Масло на замену и промывка двигателя: экспертиза «За рулем»
Раньше не было турбомоторов с непосредственным впрыском топлива, а эффект LSPI проявляется именно у них. LSPI (Low-speed pre-ignition) – это нежелательное раннее зажигание, которое на двигателях прежних конструкций не наблюдалось. Порция топлива, поданного форсункой, долетает до стенки цилиндра так быстро, что не успевает по дороге полностью испариться. Оказавшись между стенкой цилиндра и кромкой поршня, капли топлива сталкиваются с раскаленными частицами нагара, вследствие чего иногда происходит взрывообразное воспламенение смеси топлива с моторным маслом.
Нечто подобное знакомо по тепловозным дизелям: порой такие моторы продолжают работать вообще без топлива, сжигая вместо него масло. Примерно так же себя ведут и даунсайзинговые бензиновые двигатели с высоким давлением в конце такта сжатия. В итоге резко возрастает температура, увеличивается давление в цилиндрах, разрушаются детали мотора.
Для предотвращения эффекта LSPI конструкторы изменяют, например, геометрию камеры сгорания. И выдвигают требования к моторным маслам – в частности, к увеличению температуры вспышки масла, для устранения проблем LSPI.
С 1 мая 2018 года требования обновили – появилась спецификация API SN Plus, обладающая обратной совместимостью с предыдущей API SN. Во все турбомоторы с непосредственным впрыском, даже произведенные до 2018 года, желательно лить масла API SN Plus.
HTHS и скорость сдвига
Параметр HTHS (High Temperature High Shear) – так называемая «высокотемпературная вязкость при высокой скорости сдвига». Суть в том, что в отличие от привычной вязкости при 100˚ С, на которую указывают цифры в обозначении после W (например, «30» в 5W‑30), HTHS – не кинематическая, а так называемая динамическая вязкость, измеряемая при 150˚ С. Она характеризует сопротивление, оказываемое маслом при попытке сдвигать один его слой относительно другого.
Чем ниже HTHS, тем лучше энергосберегающие функции моторного масла, поскольку ниже потери на трение. С другой стороны, чем больше HTHS, тем выше прочность масляной пленки. Поэтому такая вязкость не должна быть большой или маленькой: нужен оптимум для данного мотора и условий эксплуатации.
На банках HTHS не указывают по простой причине: этот параметр фактически связан со спецификацией масла:
15W / 20W / 25W-40
Зольность и SАPS
SАPS – это сокращение от Sulphated Ash, Phosphorus, Sulphur. Термин определяет содержание в моторных маслах соответственно сульфатной золы, фосфора и серы. Масла со средней или низкой зольностью – Mid SAPS и Low SAPS – нужны для машин, оснащенных системами понижения токсичности отработавших газов и трехкомпонентными каталитическими нейтрализаторами: они продлевают их ресурс. А полнозольные масла (Full SAPS) этого обеспечить не могут. Однако они менее чувствительны к воздействию некондиционного топлива.
Как разобраться, у какого из продаваемых масел какая зольность? Все эти градации фактически заложены в европейской классификации АСЕА, которую практически всегда указывают на канистрах. В частности, маркировка ACEA Ax/Bx соответствует Full (High) SaPS, а ACEA Cx – Low SaPS (и Mid SАPS). В масляной индустрии допускается объединять Mid SАPS и Low SАPS в одну категорию – Low. Поэтому специально выискивать на канистрах упоминания SАPS не стоит.
Промывать или нет?
Промывка двигателя при замене масла не обязательна только в тех случаях, когда вы – первый и единственный владелец своего автомобиля, который всегда вовремя заменял моторное масло, используя при этом заведомо фирменные продукты. А вот если речь идет о машине с неизвестной сервисной историей, то промывка необходима, даже если снаружи всё блестит. Обычно, чтобы заметить накопившиеся отложения, достаточно заглянуть с фонариком в маслозаливную горловину.
