Малозольное масло для дизельных двигателей с сажевым фильтром

Нашел интересную статью на тему «малозольных» (LowSAPS) масел и их применения в дизельных моторах оборудованных сажевыми фильтрами. После прочтения статьи вопрос выбора масла больше не стоит. Думаю статья будет очень полезна именно в разделе — CDI.

1. Откуда взялись и для чего нужны масла LowSAPS и MidSAPS
Начнем с того , что же из себя представляют масла из листов допуска 228.51 , 229.31 и 229.51 . Перво-наперво их можно отнести к классу LowSAPS ( Low — понятно , «низкий» , SA — Sulphated Ash (сульфатная зола) , P — Phosphorus (фосфор) и S — Sulphur ( сера) ) . Итак — это масла с низким содержанием серы , фосфора и сульфатной золы . По европейской классификации АСЕА масла эти отностся к классам :
— масла из листа допуска 228.51 — примерно к классу Е9 ;
— масла из листа допуска 229.31 — примерно к классу С2 ;
— масла из листа допуска 229.51 — примерно к классу С3 ;
В двух последних случаях границы размыты — так Aral SuperTronic Diesel 0W-40 из листа допуска 229.31 имеет класс С3 по АСЕА , а Shell Helix Ultra Extra из лита 229.51 — класс С2 .

Для чего вообще эти масла нужны ? Я не буду вдаваться в общую теорию моторных масел и борьбы маслопроизводителей за господство над умами покупателей , за успехи в борьбе за чистоту природы и снижение расхода топлива . Коснусь только мерседесовской специфики . Итак в июле 2003 года появился лист допуска 229.31 . Его появление не случайно совпало с внедрением сажевых фильтров для дизельных модификаций . Автомобили эти имели в карте данных код 474 . Немецкое название сажевого фильтра — DieselPartikelFilter или DPF . На тот момент сажевыми фильтрами стали оснащать автомобили с двигателями ОМ646 , 647 и 648 . Например с апреля 2004 года все Е280CDI ( с дизелем ОМ648 ) оснащались сажевым фильтром уже в стандартном исполнении .

Через два года — в самом начале 2005 появляется и лист 229.51 . Его выход в свет опять же символичен — начался серийный выпуск первого в истории Мерседеса V6-дизеля ( я говорю только о легковых автомобилях . ) ОМ642 . Ну и заодно по всей Европе ( ну кроме нас , России ) стал обязательным стандарт EuroIV . Все три события совпали .

Таким образом можно сделать заключение , что изначально Мерседес позиционировал масла из листов допуска 228.51 , 229.31 и 229.51 как чисто дизельные масла . Производители же данных продуктов уверяют , что масла эти идеально подходят и для бензиновых двигателей . Здесь ссылка на рекламную страничку Mobil 1 ESP Formula 0W-30 .

И правда , некоторое время масла эти ( должен оговориться — масла из листа допуска 228.51 совсем недавно стали применимы для дизельных двигателей легковых автомобилей , поэтому далее я буду писать только о маслах 229.31/51 ) были допущены и для двигателей М112/113 , для которых ныне они просто запрещены . В доказательство — копия документа из WIS ( его публиковать думаю можно — он датирован 27.июля 2006 года и давно и неоднократно заменен новым документом ) . Потом произошло что-то страшное — на протяжении нескольких последних лет и в нынешней редакции документа с этим же номером — SI18.00-P-0011A строго-настрого написано — запрещается использовать масла из листов допуска 229.31 и 229.51 в двигателях М112 , М113 . Можно говорить о чем угодно — но скорее всего это выводы из опыта эксплуатации — ситуация , когда здравый технический ум взял верх над коммерческой жилкой . Согласитесь — соблазн снизить механические потери , уменьшить расход топлива , сделать автомобиль более экологичным только за счет применения нового моторного масла велик . Но нет — выпустили циркуляр : з а п р е т и т ь .

