Як вибрати моторне масло
Загальновідомо, що сучасний двигун потребує моторної олії. Але що воно там робить, повною мірою розуміють мало хто. Однак чомусь зараз нікого не влаштовують ті олії, які застосовувалися тридцять-п'ятдесят-вісімдесят років тому. Усі прагнуть у міру можливостей "годувати" свою машину так званою "синтетикою". І все-таки, як працює цей серйозний компонент у двигуні?
З чого зроблено олію
У споживачів поширені уявлення про поділ моторного масла на мінеральну, напівсинтетичну та синтетичну. Фахівці масляни-хіміки поділяють олії простіше – на мінеральні та синтетичні. Якщо мінеральна олія має якусь частину доданої синтетики (як у базовій олії, так і в пакеті присадок), вони вже називають її синтетичною. Деякі виробники автомобільних масел використовують цей прийом як маркетинговий хід – найчастіше на банку з невеликим відсотком синтетики красується напис Synthetic, Fully Synthetic та інше (законом це не заборонено). Чисто синтетичних масел у світі не так багато – є вони лише у кількох великих виробників, таких як, наприклад, Castrol. Мінеральні олії одержують із нафтопродуктів шляхом перегонки. Головна проблема мінеральних масел – «довгі» парафінові молекули, якими їх нагородила природа-мати, тому мінеральні олії швидко втрачають свої властивості під час експлуатації. Мінеральні олії – це побічний продукт при отриманні бензину та інших видів палива. Максимально покращити мінеральні олії дозволяє технологічний процес гідрокрекінг (буквальний переклад - «водень-ламати»), що дозволяє змінювати парафінову молекулу. В даний час чисто мінеральних олій на ринку практично немає. Властивості свіжої мінеральної олії (в аналогічному класі) можуть дуже незначновідрізнятиметься від властивостей синтетичного. Але в процесі експлуатації характеристики у мінеральної олії погіршуються набагато швидше, ніж у синтетичної.
Найвищий рівень у виробництві моторних масел – синтетична олія. Його теж одержують із нафтопродуктів, але вже піддаючи їх хімічній обробці. В результаті на виході створюються молекули із заданими властивостями – поліальфаолефіни (ПАТ). Олії, що складаються з ПАТ, позбавлені проблем мінеральних олій. Через особливості технології виробництво будь-якого синтетичного масла, такого як, скажімо, Castrol EDGE SAE 0W-40, суттєво дорожче та складніше, ніж мінерального. Однак синтетичне масло має переваги при роботі двигуна в холодних умовах, крім того, воно стійкіше до впливу високих температур. Завдяки кращій плинності та прокачування, зниження тертя під час пуску та прогріву двигуна навіть при негативних температурах економиться паливо, двигун працює більш ефективно, крім того, збільшується його ресурс. Виходить, якщо двигун експлуатується «жорстко» (великі пробіги, короткі зимові поїздки, рух у пробках, у глибокому снігу, у піску, бруду, практикується буксирування трейлерів, їзда з малою та великою швидкістю, якщо двигун не відрегульований або несправний, тобто .. ллють інжектори та форсунки, є пропуски запалювання), альтернативи синтетиці на даний момент часу не існує. І абсолютно невірна думка, що в старий двигун треба заливати масло простіше, дешевше, адже це все одно, що годувати літню людину поганими продуктами і лікувати якими доведеться ліками.
Виробництво високоякісних моторних олій потребує великих витрат. Найважливішим і найдорожчим етапом виробництва є випробування готових зразків. Для цього будуються величезні лабораторії,закуповується дороге обладнання, стенди для випробувань. Сastrol – одна з небагатьох компаній, що має лабораторну установку для виробництва та випробування товарної партії олії – 20 м3 (усім відомо, якщо приготувати каструлю борщу – він буде смачний, але якщо варити за тим самим рецептом у великому казані – невідомо, що вийде). Серйозні автомобільні корпорації та виробники масел розробляють двигуни та олії спільно, укладаючи між собою стратегічні угоди, і рекомендують автовласникам заливати саме ці олії. З Castrol, наприклад, уклали угоди BMW, Jaguar, Land Rover, Volvo, Audi, Aston Martin, Honda, Ford, а також альянс Renault-Nissan. Тому на оливних кришках цих автомобілів є напис «Castrol» (такі кришки є тільки з логотипом Castrol).
