Аutoazbuka.com - Эксплуатация и профилактический ремонт автомобиля. - Моторные масла

  Для обеспечения надежной работы двигателя мо­торное масло должно обладать определенным комп­лексом свойств, несколько различающихся для раз­ных условий эксплуатации и моделей ДВС.

  Моторное масло выполняет в двигателе одновремен­но несколько функций: снижает износ, силы трения между деталями двигателя, защищает их от коррозии, моет, удерживает в себе продукты неполного сгорания топлива и износа, уплотняет зазор между поршнем, его кольцами и цилиндром и т. д.

  Для надежного смазывания двигателя и обеспече­ния его ресурса все моторные масла должны отвечать целому комплексу требований.

Основные требования к моторным маслам

  Вязкость. Моторные масла, как и большинство сма­зочных материалов, изменяют вязкость в зависимости от своей температуры. Чем ниже температура, тем больше вязкость и наоборот.

  Вязкостно-температурные свойства масла (из­менение вязкости в зависимости от температуры) дол­жны обеспечивать:

■ при низкой температуре прокручивание двигателя стартером и прокачиваемость по смазочной системе. Для этого вязкость масла не должна быть очень большой;

■ при высокой температуре надежное создание мас­ляной пленки между трущимися деталями и под­держание необходимого давления в смазочной сис­теме. Для этого масло не должно иметь очень ма­лую вязкость.

  Всесезонное масло работает в диапазоне температур от -35 °С (холодный пуск зимой) до 4–150–180 °С (работа двигателя летом под полной нагрузкой), что соответствен­но вызывает многократное изменение его вязкости.

  Для обеспечения необходимой вязкости во всем ди­апазоне рабочих температур всесезонные моторные масла изготавливают из маловязкой основы и поли­мерных загущающих присадок (модификаторов вяз­кости). Основа, имеющая небольшую вязкость, обеспе­чивает нужные низкотемпературные характеристики. Молекулы загущающих присадок представляют собой «клубки» полимеров (веществ, молекулы которых со­стоят из большого числа повторяющихся звеньев), «на­бухающие» при нагревании, что сохраняет достаточ­ную вязкость при высокой температуре.

  Вязкость загущенного всесезонного масла зависит также и от скорости перемещения его слоев относи­тельно друг друга. С ее увеличением вязкость времен­но снижается, поскольку «клубок» полимерной при­садки «растягивается» и оказывает меньшее сопро­тивление перемещению слоев.

  Способность снижать вязкость в зависимости от скорости уменьшает потери на внутреннее трение в масле и, соответственно, потери мощности двигателя. Например, при движении поршня от верхней или ниж­ней мертвой точки его скорость возрастает и в опре­деленный момент возникает гидродинамический ре­жим смазки — масло полностью разделяет поверх­ности деталей (рис. 6). Полимерная загущающая при­садка в это время понижает вязкость масла, тем са­мым снижая потери мощности, развиваемой двига­телем.

  Противоизносные свойства моторного масла опре­деляются его способностью предотвращать механичес­кий износ деталей двигателя и коррозионный износ цилиндров, поршней, их колец.

  Механическому износу подвержены пары тре­ния — сопряженные детали, двигающиеся относитель­но друг друга. При небольшой скорости перемещения и больших нагрузках (например, деталей газораспределительного механизма) масло не полностью разде­ляет детали, и они контактируют друг с другом (гра­ничный режим смазки).

  Во время перемещения выс­тупы микрорельефа поверхности сталкиваются, что приводит к их разрушению. Оно может проявляться в виде «обламывания» выступов (рис. 7) или образова­ния «борозды» в металле — задире (рис. 8). Для пре­дотвращения разрушения микрорельефа (износа) в моторное масло вводят противоизносные присадки. Они химически преобразуют (модифицируют) поверх­ность металла, образуя на ней тонкую пленку (рис. 9), по которой и происходит скольжение.

  Моющие и диспергирующие свойства.

  Моющие свойства характеризуют способность масла очищать детали двигателя от различных лакообразных отложе­ний, нагара и т. д. Эти свойства обеспечивают введени­ем моющих присадок, содержащих поверхностно-активные вещества (ПАВ), которые «отрывают» частич­ки отложений от деталей и переносят их в масло.

  Диспергирующие свойства (от лат. dispersio — рас­сеяние) удерживают нерастворимые в масле вещества (частицы нагара, продукты неполного сгорания топлива и т. д.) во взвешенном состоянии и не дают им выпасть в осадок. Для придания маслу этих свойств в него вво­дят присадки-дисперсанты, создающие оболочку вокруг частиц загрязнений. Она не позволяет им прилипать к поверхностям двигателя и слипаться друг с другом.