2. Применяемость масел из листов допуска 229.31 и 229.51
В документах SI18.00-P-0011A/B версии от 9.февраля 2012 года ( актуальный на настоящий момент документ) сказано так :
1) запрещается использовать моторные масла из листов допуска 229.31/51 в двигателях 112 , 113 , 157 , 272 , 273 , 275 , 276 , 278 , 285 . В списке отсутствует М137 , но в таблице применяемости масел в графах 229.31 и 229.51 стоят прочерки . Скорее всего про него забыли или стараются забыть . Кроме того — он прародитель М275/285 , поэтому автоматически причисляем его к этому же списку . Если проштудировать таблицу в документе SI18.00-P-0011B , то получается , что масла 229.31/51 нельзя использовать и в двигателях 103 , 104 , 111, 119 и 120 ;
2) запрещается использовать масла 229.31 в двигателях 266 , 156 , 159 , 270 , 274 и 271.8 ;
3) разрешается использовать масла из листов допуска 228.51 , 229.31 и 229.51 во всех дизельных двигателях Мерседес Бенц ;
4) обязательно применение масел из листов допуска 228.51 , 229.31 и 229.51 в дизельных двигателях Мерседес Бенц с сажевым фильтром ( код 474 в карте данных ) и автомобилях с торговым обозначением BlueTec ( код U42 в карте данных ) ;

Что «роднит» двигатели , в которых нельзя применять масла LowSAPS и что их отличает от двигателей , для которых эти масла показаны ? Ответ я бы выдал однозначный :
1) двигатели , в которых запрещено использовать масла 229.31/51 , имеют алюминиевые стенки цилиндров . Эта тенденция началась с появления семейства 112/113/137 . Такая же конструкция прменена на двигателях 272, 273 , 275 и 285 . Ну не совсем алюминиевые . На фото 2.2. можно различить «гильзу» — 4. 5 миллиметровую вставку в цилиндр более темного цвета ( на примере М273) . Суть технологии такова — в обычный алюминиевый блок вставляется гильза из сплава алюминия , но с высоким содержанием кремния ( близко к 30% ) . Далее химическим травлением с рабочей поверхности удаляется алюминий . Остается поверхность с очень высоким содержанием кремния — вещества очень твердого — а значит и износостойкого ;
2) двигатели , в которых можно использовать — имеют чугунные стенки цилиндров — это все дизельные двигатели , начиная с ОМ601 и заканчивая ОМ642 и ОМ651 ; из бензиновых это М266 , М271 , М156 и его родственник М159 ; на фото 2.1. — стенка цилиндра М271 с явным хоном ;
3) ответ был бы однозначным , если бы не факт , что в двигателях М276 , М278 и М157 произошел возврат к чугунным гильзам . А в них масла 229.31 и 229.51 также запрещены . Или на молоке обжегшись — на воду дуют ?
5) что касается использования масел LowSAPS в моторах , выпущенных в начале 90-х годов — М111 , М104 , М119 и М120 ( при том , что все они имеют чугунные стенки цилиндров ) — их скорее всего даже никто и не рассматривал : двигатели созданы просто под другие масла — и зазоры не те , да и возраст таков , что уже и не стоит переходить на жиденькие масла . Поэтому и в таблице применяемости масел по типам двигателей про М111 , М104 , М119 и М120 относительно листов допуска 229.31/51 — молчание — с одной стороны чугуные стенки цилиндров , с другой стороны — никто , думаю , ресурсных испытаний этих двигателей на маслах LowSAPS не проводил . Поэтому нет категорического запрета , нет и одобрения . Понимать следует как «лучше не надо» ;
6) загадка номер два : в двигатели М276 на конвейере заливают масло из листа допуска 225.16 — Fuchs Titan EM225.16 (HTHS 2.9) вязкостью 5W-30 ( низкозольное LowSAPS ) — как прикажете понимать — использовать в эксплуатации нельзя , а с завода заливать можно ? Завод молчит , как рыба от лед — информации ноль , т.е. никаких намеков или комментариев . Ответ я думаю кроется в том , что как и все последние бензиновые двигатели , М276 имеет чугунные стенки цилиндров с нормальным хоном . И эти двигатели должны спокойно переваривать масла 229.31/51 . Не исключено , что пройдет немного времени — и М276/М278 выпадут из списка моторов , не совместимых с 229.31/51 .

