Моторное масло представляет собой масло, которое используется в двигателях внутреннего сгорания для уменьшения трения между трущимися деталями. Все моторные масла использующиеся на сегодняшний день состоят из базового масла и всевозможных присадок.
История моторных масел
История моторных масел начинается с незапамятных времен. Люди изобрели колесо и увидели, что добавление в него смазки значительно облегчает толкание. После этого события, люди начали экспериментировать с различными видами смазки. Первыми из них были животные масла. В пример можно привести жир жареного оленя или кабана, а чуть позже перешли на растительные масла. Все оставалось таким образом до появления так называемого «черного золота». С началом эпохи добычи нефти все становится иначе. Все современные моторные масла изготавливаются из сырой нефти.
6 сентября 1866 года американец Джон Эллис основал компанию Continuous Oil Refining Company. Джон Эллис изучал медицинские свойства сырой нефти и в этом направлении ничего не добился, но он был поражен ее потенциальными смазывающими свойствами. В конечном итоге Эллис забросил медицинские испытания и посвятил свое время разработке нефтяного высоковязкого смазочного материала для паровых и поршневых двигателей. Он добился успеха спустя 7 лет. Первое моторное масло было запатентовано в 1873 году. Новый продукт получил название Valvoline. В буквальном переводе название звучит как клапанное масло, от Valve — клапан и Oil — масло.
С этого момента началась эпоха моторных масел. Производство моторных масел начало набирать повсеместные масштабы. Разные производители автомобилей того времени использовали разные системы подачи топлива и смазки, что приводило к различного рода проблемам. В начале 1930-х годов сообщество производителей автомобилей пришло к выводу необходимости стандартизации своей продукции и было принято решение начать с моторных масел. Их начали классифицировать по скорости с которой течет жидкость, сегодня это понятие известно как вязкость моторного масла. Они тестировали различные моторные масла при температуре 100° C. Именно такой температуры достигало масло при нагруженном подшипнике шатуна. После многочисленных испытаний, появилась первая классификация моторных масел по вязкости использующаяся и по сей день. Классификация по вязкости имеет обозначение SAE n, где n является числом вязкости(пример SAE 50). Чем выше коэффициент вязкости(число n), тем больше вязкость конкретного вида масла. В конечном итоге, в 1930-х годах стандартом вязкости масла для автомобильных производителей стала вязкость SAE 30.
Основным предназначением моторного масла является смазка трущихся элементов двигателя внутреннего сгорания. Проблемой являлось то, что в бензиновых и дизельных двигателях разные рабочие температуры. У бензиновых двигателей рабочая температура поршневых колец составляет около 160° C, а у дизельных около 315° C. Соответственно, одно и то же масло не способно выполнять свои функции при такой разности условий. Для поднятия рабочей температуры моторного масла для дизельных двигателей необходимо было изменить их свойства. Для таких целей разрабатывались различного рода присадки, которые помогли бы решить проблемы.
Еще одним ключевым моментом в истории развития моторных масел была Вторая Мировая Война. Мощность авиационных двигателей была стимулом для инженеров автомобилестроения добиться увеличения производительности двигателей. С увеличением мощности двигателей трение между их деталями возрастало и моторное масло перестало справляться со своими функциями. В это же время производители пластмасс изучали свойства нефтепродуктов и сделали очень важное открытие. Нефтепродукты обладают способностью производить углеводородные полимеры, и впоследствии они узнали, что эти полимеры могут предотвращать загустение масла как при низких температурах, так и очень высоких . Это событие привело к тому, что появилась новая ветвь классификации nW, где n является числом, которое показывает диапазон температур при котором масло будет сохранять работоспособное состояние. Эта классификация так же сохранилась по сегодняшний день.
С развитием автомобильной промышленности: появлением более мощных автомобильных двигателей и появлением более скоростных автомобильных магистралей появилась нужда в более надежной защите двигателей. При этом инженеры столкнулись с проблемой того, что моторное масло, при продолжительном воздействии высоких нагрузок, теряет свои свойства и перестает выполнять свои функции. В связи с этим, моторное масло имело очень небольшой срок службы и часто нуждалось в замене. Проблема была решена с помощью химических лабораторий, которые разработали новый тип моторного масла. Оно сейчас так и называется — синтетическое масло. Оно обладало более хорошими температурными диапазонами и смазывающими свойствами, а самое главное имело более большой срок службы. В дальнейшем из-за большой стоимости получения его в лаборатории, синтетическое масло научились производить из сырой нефти. В дальнейшем эксперименты над моторными маслами продолжались и развитие не останавливается и по сей день.
