Ключевые аспекты выбора моторного масла для современных двигателей

Развитие автомобильной индустрии

Вряд ли кто-то будет спорить с тем, что основная функция моторных масел заключается в охлаждении двигателя. Но с развитием автомобилей задачи этих смазочных материалов значительно увеличиваются. Современные моторные масла должны не только охлаждать и защищать, но и снижать вредные выбросы, экономить энергию, обеспечивать дополнительную защиту для двигателей с турбонаддувом и многое другое.

Сегодня на Земле насчитывается около 1 миллиарда автомобилей. Каждую минуту в мире собирается 200 новых машин. В среднем на 1 тысячу человек приходится 0,43 автомобиля. При этом автопарк растет быстрее, чем население планеты. Лидерами по производству автомобилей на душу населения являются США и, неожиданно, Люксембург.

Считается, что полноценной альтернативы двигателям внутреннего сгорания в ближайшие десятилетия не существует. Прогнозы развития рынка легковых автомобилей в ЕС показывают, что бензиновые двигатели будут преобладать, хотя доля дизельных также увеличивается — сейчас они составляют более 37%. В то же время в США дизельные двигатели не пользуются популярностью, их доля составляет всего 2%.

С ростом цен на бензин и дизельное топливо наблюдается тенденция перевода двигателей на газ. Гибридные двигатели также начинают набирать популярность. Ожидается, что к 2015 году массово внедрятся смешанные системы подачи топлива: бензин/дизель.

Ключевые характеристики моторных масел

Крайне важными характеристиками качества моторного масла являются его сульфатная зольность и высокотемпературная вязкость на сдвиг.

Сульфатная зольность

Сульфатная зольность — это показатель, который показывает количество металлосодержащих присадок в масле. Чем больше таких присадок, тем выше зольность. Однако как избыток, так и недостаток присадок могут навредить моторному маслу, так как они могут стать источником низкотемпературных отложений, таких как шлам, смолы и кокс. В производстве моторных масел наблюдается тенденция к снижению сульфатной зольности — ниже 1,5%. В большинстве современных автомобилей используется топливо с низким содержанием серы.

Зольность, а также сера и фосфор, содержащиеся в отработанных газах, значительно ухудшают работу нейтрализаторов и забивают ячейки сажевых фильтров. Для решения этой проблемы были разработаны масла SAPS. В этой аббревиатуре указаны ограничения на сульфатную зольность (Sulphated Ash), фосфор (Phosphorus) и серу (Sulphur). Использование масел SAPS позволяет увеличить срок службы систем очистки до 100 тысяч километров пробега. Это особенно важно, ведь катализаторы, содержащие дорогие металлы, стоят недешево.

Высокотемпературная вязкость на сдвиг (HTHS)

Известно, что наибольшему износу подвергаются цилиндро-поршневая группа и коленвал. На ЦПГ приходится 60% износа, на коленвал — 40%. Поэтому еще одним важным показателем качества масла является HTHS, или высокотемпературная вязкость на сдвиг. В двигателе этот параметр аналогичен работе подшипников коленвала и измеряется в милипаскалях в секунду.

В настоящее время наблюдается тенденция к снижению вязкости на сдвиг с обычной величины 3,5 мП/сек. Если моторное масло имеет пониженную HTHS, его следует использовать только в новых двигателях, готовых к этому. Использование масла с пониженным HTHS в неподходящих двигателях может привести к ускоренному износу. Это связано с тем, что в двигателях, предназначенных для масла с пониженной HTHS, расстояние между трущимися поверхностями значительно уменьшено, детали плотно пригнаны, и зазор минимален.

Если же использовать масла с нормальной вязкостью в традиционных двигателях, где зазор больше необходимого, то может произойти разрыв масляной пленки и контакт металл-металл. В настоящее время масла с пониженным HTHS применяются в некоторых моделях VW, а также на некоторых автомобилях BMW и MB, что способствует экономии топлива. Однако в большинстве современных моделей все еще используются масла со стандартной величиной HTHS.

Экологические требования и рециркуляция

В сегодняшнем мире все больше ужесточаются экологические нормы, ведь автомобили производят до 60% всех вредных выбросов в атмосферу. Автомобильные выхлопы содержат до 200 химических соединений, наиболее опасными из которых являются монооксид углерода, углеводороды, сера, фосфор и твердые частицы, такие как сажа, которая образуется в основном от тяжелых дизелей. Формально сажа состоит из чистого углерода, который, казалось бы, не опасен. Но в процессе выхлопа она выступает в роли абсорбента вредных соединений, накапливая канцерогены.

Введение системы рециркуляции отработавших газов создало новые требования к моторным маслам.

Рециркуляция — это подача части отработанных газов обратно в двигатель — помогла снизить содержание оксидов азота в выхлопе. Однако из-за рециркуляции увеличилась температура картерного масла, в среднем с +120 °C до +130 °C. Поэтому моторное масло должно обладать улучшенными антиокислительными свойствами. В противном случае сокращение оксидов азота может привести к увеличению выбросов сажи. Решение было найдено в использовании беззольных присадок на основе азота и маниха, позволяя сохранить нужное количество металлсодержащих добавок без вреда для систем очистки.

Качество работы масла напрямую зависит от качества топлива. Чтобы современное масло функционировало эффективно, содержание серы в топливе не должно превышать 0,005 %.

Экономия топлива и интервалы замены

Интервал замены масла (срок его эксплуатации) увеличивается за счет использования антиокислительных присадок. Интервалы замены определяются автопроизводителем, поэтому важно следовать его рекомендациям, независимо от используемого масла. В то же время стоит учитывать, что этот интервал зависит от ряда субъективных факторов. Например, в городских условиях или при использовании высокосернистого топлива он сокращается почти в два раза. Кроме того, 80% износа двигателя происходит за последние 20% работы масла, поэтому лучше заменять масло немного раньше, чем рекомендовано.

Снижение расхода топлива — одна из главных задач, которые ставят перед собой производители автомобилей. Для этого они улучшают аэродинамику, применяют металлокерамику, алюминий и другие легкие материалы, чтобы снизить вес. Ведется работа над уменьшением сопротивления качению шин и разработкой новых конструкций трансмиссии для минимизации потерь при передаче крутящего момента. Однако основные усилия направлены на совершенствование двигателей: разработку новых систем впрыска и новых энергосберегающих моторных масел.