Фото 2.1. Стенка цилиндра М271 — отчетливо виден хон

Фото 2.2. Стенка цилиндра М273

Фото 2.3. Отсутствие хона в чистом виде компенсируется радиальными канавками на юбке поршня ( М273)

3. Что дает применение масел LowSAPS
Опять отвлекся . Что же дает применение масел LowSAPS=229.31 и 229.51 ? Начнем с главного — масла иногда называют «малозольными» , т.е. при полном сгоранииони образуют мало золы , содержание которой строго регламентировано требованиями стандарта Euro4 и выше . Для соответствия этим требованиям дизельные автомобили оснащаются сажевыми фильтрами DPF . Из названия понятно , что они «отфильтровывают» сажу . Давайте разберемся , что такое сажа и что такое зола . Сажа — это продукт сгорания или неполного сгорания топлива , зола — то , что остается после полного сгорания масла .
Так вот сажа — это по большому счету частички углерода , которые теоретически можно сжечь; зола — это соединения металлов ( в основном кальция , натрия , цинка , молибдена и много еще чего — все это составляет основу присадок моторного масла ) с углеродом , фосфором и серой . Но сажу еще можно дожечь , а вот зола больше гореть не будет . И получается , что примерно равные по размерам частички сажи и золы начинают забивать лабиринты сажевого фильтра . Время от времени ( так устроена система регенерации на всех Мерседесах) включается режим очистки сажевого фильтра . Блок управления увеличивает подачу топлива в цилиндры , делая смесь очень богатой , что приводит к нагреву сажевого фильтра до 600. 700 град.С . Сажа при этом выгорает , зола — нет ( ну может часть ее занимает место выгоревших частичек сажи ) . Но выдуть золу целиком не удастся : каналы сажевого фильтра не сквозные , а пропускное сечение ядра сажевого фильтра определяется пористостью стенко . В какой-то момент фильтр окажется забитым напрочь . Золой . И единственный вариант — заменить его . Поэтому-то и стали применяться «низкозольные» масла из листов допуска 229.31 и 229.51 . Это один плюс этих масел . И похоже один из немногих . И касается он исключительно автомобилей с дизельными двигателями и только с сажевыми фильтрами ( напомню — в карте даных есть код 474 ; правда есть еще BlueTec с их системой впрыска мочевины — они имеют в карте данных коды U42 или U77 — для них правила прменения малозольных масел еще более жесткие ) .

Для понимания степени зольности того или иного масла производители почти в обязательном порядке указывают параметр «сульфатной зольности» . Для масел из листов допуска 229.1/3/5 она составляет 1,1. 1,3 ; для масел из листов допуска 229.31/51 — 0,6. 0,8 , т.е. почти в два раза меньше золы останется при полном сгорании масла . Что касается зольности базовых масел — то они практически беззольны и она ( зольность) зависит в большей степени от глубины очистки , чем от типа базовых масел .

4. Что такое сажевый фильтр

Откуда берется сажа и каков механизм ее образования . При сгорании топлива ( точнее — при неполном сгорании) при местной нехватке кислорода . Величина частиц обычно составляет 0,05 мкм . Конкретный состав частиц сажи от специфики рабочего процесса двигателя , применяемого топлива и режимов работы . В некоторых зонах камеры сгорания образуется слишком богатая смесь , сгорание которой ввиду нехватки окислителя не может быть полным по определению , что и приводит к образованию сажи . Дабы избавиться от частичек сажи Мерседес и применяет сажевые фильтры . Ввиду специфики конструкции сажевый фильтр одновременно выполняет и функцию нейтрализатора окислительного типа . Под спецификой я понимаю близость к выпускному коллектору ( существуют конструкции с раздельными банками : сперва нейтрализатор , потом — сажевый филтьр ) . В функции нейтрализатора входит окисление углеводородов НС и оксида углерода СО до воды и углекислого газа .

