Насколько опасны для мотора маловязкие масла

Если внимательно посмотреть бизнес-буклеты по смазочным материалам, появившимся на выставках за последние пять-семь лет, то можно заметить, что энергосберегающие моторные масла, обладающие вязкостью SAE 0W-20, в общем-то, уже прочно закрепились на рынке. Да, вначале к ним относились настороженно и использовали только в случаях явного отсутствия альтернативы, то есть тогда, когда на тот или иной автомобиль был прописан только данный индекс вязкости и другие варианты однозначно не допускались.

Постепенно опасения относительно маловязких продуктов рассеялись, однако при этом выявились проблемы, характерные для масел столь низкой вязкости. На некоторых важных аспектах их применения стоит остановиться подробнее. Так, например, исследования стандартных масел класса SAE 0W-20, проводившиеся в течении несколько лет, выявили следующий факт: такие масла в определенных условиях могут вызывать повышенный износ и даже преждевременный выход из строя двигателей.

Оказалось, что одна из причин отмеченных дефектов была связана с малой толщиной масляной пленки, которая становится еще тоньше в случае загрязнения инжекторов, а также из-за падения вязкости, происходящего по причине естественного проникновения части топлива в смазку в процессе работы двигателя.

Другая проблема — печально широко известное явление LSPI (Low Speed Pre Ignition — преждевременное низкоскоростное зажигание), вызывающее непредсказуемое разрушение деталей двигателя. Как показали последующие исследования, явление LSPI связано не только с конструкцией двигателя, но и с химическим составом пакета присадок в моторном масле. В частности, для двигателей малого объема, оснащенных системами турбонаддува и непосредственного впрыска топлива, в ряде случаев мог оказаться опасным сама рецептура стандартного пакета присадок. Чтобы исключить подобные проблемы, каждый производитель моторного масла стал искать свои пути их решения.

Кто, зачем и почем скупает у автосервисов и частных лиц отработанное моторное масло

Можно ли ехать, если уровень масла в двигателе авто ниже минимального уровня

В разработках новых типов маловязких масел сегодня замечены все ведущие производители смазочных материалов из США, а также европейских и азиатских стран, включая Китай. Одной из первых свою уникальную разработку предложила известная немецкая компания Liqui Moly, выпустившая на рынок оригинальное моторное масло серии Molygen NG 0W-20. По оценкам специалистов в области смазочных материалов, этот продукт являет собой пример удачного комплексного решения проблем современных двигателей.

Достаточно отметить тот факт, что Molygen NG 0W-20 имеет самую современную классификацию API SN Plus, которая была принята международным бизнес-сообществом всего лишь года назад. По сравнению с предыдущей спецификацией API SN, в новой добавлена стойкость к явлению LSPI, что достигнуто заменой кальция на магний в пакете моющих присадок. Сам набор присадок адаптирован под достаточно низкие рабочие температуры масла, характерные для гибридных автомобилей.

Впрочем, отличие от стандартных масел, имеющееся у Molygen NG 0W-20, не ограничивается одним только «моющим пакетом». Так, благодаря инновационной базовой основе группы API 3+, Molygen NG 0W-20 имеет высокую (по сравнению с аналогичными маслами этой вязкости) температуру вспышки — 220°С, что существенным образом снижает расход масла в двигателях с пробегом. Кроме того, в масле применен новейший загуститель, снижающий внутреннее трение в жидкости, что позволило дополнительно улучшить энергосберегающие свойства.

И, наконец, «вишенка на торте» — фирменная антиизносная присадка на основе органических соединений металлов, вдвое более эффективная, чем широко известный «трехядерный молибден». Ее присутствие в масле не просто защищает двигатель от износа и экономит топливо, но и является дополнительной страховкой на случай проблем, вызванных попаданием бензина в масло.

