Из чего сделано масло

У потребителей распространены представления о делении моторного масла на минеральное, полусинтетическое и синтетическое. Специалисты масленщики-химики разделяют масла проще – на минеральные и синтетические. Если минеральное масло имеет какую-то часть добавленной синтетики (как в базовом масле, так и в пакете присадок), они уже называют его синтетическим. Некоторые производители автомобильных масел используют этот прием как маркетинговый ход – зачастую на банке с небольшим процентом синтетики красуется надпись Synthetic, Fully Synthetic и прочее (законом это не запрещено). Чисто синтетических масел в мире не так много – есть они лишь у нескольких крупных производителей, таких как, например, Castrol. Минеральные масла получают из нефтепродуктов путем перегонки. Главная проблема минеральных масел – «длинные» парафиновые молекулы, которыми их наградила природа-мать, поэтому минеральные масла быстро теряют свои свойства при эксплуатации. Минеральные масла – это побочный продукт при получении бензина и других видов топлива. Максимально улучшить минеральные масла позволяет технологический процесс гидрокрекинг (буквальный перевод – «водород-ломать»), позволяющий изменять парафиновую молекулу. В настоящее время чисто минеральных масел на рынке практически нет. Свойства свежего минерального масла (в аналогичном классе) могут очень незначительно отличаться от свойств синтетического. Но в процессе эксплуатации характеристики у минерального масла ухудшаются гораздо быстрее, чем у синтетического.

Наивысший уровень в производстве моторных масел – синтетическое масло. Его тоже получают из нефтепродуктов, но уже подвергая их химической обработке. В результате на выходе создаются молекулы с заданными свойствами – полиальфаолефины (ПАО). Масла, состоящие из ПАО, лишены проблем минеральных масел. Из-за особенностей технологии производство любого синтетического масла, такого как, скажем, Castrol EDGE SAE 0W-40, существенно дороже и сложнее, чем минерального. Однако синтетическое масло имеет преимущества при работе двигателя в холодных условиях, кроме того, оно более устойчиво к воздействию высоких температур. Благодаря лучшей текучести и прокачиваемости, снижению трения во время пуска и прогрева двигателя даже при отрицательных температурах экономится топливо, двигатель работает более эффективно, кроме того, увеличивается его ресурс. Получается, если двигатель эксплуатируется «жестко» (большие пробеги, короткие зимние поездки, движение в пробках, в глубоком снегу, в песке, грязи, практикуется буксировка трейлеров, езда с малой и большой скоростью, если двигатель не отрегулирован или неисправен, т.е. льют инжекторы и форсунки, есть пропуски зажигания), альтернативы синтетике на данный момент времени не существует. И абсолютно неверно мнение, что в старый двигатель надо заливать масло попроще, подешевле, ведь это все равно, что кормить пожилого человека плохими продуктами и лечить какими придется лекарствами.

Производство высококачественных моторных масел требует больших затрат. Самым важным и дорогим этапом производства является испытание готовых образцов. Для этого строятся огромные лаборатории, закупается дорогостоящее оборудование, стенды для испытаний. Сastrol – одна из немногих компаний, имеющая лабораторную установку для производства и испытания товарной партии масла – 20 м3 (всем известно, если приготовить кастрюлю борща – он будет вкусный, но если варить по тому же рецепту в большом котле – неизвестно, что получится). Серьезные автомобильные корпорации и производители масел разрабатывают двигатели и масла совместно, заключая между собой стратегические соглашения, и рекомендуют автовладельцам заливать именно эти масла. С Castrol, например, заключили соглашения BMW, Jaguar, Land Rover, Volvo, Audi, Aston Martin, Honda, Ford, а также альянс Renault-Nissan. Поэтому на маслозаливных крышках этих автомобилей есть надпись «Castrol» (такие крышки есть только с логотипом Castrol).