Собственно ядро сажевого фильтра изготовлено из пористого карбида кремния и выполнено в виде большого количества параллельных каналов , попеременно заглушенных со стороны входа в фильтр либо со стороны выхода фильтра . Поэтому различают входные и выходные каналы сажевого фильтра ( еще раз повторюсь — сквозных каналов , как в бензиновых катализаторах , здесь нет ) . Газы проникают из входных каналов в выходные через пористую структуру стенок между каналами , оставляя частички сажи во впускных каналах и часть в порах межканальных стенок . Стенки покрыты смесью оксидов алюминия и церия , исполняющих роль подложки для собственно катализатора — платины . Платина — лишь катализатор , служащий для активации химической реакции — преобразования углеводородов НС и оксида углерода СО в воду и углекислый газ. При этом сам катализатор в химической реакции не участвует , новых химических соединений не образует и не меняется . Слой платины нанесен неравномерно — в передней части фильтра толщина слоя платины больше , чем в задней.

Фото 4.1. Примерный состав и структура частицы сажы Photo:VAG AG

Фото 4.2. Типичная частица сажи , образующаяся при сгорании топлива в дизельном двигателе Photo:VAG AG

Фото 4.3. Конструкция сажевого фильтра Photo:VAG AG

Надо понимать , что любые фильтры время от времени необходимо менять . Ну или периодически чистить . Менять сажевый фильтр — дело недешевое .Тем более , что делать это придется одновременно с маслом или чаще . Проще его периодически «чистить» . Для этого существует регенерация сажевого фильтра . Различают два вида регенерации :
1) пассивная регенерация . Осуществляется непрерывно и без задействования специальных программ блоком управления двигателем . При движении по магистрали температура в сажевом фильтре достигает величин 400. 500 град.С . При этом углерод сажи вступает в реакцию с диоксидом азота и превращается в оксид углерода ( в присутствии катализатора — платины ) . Процесс трехступенчатый : серва оксиды азота NOx вступают в присутствии платины в реакцию с кислородом , образуя диоксид азота NO2 . Далее диоксид азота NO2 вступает в реакцию с углеродом сажы С , в результате чего образуется оксид углерода СО и окись азота NO ; на третьем этапе СО и NO вступают в реакцию с кислородом О2 , образуя диоксид азота NO2 и углекислый газ СО2 ;
2) активная регенерация . Поскольку при эксплуатации в городе характерны небольшие нагрузки , соответственно невысокие температуры ОГ , то и о пассивной регенерации не может быть и речи . Как следствие частички сажи забивают каналы сажевого фильтра . Поэтому периодически блок управления включает режим активной регенерации . Процесс длится около 10 минут , при этом температура ОГ достигает 600. 700 градусов . Это необходимая температура для протекания прямой реакции окисления углерода до диоксида углерода . У двигателя есть несколько инструментов , дабы поднять температуру ОГ до 700 градусов :
— выключается система ARF ;
— впрыскивается дополнительная порция топлива в районе 30 град. после ВМТ , которая сгорает главным образом в выпускном тракте ;

5. Что мы приобретаем и что теряем , покупая масла 229.31 и 229.51
Сразу скажу , что низкозольных масел LowSAPS ( или LowSpash) , входящих в листы допуска 229.31 , 229.51 ( и придуманных в основном для дизелей с сажевыми фильтрами) лучше избегать : масла LowSAPS — вынужденная мера производителей как масла , так и автомобилей в борьбе за соответствие строжайшим экологическим нормам . И здесь перед ними стоит выбор — купит ли герр Шмидт их автомобиль или предпочтет конкурента . Ставки очень высоки — кризис напугал всех — самые популярные автомобили — самые экономиные автомобили , а жидкие масла реально позволяют снизить расход — по некоторым данным до 5. 6% . Плюс соответствие нормам выхлопа — в центр Берлина Вы не сможете въехать на автомобиле Евро2 . И здесь явно в угоду экологии , экономичности , привлекательности автомобиля принесены в жертву вопросы долговечности , т.е. надежности автомобиля . Продолжая тему — повторюсь — лучшими моющими , диспергирующими , антиокислительными присадками являются присадки на базе кальция или магния , а как можно защитить двигатель от износа без фосфатов цинка или на крайний случай без молибдена ? Так вот в маслах LowSAPS этогодобра в два раза меньше — зольность 0,6. 0,7 против 1.3 у обычных масел , щелочное число — 6. 7 против 11. 12 .
В маслах много полиальфаолефинов ? Но они не так уж и хороши в плане защиты при высоких нагрузках . Много эстеров ? Тогда масло гигроскопично и должно стоить по тысяче — полторы за литр . Основа — базовые масла группы 3 — да , кряк становится все лучше и лучше , но без большого количества присадок его не догнать до требуемой вязкости и других требований . Поэтому мое мнение — это чистой воды профанация- равно как попытка заставить нас жрать ГМО — просто потому что это выгодно производителям .