  Антиокислительные свойства определяют стой­кость масла к потере его свойств — старению. Для за­медления этого процесса вводят антиокислительные присадки. Они защищают основу масла от действия кислорода воздуха, препятствуя процессу окисления. Условия работы масла в двигателе настолько жест­ки, что полностью предотвратить его окисление пока не представляется возможным. После выработки антиокислительных присадок начинается рост вязкости масла, коррозионной активности, склонности к образо­ванию отложений и т. д.

  Антикоррозионные свойства характеризуют спо­собность масла предотвращать коррозию деталей дви­гателя, изготовленных из цветных металлов (бронзо­вые втулки, антифрикционное покрытие подшипни­ков коленвала и т. д.).

  Коррозионный износ поршней, цилиндров и их ко­лец возникает из-за воздействия кислот, образующих­ся при окислении масла (см. ниже) и сгорании топли­ва. Для их нейтрализации в масло вводят щелочные присадки. Антикоррозионные присадки образуют на их по­верхности прочные защитные пленки, препятствую­щие прямому контакту с моторным маслом, которое при высокой температуре является агрессивной сре­дой для цветных металлов.

  Энергосберегающие свойства. Полимерные загущающие присадки вместе с модификаторами трения по­зволяют создавать энергосберегающие масла на мало­вязких основах, обеспечивающие экономию топлива. В зависимости от класса масла и режима эксплуата­ции автомобиля экономия топлива может составлять от 1,5–2 до 5,5–6%. Модификаторы трения используют двух типов — твердые (например, дисульфит молибдена — Mo₂S) и жидкие. Первые представляют собой твердые смазы­вающие вещества, тонко диспергированные (измель­ченные) в масле. За счет адгезии (сцепления) они свя­зываются с поверхностями трения и уменьшают его величину при граничном режиме смазки. Жидкие модификаторы трения — соединения, обладающие высокой адсорбцией (поглощение поверхностным сло­ем твердого тела жидкостей или газов) к металлу и образующие на его поверхности «мягкий ворс», сни­жающий силы трения.

Виды масел

  Современные моторные масла подразделяются на три вида: минеральные (Mineral), синтетические (Fully Synthetic) и частично синтетические (Semi Synthetic). Все они состоят из базовых масел и точно подобранно­го пакета присадок, которые вводятся для улучшения эксплуатационных свойств.

  Минеральные моторные масла

  Основой для этого вида являются минеральные ба­зовые масла. Исходное сырье для их получения — мазут, который остается после перегонки нефти при атмосферном давлении.

  Минеральные базовые масла представляют собой сложную смесь большого числа углеводородов (соеди­нений углерода с водородом), причем ее состав в зна­чительной степени зависит от исходного сырья.

  Основной недостаток минеральных основ — значи­тельное изменение вязкости в зависимости от темпе­ратуры. Поэтому в моторных маслах, как правило, ис­пользуют маловязкие основы (для обеспечения холод­ного пуска) с добавлением загущающих (для созда­ния надежной смазывающей пленки при высоких тем­пературах), моющих и прочих присадок. Под действи­ем высокой температуры, химических реакций и ме­ханических нагрузок в двигателе присадки со време­нем разрушаются. Это относится и к загущающим присадкам. Соответственно, ухудшаются вязкостно-температурные свойства, и масло со временем пере­стает обеспечивать надежное смазывание двигателя, особенно при высоких температурах.

  Наиболее распространенные классы вязкости ми­неральных моторных масел: SAE 15W-40, 10W-30.

Для улучшения свойств минеральных базовых ма­сел их подвергают гидрокрекингу, в результате кото­рого получают более однородный состав, близкий по свойствам к синтетическим основам.

  Синтетические моторные масла

  Основой этого типа являются синтетические базо­вые масла, получаемые в процессе химических реак­ций и представляющие собой однородный состав углеводородов или эфиров (органические вещества, по­лучаемые при взаимодействии кислот со спиртами), либо их смесь. Сложность технологий получения син­тетических основ определяет их высокую стоимость (в среднем они в 4–6 раз дороже минеральных).

Исходным сырьем для производства синтетичес­ких базовых масел являются: нефть, газы, получаемые при ее переработке, или продукты сухой перегонки ка­менного угля. Для получения одной из составляющих синтетических основ используют также растительное сырье.

Благодаря однородности состава базовые синтети­ческие масла обладают целым рядом преимуществ перед минеральными и, прежде всего, лучшей вязкос­тно-температурной характеристикой.

