Масло VII. Без масла.
Около десяти лет назад, практически ни одна крупная автомобильная выставка не обходилась без стендов с автомобилями "работающими без масла". Чаще всего, мотор со снятым картером и клапанной крышкой много часов подряд молотил без устали на холостом ходу. Таким образом, рекламировались различные составы и масла (остатки этих масел) "снижающие трение". Тождественность понятий "смазка" и "трение" насколько вошло в повседневную практику, что никто даже не задумывается толком, а зачем, собственно, в моторе нужно масло? Это же очевидно - там трение. Мало масла - много трения. Много трения - много износа. Быстрый износ - ремонт двигателя. Простота этой формулы очаровывает - никому не надо объяснять более, чем написано на канистре масла: "надежно защищает от износа". Кстати, не врут ни капли! Любое современное масло надежно защищает от износа. Пока оно работает.
Впрочем, существует у этой формулы и явное упрощение: двигатель почему-то приравнен к скрипящей дверной петле - скрипит и тяжело закрывается - смажь. Неудивительно, что через пару лет кто-то выкатил автомобиль "без масла" безо всяких присадок: "мы просто нормально собрали двигатель". Чудеса? Ничего подобного: небольшие обороты, невысокая мощность - в таких условиях, практически любой двигатель будет работать неограниченно долго. Аварию (именно аварию, а не износ в чистом виде!) вызовет только длительное увеличение нагрузки. Вот это действительно приведет к остановке мотора - скорее всего, "провернет вкладыш" - произойдет нагрев сопровождающийся вытеснением остатков масла и последующее "сваривание" поверхностей трения.
Но лукавство подобного эксперимента состоит не только в этом. Само трение в современном моторе, даже при полном отсутствии масла, сравнительно невелико. Коленвал на остатках смазки можно вращать что называется "от руки", даже на небольшом плече. Усилие, развиваемое при пуске исправного мотора на остатках масла на поверхностях трения, эквивалентно всего паре-тройке сотен Ватт. Для сравнения, такую мощность можно развить на велотренажере. Причем, если полностью исключить преодоление сопротивления от сжатия воздуха в цилиндрах, требуемая мощность еще дополнительно снизится. То есть, чтобы постоянно поддерживать вращение двигателя с частотой около 4-5 оборотов в секунду, потребуется подвести мощность эквивалентную мощности рассеяния лампы накаливания. Всю эту аналогию привожу так наглядно только лишь для осознания того факта, что двигатель и виды трения в нем все же отличаются от дверных петель. Как качественно, так и количественно. Если же воображение по-прежнему навязчиво рисует вам царапание"железкой о железку", то советую эту аналогию оставить насовсем и к ней больше не возвращаться.
Итак, значительная (в рабочем режиме - практически вся) часть "трения" в двигателе - гидродинамическое трение - трение слоя жидкости... о слой жидкости.
Пока масляная пленка не разрывается - металл не контактирует с металлом. Например, в подшипниках двигателя, слой масла полностью разделяет поверхности трения - износа там вообще не должно быть. Там масло это даже не совсем смазка - это рабочее тело, гидродинамическая подушка. Все также, как и с экранопланом: он не "поцарапает" днище, пока не остановится и не соприкоснется с поверхностью.
Пока масло работает в штатном режиме - износ отсутствует.
Не намного отличаются и все иные пары трения: лишь в определенных режимах трение становится граничным - масляная пленка истончается до критических величин. Убрав масло из системы, вы не доказываете ничего, кроме того факта, что без масла двигателю плохо.
Два предыдущих материала я почти целиком посвятил теме износа - его критически мало в исправном моторе, пока масло работает - если оно работает - износ практически отсутствует. Контактного трения нет. Износа трущихся поверхностей нет. В момент "холодного" старта, двигатель также сложно назвать абсолютно сухим - в самых важных узлах обязательно присутствуют остатки масла. Этого более чем достаточно, чтобы практически без потерь работать некоторое время до момента достижения рабочего давления в системе смазки. В виду специфики характера трения в реальном двигателе, оценка и сравнительный анализ качества масел по продуктам износа ничто иное, как демонстрация невежества в теории работы двигателя.
Даже полностью сухой мотор сравнительно неплохо "защищен" от трения - тому служит механобработка взаимодействующих поверхностей. Их и хромируют, нитрируют, хонингуют, "вытаскивают" на поверхность зерна графита, кремния, изобретают новые сплавы, полируют и что только не делают, чтобы поверхность стала прочной и скользкой одновременно.
Продукты износа в масле - следствие особенностей режима эксплуатации, особенностей функционирования системы смазки двигателя, следствие состояния самого двигателя, но лишь в самую последнюю очередь - характеристика качества масла.
Вы можете осуществить сотни попыток запуска двигателя при арктической температуре, эксплуатировать автомобиль с порванным воздушным фильтром, уронить в маслозаливную горловину гвоздь - все это приведет к атипичным значениям износа в отработке. Это количественный показатель того, что масло в тот момент не работало.
Масло не работает - появляется контактное трение. Появляется износ. Но при нормальной эксплуатации настолько небольшой, что заботиться о капремонте по износу этого автомобиля будет как минимум десятое поколение владельцев.
И тем не менее, двигатели ломаются. И виновато в этом... масло. Чтобы проиллюстрировать этот факт, прошу обратить внимание на видео, которое я намеренно не включил в предыдущие статьи несмотря на полное жанровое соответствие - Mercedes прошел 1.000.000 км. Как всегда - в лабораторных условиях. И масло уже знакомое - Mobil 1. Все также, как с BMW лет 10 назад. И результат вроде бы прекрасный - красивые рекламные картинки в таких случаях демонстрируют геометрические "0,000000..." отклонения от номинальных размеров - и не поймешь, толком, то ли это допуск завода изготовителя, то ли износ за миллион километров пробега. Если вы невнимательно читали предыдущие части статьи, то восхититесь отличными качествами масла еще разок. А между тем, вот оно, современное видео, современного мотора на современном масле:
Вроде бы все тоже самое: даже скучно - а в чем прогресс-то? И десять лет назад двигатель был "как с завода". Но внимательно осмотрев верх ГБЦ, масляный картер... Осмоления, отложения, лаки - откуда это все, да еще в таком количестве? Откуда масло в таком количестве в камере сгорания? Все это получено в режимах испытательного ездового цикла - с той или иной степенью достоверности моделирующим "реальную эксплуатацию". Итак, за миллион "лабораторных" километров, сравнительно современный двигатель Mercedes Е350 оброс отложениями. Что же произойдет при реальной эксплуатации и на каком пробеге?
"Автобанные" дневные пробеги обычного автомобиля на родине BMW и Mercedes достигают 200-250 км в день. Двигатель работает в установившемся режиме, почти на постоянных оборотах в оптимальном их диапазоне, отлично охлаждается, все жидкости циркулируют превосходно. В Московской пробке, вы можете проехать 10-15 км за час, а то и меньше. Средняя скорость автомобиля по Москве - не превышает 25 км/ч. Если у вас она больше - ваш автомобиль уже можно назвать автомобилем "трассового" режима эксплуатации. Постоянное движение "внатяг", предельно возможная температура двигателя и его рабочих жидкостей, которую к тому же и провоцирует блок управления, если термостат управляемый - зазоры минимальные, эффективность сгорания - максимальная. Нагрузка на масло - запредельная.