Маркировка моторных масел
При производстве, каждый производитель моторных масел подвергает свою продукцию различного рода проверкам. По результатам проверок, на тару для моторных масел наносится маркировка, которая показывает какие условия эксплуатации способен выдержать конкретный вид масла. Каждому владельцу транспортного средства необходимо владеть навыками определения параметров моторного масла.
Маркировка моторных масел обычно включает в себя следующие важные параметры:
- Тип двигателя внутреннего сгорания;
- Технология производства;
- Сезонность эксплуатации;
- Параметры проверок.
На каждой таре моторного масла указаны параметры, которые помогут владельцам авто выбрать масло подходящее именно для необходимого типа двигателей и условий эксплуатации.
Тип двигателя внутреннего сгорания. На таре масла для двигателей внутреннего сгорания может указываться типы двигателей для которого это масло предназначено. Сейчас, большинство моторных масел являются универсальными как для бензиновых, так и для дизельных двигателей поэтому пометки о типах двигателей перестали наносить в качестве маркировки на тару. Если моторное масло предназначено для работы на каком-то определенном типе двигателя, то производитель моторного масла обязан включить его в маркировку моторного масла, но если такой маркировки нет значит можно считать масло универсальным.
Технология производства. На таре моторного масла обязательным требованием является указание технологии производства. По технологии производства моторные масла подразделяются на синтетические, полусинтетические и минеральные.
Синтетические моторные масла производят путем направленного химического синтеза из сырой нефти. Сырая нефть перегоняется и перерабатывается до основных компонентов из которого вследствие получают базовое масло. Затем в базовое масло добавляют различного рода присадки. Такие масла характеризуются повышенной устойчивостью к температурам и высокими смазывающими свойствами необходимыми для обеспечения долговечности двигателей внутреннего сгорания.
Минеральные масла имеют минеральную основу так как являются, так же как и синтетическое масло, продуктом нефтяного происхождения. В отличие от синтетического, минеральное масло производится путем перегонки мазута или из технических сельскохозяйственных культур. Минеральное моторное масло, в ходе эксплуатации в автомобильном двигателе, имеет нестабильные характеристики и высокой степенью испаряемости. Цена минерального масла значительно ниже синтетического масла.
Полусинтетические масла являются промежуточным звеном между синтетическим и минеральным маслом. Производство полусинтетических масел является смесью производственных процессов производства синтетических и минеральных масел. Очень грубо говоря, полусинтетика является смесью синтетики и минерального масла. В процентном соотношении, исходя из технологий производства, преобладает синтетическое масло в отношении 70 к 30. В зависимости от производителя процентное соотношение может меняться. Полусинтетическое масло характеризуется высокой устойчивостью к температурам и хорошими смазочными свойствами.
Сезонность эксплуатации. Такой параметр как сезонность эксплуатации является очень важным и обязателен для маркировки производителями. Все масла для двигателей внутреннего сгорания по параметру сезонности эксплуатации классифицируются на зимние, летние и всесезонные. Сезонность эксплуатации моторного масла можно распознать по маркировке коэффициента вязкости SAE, который отображен на каждой емкости производителей. Летние моторные масла можно распознать по маркировке типа SAE n, где n является числом характеризующим вязкость. Зимние моторные масла имеют немного другой вид отображения — SAE nW. n являются числовым значением вязкости, а W является обозначением того, что масло является зимним и происходит от английского слова Winter(зима). Самым распространенным типом моторных масел являются Всесезонные масла, которые имеют маркировку SAE nW-m, где n и m являются числовыми значениями характеризующими вязкость.
Параметры проверок. Основными характеристиками, которые указываются при маркировке моторного масла, являются коэффициенты вязкости по классификации SAE(параметры проверок). Эти параметры являются международными и были приняты инженерным сообществом. На примере всесезонного масла разберемся с коэффициентами вязкости.