Обычно автопроизводитель указывает просто минимальные требования к маслу. В процессе эксплуатации в любом масле накапливаются соединения, образующиеся из его компонентов в условиях высоких или низких температур работающего двигателя, а также продукты сгорания топлива и прочее. Когда этих примесей накапливается достаточно много, масло становится непригодным. В идеале следовало бы контролировать изменения свойств работающего масла в динамике, чтобы заменить его не раньше и не позже, а именно в тот момент, когда использовать его стало нельзя. К сожалению, на большинстве использующихся сейчас транспортных средств нет никаких приборов, способных выполнять такую функцию, и замену масла производят в зависимости от пробега в соответствии с рекомендациями производителя автомобиля, поэтому очень важно применять материалы с запасом рабочих свойств выше минимальных (запас карман не тянет). Также надо помнить – в дорожных пробках, к примеру, двигатель работает на холостых оборотах, что для моторного масла гораздо хуже, чем работа в режиме умеренной нагрузки и средних скоростей. Получается – пробег нулевой, а масло изнашивается. Так что лучше сменить масло немного раньше, чем предписано, а уж про то, чтобы ездить на исчерпавшем свой ресурс продукте, и говорить не приходится. Сроки замены масла и уровень его качества предписывает только производитель автомобилей. Сейчас некоторые европейские производители грузовых автомобилей снабжают свои двигатели датчиками, определяющими кислотно-щелочные, вязкостные, температурные и прочие свойства масла непосредственно на эксплуатируемой технике. Благодаря этому они контролируют состояние масла в любой момент времени, и, как только характеристики масла выходят за допустимые пределы, становится очевидной необходимость его замены. В Европе на наиболее перспективных моделях автотехники, соответствующих требованиям Евро-4, уже сейчас в выхлопной системе устанавливают сажевые фильтры DPF и системы селективного каталитического восстановления SCR. Жесткие экологические требования и новые конструкции автомобилей послужили причиной для создания нового европейского класса масел – ACEA C1,C2,C3. Castrol уже выпустил такие масла – Castrol Magnatec 5W-30 C3, Magnateс 5W-40 C3. При применении обычных масел (не С3) дорогостоящие системы DPF, SCR выходят из строя, и двигатель переходит в аварийный режим, позволяющий двигаться автомобилю со скоростью не более 60 км/ч.

Как работает масло

Моторное масло способствует эффективной работе двигателя и является главной его деталью, так как в шатунном подшипнике масло играет роль тела качения, которое в обычном подшипнике осуществляют ролики и шарики. При отсутствии масляного клина двигатель немедленно выходит из строя. При этом важно иметь заданную вязкость, которая долго не меняется. Масло выполняет множество важных функций, основными из которых является смазка и охлаждение.

Трение связано с любым механическим движением. В автомобильном двигателе оно нежелательно и должно быть снижено – энергии сжигаемого топлива предназначено тратиться на движение, а не на преодоление трения. Снижение трения способствует также увеличению ресурса работающих деталей и снижению расхода топлива. При граничном трении работающие без смазки, соприкасающиеся металлические поверхности быстро изнашиваются, происходит их разрушение с накоплением микроскопических металлических осколков на границе соприкосновения и нагрев до экстремально высоких температур (вплоть до сваривания деталей). Ведь на любой, даже тщательнейшим образом отшлифованной поверхности есть микроскопические выступы и неровности, величина которых зависит от класса обработки детали. Гидродинамическое трение (масляный клин) – идеальные условия для работы соприкасающихся поверхностей. В этих условиях между работающими деталями имеется защитный слой смазки. Необходимые условия для этого вида трения – соответствующая скорость и вязкость масла. Однако довольно часто встречается так называемое смешанное трение – промежуточное между граничным и гидродинамическим. Здесь моторное масло находится в сложных условиях, особенно в момент пуска двигателя. Его задача – обеспечивать защитный смазочный слой, сводя к минимуму трение и износ. Масляная пленка между цилиндром и поршнем, кроме того, должна выдерживать гигантское давление, создаваемое в камере сгорания при взрыве топливной смеси и при контакте кулачка распредвала с клапаном.

Моторное масло, кроме снижения трения, охлаждает работающие детали – это единственный агент, имеющий возможность отвести тепло от поршня и поршневых колец. К примеру, для форсированных моторов требуется дополнительное охлаждение путем впрыска масла через специальные каналы на днище поршня, а для охлаждения самого масла используются дополнительные масляные радиаторы.

В работе масла в двигателе огромную роль играет вязкость. Эта характеристика находится в сильной зависимости от температуры, что особенно важно в холодный период года. Сегодня вязкость моторного масла – любого, как минерального, так и синтетического – классифицируется по международной системе SAE J300. Самый низкий класс вязкости – SAE 0W, тогда как максимальный – SAE 60. Практически везде используются масла, предназначенные для круглогодичного использования, перекрывающие несколько классов вязкости. Их рабочий диапазон определяется двумя цифрами после букв SAE. К примеру, всесезонное масло Castrol EDGE SAE 0W-40 работает при пуске холодного двигателя, как SAE 0W, а при прогретом до рабочей температуры двигателе – как SAE 40. Оно позволяет не думать о запуске двигателя при температурах ниже 0º С, одновременно обеспечивая оптимальное смазывание деталей при экстремально высоких температурах. Практически вязкость масел, скажем, Castrol Magnatec SAE 10W-40, Castrol Magnatec SAE 5W-40,Castrol EDGE 0W-40, одинакова – ведь она характеризуется в данном случае цифрой 40. А вот пусковая температура, то есть минимальная температура, при которой эти масла обеспечивают бесперебойный запуск двигателя, характеризуется первой цифрой – то есть 10W, 5W и 0W соответственно. Понятно, что в таком режиме, даже в условиях очень сильного мороза двигатель работает 2-3 минуты, то есть до тех пор, пока не прогреется.