Что важнее при выборе моторного масла: экономия топлива или защита от износа
«Реклама гласит, что моторные масла, которые экономят топливо, также обеспечивают меньшее трение между деталями и продлевают срок службы двигателя. Действительно ли так хороши и полезны современные малозольные моторные масла?»
Экономия топлива
Во-первых, наиболее важным фактором в деле экономии топлива, является размер и вес транспортного средства . Для владельцев спортивных автомобилей, мощных внедорожников и, естественно, грузовиков — экономия топлива не ключевой фактор. Стиль езды большинства водителей транспортных средств также не связан с экономией топлива: слишком медленное или наоборот резкое ускорение, а так же вождение на высокой скорости в разы увеличивают его расход. И это сводит на нет усилия производителей автомобилей, конструирующих все более экологически чистые и экономичные моторы.
Низкая вязкость масла
Сегодня чаще всего используют более жидкие масла по двум причинам: они демонстрируют экономию топлива в двигателях на стендовых испытаниях и по рекомендации производителей.
Тесты показывают улучшение экономии топлива на 1-2% при использование масла класса SAE 5W-20 в сравнении с моторным маслом SAE 5W-30 . Чтобы добиться повышенной экономичности двигателя, масло должно быть полностью синтетическое на базе PAO и не ниже класса SAE 5W-30. Обычные минеральные масла SAE 10W-40, SAE 15W-40 не добавляют бонусов к характеристике расхода топлива.
Еще одним фактором в экономии топлива являются полимерные модификаторы вязкости. Это добавки улучшающие индекс вязкости масла. Полимеры — это огромные молекулы с большим количеством ветвей. Когда они нагреваются, то разматываются и удлиняются. А в их ответвлениях «запутываются» мелкие молекулы базового масла. Относительно небольшое количество полимера может иметь огромное влияние на вязкость масла.
Когда масло сильно сдавливают трущиеся детали, молекулы модификатора вязкости имеют тенденцию выстраиваться друг за другом при прохождении такого узла двигателя. В этой ситуации вязкость масла значительно падает. Затем, когда масло проходит этот участок, полимерные молекулы спутываются между собой снова и вязкость возвращается в нормальное состояние. Значения такой низкой вязкости (HTHS), отображают эффективность смазочной гидродинамической пленки масла в момент тяжелой нагрузки на двигатель.
Новые строгие требования к холодной текучести масла
Автопроизводители сегодня рекомендуют более текучие масла для своих автомобилей, чем в недалеком прошлом. Они остерегаются, что современные системы впрыска топлива начнут работу двигателя при низких температурах даже в том случае, когда масляный насос еще не способен прокачать застывшее масло.
Еще недавно основной рекомендацией производителей было масло класса SAE 10W-40, а затем SAE 10W-30. Сегодня наиболее популярная рекомендация — SAE 5W-30. Японские производители уже рекомендуют SAE 5W-20.
Внедорожники и грузовики, полноприводные, без аэродинамики, с мощными неэкономичными моторами. А производители даже для них рекомендуют использовать масла для экономии топлива. Невероятно!
Вязкость против износа
Масла SAE 5W-30, SAE 5W-20 имеют меньшее внутреннее сопротивление, а следовательно меньше трение и износ. Правильно? В испытательных двигателях все так и есть. Но несколько более «толстые» масла (например SAE 10W-40) могут предложить более высокий уровень защиты при:
— вождении в горах;
— использовании прицепа (например лодка) ;
— запылении;
— коротких поездках;
— езде на скорости при больших оборотах мотора;
— перегрузках двигателя;
— перегреве или переохлаждении.
Любые абразивные частицы, равные или больше, чем толщина масляной пленки приведут к износу! Одного масляного фильтра для предотвращения загрязнения мало. Толстая пленка масла может вместить более крупные частички загрязняющего вещества.