Сравниваем:
Европа и США: эксплуатация автомобиля в предельно щадящем режиме. Отличное охлаждение, циркуляция жидкостей, высокая средняя скорость. 200-300 км в день - могут оказаться типичным каждодневным пробегом. Каких-то 3-5 месяцев и очередная замена масла происходит даже на "экологическом", удлиненном пробеге 30000 км от ТО до ТО. Да оно бы и еще побегало вполне! Двигатель внутри - почти как новый. При средней скорости движения 60-70 км/ч и около, это 400 моточасов, в идеальных условиях.
Москва: 30-40 км в день, дом-работа-дом. При средней скорости 25 км/ч и меньше. Принятый интервал замены масла - 10000 км и так меньше европейского в три раза. Но на выходе - все те же 400 моточасов в крайне тяжелом режиме эксплуатации - старт-стоп, движение "внатяг", перегрев, длительная работа на холостом ходу и так далее.
Средняя температура мотора выше среднеевропейской на 15-20 градусов. Температура впускаемого воздуха в режиме пробки почти не отличается от температуры двигателя и составляет 90-100 градусов, что минимум в два раза выше нормальной рабочей. Это и ухудшает наполнение, снижает эффективность горения и так далее. Но это мелочи. Масло в ДВС в режиме плохой циркуляции разогревается до 120-130 градусов и выше.
Действительно важная функция масла - отбирать тепло от двигателя. Оно не менее важно в этом смысле, чем охлаждающая жидкость. Только охлаждающую жидкость не пускают "внутрь" мотора, дальше рубашки охлаждения, а масло только там и живет. В современных блоках цилиндров форсунки бьют снизу прямо в поршень - все тепло забирают именно они. Масло отбирает тепло и от поршневых колец, с колебаниями температуры в сотни градусов. Антифриз - рабочее тело системы охлаждения, массивное и инертное хранилище тепла. С его помощью система охлаждения управляет тепловым режимом ДВС в незначительных температурных пределах. Но в самых ответственных местах, тепло у двигателя отбирается исключительно при помощи масла. Антифриз объемом около 10 литров замкнут на огромный радиатор с активной системой охлаждения. Масло же, в объеме до 2-3 раз меньше, часто даже не имеет своего радиатора! В начале движения масло прогревается даже медленнее, зато набрав тепло, отдает его куда менее охотно. В "пробочном" режиме движения, оно постепенно "вываривается" как в скороварке с ленивым перемешиванием.
Теперь попробуем вспомнить то, чего и не знали: уравнение Аррениуса, устанавливающее зависимость интенсивности химических процессов от температуры. Зависимость почти квадратичная. Молоко из магазина может хранится полгода при температуре 6-8 градусов, но стоит поставить его на солнце и оно скисает за пару часов. Любые продукты питания, включая мамонтов, на Полюсе по сохранности поспорят с вечностью. Но при комнатной температуре, счет пойдет уже на десятки часов. А разница меж тем составляет всего 60-70 градусов.
Температура ДВС до начала 90-х годов оставалась равной около 80-90 градусов, при температуре масла в картере редко выше 70-80.
Согласно физическим законам, интенсивность старения масла удваивается на каждые 10 градусов увеличения средней температуры. Сравним 70-80 градусов лет двадцать назад и 120-130 - на современных моторах. Масло окисляется и стареет примерно 32 раза интенсивнее! То есть, старой "минералке" при несравненно меньшей тепловой нагрузке доверяли выходить примерно 3-5 тысяч километров, не более. Сейчас же на вроде бы более стойкую "синтетику" нагрузку увеличили раз так в тридцать, а менять ее хотят до десяти раз реже.
Вы замечали, что масло темнеет и становится почти черным (дизели с их неизбежной сажей сейчас не рассматриваем), по достижению пробега уже в несколько тысяч километров? Что там вам говорили в этот момент и что пишут в специализированной литературе?! Наверное, что-то типа "масло, благодаря отличным моющим свойствам... отмывает отложения и удерживает их в себе". То есть, за пару месяцев интенсивной циркуляции почти не отмывает, а после вдруг раз и стремительно почернело...
На самом деле, масло темнеет от окисления. Окисление происходит под воздействием температуры.
Моющий и противоокислительный пакет присадок срабатывается в течение первых нескольких тысяч километров. Единственный действительно важный фактор - температура. Температура разрушает масляные молекулы насыщает его сложными соединениями на основе углерода - масло карбонизируется - чернеет. Процесс идет тем быстрее, чем выше рабочая температура мотора. Двигатели с рабочей температурой 90 градусов и 110 градусов - это огромная разница. Почти пропасть. В "горячем" современном моторе масло горит, образует лаки, отложения и в конце-концов сворачивается в нечто напоминающее по виду и консистенции горячую карамель.
Поэтапно это происходит примерно так:
1.Срабатывание моющего и антиокислительного пакета - до 1/2 жизни масла.
2.Срабатывание противоизносного пакета 2/2 жизни масла.
3.Увеличение вязкости и последующая полимеризация в следствие избыточного перекисливания - смерть масла.
В жизни такая смерть выглядит так:
Основная причина ремонта двигателя в наше время - нештатные режимы работы масла в самом широком понимании этого слова. Ни о каком "ремонте по факту износа" не может идти и речи.
Кратко рассмотрим причины ремонта современных ДВС:
Чрезмерный расход масла, вызванный коксованием поршневых канавок, с потерей подвижности поршневых колец - в первую очередь - маслосъемных. Сниженный преднатяг кольца, или же полная потеря их подвижности - путь к быстрому достижению расхода масла в количестве 1 л на несколько сотен км пути. У маслосъемного кольца также коксуются и маслодренажные отверстия - маслу некуда деваться и оно сливается в камеру сгорания. Автомобиль при этом сохраняет номинальную компрессию и едет отлично - более упругие компрессионные кольца практически не изношены - а с чего им изнашиваться, если они буквально тонут в масле?
Вторая причина для полного или частичного вскрытия двигателя - износ механизмов газораспределительного механизма, "управляемых" маслом - в отсутствие "исправного" масла, начинают загрязняться плунжера систем переменного газораспределения, сами муфты, механизмы шаговых двигателей систем управления клапанами и так далее - без здоровой крови страдает весь организм.
Вполне вероятно, что может отказать и сердце - забьется приемная часть масляного насоса. Без масла останется весь организм целиком. Вот тут-то и появится износ, от которого вас "надежно защищает" почти ЛЮБОЕ современное масло. Пока оно "исправно" и ему дают работать.
Так или иначе, причиной ремонта современных моторов в подавляющем числе случаев является "нештатная" работа масла, никаким образом не связанная со свойствами каждого конкретного масла в его "исправном" состоянии, до момента возникновения условий, приведших к аварии.
При аварии не важны и не спасут ни "базовые" масла, ни присадки, ни самые современные добавки. Пока масло работает, с точки зрения надежности, нету никакого отличия самого дешевого минерального масла от самого модного "спортивного".
Что же "ломает" масло?
Как всегда, произошло фатальное для автомобильной индустрии совпадение ряда общемировых тенденций, часть из которых уже упомянута ранее:
1.Повышение средней температуры современных двигателей в ряде эксплуатационных режимов - требование экологии.
2.Заметное увеличение интервала замены масла - требование экологии.
3.Диктуемая рынком необходимость для производителей масел выпускать и продавать недорогие масла номинально удовлетворяющие этим требованиям.