Эра маловязких масел

В последние годы вопрос экологии становится одним из самых важных в автомобилестроении. Производители автокомпонентов, следуя нормам и требованиям современного рынка, вынуждены поспевать за рекомендациями автопроизводителей. Последние с недавнего времени начали продвигать среди потребителей маловязкие моторные масла: 5W-20 и 0W-20. Выброс CO2 в атмосферу у таких продуктов значительно ниже, чем при использовании материалов с маркировкой 5W-30 и 5W-40. Производители таких популярных автомобилей с объемом двигателя 2,5 л, как Toyota Camry, Lexus RX 350, Honda Accord, стали рекомендовать использование моторных масел вязкостью только 0W-20 еще в 2010 году. Это было продиктовано стремлением экономить топливо и снизить выбросы вредных веществ в атмосферу. Но маловязкие моторные масла до сих пор не имеют широкого применения в связи с тем, что подобные продукты подходят не каждому двигателю и могут отрицательно повлиять на его ресурс. Поскольку высокотемпературная вязкость масел 0W-20 и 5W-20 значительно ниже, то и толщина масляной пленки в двигателе меньше, что увеличивает вероятность преждевременного износа двигателя. Тем не менее у маловязких моторных масел существует ряд преимуществ, о которых хотелось бы рассказать.

Экономия топлива и сокращение эмиссии отработавших газов

Низкая вязкость моторного масла обеспечивает меньшее сопротивление деталей двигателя и лучший теплоотвод, в связи с этим передается больше крутящего момента на колеса, и в совокупности факторов экономия топлива при использовании масел 0W-20 и 5W-20 выше. Например, использование моторного масла вязкостью 0W-20 дает 1,5–5% экономии топлива по сравнению с маслами вязкостей 5W-30 и 5W-40.

Уменьшение износа двигателя

В настоящее время двигатели разрабатываются с большей поверхностью подшипников, что снижает удельную нагрузку на механизмы. Несущая поверхность современных двигателей гладкая и менее пористая, меньше зазоры между деталями, а соответственно высоковязкие моторные масла просто не могут поступать во все необходимые участки механизмов. Например, у автомобилей Honda Civiс Hybrid и Honda Insight зазоры подшипников составляют 0,024 мм. Как показывают исследования компании Ford, 75% износа двигателя происходит во время его запуска. Эта цифра существенно сократится, если используется моторное масло вязкостей 0W-20 или 5W-20, так как такое масло способно быстрее поступить во все участки двигателя, что позволит дольше сохранить детали в рабочем состоянии. Что касается гибридных автомобилей, в которых работают то электромотор, то ДВС, применение низковязкого масла просто необходимо.