Температура оказывает большое влияние на вязкость и толщину масляной пленки. SAE20 при 88 °С примерно такой же кинематической вязкости как SAE30 при 104 °С , и такой же вязкости как SAE40 при 115 °С . Почти нет разницы между вязкостью масел с таким же вторым числом. Например, SAE 5W-30 и SAE 10W-30.
Если масло SAE50 при 125 °С такое же тонкое как масло SAE20 при 90 °С , то представьте, насколько тонкой станет масляная пленка если вы используете SAE 5W-20 и ваш двигатель перегревается. При перегреве от нагрузок, масляная пленка станет опасно тонкой и может разорваться.
Противоизносные присадки — что изменилось
Еще одно изменение, которое произошло в моторных маслах для легковых автомобилей — более строгие ограничения на фосфор, который является частью фосфата цинка противоизносной присадки (ZDDP). Автопроизводители обеспокоены тем, что фосфор будет осаждаться на поверхности катализатора и сокращать срок его службы. Производители присадок потерпели неудачи в разработках безфосфорных противоизносных присадок. Поэтому автопроизводители установили предел для моторного масла 0,1% фосфора.
Противоизносные присадки имеют важное значение при отсутствии гидродинамической масляной пленки. Противоизносные присадки активируются фрикционным теплом, реагируют с горячей поверхностью и образуют защитный барьер, не давая трущимся поверхностям соприкоснуться.
Механизм отложения фосфора на поверхности каталитического нейтрализатора до конца не изучен. С другой стороны, если износ двигателя вызовет повышенный расход масла, то риск образования отложений фосфора в фильтре резко возрастет. Неужели предотвращение износа мотора сбережет современные катализаторы лучше, чем малозольные тонкие масла?
В прошлом, чтобы сделать премиальный продукт, просто добавляли в масло больше противоизносной присадки ZDDP.
Износ или экономия топлива
По мере увеличения износа, снижается продуктивность двигателя. Изношенные клапана слегка изменяют фазы газораспределения, износ колец немного поменяет сжатие, и в итоге ухудшится эффективность использования топлива и мощность мотора.
«Старые» масла содержат больше моющих и противоизносных присадок, чем новые. Как правило они имеют не те классы вязкости SAE, которые производители рекомендуют для большинства новых автомобилей.
Что лучше лить в мотор
Каждое масло представляет собой компромисс. Масла, рекомендуемые производителями автомобилей, ставят под угрозу защиту от износа при тяжелых условиях эксплуатации, чтобы получить экономию топлива и немного долговечности для катализатора. Признаем, что использование масла, который предлагает более высокий уровень защиты от износа, скорее всего, поставит под угрозу гарантию на автомобиль. «Толстые» масла могут скомпрометировать себя в сильные морозы, особенно если автомобиль не оборудован предпусковым подогревателем.
Лучшую защиту от износа дают масла SAE 10W-30 или 15W-40. Они имеют больше противоизносных присадок, чем «экономичные» низковязкие масла, которые поддерживают гарантию.
Какое лучшее масло для вашего автомобиля — зависит от вашего стиля вождения, возраста двигателя и климата. Это не обязательно тип масла, указанный в руководстве по эксплуатации.
ZDDP. Противоизносные пакеты присадок.
Могут ли современные моторные масла, изготовленные с использованием цинковых и фосфорных противоизносных присадок, обеспечить достаточную защиту двигателя? Этот вопрос, некоторые автолюбители задают годы. И поскольку двигатели и владельцы классических автомобилей продолжают испытывать проблемы с износом двигателя, они приписывают это моторным маслам с урезанным пакетом присадок цинка и фосфора. Об этом часто можно встретить горячие обсуждения на всяких масляных форумах. Чтобы получить ответ на этот вопрос приведем справочную информацию.
Что такое ZDDP?
ZDDP — уникальное вещество, растворимое в масле и использующееся как противоизносная присадка (аntiwear AW),антиоксидантная (anti-oxidant AO) и EP-additive – предельные нагрузки (extreme pressure).