Масло стиснули с трех сторон: температурой, длительностью жизненного цикла и стоимостью. Вопреки законам физики, масло не выдержало и треснуло дало течь.
На что же обратить внимание, при анализе масляной отработки, если "новые" масла исследовать практически бесполезно - все они "исправные" и, повторюсь, практически одинаково хорошие. Износ сразу отбрасываем. Существуют ли такие параметры? Оказывается - да. В виду вновь открывшихся обстоятельств дела, обратим внимание на т.н. "щелочное число" и "окисление".
Бедное "щелочное" также немало пострадало от требований экологии - "low SAPS" допуски заставили производителей снизить массовое содержание присадок с содержанием фосфора, а также моющих присадок с содержанием солей серы. Рекомендую к ознакомлению любопытный документ о безопасности компонентов и присадок, используемых в смазочных материалах. Куда ни кинь - сплошные сульфиды и сульфонаты. Широко используемый длинноцепочный алкарил-сульфонат кальция - тот самый моющий компонент, которого в lowSAPS масле обычно всего 2/3 от полнозольного пакета присадок. И "щелочного числа" в таком масле ровно 2/3. Запаса моющих свойств у такого масла именно 2/3. Широко распространено мнение, что "присадки у lowSAPS масел" "другой породы", а качество "отмыва" двигателя задается совсем не щелочным числом, а "содержанием нейтральных солей". Нейтральные соли в химической промышленности действительно существуют. Например, это соли натрия - лаурет- и лаурил-сульфаты. Это основной компонент моющих составов для быта - шампуней и мыл. То, чем вы пользуетесь в быту, моете посуду и автомобиль - компоненты одной природы. Нейтральность определяется эквивалентностью активности ионов водорода для подобных составов. Это те самые "пи аш пять и пять" из рекламы. Сбалансированный по щелочным и кислотным свойствам состав имеет pH равное 7. Все что ниже - имеет кислотные свойства. Выше - щелочные. pH кожи равен тем самым 5,5. Крови - 7,4. Кислотность желудочного сока человека составляет от 2 до 4. Мыло для рук - 10. Если в составе продукта присутствуют "нейтральные соли", должна проявиться и зависимость в виде характерного распределения pH для "полнозольных" и "малозольных" масел, что я и решил проверить:
Как видно, таковая зависимость отсутствует. До момента публикации достоверных данных о составе "малозольных" присадок больше не буду возвращаться к этой теме.
Более того, стандарт ACEA C3-08 требует обеспечить щелочное на уровне не ниже 6 (у полнозольных чуть выше - не менее 8) по стандартной методике измерений. Если присутствуют обходные решения, когда щелочность может быть не связана с моющими свойствами, зачем вообще ограничивать щелочное снизу для малозольных масел?! Да пусть хоть ноль будет...
Может быть, щелочное число вообще не является проблемой и в режиме эксплуатации просто не достигает опасного порога? Такое мнение известно. Какая, в таком случае, разница в его первоначальном значении? Что 8 (полнозольные), что 6 (малозольные) - невелика разница! В очередной раз обращусь к крайне полезным данным сравнительного тестирования "Авторевю". У всех рассмотренных масел, "полнозольных" и "малозольных", щелочное число снизилось за время теста примерно в два раза, оставляя некоторое преимущество за полнозольными маслами - в абсолютном значении их щелочное как было выше, так выше и осталось. Заодно опровергнем миф о различной динамике снижения - вроде бы как малозольные присадки "более стойкие" и щелочное снижается медленнее. Очевидно, что условные 8/2 заведомо больше 6/2. До минимально допустимых некоторыми лабораториями значений "1" или даже "2" по щелочному числу еще есть запас. В действительности, если после боя у вас осталось три ящика с патронами, или пять ящиков - какая разница, если все равно хватило? Значит на щелочное число можно не обращать внимания? Вроде бы как все равно его хватает с запасом. Посмотрим на протокол масляной отработки реального автомобиля:
На любом тематическом форуме, вы бы получили комментарий вида "повышенный износ". Вкладышей, например. "Смените тип масла, снизьте интервал замены." Ваш Капитан Очевидность. Я позволю дать себе иной комментарий - масло попросту передержали в двигателе, который едва ли находится в удовлетворительном состоянии. Накопление продуктов износа свидетельствует не только и не столько о затянувшемся пробеге, сколько о неудовлетворительном качестве работы системы смазки - двигатель и масло работают не вполне штатно. После общения с владельцем выяснилось, что ДВС потребляет около 1 л на 1000 км - серьезный ремонт уже не за горами. А уж откуда там столько свинца - вкладыши ли натерли, или этилированного бензина пришлось хватануть - не столь важно.
Иной пример:
Состояние мотора близко к заводскому. Хорошо его знаю, почти с момента второго рождения. Расход масла составил "0" на 15000 км. Все параметры износа более чем удовлетворительны, исходя из величины пробега. Интереснее другое - щелочное число и показатель окисления. И то и то уже за пределами допуска. Масло уже плохо моет и готовится к увеличению вязкости - полимеризации, что скоро приведет к аварии. Советую это учесть тем, кто катает масло "до последнего".
Тот же автомобиль, то же масло, пробег масла всего 4000 км.
Удивляет резко упавшее щелочное и высокая степень окисленности на таком малом пробеге? Разгадка проста - автомобиль перегрели. Несколько раз. Масло находится в аварийном состоянии. Пробег всего 4000 км, а масло уже стоит поменять.
Может быть просто масло плохое? Рассмотрим следующий протокол:
Пробег уже почтенный, а запас по щелочному числу и окислению почти двухкратный. В чем дело? Все просто: перед нами дизель. "Холодный" мотор с высоким КПД. Парадокс: владельцы легковых дизелей склонны выбирать "дизельные" масла с высокими моющими свойствами - "загрязненная серой солярка", дескать, быстро убивает щелочное число. Бывают даже экстремальные случаи: используются масла для коммерческой техники с раздутым кальциевым пакетом и щелочными числами от 15 и выше. Можно не останавливаться - есть еще и масла для судовых дизелей, они работают на мазуте и там бывает щелочное под 30-50, правда противоизносные пакеты урезаны - дизель молотит почти безостановочно, сухих пусков немного, масштаб и допуски деталей не сравнятся с автомобильными. Парадокс же заключается в том, что при наличии нормального топлива, высокое щелочное дизельному двигателю без надобности - как раз там-то скорее всего будет запас. Высокие щелочные свойства требуются как раз-таки горячим современным бензиновым моторам.
Пара слов про эстеры
Реклама некоторых известных масел обещает вам т.н. "умные" молекулы, прилипающие непосредственно к металлическим деталям двигателя. А это, несомненно, надежно "защищает ваш двигатель в момент запуска". Примечательно - речь снова идет о "нештатном" режиме работы - запуск мотора, до момента создания давления в масляной магистрали, всегда "полусухой". Для этого приготовлен и другой слоган "максимальный износ двигателя приходится на первые секунды "холодного" старта". Этот износ теоретически действительно выше... чем его практически полное отсутствие при нормальном функционировании двигателя. Примечательно, что износ связываемый с качеством масла на самом деле происходит ровно в тот момент, когда масло толком и не работает. Если вам теоретически суждено не глушить двигатель между заменами масла, износа вообще можете так и не дождаться.