1) как понятно из названия LowSAPS — это масла с низким содержанием в т.ч. серы и фосфора . Понятно , что и то и другое «отравляют» катализаторы , как написано в рекламном листке Mobil ESP . Но так ли излишни эти самые сера и фосфор в масле ? Ведь сера , а заодно и фосфор и хлор входят в состав присадок EP ( extreme pressure — предельное давление , нагрузка ) . Дело в том , что при высоких нагрузках и температурах 150. 190 град.С адсорбционная пленка масла может разрушаться . Вследствие этого трение и нагрев поверхности металла повышаются еще больше, вплоть до сваривания, заедания, слипания деталей. Сваривание может быть подавлено присадками, содержащим и соединения серы, фосфора, хлора и др., которые в местах наивысшего трения и высоких температур разлагаются с выделением соответствующих активных элементов, реаг ирующих с металлом и образующих хемосорбционную пленку — твердую смазку. Такая пленка является значительно более стойкой, чем адсорбционная, и может защитить поверхности трения от износа в условиях большой нагрузки и высокой температуры. Поэтому присадки, образующие твердую хемосорбцио нную пленку, называются разделяющими противозадирными присадками или присадками высокой предельной нагрузки . Так как активные элементы выделяются из присадок и реагируют с металлом только на выступах поверхности, в местах соприкосновения, то имеет место процесс выравнивания и полировки. Таким образом, противозадирные при садки одновременно являются разглаживающими и полирующими присадками. Роль фосфора и серы несколько различается: фосфор сильнее выравнивает поверхность и умен ьшает износ, а сера уменьшает трение и усиливает разделяющее свойство хлора. В присутствии обоих этих элементов масло смазывает хорошо как при большой нагрузке, так и при большой скорости скольжения . И теперь мы все это принесли в жертву возможной экономии !

2) коснемся металлов . Пока не придумано противозадирных , антифрикционных и противоизносных присадок , кроме как на основе цинка и молбдена . Моющие , диспергирующие и антиокислительные присадки сплошь на основе кальция или магния . Вот мы и получили золу — металлы ведь не сгорают до конца . Значит если масло выдает меньше золы — оно и хуже защищает двигатель , хуже отмывает его и хуже держит грязь во взвешенном состоянии . А главное — хуже защищает масло от окисления . Правильнее сказать — не способно длительный период надежно защищать от окисления . Процессы окисления происходят в двигателе и под воздействием температур и под влиянием загрязнений — топлива , воды , кислорода воздуха и просто высоких температур . И кислоты образуются вне зависимости от того , какое масло заправлено Вами в двигатель Вашего автомобиля . Возможно бомбардировка масла бозонами Хиггса или разведение в картере бактерий с Марса помогла бы в борьбе с кислотами , но у моторного масла есть только один инструмент , состоятельность которого выражается щелочным числом TBN (Total Base Number ) . Чем больше щелочное число — тем больше щелочи ( эквивалентно содержанию гидроксида калия ) содержится в масле , а значит и больше кислоты удастся нейтрализовать . Так вот — щелочное число у обычных масел — 11. 13 , у масел LowSAPS — 5. 7 . Это не означает ничего , кроме того щелочи в таких маслах ровно в два раза меньше . А значит и кислот эти присадки смогут нейтрализовать в два раза меньше , а значит и работать это масло должно в два раза меньше .
Согласитесь , что количество кислот , образующихся при работе двигателя не зависит от того , какое масло было заправлено — с низким TBN или высоким . Оно зависит скорее от количества холодных пусков , коротких поездок , стояния в пробках , качества топлива , состояния собственно двигателя .