SAE nW-m (SAE 10W-40)
Число n (число 10)является условным обозначением минимальной температуры при которой моторное масло свободно течет по масляным трубкам и автомобильный стартер может без особых усилий прокручивать двигатель. Характеристики значений указаны в таблице:
| Параметры | 0W | 5W | 10W | 15W | 20W | 25W | ||
| Прокручивание | -30° C | -25° C | -20° C | -15° C | -10° C | -5° C | ||
| Текучесть | -40° C | -35° C | -30° C | -25° C | -20° C | -15° C | ||
Число m(число 40) представляет собой условное обозначение вязкости масла при его рабочей температуре и диапазон температур при которой оно сохраняет свое стандартное состояние. Чем выше значение числа, тем более густое оно становится при увеличении и уменьшении температуры при выходе их за пределы рабочих значений.
| Маркировка масла | Температурный диапазон |
| 5W — 30 | от минус 25 до плюс 20 |
| 5W — 40 | от минус 25 до плюс 35 |
| 10W — 30 | от минус 20 до плюс 30 |
| 10W — 40 | от минус 20 до плюс 35 |
| 15W — 30 | от минус 15 до плюс 35 |
| 15W — 40 | от минус 15 до плюс 45 |
| 20W — 40 | от минус 10 до плюс 45 |
| 20W — 50 | от минус 10 до плюс 45 и выше |
| SAE 30 | от 0 до плюс 45 |
Производители масел тестируют свои продукты при температуре от 100° C до 150° C.
Присадки для изготовления моторных масел
Как становится понятно из текста выше, каждое современное моторное масло изготавливается из базовых масел с добавлением различного рода присадок. Присадки в моторном масле могут достигать в некоторых образцах 5% от общего объема. Для создания моторного масла для двигателей внутреннего сгорания используются разные типы присадок, которые наделяют данный тип масла определенными свойствами. Каждые из них выполняют определенную функцию и появляется возможность обобщить их в некоторые группы. Таких групп может быть много, но стоит выделить 4 основных группы присадок:
- Отвечающие за контроль химических процессов ;
- Регулирующие коэффициент вязкости;
- Улучшающие смазывающие качества;
- Предотвращающие загрязнение;
Присадки отвечающие за контроль химических процессов. Моющие присадки используются для очистки и нейтрализации масляных примесей, которые вызывают отложения на жизненно важных деталях двигателя. Обычно моющими средствами выступают сульфонаты магния. Присадки ингибирующие коррозию замедляют окисление металлов внутри двигателя внутреннего сгорания. Антиоксидантные присадки замедляют деградацию масел в результате окисления. Типичными антиоксидантными присадками являются амины и фенолы. Деактиваторы металла создают пленку на металлических поверхностях, чтобы металл не приводил к окислению масла. Основания могут применяться для предотвращения химического разложения базового масла в присутствии кислот, а щелочные присадки служат для нейтрализации этих кислот.
Присадки регулирующие коэффициент вязкости моторного масла. К таким присадкам можно отнести модификаторы вязкости и депрессанты. Модификаторы вязкости предназначены для повышения коэффициента вязкости при повышенных температурах. Большинство всесезонных моторных масел производятся с помощью модификаторов вязкости. Депрессанты представляют собой присадки понижающие температуру застывания масла и улучшают ее текучесть при низких температурах.
Присадки для улучшения смазывающих качеств. Для улучшения смазочных качеств масла могут использоваться модификаторы трения. Они представляют собой присадки уменьшающие трение между движущимися частями. Основу этого вида присадок составляет дисульфид молибдена. Так же для улучшения смазывающих качеств используются присадки экстремальных давлений. Они связываются с металлическими поверхностями не позволяя им соприкасаться даже при высоком давлении. Такую же функцию выполняют противоизносные присадки. Они образуют пленку вокруг металлических деталей для избежания соприкосновений и, тем самым, уберегают части двигателя внутреннего сгорания от износа. В качестве основы для таких присадок выступают диалкилдитиофосфат и дитиофосфаты цинка. Так же в эту группу можно отнести присадки образующие алмазоподобные углеродные покрытия, которые улучшают заделку и смазывающие свойства. Еще одним видом присадок являются соединения в которых за основу взят неорганический фуллереноподобный дисульфид вольфрама(IF-WS2) с морфологией полой сферы, которые хорошо себя проявляют при экстремальных давлениях.