Охлаждение двигателя

Процесс циркуляции маловязкого моторного масла происходит значительно быстрее, а следовательно, и теплоотвод от поверхности деталей двигателя также осуществляется лучше, чем при использовании высоковязких масел. Основной довод противников применения смазочных материалов 0W-20 и 5W-20 – это низкое значение HTHS вязкости, при которой толщина масляной пленки существенно тоньше масел вязкости 5W-30 и 5W-40, что увеличивает износ двигателя в условиях высоких температур. HTHS – это высокотемпературная вязкость при высокой скорости сдвига. HTHS измеряется в миллипаскалях в секунду при температуре 150°С. Большинство моторных масел классов вязкости 5W-30 и 5W-40, которые чаще всего используются автомобилистами, имеют вязкость HTHS> 3,5 мПас. Японскими исследователями из Toyota R&D было выявлено, что значение в 2,6 мПас для HTHS вязкости является критичным, при котором начинается износ деталей двигателей, больше всего подверженных температурным нагрузкам: поршневых колец, подшипников и кулачков. А моторные масла 5W-20 и 0W-20 могут иметь вязкость HTHS ниже 2,6 мПас (рис. 1). Чем выше обороты двигателя, тем больше износ, увеличивающийся пропорционально оборотам. Однако, как видно из графика, при значении HTHS вязкости выше 2,6 мПас износ деталей двигателя практически не меняется. Изучив все плюсы и минусы маловязких моторных масел, голландский бренд AIMOL выпустил продукты AIMOL X-Line 0W-20 и 5W-20, которые подходят для самых современных японских, американских и корейских автомобилей, в том числе и гибридных. Моторные масла AIMOL Х-Line обеспечивают максимальную топливную экономичность и уменьшают количество выбросов СО2 в атмосферу. Помимо этого, AIMOL X-Line 0W-20 и 5W-20 обладают HTHS вязкостью выше «пороговой» 2,6 мПас, при которой влияние на износ двигателя не является критичным. При разработке моторных масел серии AIMOL X-Line основной упор был сделан на обеспечение высоких противоизносных свойств масел 0W-20 и 5W-20. Помимо усиленного пакета противоизносных компонентов, масла AIMOL X-Line 0W-20 и 5W-20 содержат инновационные антифрикционные компоненты на основе органического молибдена. Органический молибден – это полностью растворимая в масле присадка. Основное отличие органического молибдена от традиционного дисульфида молибдена, который чаще всего встречается в рецептурах других моторных масел и придает им характерный черно-серый цвет, – это то, что органический молибден не оседает на деталях двигателя и поршневых кольцах, а также не является абразивом и не забивает фильтры. Кроме того, органический молибден более устойчив к окислению и не образует губительный для механизмов двигателя триоксид молибдена. Другой важной особенностью органического молибдена является то, что он покрывает поверхность металла ровным тонким слоем (толщиной от 0,001 до 0,002 мкм), уменьшая шероховатость, заполняя микротрещины и выравнивая поверхностный слой. Благодаря этому поверхность трения образует «зеркальный» слой, который и снижает трение, а соответственно рабочую температуру и износ (рис. 2). Далее, во время эксплуатации автомобиля под воздействием температуры и давления происходит преобразование органического молибдена в твердую смазочную пленку, которая имеет пластинчатую структуру, с заключенными атомами серы между слоями. Благодаря высокой концентрации органического молибдена образующийся слой имеет очень низкий коэффициент трения – 0,04–0,08, что и гарантирует маслам серии AIMOL X-Line превосходные противоизносные свойства. Илья Пельмегов

Как убить двигатель маслом «неправильной» вязкости

Итак, стандарт SAE — обозначение класса вязкости масел сообщества автомобильных инженеров (Society of Automotive Engineers). В обозначении, скажем, класса 5W40 первая цифра — это индекс вязкости при низких температурах (вязкость при холодном старте), а вторая — при высоких (показывает насколько хорошо масло выдерживает рабочие температуры). При этом каждая из цифр вовсе не означает абсолютное значение вязкости.

Чтобы определить эти индексы, методика SAE предусматривает ряд инструментальных тестов: два теста для низкотемпературного диапазона, два теста при рабочей температуре (для температуры 100 градусов) и тест для 150 градусов. Всё это делается с помощью точной, сложной аппаратуры.

Рассмотрим результаты исследования лаборатории компании Widman International. На графиках хорошо заметно, как сильно параметры вязкости масел меняются при росте температуры. Очевидно, что пока мотор не прогреется хотя бы до 30 градусов, ему приходится очень тяжело, особенно на маслах 10W40 и 15W40.

А вот между 40 и 80 С можно наблюдать совсем интересную картину: с ростом температуры кривые начинают пересекаться. И масло 10W40 к 80 градусам становится менее вязким, чем 5W40.

Оптимальная вязкость при рабочей температуре (от 100 до 110 градусов) — от 9 до 18 мм2/с. В эти границы попадают все масла, но при даже незначительном дальнейшем росте температуры масло 5W30 теряет остатки всей вязкости и становится слишком жидким. Так что тут более вязкие масла даже имеют очевидное преимущество .