Одно из выгодных свойств сложных эфиров - полярность, основано на конструкции молекулярных цепочек - они и содержат т.н. карбоксильные группы, обеспечивающие "липкость" масляной основы. Обращу внимание, что при нормальном режиме работы масла, "липкие" слои жидкости даже вредны - они создают повышенное межслойное трение и теоретически даже увеличивают износ. Компания Croda , являясь одним из производителей "эстеров", даже ввела условный "индекс неполярности" (NPI index), связанный как с концентрацией эстеров в готовом продукте, так и со свойствами эстеровой базы. Логично, что существует и некий оптимум "полярности" - типа и концентрации эстеров в масле как таковых, когда и молекулы масла хорошо липнут к металлу после остановки двигателя и потери на гидродинамическое трение в рабочем режиме работы масла сравнительно невелики. Поэтому, логичным ходом является введение масла с содержанием эстеров т.н. "модификаторов трения". Так поступают все присутствующие в тесте изготовители подобных масел - Motul, Xenum и Bardahl. Это, соответственно, молибден, нитрид-бора и шарообразный углерод C60 - "фуллерен". Такой коктейль позволяет и полярные свойства сбалансировать и получить рекордно низкие значения потерь на трение в нормальном режиме эксплуатации.
Эстеры (POE) - общее название группы базовых полиэфирных масел. В этой группе достаточно разных по свойствам соединений. В основном, в современных моторных маслах используются двойные эстеры (например, старое поколение Motul 300V) и полиол-эстеры (например, Xenum WRX). Свойства, как видно, могут значительно отличаться:
Как видно, полиол-эстеры в общем выглядят поинтереснее, в том числе, обладают сравнительно меньшими полярными свойствами. К сожалению, как раз это и не дает любопытствующим возможности оценивать концентрацию эстеров в разных маслах по значению сравнительной диэлектрической проницаемости.
Если вы пробовали заливать эстеровое масло типа Motul 300V в автомобили оснащенные датчиками уровня и качества масла в картере, то, возможно, сталкивались с их неработоспособностью. Блок управления воспринимает неадекватно высокие значения диэлектрической проницаемости этого масла как ошибку. Суть принципа работы этого и подобных датчиков довольно проста: окисление масла в процессе работы и насыщение его продуктами износа и увеличивает электрическую проводимость среды. Моторное масло служит диэлектриком в установленном в картер вашего автомобиля конденсаторе. Как только измеренные значения превышают порог - компьютер попросит заменить масло на меньшем пробеге, чем плановая замена.Заливая слишком "кислое" (кстати, посмотрите на кислотное число Motul 300V в первой части) по мнению датчика, масло, вы обманываете блок управления, рассчитанный на стандартные масла, диэлектрическая проницаемость которых примерно равна двум единицам. Например, компьютер рассчитан на сигнализацию о замене масла при значении диэлектрической проницаемости около 2,3. Motul 300V изначально имеет проницаемость около 2,6 - DME впадет в ступор от таких данных. Впрочем, на современных прошивках этот недостаток устранили.
Как проверить "базу масел" на предмет "эстеровости"? Напрашивается очевидная идея - измерить диэлектрические свойства масел на практике. Может быть нас обманывают и никаких особых свойств такие масла не проявляют? Для этого я использовал конденсатор открытого типа с присоединенным к нему АЦП, аналогичный датчикам, используемым во многих автомобилях. Так были получены условные значения, характеризующие полярные свойства готовых масел. А для внешнего контроля и получения абсолютных значений диэлектрической проницаемости ("ε") была использована лабораторная установка.
В таблице представлен полученный результат:
Все номинально заявленные эстеровые масла сосредоточились вверху таблицы, что можно считать закономерным результатом. Масла "Магнатек" рекламируюся как масла с "умными молекулами", но, возможно, просто их там совсем не много.
Итак, существуют неоспоримо качественные базовые масла - элита маслостроения - эстеровые (полиэфирные) т.н. POE. Их преимущество - высокая стойкость к окислению, а также то, о чем часто говорят в рекламе - выраженные полярные свойства, обеспечивающие адгезию к металлу, что предохраняет мотор в момент запуска. Разумеется, практически осязаемая польза для двигателя от них вроде "износа в граммах" - предмет для дискуссии и практического исследования. Чем я, например, заниматься не планирую - даже минеральное масло обеспечивает достаточно надежную защиту от износа. На практике, такие масла, в сочетании с использованием в них модификаторов трения, создают ощутимое преимущество для автовладельца - гидродинамические потери таких масел меньше. Это прекрасно ощущается в движении в виде снижения акустических потерь (шума) и улучшения эластичности двигателя.
Осталось разрешить последний вопрос: проверить "базу" на свойства - быстро и достаточно точно оценить качество готового продукта не в смысле потенциального износа, а в смысле стойкости к окислению и общей температурной живучести.
Мною накоплен огромный опыт по наблюдению за последствиями пребывания того или иного масла в двигателе. По большому счету, это и есть единственный достоверный способ испытаний. Несколько лет назад, я отметил негативные процессы, связанные с интенсивностью формирования отложений в застойных и труднодоступных для масляного потока местах двигателя, и связал их с его состоянием. Если масло активно образует лаки и тяжелые фракции, то это неизбежно скажется на ресурсе мотора. Предложенная методика "диагностики по крышке" достаточно быстро разошлась в народ, что, к сожалению, одновременно ее обесценило - трактовку каждый давал в меру своей фантазии.
Бесспорно одно: при наличии таких симптомов - у вас есть повод озаботиться выбором другого моторного масла.
Изначально, я предполагал наблюдать за ускоренным окислением масла по изменению диэлектрической проницаемости, а также по контролю спектра масляной отработки при помощи анализа спектра образца в инфракрасном излучении. На практике результаты оказались настолько наглядными, что на данный момент, усложнение методологии и проведение значительного числа дорогостоящих опытов не требуется. К ним я планирую вскоре вернуться, а пока, произведя целый ряд экспериментов разной длительности, при разном давлении и температуре, я нашел достаточно простой метод контроля стабильности продуктов.
Хочу отметить, что на данный момент методика не является стандартизированной, имеющаяся у меня корреляция полученных результатов с практикой, касается лишь небольшого количества образцов. Поэтому, к каждому испытанному образцу будет добавлено сообщение с просьбой присылать ваши личные наблюдения по указанному кандидату, что, в конечном итоге и позволит получить достоверную картину.
В ходе тестирования, был сделан целый ряд любопытных наблюдений: масла категорически отличаются друг от друга по виду и характеру кипения, интенсивности перегона "легких фракций", количеству и качеству дымления и, разумеется, полученному наглядному результату.
Предварит тест ответ на достаточно распространенный вопрос. Он же является и достаточно распространенным заблуждением. Мысль о том, что "фирменные" масла некоторых производителей "льются из одной бочки" достаточно широко известна. Стоит ли "переплачивать за канистру" в таком случае? Разумеется, ответ очевиден - нет. Но кто сказал, что такие масла одинаковы? Производитель и форма канистры могут быть действительно одинаковы, маркировка - идентичной. Но каким образом проверить идентичность самого продукта?! Кроме лабораторного исследования состава, а также исследований в органолептическом смысле - на вкус и на цвет, предлагаю ознакомиться с практическим результатами, полученными по предлагаемой мной методике. Это быстро и наглядно. Полагаю, многие как минимум перестанут огульно ругать тот или иной "бренд" - под одной маркой иногда выпускается целый ассортимент масел. Кроме того, часто меняется и сам состав продукта и происходит это без лишней шумихи. В случае BMW, было решено провести дуэли продуктов Castrol и BMW original одинаковой вязкости, но разных свойств. Которые, впрочем, многие ничтоже сумняшеся считают "налитыми из одной бочки". Не из одной, могу уверить...