Зазвичай автовиробник вказує просто мінімальні вимоги до олії. У процесі експлуатації в будь-якій олії накопичуються з'єднання, що утворюються з його компонентів в умовах високих або низьких температур двигуна, що працює, а також продукти згоряння палива та інше. Коли цих домішок накопичується досить багато, олія стає непридатною. В ідеалі слід контролювати зміни властивостей працюючого масла в динаміці, щоб замінити його не раніше і не пізніше, а саме в той момент, коли використовувати його стало не можна. На жаль, на більшості транспортних засобів, що використовуються зараз, немає ніяких приладів, здатних виконувати таку функцію, і заміну масла проводять в залежності від пробігу відповідно до рекомендацій виробника автомобіля, тому дуже важливо застосовувати матеріали із запасом робочих властивостей вище мінімальних (запас кишеню не тягне) . Також треба пам'ятати - у дорожніх пробках, наприклад, двигун працює на неодружених оборотах, що длямоторного масла набагато гірше, ніж робота в режимі помірного навантаження та середніх швидкостей. Виходить – пробіг нульовий, а олія зношується. Так що краще змінити масло трохи раніше, ніж наказано, а вже про те, щоб їздити на продукті, що вичерпав свій ресурс, і говорити не доводиться. Терміни заміни олії та рівень її якості наказує тільки виробник автомобілів. Зараз деякі європейські виробники вантажних автомобілів забезпечують свої двигуни датчиками, що визначають кислотно-лужні, в'язкісні, температурні та інші властивості олії безпосередньо на техніці, що експлуатується. Завдяки цьому вони контролюють стан олії у будь-який момент часу, і, як тільки характеристики олії виходять за допустимі межі, стає очевидною необхідність його заміни. У Європі на найбільш перспективних моделях автотехніки, що відповідають вимогам Євро-4, вже зараз у вихлопній системі встановлюють фільтри сажі DPF і системи селективного каталітичного відновлення SCR. Жорсткі екологічні вимоги та нові конструкції автомобілів спричинили створення нового європейського класу масел – ACEA C1, C2, C3. Castrol вже випустив такі олії - Castrol Magnatec 5W-30 C3, Magnateс 5W-40 C3. При застосуванні звичайних масел (не С3) дорогі системи DPF, SCR виходять з ладу, і двигун переходить в аварійний режим, що дозволяє рухатись автомобілю зі швидкістю не більше 60 км/год.
Як працює олія
Моторне масло сприяє ефективній роботі двигуна і є головною його деталлю, тому що в шатунному підшипнику масло грає роль тіла кочення, яке у звичайному підшипнику здійснюють ролики та кульки. За відсутності масляного клина двигун негайно виходить із ладу. При цьому важливо мати задану в'язкість, яка довго незмінюється. Олія виконує безліч важливих функцій, основними з яких є змащення та охолодження.
Тертя пов'язане з будь-яким механічним рухом. В автомобільному двигуні воно небажане і повинно бути знижено - енергії палива, що спалюється, призначено витрачатися на рух, а не на подолання тертя. Зниження тертя сприяє також збільшення ресурсу працюючих деталей та зниження витрати палива. При граничному терті працюючі без мастила, металеві поверхні, що стикаються, швидко зношуються, відбувається їх руйнування з накопиченням мікроскопічних металевих уламків на межі зіткнення і нагрівання до екстремально високих температур (аж до зварювання деталей). Адже на будь-якій, навіть ретельно відшліфованій поверхні є мікроскопічні виступи та нерівності, величина яких залежить від класу обробки деталі. Гідродинамічний тертя (масляний клин) - ідеальні умови для роботи поверхонь, що стикаються. У цих умовах між працюючими деталями є захисний шар мастила. Необхідні умови для цього виду тертя – відповідна швидкість та в'язкість олії. Однак досить часто зустрічається так зване змішане тертя - проміжне між граничним та гідродинамічний. Тут моторне масло перебуває у складних умовах, особливо у момент пуску двигуна. Його завдання – забезпечувати захисний мастильний шар, зводячи до мінімуму тертя та знос. Масляна плівка між циліндром і поршнем, крім того, повинна витримувати гігантський тиск, що створюється в камері згоряння при вибуху паливної суміші та при контакті кулачка розподільного валу з клапаном.