Есть ли что-то положительное в маслах из листов допуска 229.31/51 ? Безусловно :
1) пониженное содержание серы и фосфора продлит жизнь катализатору . Но намного ли ? Несвязанной серы и фосфора в масле практически нет , да и влияние их в результате угара масла много меньше , чем от серы , даже в самых минимальных дозах содержащейся в топливе ;
2) низкая зольность масла сама по себе — плюс : кишки мотора будут намного чище , меньше нагара отложится в зоне поршневых колец и иных проблемных зонах . Но такая идеальная казалось бы картина будет длиться совсем недолго : запас моющих и диспергирующих присадок подойдет к концу достаточно быстро и двигатель начнет заполняться дерьмом быстро и интенсивно .

6. Масла LowSAPS и российское топливо
На самом деле у меня нет задачи очернить российскую нефтяную промышленность . Я лишь пытаюсь трактовать сухие строчки заводских допусков применительно к нашей действительности . Нигде ни в одном заводском документе не сказано , что все российское дизтопливо — сплошное дерьмо . Подразумевается лишь , что в е р о я т н о с т ь заправки некачественным топливом в России существует . Чтобы понять , где в понимании мерседесовцев находится наша страна в плане качества дизтоплива — смотрите оригинальные документы на сайте BeVo — спецификация 136.1 и 136.2 . Речь в них идет именно о содержании серы . И там , где некоторые производители накладывают мыслимые и немыслимые условности , усложняют электронные системы управления сервисным обслуживанием , другие производители , например Тойота , которая в нашей стране считается неубиваемым автомобилем — делают проще — межсервисный интервал для дизельных авто ограничен 5000 км в условиях эксплутации в России ! Гениальное решение , которое делает ненужными споры о качестве топлива , содержании серы , характеристиках лоусапсных масел и безусловно решает вопрос надежности и длительного ресурса силового агрегата !

Мерседес и так , озираясь на ужасные условия эксплуатации снизил межсервисный пробег для автомобилей с дизелями ОМ642 и ОМ651 с 25000 км в Европе до 10000 км в России . И оставил приписку , что даже этот интервал рассчитан на эксплуатацию на качественной солярке . При отсутствии таковой — интервал необходимо снизить .

Да , качество топлива , дизельного в том числе в нашей стране улучшается . Уже можно заправиться топливом класса EuroV . А можно хватануть и «Евродизеля» Вид 1 из действующего поныне стандарта [Только зарегистрированные пользователи видят ссылки. Регистрация в клубе] . Технические условия . [19.04.2012] » , в котором для топлива «Вид I» допускается 350 мг серы на килограмм топлива . И это называют Евродизелем ?
Тогда как максимальное количество серы в дизтопливе , оговоренное европейским стандартом DIN EN590 от июня 2004 года ( используется как жесткое требование для дизтоплива в спецификации 132.1 на сайте [Только зарегистрированные пользователи видят ссылки. Регистрация в клубе] ) — 50 мг/ кг топлива , а с 01.января 2009 года — вообще 10 мг / кг топлива ! Т.о. вероятность заправиться солярой с содержанием серы в 35 раз больше имеет место быть . Я вот к чему все это. Реально полный переход на производство только дизтоплива Евро 5 обещают только к 2016 году . К тому времени к нам будут поставляться уже автомобили экологических стандартов ЕвроVII. Но дело даже не только и не столько в топливе , как в специфике эксплуатации автомобилей в России . Многие факторы , утяжеляющие эту самую эксплуатацию , суммируются . А некоторые — множатся .