуется замена, но эффективность присадок ограничена, а увеличивать их количество нельзя из-за экологии (не более 1,5% зольных осадков). Поэтому борьба за пробег в 40 т.км. между заменами ушла в прошлое, сейчас для Европы нормой является 15-20 т.км пробега между заменами. Для России рекомендованы меньшие интервалы из-за большого содержания серы в бензинах: меньше 0,5 % по стандартам Европы и 3-5% по факту в России. В первую очередь большое количество серы приводит к ускоренному окислению масла, поэтому рекомендуемый интервал замен – 10-15 т.км для бензиновых двигателей и 5-10 т.км. для дизельных или 1 раз в год, если пробег не накатался.

Противоречия в требованиях увеличения интервала замен и реальным уменьшением этого интервала по отношению 90-ым нет: требование осталось, но в новых условиях.

Экономия топлива.

Все те же экологические нормы требуют уменьшения выбросов CO2, естественного и конечного продукта горения любого углеводорода. Уменьшить его выбросы невозможно ни катализаторами, ни фильтрами. Единственный способ – уменьшить объем сжигаемого топлива.

Экономия топлива посредством масла возможна только за счет уменьшения трения в деталях. Это достигается с помощью модификаторов трения и уменьшением вязкости самого масла. Те продукты, которые удовлетворяют новым требованиям, имеют специальную маркировку «Fuel Saving Technology» и относятся к классу качества A5/B5 по классификации ACEA.

При эксплуатации таких масел необходимо, чтобы конструкция двигателя была соответственной (необходимо поддерживать давление в контуре и многое другое). Для Мазды, например, это не проблема: масло 5W30 самое распространенное в США, а эта страна – основной и исторически сложившийся рынок сбыта для японских производителей.

Тенденции сегодняшнего дня – уменьшение вязкости масел до 0W30 и 0W20 в будущем.

Экологичность.

Мы уже упоминали о том, что поиск новых рецептур масел есть следствие экологических требований. Полученное долгими стараниями сложное по составу моторное масло, сгорая в процессе работы, само является прямым поставщиком загрязнений и образует 1/3 всех зольных выхлопных отложений. Между тем, повторимся, их должно быть не более 1,5% сейчас и еще меньше в некотором будущем. Соответствие состава масла экологическим нормам часто обозначают термином «Low SAPS», что расшифровывается, как малое содержание сульфатной зольности, фосфора и серы. Рецептура «Low SAPS» стала технологическим прорывом в производстве масел.

Экологические требования со временем перерождаются в технические. Особенно это касается функционирования систем очистки, на которых губительно сказывается фосфор (сгорание катализаторов). Поэтому, если производитель автомобиля указывает, что автомобиль требует применения масел качества A5, например, то выполнять это требование надо.

Разовьем немного этот момент, вернее его практические последствия.

Обычно прогоревший катализатор выбрасывают и на его место вваривают пламягаситель или просто трубу, поскольку платить 20-30 тыс. рублей за новый катализатор в России не принято. В принципе, это допустимо, но не всегда. Если за катализатором стоит лямбда-зонд, то его показания будут вводить контроллер мощности «в заблуждение». Есть лекарство, но не совершенное: в контроллер вводится информация о неисправном датчике и его показания не учитываются. Контроллер работает в «полуаварийном» режиме, так как полноценные карты впрыска топлива и определения угла опережения зажигания закачены под нормально работающие датчики. В итоге все равно нельзя получить от машины того, что было.

Экологичность масла – это не только малое количество фосфорных, серных и прочих зольных осадков. Это также бережное отношение к некоторым дорогим узлам автомобиля.


В дальнейшем мы подробно рассмотрим влияние вязкости масла на работу отдельных узлов двигателя и попытаемся ответить на вопрос о применимости спортивных масел.

На главную

 
НАЙТИ ДЕТАЛЬ




Телефоны:
(812) 448 85 56
+7 921 944 04 66


Санкт-Петербург,
Богатырский пр., 14 корп. 2
2-й этаж, секция 64

zip@mazdazip.ru


Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100