Аналогично и для низкотемпературного индекса. И, конечно же, масла с одной номинальной вязкостью и полностью соответствующие стандарту всё же могут довольно существенно различаться по характеристикам. Но для простоты объяснения будем учитывать индексы вязкости раздельно — как масла 5W или как масла W40, говоря о низкотемпературной и рабочей вязкости, без оговорок о реальном классе масла, чтобы не вносить путаницу. Просто подразумевая, что большая вязкость соответствует большему классу вязкости, без дополнительных хитростей и оговорок.

Еще один важный момент связан с тем, что холодная вязкость масла на порядок или два отличается от вязкости при рабочей температуре . Типичное минеральное масло 15W40 при температуре около нуля имеет кинематическую вязкость порядка 1 500 мм2/с, а при рабочей температуре этот параметр уже составляет всего 13 единиц. У синтетики 5W30 эти параметры меняются не так сильно: 900 мм2/с при нулевой температуре и порядка 11 при рабочей.

Вязкость зависит от температуры нелинейно: в зависимости от состава масла она резко повышается в зоне низкой температуры и достаточно плавно изменяется в области рабочих температур . Замер рабочей вязкости проводится при ста градусах Цельсия, но рабочим диапазоном обычно является зона от 20-30 градусов, когда вязкость выше номинальной уже не на два порядка, а менее чем в десять раз.

В зависимости от двигателя и режима эксплуатации температура масла внутри него существенно различается, а значит, и вязкость одного и того же масла в рабочем режиме в разных двигателях разная . Более того, она непрерывно меняется в процессе движения. Таким образом, выбор вязкости масла связан еще и с такими параметрами, как типичная длительность поездки, нагрузка и температура окружающей среды.

К тому же на температуру масла (а значит, и на его вязкость) заметно влияет состояние двигателя. Повышенный объем картерных газов, неисправная система вентиляции, дополнительная защита картера, изношенный масляный термостат, грязный маслорадиатор — всё это вносит свои коррективы в режим работы масла .

Кроме того, нужно учитывать, что масло меняет свою вязкость в процессе эксплуатации. Обычно рабочая вязкость снижается по мере вырабатывания загущающих присадок, что особенно характерно для масел с вязкостью свыше W40, а низкотемпературная вязкость, наоборот, возрастает, поскольку срабатываются и присадки, повышающие текучесть при низкой температуре.

С учетом вышесказанного становится понятно, что никто не будет пытаться создать двигатель, которому для работы нужно масло строго определенной вязкости , не выше и не ниже заявленной в документах. Это просто технически невозможно: как написано выше, вязкость масла постоянно меняется, причём в весьма широком диапазоне.

Но самый главный вывод — в том, что мотор существенную часть своего пробега работает с маслом, вязкость которого на порядок или даже два выше, чем его вязкость при рабочей температуре согласно SAE. Потому, опять же, ни один производитель не будет делать двигатель, которому могло бы повредить более вязкое масло. Даже если у вас залито масло с индексом вязкости в два раза выше, чем рекомендуемое, мотору это совершенно безразлично — он прекрасно будет работать и на этом масле. Ему это вредит не больше, чем типовая 15-минутная поездка, особенно зимой.

Фактически мотор рассчитывается на минимальную, а не максимальную рабочую вязкость масла . Любое уменьшение его рабочего давления критично, а вот небольшое повышение вязкости и давления — практически безвредны. Они приведут к небольшим колебаниям характеристик, и не более того. И уж совершенно точно нет ни одного двигателя, в котором «масляные каналы слишком узкие» или «зазоры слишком маленькие».

Другое дело — использование слишком маловязкого масла. Как мы видели из графиков, при высоких температурах маловязкие масла могут переступить минимальный порог вязкости в 9 мм2/с. Для масла 5W30 это возможно уже при 115 градусах. Тем временем, нормальная рабочая температура в современных моторах может достигать 110 градусов, а масло им часто рекомендуют и вовсе 0W20. И тут последствия могут быть более губительными, вплоть до проворота вкладышей и износа шеек коленвала. Поэтому, уж лучше более густое масло, чем более жидкое .