Внимание, в следующей части статьи начнется публикация результатов испытаний десятков образцов масел и это только начало...
Впрочем, существует у этой формулы и явное упрощение: двигатель почему-то приравнен к скрипящей дверной петле - скрипит и тяжело закрывается - смажь. Неудивительно, что через пару лет кто-то выкатил автомобиль "без масла" безо всяких присадок: "мы просто нормально собрали двигатель". Чудеса? Ничего подобного: небольшие обороты, невысокая мощность - в таких условиях, практически любой двигатель будет работать неограниченно долго. Аварию (именно аварию, а не износ в чистом виде!) вызовет только длительное увеличение нагрузки. Вот это действительно приведет к остановке мотора - скорее всего, "провернет вкладыш" - произойдет нагрев сопровождающийся вытеснением остатков масла и последующее "сваривание" поверхностей трения.
Но лукавство подобного эксперимента состоит не только в этом. Само трение в современном моторе, даже при полном отсутствии масла, сравнительно невелико. Коленвал на остатках смазки можно вращать что называется "от руки", даже на небольшом плече. Усилие, развиваемое при пуске исправного мотора на остатках масла на поверхностях трения, эквивалентно всего паре-тройке сотен Ватт. Для сравнения, такую мощность можно развить на велотренажере. Причем, если полностью исключить преодоление сопротивления от сжатия воздуха в цилиндрах, требуемая мощность еще дополнительно снизится. То есть, чтобы постоянно поддерживать вращение двигателя с частотой около 4-5 оборотов в секунду, потребуется подвести мощность эквивалентную мощности рассеяния лампы накаливания. Всю эту аналогию привожу так наглядно только лишь для осознания того факта, что двигатель и виды трения в нем все же отличаются от дверных петель. Как качественно, так и количественно. Если же воображение по-прежнему навязчиво рисует вам царапание"железкой о железку", то советую эту аналогию оставить насовсем и к ней больше не возвращаться.
Итак, значительная (в рабочем режиме - практически вся) часть "трения" в двигателе - гидродинамическое трение - трение слоя жидкости... о слой жидкости.
Пока масляная пленка не разрывается - металл не контактирует с металлом. Например, в подшипниках двигателя, слой масла полностью разделяет поверхности трения - износа там вообще не должно быть. Там масло это даже не совсем смазка - это рабочее тело, гидродинамическая подушка. Все также, как и с экранопланом: он не "поцарапает" днище, пока не остановится и не соприкоснется с поверхностью.
Пока масло работает в штатном режиме - износ отсутствует.
Не намного отличаются и все иные пары трения: лишь в определенных режимах трение становится граничным - масляная пленка истончается до критических величин. Убрав масло из системы, вы не доказываете ничего, кроме того факта, что без масла двигателю плохо.
Два предыдущих материала я почти целиком посвятил теме износа - его критически мало в исправном моторе, пока масло работает - если оно работает - износ практически отсутствует. Контактного трения нет. Износа трущихся поверхностей нет. В момент "холодного" старта, двигатель также сложно назвать абсолютно сухим - в самых важных узлах обязательно присутствуют остатки масла. Этого более чем достаточно, чтобы практически без потерь работать некоторое время до момента достижения рабочего давления в системе смазки. В виду специфики характера трения в реальном двигателе, оценка и сравнительный анализ качества масел по продуктам износа ничто иное, как демонстрация невежества в теории работы двигателя.
Даже полностью сухой мотор сравнительно неплохо "защищен" от трения - тому служит механобработка взаимодействующих поверхностей. Их и хромируют, нитрируют, хонингуют, "вытаскивают" на поверхность зерна графита, кремния, изобретают новые сплавы, полируют и что только не делают, чтобы поверхность стала прочной и скользкой одновременно.
Продукты износа в масле - следствие особенностей режима эксплуатации, особенностей функционирования системы смазки двигателя, следствие состояния самого двигателя, но лишь в самую последнюю очередь - характеристика качества масла.
Вы можете осуществить сотни попыток запуска двигателя при арктической температуре, эксплуатировать автомобиль с порванным воздушным фильтром, уронить в маслозаливную горловину гвоздь - все это приведет к атипичным значениям износа в отработке. Это количественный показатель того, что масло в тот момент не работало.
Масло не работает - появляется контактное трение. Появляется износ. Но при нормальной эксплуатации настолько небольшой, что заботиться о капремонте по износу этого автомобиля будет как минимум десятое поколение владельцев.
И тем не менее, двигатели ломаются. И виновато в этом... масло. Чтобы проиллюстрировать этот факт, прошу обратить внимание на видео, которое я намеренно не включил в предыдущие статьи несмотря на полное жанровое соответствие - Mercedes прошел 1.000.000 км. Как всегда - в лабораторных условиях. И масло уже знакомое - Mobil 1. Все также, как с BMW лет 10 назад. И результат вроде бы прекрасный - красивые рекламные картинки в таких случаях демонстрируют геометрические "0,000000..." отклонения от номинальных размеров - и не поймешь, толком, то ли это допуск завода изготовителя, то ли износ за миллион километров пробега. Если вы невнимательно читали предыдущие части статьи, то восхититесь отличными качествами масла еще разок. А между тем, вот оно, современное видео, современного мотора на современном масле:
Click to viewВроде бы все тоже самое: даже скучно - а в чем прогресс-то? И десять лет назад двигатель был "как с завода". Но внимательно осмотрев верх ГБЦ, масляный картер... Осмоления, отложения, лаки - откуда это все, да еще в таком количестве? Откуда масло в таком количестве в камере сгорания? Все это получено в режимах испытательного ездового цикла - с той или иной степенью достоверности моделирующим "реальную эксплуатацию". Итак, за миллион "лабораторных" километров, сравнительно современный двигатель Mercedes Е350 оброс отложениями. Что же произойдет при реальной эксплуатации и на каком пробеге?
"Автобанные" дневные пробеги обычного автомобиля на родине BMW и Mercedes достигают 200-250 км в день. Двигатель работает в установившемся режиме, почти на постоянных оборотах в оптимальном их диапазоне, отлично охлаждается, все жидкости циркулируют превосходно. В Московской пробке, вы можете проехать 10-15 км за час, а то и меньше. Средняя скорость автомобиля по Москве - не превышает 25 км/ч. Если у вас она больше - ваш автомобиль уже можно назвать автомобилем "трассового" режима эксплуатации. Постоянное движение "внатяг", предельно возможная температура двигателя и его рабочих жидкостей, которую к тому же и провоцирует блок управления, если термостат управляемый - зазоры минимальные, эффективность сгорания - максимальная. Нагрузка на масло - запредельная.
Сравниваем:
Европа и США: эксплуатация автомобиля в предельно щадящем режиме. Отличное охлаждение, циркуляция жидкостей, высокая средняя скорость. 200-300 км в день - могут оказаться типичным каждодневным пробегом. Каких-то 3-5 месяцев и очередная замена масла происходит даже на "экологическом", удлиненном пробеге 30000 км от ТО до ТО. Да оно бы и еще побегало вполне! Двигатель внутри - почти как новый. При средней скорости движения 60-70 км/ч и около, это 400 моточасов, в идеальных условиях.