Присадки предотвращающие загрязнение. К таким присадкам можно отнести диспергаторы. Они удерживают загрязняющие вещества(например сажа) в свободном состоянии, чтобы предотвратить свертываемость или загустевание моторного масла. Еще одним видом в этой группе являются противовспенивающие присадки, которые препятствуют образованию пузырьков воздуха и пены в масле для двигателей внутреннего сгорания. Воздух и пена в моторном масле способны вызывать точечную коррозию на металлических поверхностях внутри двигателя. Так же очень важной противозагрязняющей присадкой являются модификаторы кристаллов воска. Они представляют собой депарафинизирующие добавки, которые помогают масляному фильтру отделять кристаллы воска от моторного масла.
Существует огромное количество присадок для моторных масел, но все они выполняют функции обобщенные в вышеперечисленных группах. Есть еще один вид присадок, который также выполняет очень важную функцию, но причислить его к какой-либо группе было бы неправильно. Это кондиционеры уплотнений, которые вызывают набухание уплотнений(резиновых прокладок) и предотвращают утечки моторного масла.
Все вышеперечисленные присадки применяются для изготовления современных моторных масел, различием являются лишь их пропорции.
Замена моторных масел
Замена моторного масла представляет собой процедуру слива старого моторного масла из двигателя через сливную пробку в масляном поддоне, замена масляного фильтра и залив нового масла через заливную горловину. Процедура замены масла довольно проста и большинство автовладельцев в состоянии выполнить ее самостоятельно.
Моторное масло и масляный фильтр в ходе своей эксплуатации, как уже становится понятно из текста выше, выходят из строя. При работе двигателя внутреннего сгорания, на моторное масло оказывают воздействие продукты внутреннего сгорания. Во время рабочего процесса микроскопические частицы кокса накапливаются в моторном масле из-за чего ухудшаются его характеристики. Из-за этого в ходе эксплуатации меняется его цвет. Чем больше частиц кокса находится в масле, тем темнее его цвет. Кроме этого, трение металлических частей двигателя приводит к образованию микроскопических металлических частиц в моторном масле. Эти частицы, циркулируя по масляным каналам, способны вызывать износ внутренних деталей двигателя. Очисткой моторного масла от такого рода частиц занимается масляный фильтр. Он способен очистить большое количество металлических частиц и кокса, но в конечном итоге фильтр может засориться и перестать выпонять свою функцию.
Моторное масло и особенно присадки также подвергаются термическому и механическому разрушению, что снижает вязкость и резервную щелочность масла. При пониженной вязкости масло не может смазывать двигатель, что увеличивает износ и вероятность перегрева. Резервная щелочность — это способность масла противостоять образованию кислот. Если резервная щелочность упадет до нуля и эти кислоты появятся, то они начнут повреждать двигатель изнутри.
Многие производители двигателей внутреннего сгорания указывают необходимые показатели (по SAE) моторных масел, которые рекомендованы к использованию в определенном типе двигателя(моторное масло производителя). Это все, конечно, хорошо, но тут есть нюансы. Дело все в том, что производителя двигателя внутреннего сгорания стандарты экологических служб обязывают указывать именно то масло и те характеристики масла, которые использовались при его испытаниях. Это создает проблемы для потребителя, так как испытания проходили допустим в Испании, а эксплуатироваться автомобиль будет в Беларуси. В разных климатических зонах необходимо использовать разные по характеристикам моторные масла.
Как не ошибиться с выбором масла? Производители двигателей придумали параметры допуска моторного масла к эксплуатации на своей технике. Например, у автомобилей марки Audi допуски моторного масла могут иметь маркировку типа VW 505 01, а у BMW — BMW Longlife-01. Допуски на эксплуатацию моторного масла для своего автомобиля можно найти в Руководстве по техническому обслуживанию и ремонту. На каждой упаковке моторного масла указываются маркировка с допусками производителей автомобилей. Если маркировки с допуском именно для вашего авто нет на емкости моторного масла, то лучше воздержаться от его использования. Подбор моторного масла является очень творческим процессом, так как тут необходимо учитывать очень много факторов. Лучше доверить это дело специалистам.
