Едва ли кто-то поспорит с тем, что основное предназначение моторных масел – охлаждение двигателя. Однако вместе с развитием автомобилестроения спектр задач этих смазочных материалов расширяется. Современные моторные масла должны выполнять не только охлаждающую и защитную функции, но и отвечать за уменьшение вредных выбросов, энергосбережение, дополнительную защиту двигателей с турбонаддувом и пр.
Сегодня на нашей планете насчитывается около 1 млрд. автомобилей. Каждую минуту в мире выпускается 200 автомашин. В среднем на 1 тыс. жителей приходится 0.43 автомобиля. При этом автопарк растет быстрее, чем население Земли. Лидерами по производству транспортных средств в пересчете на душу населения являются США и, как ни странно, Люксембург.
Считается, что полноценной альтернативы двигателю внутреннего сгорания на ближайшие десятилетия нет. Согласно прогнозов развития парка легковых авто в ЕС, бензиновые двигатели будут превалировать, однако растет и доля дизелей – в настоящий момент их более 37 %. В то же время в США дизельные двигатели совершенно не популярны, там на их долю приходится всего 2 %.
С ростом цен на бензин и дизельное топливо усиливается тенденция к переводу двигателей на газ. Также начинает прогрессировать и производство гибридных двигателей. К 2015 году эксперты прогнозируют массовое внедрение смешанной системы подачи топлива: бензин/дизель.
Чрезвычайно важными показателями качества моторного масла являются его сульфатная зольность и высокотемпературная вязкость на сдвиг.
Зольность сульфатная – это показатель, определяющий количество металлсодержащих присадок в масле. Чем больше таких присадок, тем выше зольность. Однако избыток, как и недостаточное количество присадок, вредит моторному маслу, так как становится источником дополнительных низкотемпературных отложений на двигателе: шламов, смол, кокса. Сегодня в производстве моторных масел четко обозначилась тенденция к уменьшению сульфатной зольности – ниже 1,5 %. Пока же в большинстве современных автомобилей применяется топливо с низким содержанием серы.
Зольность, а также сера и фосфор, содержащиеся в отработавших газах (ОГ), сильно выводят из строя нейтрализатор ОГ, забивают ячейки сажевых фильтров. Для решения этой проблемы были разработаны масла SAPS. В этой аббревиатуре буквы указывают на ограничение в масле сульфатной зольности (Sulphated Ash), фосфора (Phosphorus) и серы (Sulphur). Применение масел SAPS позволяет увеличить срок действия систем очистки и нейтрализации до 100 тыс. км пробега. Это особенно важно в силу того, что катализатор, содержащий дорогие металлы (платину, рутений, палладий) стоит недешево.
Как известно, основному износу подвергаются цилиндро-поршневая группа и коленвал. На ЦПГ приходится 60 % износа, на коленвал – 40 %. Именно поэтому еще один принципиально важный показатель качества масла – это HTHS, или высокотемпературная вязкость на сдвиг. В двигателе этот параметр масла по сути аналогичен работе подшипников коленвала. HTHS измеряется в милипаскалях в секунду.
Сегодня наблюдается тенденция к снижению вязкости на сдвиг с обычной величины 3.5 мП/сек. Если моторное масло имеет пониженную HTHS, его можно применять только в новых подготовленных для этого двигателях. Применение масла с пониженным HTHS в непредназначенных для этого двигателях может привести к их ускоренному износу. Объясняется это просто. В двигателях, приспособленных для масла с пониженным HTHS, расстояние между трущимися поверхностями предельно уменьшено, детали настолько плотно пригнаны, что зазор минимален.
Если же прицезионные пары традиционного образца (т.е. зазор больше необходимого), происходит разрыв масляной пленки и возникает контакт металл-металл. В настоящее время масла с пониженным HTHS применяются в ряде моделей VW, а также на некоторых моделях BMW и МB. Это способствует дополнительной экономии топлива. Однако в большинстве современных моделей пока еще применяются масла со стандартной величиной HTHS.
В современном мире происходит все большее ужесточение экологических норм, так как на долю автомобилей приходится до 60 % всех вредных выбросов в атмосферу. Автомобильный выхлоп содержит до 200 химических соединений, наиболее вредными из которых являются монооксид углерода, углеводородные соединения, сера, фосфор и, наконец, твердые частицы, т.е. сажа. Сажа вырабатывается, преимущественно, тяжелыми дизелями. Формально это чистый углерод, который, казалось бы, и не опасен для окружающей среды. Но при выхлопе газов он выступает в роли абсорбента вредных соединений: впитывая их, он накапливает канцерогены.
Введение системы рециркуляции отработавших газов привело к возникновению новых требований к моторным маслам.
Рециркуляция – подача части ОГ обратно в двигатель – позволила снизить содержание окислов азота в ОГ. Однако вследствие рециркуляции возросла температура картерного масла, в среднем с +120 °С до +130 °С. Поэтому моторное масло должно обладать повышенными антиокислительными свойствами. В противном случае с уменьшением окислов азота будут увеличиваться выбросы сажи. Решение было найдено в виде беззольных присадок – на основе азота и оснований маниха. Их применение позволило сохранить нужное количество металлсодержащих присадок без вреда для очистительных систем ОГ.
Работа масла напрямую зависит от качества топлива. Для того чтобы современное масло работало качественно, содержание серы в топливе не должно превышать 0.005 %.
Интервал замены масла (срок его старения) увеличивается за счет антиокислительных присадок. Интервалы замены определяет автопроизводитель, поэтому к его рекомендациям нужно прислушиваться независимо от того, какое масло используется. Вместе с тем важно знать, что интервал зависит и от ряда субъективных факторов. Например, при городском цикле или применении высокосернистого топлива он укорачивается почти вдвое. Кроме того, известно, что 80 % износа двигателя приходится на последние 20 % работы масла. А это значит, что масло лучше менять несколько ранее, чем это рекомендовано.
Снижение расхода топлива – одна из главных задач, которую ставят перед собой производители автомобилей. С этой целью они улучшают аэродинамику, за счет применения металлокерамики, алюминия и других облегченных материалов уменьшают вес. Также ведется работа над снижением сопротивления на качении шин и разработкой новых конструкций трансмиссии для уменьшения потерь при передаче крутящего момента. Но главные усилия сосредоточены на усовершенствовании двигателя: разработке новых систем впрыска, новых энергосберегающих моторных масел.