Москва: 30-40 км в день, дом-работа-дом. При средней скорости 25 км/ч и меньше. Принятый интервал замены масла - 10000 км и так меньше европейского в три раза. Но на выходе - все те же 400 моточасов в крайне тяжелом режиме эксплуатации - старт-стоп, движение "внатяг", перегрев, длительная работа на холостом ходу и так далее.
Средняя температура мотора выше среднеевропейской на 15-20 градусов. Температура впускаемого воздуха в режиме пробки почти не отличается от температуры двигателя и составляет 90-100 градусов, что минимум в два раза выше нормальной рабочей. Это и ухудшает наполнение, снижает эффективность горения и так далее. Но это мелочи. Масло в ДВС в режиме плохой циркуляции разогревается до 120-130 градусов и выше.
Действительно важная функция масла - отбирать тепло от двигателя. Оно не менее важно в этом смысле, чем охлаждающая жидкость. Только охлаждающую жидкость не пускают "внутрь" мотора, дальше рубашки охлаждения, а масло только там и живет. В современных блоках цилиндров форсунки бьют снизу прямо в поршень - все тепло забирают именно они. Масло отбирает тепло и от поршневых колец, с колебаниями температуры в сотни градусов. Антифриз - рабочее тело системы охлаждения, массивное и инертное хранилище тепла. С его помощью система охлаждения управляет тепловым режимом ДВС в незначительных температурных пределах. Но в самых ответственных местах, тепло у двигателя отбирается исключительно при помощи масла. Антифриз объемом около 10 литров замкнут на огромный радиатор с активной системой охлаждения. Масло же, в объеме до 2-3 раз меньше, часто даже не имеет своего радиатора! В начале движения масло прогревается даже медленнее, зато набрав тепло, отдает его куда менее охотно. В "пробочном" режиме движения, оно постепенно "вываривается" как в скороварке с ленивым перемешиванием.
Теперь попробуем вспомнить то, чего и не знали: уравнение Аррениуса, устанавливающее зависимость интенсивности химических процессов от температуры. Зависимость почти квадратичная. Молоко из магазина может хранится полгода при температуре 6-8 градусов, но стоит поставить его на солнце и оно скисает за пару часов. Любые продукты питания, включая мамонтов, на Полюсе по сохранности поспорят с вечностью. Но при комнатной температуре, счет пойдет уже на десятки часов. А разница меж тем составляет всего 60-70 градусов.
Температура ДВС до начала 90-х годов оставалась равной около 80-90 градусов, при температуре масла в картере редко выше 70-80.
Согласно физическим законам, интенсивность старения масла удваивается на каждые 10 градусов увеличения средней температуры. Сравним 70-80 градусов лет двадцать назад и 120-130 - на современных моторах. Масло окисляется и стареет примерно 32 раза интенсивнее! То есть, старой "минералке" при несравненно меньшей тепловой нагрузке доверяли выходить примерно 3-5 тысяч километров, не более. Сейчас же на вроде бы более стойкую "синтетику" нагрузку увеличили раз так в тридцать, а менять ее хотят до десяти раз реже.
Вы замечали, что масло темнеет и становится почти черным (дизели с их неизбежной сажей сейчас не рассматриваем), по достижению пробега уже в несколько тысяч километров? Что там вам говорили в этот момент и что пишут в специализированной литературе?! Наверное, что-то типа "масло, благодаря отличным моющим свойствам... отмывает отложения и удерживает их в себе". То есть, за пару месяцев интенсивной циркуляции почти не отмывает, а после вдруг раз и стремительно почернело...
На самом деле, масло темнеет от окисления. Окисление происходит под воздействием температуры.
Моющий и противоокислительный пакет присадок срабатывается в течение первых нескольких тысяч километров. Единственный действительно важный фактор - температура. Температура разрушает масляные молекулы насыщает его сложными соединениями на основе углерода - масло карбонизируется - чернеет. Процесс идет тем быстрее, чем выше рабочая температура мотора. Двигатели с рабочей температурой 90 градусов и 110 градусов - это огромная разница. Почти пропасть. В "горячем" современном моторе масло горит, образует лаки, отложения и в конце-концов сворачивается в нечто напоминающее по виду и консистенции горячую карамель.
Поэтапно это происходит примерно так:
1.Срабатывание моющего и антиокислительного пакета - до 1/2 жизни масла.
2.Срабатывание противоизносного пакета 2/2 жизни масла.
3.Увеличение вязкости и последующая полимеризация в следствие избыточного перекисливания - смерть масла.
В жизни такая смерть выглядит так:
Основная причина ремонта двигателя в наше время - нештатные режимы работы масла в самом широком понимании этого слова. Ни о каком "ремонте по факту износа" не может идти и речи.
Кратко рассмотрим причины ремонта современных ДВС:
Чрезмерный расход масла, вызванный коксованием поршневых канавок, с потерей подвижности поршневых колец - в первую очередь - маслосъемных. Сниженный преднатяг кольца, или же полная потеря их подвижности - путь к быстрому достижению расхода масла в количестве 1 л на несколько сотен км пути. У маслосъемного кольца также коксуются и маслодренажные отверстия - маслу некуда деваться и оно сливается в камеру сгорания. Автомобиль при этом сохраняет номинальную компрессию и едет отлично - более упругие компрессионные кольца практически не изношены - а с чего им изнашиваться, если они буквально тонут в масле?
Вторая причина для полного или частичного вскрытия двигателя - износ механизмов газораспределительного механизма, "управляемых" маслом - в отсутствие "исправного" масла, начинают загрязняться плунжера систем переменного газораспределения, сами муфты, механизмы шаговых двигателей систем управления клапанами и так далее - без здоровой крови страдает весь организм.
Вполне вероятно, что может отказать и сердце - забьется приемная часть масляного насоса. Без масла останется весь организм целиком. Вот тут-то и появится износ, от которого вас "надежно защищает" почти ЛЮБОЕ современное масло. Пока оно "исправно" и ему дают работать.
Так или иначе, причиной ремонта современных моторов в подавляющем числе случаев является "нештатная" работа масла, никаким образом не связанная со свойствами каждого конкретного масла в его "исправном" состоянии, до момента возникновения условий, приведших к аварии.
При аварии не важны и не спасут ни "базовые" масла, ни присадки, ни самые современные добавки. Пока масло работает, с точки зрения надежности, нету никакого отличия самого дешевого минерального масла от самого модного "спортивного".
Что же "ломает" масло?
Как всегда, произошло фатальное для автомобильной индустрии совпадение ряда общемировых тенденций, часть из которых уже упомянута ранее:
1.Повышение средней температуры современных двигателей в ряде эксплуатационных режимов - требование экологии.
2.Заметное увеличение интервала замены масла - требование экологии.
3.Диктуемая рынком необходимость для производителей масел выпускать и продавать недорогие масла номинально удовлетворяющие этим требованиям.
Масло стиснули с трех сторон: температурой, длительностью жизненного цикла и стоимостью. Вопреки законам физики, масло не выдержало и треснуло дало течь.
На что же обратить внимание, при анализе масляной отработки, если "новые" масла исследовать практически бесполезно - все они "исправные" и, повторюсь, практически одинаково хорошие. Износ сразу отбрасываем. Существуют ли такие параметры? Оказывается - да. В виду вновь открывшихся обстоятельств дела, обратим внимание на т.н. "щелочное число" и "окисление".