  Однако синтетические основы(!) по сравнению с ми­неральными основами(!) имеют не только преимуще­ства, но и недостатки:

■ неблагоприятное воздействие на материалы рези­новых уплотнений;

■ повышенная коррозионная активность к сплавам цветных металлов; « ограниченная растворимость присадок;

■ не стойки к попаданию воды в масло (эфиры).

  Для устранения этих недостатков в качестве базо­вого масла используется оптимальное сочетание сме­си углеводородов и эфиров, а также вводятся соответ­ствующие присадки.

  Благодаря хорошей вязкостно-температурной харак­теристике синтетических основ загущающие присадки вводятся в небольшом количестве или не вводятся совсем. Поэтому в процессе эксплуатации двигателя синтетические моторные масла незначительно изме­няют свои вязкостно-температурные свойства и обес­печивают надежное смазывание двигателя в более широком диапазоне температур.

  Помимо лучших вязкостно-температурных свойств, синтетические моторные масла обладают следующи­ми преимуществами перед минеральными:

■ меньшая испаряемость при высокой температуре;

■ меньший расход на угар;

■ лучшая стойкость к окислению, особенно при высо­ких температурах;

■ меньшая склонность к образованию отложений;

■ более надежное смазывание при высоких нагруз­ках и температурах;

■ больший срок службы;

■ меньшие потери на трение.

  Наиболее распространенные классы вязкости син­тетических моторных масел — SAE OW-30, 0W-40, 5W-40, 5W-50, 10W-40, 10W-60. Однако выпускаются и специализированные синтетические моторные мас­ла с узким температурным диапазоном применения, например 20W-40.

Частично синтетические моторные масла Основой их служит смесь синтетических и высоко­качественных минеральных базовых масел. Доля син­тетической основы может составлять от 20 до 40%. Про­изводство частично синтетических масел (в обиходе — полусинтетики) обусловлено стремлением снизить цену и одновременно обеспечить достаточно высокие эксп­луатационные свойства моторного масла.

  Рекомендации. Для того чтобы двигатель отрабо­тал расчетный ресурс, необходимо обращать внимание на следующее:

■ при выборе моторного масла руководствоваться пе­речнем масел, допущенных к применению произ­водителем автомобиля. Эти смазочные материалы прошли испытания на автозаводе, имеют необходи­мый комплекс свойств и соответствующий допуск к применению;

■ замену масла производить в сроки, установленные производителем. При эксплуатации в городе, по бездорожью и т. д. движение осуществляется пре­имущественно на низших передачах, соответствен­но двигатель совершает большее количество оборо­тов на тысячу километров пробега, чем при движе­нии по трассе. Поэтому в таких условиях эксплуа­тации менять моторное масло необходимо в 1,5— 2 раза чаще, чем указано в инструкции (для авто­мобилей ВАЗ в городских условиях период заме­ны — 5–7 тыс. км);

■ для автомобилей со значительным пробегом заме­ну масла производить чаще, так как условия его ра­боты в изношенных двигателях более жесткие (про­рыв раскаленных газов в картер из-за увеличенных зазоров между поршнями и цилиндрами и т. д.);

■ смену масляного фильтра проводить вместе с заме­ной масла. При использовании топлива сомнитель­ного качества и большом пробеге по запыленной местности желательно заменять его чаще, чем масло (в разумных пределах). Большое количество продук­тов неполного сгорания топлива и пыли из воздуха может вывести фильтр из строя раньше времени;

■ недопустимо смешивать минеральное и синте­тические масла, а также доливать минераль­ное в частично синтетическое из-за разной ра­створимости присадок в минеральной и синте­тической основах. Результатом смешивания может быть выпадение присадок в нераство­римый осадок;

■ доливать следует тот же сорт масла, кото­рый залит в двигатель. Масла разных произво­дителей содержат различные пакеты присадок, которые могут быть несовместимы;

■ если в процессе эксплуатации масло заменялось сво­евременно и имело соответствующее качество, про­мывку двигателя проводить не надо;

■ если не известно, какое масло заливалось в двига­тель ранее, перед заменой (особенно когда будет за­ливаться „синтетика“) необходимо промыть систе­му смазки специально предназначенным для этого маслом. В противном случае свежее высококаче­ственное масло может смыть большое количество отложений, что приведет к быстрому засорению фильтра системы смазки;

■ добавление в моторное масло различных препаратов может улучшить одни его свойства и резко ухудшить другие, что неблагоприятно скажется на состоянии двигателя. Это связано с тем, что в качественном масле пакет присадок точно сбалансирован, а добав­ление в него какого-либо препарата, как правило, на­рушает этот баланс;

■ при выборе не стоит ориентироваться на цвет мас­ла. Большинство вводимых в него присадок дела­ют его более темным;

■ в непрогретом до рабочей температуры масле ще­лочные присадки не успевают нейтрализовать кис­лоты, образующиеся из продуктов неполного сгора­ния топлива, соответственно, происходит усиленный коррозионный износ поршней, их колец и цилинд­ров. Под нагрузкой (при движении автомобиля) дви­гатель прогревается быстрее. Поэтому в холодное время его прогрев „на месте“ следует производить не более 3–5 мин.