Диалкилдитиофосфат цинка (ZDDP) является наиболее часто используемой противоизносной присадкой в моторных маслах. Он содержит как компоненты цинка, так и фосфора, которые работают вместе, чтобы обеспечить защиту от износа и минимизировать последствия разрыва масляной пленки. Он работает, когда поверхности деталей уже имеют частичное или полное касание друг друга. Принцип работы масла в двигателе внутреннего сгорания, создание неразрывной масляной пленки — масляный клин, который разделяет между собой детали двигателя, а само трение происходит внутри смазочного слоя- это принцип работы гидродинамического трения. Когда масло не справляется со своей работой, вступает второй этап защиты двигателя от повреждений, различные присадки — антиизносные, противозадирные и т.д. ZDDP также обладает мягкой защитой от экстремального давления. Некоторые автомобилисты считают, что повышенное содержание цинка равно увеличению защиты от износа. Хотя это и правда (отчасти) , утверждение может вводить в заблуждение. Во-первых, простое присутствие цинка не означает, что оно находится в форме ZDDP. В других формах цинк даёт дополнительную защиту от окисления, но небольшую защиту от износа. Во-вторых, другие факторы влияют на способность масла контролировать износ, например, базовые масла, на основе которых сделано масло. Поэтому еще раз повторюсь: мы не сторонники всякого рода добавок и волшебных пилюль, потому как считаем, что качественные масла имеют в своем составе сбалансированный пакет присадок, и дополнений не требуется.
Как работает ZDDP ?
Принцип работы всех этих присадок, снизить износ и задиры в критических ситуациях, при больших нагревах и нагрузках, когда масляная пленка становится слишком тонкой или разрывается, вовсе оставляя детали механизмов без нужного количества смазки. Обычно это происходит со смазками из слабых базовых масел III группы, то есть получить эффект граничного трения на таких маслах гораздо выше, чем на синтетических маслах IV и V групп.
По мере того как температуры поднимаются и поверхности сближаются, ZDDP разлагается, и микро-частички при растирании создают очень прочный добавочный слой защитного материала, тем самым защищают критические металлические поверхности двигателя. Когда детали движутся во время работы, любое скольжение или качение происходит поверх или в противоизносной пленке ZDDP, что уменьшает контакт металл-металл. Это особенно важно в модифицированных двигателях с кулачковыми валами с плоским толкателем, так как двигатель создает больше лошадиных сил, чем он был разработан, что повышает нагрузку на детали двигателя. Усиленные пружины клапанов, часто используемые в гоночных версиях, также повышают вероятность изнашивания кулачка и требуют дополнительного ZDDP.
Отрицательные эффекты ZDDP
Поскольку ZDDP для всех двигателей приносит пользу, обладая превосходными противоизносными свойствами, кажется очевидным производить все моторные масла с высоким содержанием ZDDP. Но, как и у любого лекарства, есть побочные эффекты. В частности, влияние на катализатор. Как правило, высокие уровни ZDDP приводят к переходу летучего фосфора из камеры сгорания в каталитический нейтрализатор. Фосфор может точечно выжигать каталитический конвертер, что делает его менее эффективным при превращении моноксида углерода (СО) в углекислый газ (CO2). EPA обязывает каталитические преобразователи работать в соответствии со стандартами более чем 100 000 миль. В результате содержание фосфора начали ограничивать.
Когда Американский институт нефти (API) и Международный комитет по стандартизации и одобрению смазочных материалов (ILSAC) установили пределы фосфора в весе 0,10 процента в 1996 году, автолюбители задавались вопросом, не повлияет ли это на защиту от износа. Дискуссия усилилась в 2004 году, когда API и ILSAC также ограничили фосфор до 0,08 процента, где он остается сегодня.
Несмотря на сокращение, нет никаких доказательств того, что современные двигатели, использующие масла с заниженным содержанием ZDDP, страдают от широкого износа. Правильно приготовленное масло, которое соответствует API SN и ILSAC GF-5, способно обеспечить надежную защиту от износа в двигателях с запасом. Фактически, тестирование показывает, что синтетическое моторное масло AMSOIL Signature Series 5W-30 (ASL) обладает исключительной защитой от износа в тесте на четырехшариковой машине (ASTM D4172).