Бедное "щелочное" также немало пострадало от требований экологии - "low SAPS" допуски заставили производителей снизить массовое содержание присадок с содержанием фосфора, а также моющих присадок с содержанием солей серы. Рекомендую к ознакомлению любопытный документ о безопасности компонентов и присадок, используемых в смазочных материалах. Куда ни кинь - сплошные сульфиды и сульфонаты. Широко используемый длинноцепочный алкарил-сульфонат кальция - тот самый моющий компонент, которого в lowSAPS масле обычно всего 2/3 от полнозольного пакета присадок. И "щелочного числа" в таком масле ровно 2/3. Запаса моющих свойств у такого масла именно 2/3. Широко распространено мнение, что "присадки у lowSAPS масел" "другой породы", а качество "отмыва" двигателя задается совсем не щелочным числом, а "содержанием нейтральных солей". Нейтральные соли в химической промышленности действительно существуют. Например, это соли натрия - лаурет- и лаурил-сульфаты. Это основной компонент моющих составов для быта - шампуней и мыл. То, чем вы пользуетесь в быту, моете посуду и автомобиль - компоненты одной природы. Нейтральность определяется эквивалентностью активности ионов водорода для подобных составов. Это те самые "пи аш пять и пять" из рекламы. Сбалансированный по щелочным и кислотным свойствам состав имеет pH равное 7. Все что ниже - имеет кислотные свойства. Выше - щелочные. pH кожи равен тем самым 5,5. Крови - 7,4. Кислотность желудочного сока человека составляет от 2 до 4. Мыло для рук - 10. Если в составе продукта присутствуют "нейтральные соли", должна проявиться и зависимость в виде характерного распределения pH для "полнозольных" и "малозольных" масел, что я и решил проверить:
Как видно, таковая зависимость отсутствует. До момента публикации достоверных данных о составе "малозольных" присадок больше не буду возвращаться к этой теме.
Более того, стандарт ACEA C3-08 требует обеспечить щелочное на уровне не ниже 6 (у полнозольных чуть выше - не менее 8) по стандартной методике измерений. Если присутствуют обходные решения, когда щелочность может быть не связана с моющими свойствами, зачем вообще ограничивать щелочное снизу для малозольных масел?! Да пусть хоть ноль будет...
Может быть, щелочное число вообще не является проблемой и в режиме эксплуатации просто не достигает опасного порога? Такое мнение известно. Какая, в таком случае, разница в его первоначальном значении? Что 8 (полнозольные), что 6 (малозольные) - невелика разница! В очередной раз обращусь к крайне полезным данным сравнительного тестирования "Авторевю". У всех рассмотренных масел, "полнозольных" и "малозольных", щелочное число снизилось за время теста примерно в два раза, оставляя некоторое преимущество за полнозольными маслами - в абсолютном значении их щелочное как было выше, так выше и осталось. Заодно опровергнем миф о различной динамике снижения - вроде бы как малозольные присадки "более стойкие" и щелочное снижается медленнее. Очевидно, что условные 8/2 заведомо больше 6/2. До минимально допустимых некоторыми лабораториями значений "1" или даже "2" по щелочному числу еще есть запас. В действительности, если после боя у вас осталось три ящика с патронами, или пять ящиков - какая разница, если все равно хватило? Значит на щелочное число можно не обращать внимания? Вроде бы как все равно его хватает с запасом. Посмотрим на протокол масляной отработки реального автомобиля:
На любом тематическом форуме, вы бы получили комментарий вида "повышенный износ". Вкладышей, например. "Смените тип масла, снизьте интервал замены." Ваш Капитан Очевидность. Я позволю дать себе иной комментарий - масло попросту передержали в двигателе, который едва ли находится в удовлетворительном состоянии. Накопление продуктов износа свидетельствует не только и не столько о затянувшемся пробеге, сколько о неудовлетворительном качестве работы системы смазки - двигатель и масло работают не вполне штатно. После общения с владельцем выяснилось, что ДВС потребляет около 1 л на 1000 км - серьезный ремонт уже не за горами. А уж откуда там столько свинца - вкладыши ли натерли, или этилированного бензина пришлось хватануть - не столь важно.
Иной пример:
Состояние мотора близко к заводскому. Хорошо его знаю, почти с момента второго рождения. Расход масла составил "0" на 15000 км. Все параметры износа более чем удовлетворительны, исходя из величины пробега. Интереснее другое - щелочное число и показатель окисления. И то и то уже за пределами допуска. Масло уже плохо моет и готовится к увеличению вязкости - полимеризации, что скоро приведет к аварии. Советую это учесть тем, кто катает масло "до последнего".
Тот же автомобиль, то же масло, пробег масла всего 4000 км.
Удивляет резко упавшее щелочное и высокая степень окисленности на таком малом пробеге? Разгадка проста - автомобиль перегрели. Несколько раз. Масло находится в аварийном состоянии. Пробег всего 4000 км, а масло уже стоит поменять.
Может быть просто масло плохое? Рассмотрим следующий протокол:
Пробег уже почтенный, а запас по щелочному числу и окислению почти двухкратный. В чем дело? Все просто: перед нами дизель. "Холодный" мотор с высоким КПД. Парадокс: владельцы легковых дизелей склонны выбирать "дизельные" масла с высокими моющими свойствами - "загрязненная серой солярка", дескать, быстро убивает щелочное число. Бывают даже экстремальные случаи: используются масла для коммерческой техники с раздутым кальциевым пакетом и щелочными числами от 15 и выше. Можно не останавливаться - есть еще и масла для судовых дизелей, они работают на мазуте и там бывает щелочное под 30-50, правда противоизносные пакеты урезаны - дизель молотит почти безостановочно, сухих пусков немного, масштаб и допуски деталей не сравнятся с автомобильными. Парадокс же заключается в том, что при наличии нормального топлива, высокое щелочное дизельному двигателю без надобности - как раз там-то скорее всего будет запас. Высокие щелочные свойства требуются как раз-таки горячим современным бензиновым моторам.
Пара слов про эстеры
Реклама некоторых известных масел обещает вам т.н. "умные" молекулы, прилипающие непосредственно к металлическим деталям двигателя. А это, несомненно, надежно "защищает ваш двигатель в момент запуска". Примечательно - речь снова идет о "нештатном" режиме работы - запуск мотора, до момента создания давления в масляной магистрали, всегда "полусухой". Для этого приготовлен и другой слоган "максимальный износ двигателя приходится на первые секунды "холодного" старта". Этот износ теоретически действительно выше... чем его практически полное отсутствие при нормальном функционировании двигателя. Примечательно, что износ связываемый с качеством масла на самом деле происходит ровно в тот момент, когда масло толком и не работает. Если вам теоретически суждено не глушить двигатель между заменами масла, износа вообще можете так и не дождаться.