  Применять масло с более высоким уровнем свойств, чем указанный производителем автомобилей, не всегда целесообразно. Как правило, стоимость такого масла выше и комплекс его свойств несколько иной, что мо­жет отразиться на надежности работы элементов сис­темы смазки.

  Тем, кто разобрался в классификации моторных ма­сел следует учитывать, что они (классификации) не есть нечто незыблемое, что иллюстрируется следую­щим примером.

  Новая классификация моторных масел по вязко­сти. С 1 августа 2001 г. Обществом автомобильных инженеров США введена в действие новая редакция классификации моторных масел по вязкости — SAE J-300DEC99. Она заменяет классификацию SAE J-300APR97 и отличается изменением требований к низкотемпературным свойствам (динамической вяз­кости) зимних и всесезонных классов масел. Темпера­тура, при которой масла должны обеспечивать прово­рачивание двигателя стартером при холодном пуске, для каждого класса понижена на 5 °С, а значение ди­намической вязкости соответственно повышено при­мерно в два раза (см. таблицу 1). Для 0W и 5W пре­дельные значения динамической вязкости увеличены меньше, чем для остальных классов. Это связано с тем, что всесезонные масла этих групп изготавливаются на синтетической основе или на основе масел, получен­ных гидрокрекингом’’. Они изначально обладают не очень большим увеличением вязкости при пониже­нии температуры.

  Введение этой редакции классификации масел по вяз­кости вызвано существенным улучшением пусковых характеристик новых моделей двигателей (использова­ние электронных систем управления двигателем и т. д.).

  Требования в ней подобраны таким образом, что не приведут к отнесению большинства моторных масел к другим классам вязкости.

  Молибденосодержащие присадки

  В Европе накоплен более чем 40-летний опыт при­менения молибденсодержащих присадок к маслам. Так, соединения молибдена входят в состав высоко­эффективных противоизносных и антифрикционных присадок Molyvan L, VR-357, CRC, Adeka Sakura, Molykott и др.

  Молибденосодержащие присадки образуют на тру­щихся поверхностях прочную пленку, выдерживаю­щую высокие нагрузки, защищающую от задиров, натиров и износа, уменьшающую потери на трение, а это в свою очередь обеспечивает:

■ увеличение надежности и срока службы двигателя и агрегатов трансмиссии;

■ снижение расхода топлива и масла;

■ уменьшение уровня шумов и вибраций;

■ облегчение холодного пуска двигателя.

  Улучшаются не только технико-экономические, но и экологические параметры эксплуатации автомоби­ля, так как эффективная работа цилиндропоршневой группы позволяет снизить содержание СО и СН в вы­хлопных газах. Примером отечественной молибденосодержащей присадки является препарат „Молитранс“.

  Смазочная способность масла с „Молитрансом“ обес­печивается независимо от состояния двигателя авто­мобиля, однако наиболее целесообразно применение присадки в старых двигателях или при эксплуатации двигателя на высоких скоростях и нагрузках, так как при этом возникают условия для разрыва тонкой плен­ки смазки или возникновения „граничного“ трения. Обычные противоизносные присадки, имеющиееся в каждом моторном масле, в таких условиях снижают свою эффективность, а защитные пленки с молибде­ном в зоне трения предотвращают сухое трение.

  Действие молибденсодержащих препаратов наибо­лее эффективно после пробега в 350–400 км. После слива масла с присадкой защита двигателя обеспечи­вается на протяжении около 1000 км.

  „Молитранс“ эффективен, даже когда двигатель ра­ботает как „швейцарские“ часы, а ведущего моста не слышно, так как экономия 2–5% топлива перекрыва­ет расходы на приобретение присадки после 3000 км пробега автомобиля. Эффективность модификаторов трения и противоизносных присадок повышается, если использовать их после промывки двигателя или ремонта агрегата транс­миссии.

  Присадки в масла двигателя и агрегаты трансмис­сии нужно вводить заблаговременно, но не раньше, чем закончится рекомендованный заводом-изготовителем период обкатки двигателя или агрегата трансмиссии.