Масло базовое и присадки

Все имеющиеся сегодня в продаже всесезонные масла состоят из базового масла и добавленных в него присадок (их состав задает цвет свежего масла, цвет масла не стандартизирован и никак не говорит о качестве масла), улучшающих и дополняющих свойства базового масла. Одной из таких присадок являются так называемые загустители, добавляемые в базовое масло, свойства которого приблизительно соответствуют указываемому на готовом продукте низкому классу вязкости SAE. Загустители – самые быстро изнашиваемые присадки, поэтому, чем их меньше, тем масла стабильнее. Понятно, что для масла SAE50, 60 загустителей надо больше, чем для масла SAE 20, 30, 40. Поэтому сильно загущенные масла приходится чаще менять. Молекулы загустителей при низких температурах находятся как бы в скрученном в клубок состоянии и мало влияют на вязкость. При повышении температуры они расправляются, увеличиваются в объеме и, таким образом, в значительной степени компенсируют потерю вязкости базового масла в этих условиях. Еще одной присадкой современных масел являются дисперсанты. Дело в том, что в моторное масло неизбежно попадают продукты сгорания бензиновых или дизельных двигателей, остатки несгоревшего топлива, сажа; накапливаются в нем и продукты, образующиеся при старении самого масла. Дисперсанты препятствуют слипанию продуктов окисления, образованию шлама и осаждению смол на поверхности деталей, поддерживая коллоидные частицы во взвешенном состоянии до следующей замены масла. Имеются и присадки, обеспечивающие чистоту двигателя, – это детергенты – своеобразный «cтиральный порошок» для двигателя. Они, к примеру, нейтрализуют продукты окисления, образующиеся во время холодного пуска двигателя, а также предотвращают залипание поршневых колец. Присадкой являются и антиоксиданты, замедляющие процессы старения масла. При старении масла в нем протекают окислительные процессы с образованием отложений и шламов. Антиоксиданты нейтрализуют их в течение всего срока службы масла.

В среднем масло, заливаемое в двигатели, на три четверти состоит из базового масла и на одну четверть из присадок (т.е. в четырехлитровой канистре 3 литра – база, а 1 литр – это присадки, где около 80 процентов – примерно 800 мл – моющие и дисперсанты). Поэтому, если двигатель внутри сильно загрязнен шламами в результате неправильной эксплуатации, при применении некачественного масла или топлива специалисты Сastrol предписывают срочную замену масла на свежее качественное и уменьшение следующего срока замены. Необходимо помнить – очень важно поддерживать двигатель в чистоте, так как полностью отмыть его изнутри без разборки невозможно. Все пропорции масла профессионалы еще на стадии разработки нового продукта выверяют в лабораториях, оборудованных по последнему слову в науке, и тщательно тестируют. Благодаря этому удается создавать продукты, показатели которых не только соответствуют принятым международным стандартам API, ACEA, но и превосходят их, а в ряде случаев даже весьма существенно. Любое изменение соотношений компонентов из-за эффекта синергии (эффект синергетический – при смешивании разных веществ их свойства могут усиливаться или ослабевать) может драматическим образом изменить свойства масла даже в отношении тех характеристик, к которым добавляемая присадка, казалось бы, никакого отношения не имеет. В связи с этим никаких дополнительных присадок заливать в уже готовое масло производители категорически не рекомендуют. Маслу и так предстоит серьезная борьба с негативными процессами при эксплуатации, и нет необходимости нагружать его дополнительной работой. Более того, в случае, когда потребитель решил провести эксперимент на своем автомобиле и на свой страх и риск долил в масло какую-то присадку, производитель снимает свою гарантию на свойства продукта – ведь неизвестно, как добавляемые компоненты присадки будут взаимодействовать с уже имеющимися в масле веществами и как изменятся их характеристики. При этом понятно, что любые масла можно смешивать – это самые родственные вещества. Главное, делать это при необходимости и подбирать масла аналогичных классификаций.

Серьезные производители выпускают масла, адаптированные к условиям региона. Также осуществляется контроль качества каждой партии выпускаемого масла, что делает не каждый производитель. Иначе говоря, качественное масло, предназначенное для Америки или Японии, непригодно для России, даже если оно заливается в один и тот же автомобиль. В автомобиль, эксплуатирующийся в России, необходимо заливать масло, предназначенное для российского рынка. Ведь при производстве масла учитываются не только климатические условия, но и дорожные и прочие характеристики региона. Скажем, наш бензин сильно отличается от японского, так как производится из более «грязных» сортов нефти (других нет) плюс старые технологии и заводы. А о том, что топливные характеристики чрезвычайно важны для работы масла, можно не говорить. Также очевидны различия в запыленности между нашими дорогами и японскими, да есть и масса других различий…