Моторне масло, крім зниження тертя, охолоджує працюючі деталі – це єдиний агент, який має можливість відвести тепло від поршня та поршневих кілець. Наприклад, дляфорсованих моторів потрібно додаткове охолодження шляхом упорскування масла через спеціальні канали на днище поршня, а для охолодження самої олії використовуються додаткові масляні радіатори. У роботі масла в двигуні величезну роль грає в'язкість. Ця характеристика знаходиться в сильній залежності від температури, що особливо важливо в холодну пору року. Сьогодні в'язкість моторного масла – будь-якої, як мінеральної, так і синтетичної – класифікується за міжнародною системою SAE J300. Найнижчий клас в'язкості – SAE 0W, тоді як максимальний – SAE 60. Практично скрізь використовуються олії, призначені для цілорічного використання, що перекривають кілька класів в'язкості. Їхній робочий діапазон визначається двома цифрами після літер SAE. Наприклад, всесезонне масло Castrol EDGE SAE 0W-40 працює при пуску холодного двигуна, як SAE 0W, а при прогрітому до робочої температури двигуні - як SAE 40. Воно дозволяє не думати про запуск двигуна при температурах нижче 0? З одночасно забезпечуючи оптимальне змащування деталей при екстремально високих температурах. Практично в'язкість масел, скажімо, Castrol Magnatec SAE 10W-40, Castrol Magnatec SAE 5W-40,Castrol EDGE 0W-40, однакова - адже вона характеризується в даному випадку цифрою 40. А ось пускова температура, тобто мінімальна температура, при якій ці масла забезпечують безперебійний запуск двигуна, що характеризується першою цифрою – тобто 10W, 5W та 0W відповідно. Зрозуміло, що в такому режимі навіть в умовах дуже сильного морозу двигун працює 2-3 хвилини, тобто до тих пір, поки не прогріється.
Олія базова та присадки
Усі наявні сьогодні у продажу всесезонні олії складаються з базової олії та доданих до неї присадок (їх склад задає колір свіжої олії,колір олії не стандартизований і ніяк не говорить про якість олії), що покращують і доповнюють властивості базової олії. Однією з таких присадок є так звані загусники, що додаються в базове масло, властивості якого приблизно відповідають низькому класу в'язкості SAE, що вказується на готовому продукті. Загущувачі - присадки, що швидко зношуються, тому, чим їх менше, тим масла стабільніше. Зрозуміло, що для олії SAE 50, 60 загусників треба більше, ніж для олії SAE 20, 30, 40. Тому сильно загущені олії доводиться частіше міняти. Молекули загусників при низьких температурах знаходяться як би в скрученому в клубок стані і мало впливають на в'язкість. При підвищенні температури вони розправляються, збільшуються в обсязі і, таким чином, значно компенсують втрату в'язкості базового масла в цих умовах. Ще однією присадкою сучасних олій є дисперсанти. Справа в тому, що в моторне масло неминуче потрапляють продукти згоряння бензинових або дизельних двигунів, залишки палива, що не згоріло, сажа; накопичуються в ньому і продукти, що утворюються при старінні самої олії. Дисперсанти перешкоджають злипанню продуктів окислення, утворенню шламу та осадженню смол на поверхні деталей, підтримуючи колоїдні частинки у зваженому стані до наступної заміни олії. Є і присадки, що забезпечують чистоту двигуна, - це детергенти - своєрідний пральний порошок для двигуна. Вони, наприклад, нейтралізують продукти окислення, що утворюються під час холодного пуску двигуна, а також запобігають залипанню поршневих кілець. Присадкою є і антиоксиданти, що уповільнюють процеси старіння олії. При старінні олії в ньому протікають окислювальні процеси з утворенням відкладів та шламів. Антиоксиданти нейтралізують їх протягомвсього терміну служби олії.
Серйозні виробники випускають олії, адаптовані до умов регіону. Також здійснюється контроль якості кожної партії масла, що випускається, що робить не кожен виробник. Інакше кажучи, якісне масло, призначене для Америки чи Японії, непридатне для України, навіть якщо воно заливається в один і той же автомобіль. В автомобіль, що експлуатується в Україні, необхідно заливати олію, призначену для українського ринку. Адже при виробництві олії враховуються не лише кліматичні умови, а й дорожні та інші характеристики регіону. Скажімо, наш бензин сильно відрізняється від японського, тому що виробляється з більш «брудних» сортів нафти (інших немає) плюс старі технології та заводи. А про те, що паливні характеристики надзвичайно важливі для роботи олії, можна не казати. Також очевидні відмінності у запиленості між нашими дорогами та японськими, та є й безліч інших відмінностей…