Одно из выгодных свойств сложных эфиров - полярность, основано на конструкции молекулярных цепочек - они и содержат т.н. карбоксильные группы, обеспечивающие "липкость" масляной основы. Обращу внимание, что при нормальном режиме работы масла, "липкие" слои жидкости даже вредны - они создают повышенное межслойное трение и теоретически даже увеличивают износ. Компания Croda , являясь одним из производителей "эстеров", даже ввела условный "индекс неполярности" (NPI index), связанный как с концентрацией эстеров в готовом продукте, так и со свойствами эстеровой базы. Логично, что существует и некий оптимум "полярности" - типа и концентрации эстеров в масле как таковых, когда и молекулы масла хорошо липнут к металлу после остановки двигателя и потери на гидродинамическое трение в рабочем режиме работы масла сравнительно невелики. Поэтому, логичным ходом является введение масла с содержанием эстеров т.н. "модификаторов трения". Так поступают все присутствующие в тесте изготовители подобных масел - Motul, Xenum и Bardahl. Это, соответственно, молибден, нитрид-бора и шарообразный углерод C60 - "фуллерен". Такой коктейль позволяет и полярные свойства сбалансировать и получить рекордно низкие значения потерь на трение в нормальном режиме эксплуатации.
Эстеры (POE) - общее название группы базовых полиэфирных масел. В этой группе достаточно разных по свойствам соединений. В основном, в современных моторных маслах используются двойные эстеры (например, старое поколение Motul 300V) и полиол-эстеры (например, Xenum WRX). Свойства, как видно, могут значительно отличаться:
Как видно, полиол-эстеры в общем выглядят поинтереснее, в том числе, обладают сравнительно меньшими полярными свойствами. К сожалению, как раз это и не дает любопытствующим возможности оценивать концентрацию эстеров в разных маслах по значению сравнительной диэлектрической проницаемости.
Если вы пробовали заливать эстеровое масло типа Motul 300V в автомобили оснащенные датчиками уровня и качества масла в картере, то, возможно, сталкивались с их неработоспособностью. Блок управления воспринимает неадекватно высокие значения диэлектрической проницаемости этого масла как ошибку. Суть принципа работы этого и подобных датчиков довольно проста: окисление масла в процессе работы и насыщение его продуктами износа и увеличивает электрическую проводимость среды. Моторное масло служит диэлектриком в установленном в картер вашего автомобиля конденсаторе. Как только измеренные значения превышают порог - компьютер попросит заменить масло на меньшем пробеге, чем плановая замена.Заливая слишком "кислое" (кстати, посмотрите на кислотное число Motul 300V в первой части) по мнению датчика, масло, вы обманываете блок управления, рассчитанный на стандартные масла, диэлектрическая проницаемость которых примерно равна двум единицам. Например, компьютер рассчитан на сигнализацию о замене масла при значении диэлектрической проницаемости около 2,3. Motul 300V изначально имеет проницаемость около 2,6 - DME впадет в ступор от таких данных. Впрочем, на современных прошивках этот недостаток устранили.
Как проверить "базу масел" на предмет "эстеровости"? Напрашивается очевидная идея - измерить диэлектрические свойства масел на практике. Может быть нас обманывают и никаких особых свойств такие масла не проявляют? Для этого я использовал конденсатор открытого типа с присоединенным к нему АЦП, аналогичный датчикам, используемым во многих автомобилях. Так были получены условные значения, характеризующие полярные свойства готовых масел. А для внешнего контроля и получения абсолютных значений диэлектрической проницаемости ("ε") была использована лабораторная установка.
В таблице представлен полученный результат:
Все номинально заявленные эстеровые масла сосредоточились вверху таблицы, что можно считать закономерным результатом. Масла "Магнатек" рекламируюся как масла с "умными молекулами", но, возможно, просто их там совсем не много.
Итак, существуют неоспоримо качественные базовые масла - элита маслостроения - эстеровые (полиэфирные) т.н. POE. Их преимущество - высокая стойкость к окислению, а также то, о чем часто говорят в рекламе - выраженные полярные свойства, обеспечивающие адгезию к металлу, что предохраняет мотор в момент запуска. Разумеется, практически осязаемая польза для двигателя от них вроде "износа в граммах" - предмет для дискуссии и практического исследования. Чем я, например, заниматься не планирую - даже минеральное масло обеспечивает достаточно надежную защиту от износа. На практике, такие масла, в сочетании с использованием в них модификаторов трения, создают ощутимое преимущество для автовладельца - гидродинамические потери таких масел меньше. Это прекрасно ощущается в движении в виде снижения акустических потерь (шума) и улучшения эластичности двигателя.
Осталось разрешить последний вопрос: проверить "базу" на свойства - быстро и достаточно точно оценить качество готового продукта не в смысле потенциального износа, а в смысле стойкости к окислению и общей температурной живучести.
Мною накоплен огромный опыт по наблюдению за последствиями пребывания того или иного масла в двигателе. По большому счету, это и есть единственный достоверный способ испытаний. Несколько лет назад, я отметил негативные процессы, связанные с интенсивностью формирования отложений в застойных и труднодоступных для масляного потока местах двигателя, и связал их с его состоянием. Если масло активно образует лаки и тяжелые фракции, то это неизбежно скажется на ресурсе мотора. Предложенная методика "диагностики по крышке" достаточно быстро разошлась в народ, что, к сожалению, одновременно ее обесценило - трактовку каждый давал в меру своей фантазии.
Бесспорно одно: при наличии таких симптомов - у вас есть повод озаботиться выбором другого моторного масла.
Изначально, я предполагал наблюдать за ускоренным окислением масла по изменению диэлектрической проницаемости, а также по контролю спектра масляной отработки при помощи анализа спектра образца в инфракрасном излучении. На практике результаты оказались настолько наглядными, что на данный момент, усложнение методологии и проведение значительного числа дорогостоящих опытов не требуется. К ним я планирую вскоре вернуться, а пока, произведя целый ряд экспериментов разной длительности, при разном давлении и температуре, я нашел достаточно простой метод контроля стабильности продуктов.
Хочу отметить, что на данный момент методика не является стандартизированной, имеющаяся у меня корреляция полученных результатов с практикой, касается лишь небольшого количества образцов. Поэтому, к каждому испытанному образцу будет добавлено сообщение с просьбой присылать ваши личные наблюдения по указанному кандидату, что, в конечном итоге и позволит получить достоверную картину.
В ходе тестирования, был сделан целый ряд любопытных наблюдений: масла категорически отличаются друг от друга по виду и характеру кипения, интенсивности перегона "легких фракций", количеству и качеству дымления и, разумеется, полученному наглядному результату.
Предварит тест ответ на достаточно распространенный вопрос. Он же является и достаточно распространенным заблуждением. Мысль о том, что "фирменные" масла некоторых производителей "льются из одной бочки" достаточно широко известна. Стоит ли "переплачивать за канистру" в таком случае? Разумеется, ответ очевиден - нет. Но кто сказал, что такие масла одинаковы? Производитель и форма канистры могут быть действительно одинаковы, маркировка - идентичной. Но каким образом проверить идентичность самого продукта?! Кроме лабораторного исследования состава, а также исследований в органолептическом смысле - на вкус и на цвет, предлагаю ознакомиться с практическим результатами, полученными по предлагаемой мной методике. Это быстро и наглядно. Полагаю, многие как минимум перестанут огульно ругать тот или иной "бренд" - под одной маркой иногда выпускается целый ассортимент масел. Кроме того, часто меняется и сам состав продукта и происходит это без лишней шумихи. В случае BMW, было решено провести дуэли продуктов Castrol и BMW original одинаковой вязкости, но разных свойств. Которые, впрочем, многие ничтоже сумняшеся считают "налитыми из одной бочки". Не из одной, могу уверить...
Внимание, в следующей части статьи начнется публикация результатов испытаний десятков образцов масел и это только начало...