Но когда дело доходит до более старых двигателей, особенно тех, которые оснащены кулачками с плоским толкателем, и двигатели, модифицированные для спорта, проблемы с обеспечением надлежащей защиты от износа становятся более актуальными.
Конструкция кулачков с плоским толкателем делает их особенно уязвимыми для износа. Как видно из названия, толкатель — или подъемник — плоский. Во время работы поверхность кулачкового лепестка быстро скользит по поверхности толкателя, создавая высокие трения и температуры. Распределительный вал и подъемники отвечают за запуск точно настроенных движений клапана.
Без защитного пленочного барьера, обеспечиваемого ZDDP, кулачки и подъемники изнашиваются от силы работы, что отрицательно сказывается на работе кулачка и клапана. Поскольку большинство двигателей V-8 эпохи мускул-каров стандартные с кулачками с плоским толкателем, также проблема особенно распространена для владельцев классических автомобилей и хот-родов.
Для этих целей современные масла, такие как синтетические моторные масла AMSOIL, способны обеспечить надлежащую защиту от износа. Но для обозначенных выше моделей двигателей и спортивных автомобилей AMSOIL в первую очередь рекомендует масла с высоким содержанием ZDDP, в таких как синтетическое моторное масло Z-ROD® (ZRF, ZRT) или синтетическое гоночное масло DOMINATOR® (RD20, RD30, RD50, RD60).
Спрос на масла с большим содержанием ZDDP
По мере того как дебаты по уровням ZDDP и износу двигателя продолжаются, многие энтузиасты и разработчики двигателей будут продолжать искать высококачественные масла с ZDDP.
Синтетическое моторное масло AMSOIL Z-ROD® (ZRT, ZRF) является основной рекомендацией для старых и модифицированных конструкций двигателей, например, с распредвалами, работающими в паре с плоским толкателем. Они разработаны специально для противодействия коррозии и окислению, которые наносят вред двигателю в периоды простоя и хранения.
AMSOIL Premium Protection Synthetic Motor Oil (AMO , ARO) является вторичной рекомендацией для старых и модифицированных двигателей, требующих защиты c увеличенным пакетом ZDDP.
Масло для обкатки двигателя. AMSOIL Break — In Oil ( BRK ) предназначено для быстрой работы в новых и откапиталенных высокопроизводительных и гоночных двигателях. Это масло с вязкостью SAE 30 не содержит модификаторов трения, которые позволяют избегать контролируемый износ колец, что особенно важно при притирке колец к гильзе цилиндра. Но в тоже время повышенное содержание ZDDP обеспечивает равномерную приработку деталей, без повышенного износа.
AMSOIL DOMINATOR® Синтетическое гоночное масло (RD20, RD30, RD50, RD60) Производится аналогично, но больше для настоящих гоночных версий авто. Его можно использовать в мускул-карах, стрит-родах и других гоночных автомобилях, участвующих в соревнованиях, как на асфальтовом покрытии, так и внедорожном.
В следующей части рассмотрим модификаторы трения, их работу в паре с ZDDP ….
На что влияет сера и фосфор в моторном масле?
Сера и фосфор являются важными элементами, содержащимися в моторном масле.
Сера добавляется в моторное масло в виде органических соединений, которые обладают высокой стойкостью к высоким температурам и хорошей моющей способностью. Она также помогает защитить двигатель от коррозии и окисления.
Фосфор также добавляется в моторное масло в виде органических соединений, и он является одним из ключевых элементов, обеспечивающих защиту двигателя от износа. Фосфор образует фосфатные пленки на металлических поверхностях двигателя, что снижает трение и износ.
Таким образом, сера и фосфор оказывают значительное влияние на свойства моторного масла, в том числе на его моющие, защитные и смазывающие свойства.