Так все-таки: минералка или синтетика?
Май 18th, 2007
Приближается лето... Надо задуматься о смене масла в двигателе своего автомобиля. У кого-то вопрос давно решен – этот консерватор всю сознательную жизнь он заливает только "Castrol" или "Лукойл", и ничего другого не признает. Но есть и другая многочисленная группа автомобилистов, которой надо все попробовать. И уж попытаться сменить марку масла, выбрать лучшее – сам Бог велел...
И тут начинается головная боль – ведь на рынке столько всего завлекательного. И "минералка", и "синтетика", и какие-то непонятные энергосберегающие масла. А реклама обещает чудеса – и срок службы масла – чуть ли не 30 тыс. км, а это – практически до замены машины на новую (кстати, интересный способ замены масла!), и мощность растет, и расход топлива снижается. И что интересно – практически все масла подходят к любому автомобилю – что к простенькому турбированному "Мерседесу", что к шикарным "Жигулям" тридцатилетней давности.
По роду своей деятельности авторы этой статьи более двадцати лет занимаемся проектированием и доводкой до ума основных узлов трения двигателя – подшипников коленчатого вала и цилиндропоршневой группы. И весь опыт нашей работы говорит о том, что основные параметры, характеризующие качество функционирования этих узлов, очень сильно зависят от свойств моторного масла. А это впрямую влияет и на технико-экономические параметры двигателя в целом – и на мощность, и на экономичность по расходу топлива и масла, и на ресурс, и даже на токсичность. Да и завод-изготовитель в любой инструкции по эксплуатации рекомендует только совершенно определенные масла, и, более того, грозится снять машину с гарантии при несоблюдении рекомендованного сортамента масла. Так может все это время и заводы, и мы ошибались? Правы ли фирмы, рекомендующие использование своих масел безо всяких ограничений по марке и типу двигателя? Ведь нельзя же считать ограничением рекомендацию применения масла, например, "ко всем типам форсированных бензиновых двигателей и высокооборотных турбированных дизелей"?
Естественно, этот вопрос нас сильно заинтересовал. К счастью, есть верховный арбитр, позволяющий расставить все по своим местам – это "его Величество ДВИГАТЕЛЬ" - его не обманешь никакими рекламными обещаниями.
Ну, что же, попробуем... Для начала мы закупили три образца моторного масла одной из известных и наиболее "раскрученных" российских фирм, все одинаковой вязкости, причем одно было минеральным (10W40), второе – полусинтетическим (5W40), третье – полностью синтетическим (5W40). Зная способность отечественного рынка фальсифицировать все, что угодно, мы взяли испытуемые образцы в фирменном магазине, торгующим маслом только этой марки. "Минералка" и "полусинтетика" входят в список рекомендованных заводом, "синтетика" - нет.
Пусть читателя не смущает различие низкотемпературной вязкости – она влияет только на пусковые свойства, а мы их проверять не собирались. Рабочая же высокотемпературная вязкость, заявленная производителем масла, была одинаковая. Но мы все же проверили вязкость всех образцов масел. Как известно, этот параметр сильно зависит от температуры, и эта зависимость определяется вязкостно-температурной кривой – чем выше температура, тем "жиже" масло. Действующий ГОСТ требует проверки вязкости при двух температурах – 40 и 100 град. С, которые, кстати, никакого отношения к реальным рабочим температурам в двигателе не имеют. Нас заело любопытство, и поэтому мы сначала замерили вязкости при четырех температурах – 20, 40, 70, 100 градусов, а потом, используя известные и надежные методы аппроксимации экспериментальных данных, продолжили кривые до диапазона реальных температур – вплоть до 200 град.С. Результаты приведены на рис.1.
Как видно из замеров, все три образца свежего масла имеют одну и ту же вязкостно-температурную кривую. Разница между всеми замерами уложились в погрешность измерения вязкости. Это, кстати, подтверждает, что для двигателя первая цифра индекса всесезонного масла (что 0, что 5, что 10) влиять будет только на холодный пуск.
Пока все нормально. Но что покажут эти масла в реальных условиях двигателя? В качестве "подопытного кролика" взяли обычный карбюраторный ВАЗ-2108, весьма умеренный по условиям форсирования в ряду современных бензиновых двигателей.
Двигатель был установлен на тормозной стенд, позволяющий проводить замеры мощности при любых режимах его работы. Кроме того, замерялись расходы топлива, токсичность отработавших газов, мощность механических потерь.
Методика испытаний была предельно простой. Мы меняли масло на испытуемое, предварительно тщательно промыв двигатель от следов старого масла с тем, чтобы исключить их возможное взаимное влияние. Для этого, кстати, была разработана целая технология. Естественно, менялся и фильтр. После этого двигатель запускался, прогревался в течение 30 минут, далее проводился первый замер контрольных характеристик – мощности, расхода топлива, токсичности отработавших газов во всем диапазоне эксплутационных режимов. Здесь ничего необычного мы не увидели – обычные кривые, "разбегающиеся" на различных маслах в пределах погрешности замера. Это косвенно подтвердило данные замеров вязкости образцов свежего масла.
Но на этом мы не успокоились, и решили посмотреть, а что будет, если дать маслам поработать в двигателе в течение относительно длительного срока эксплуатации. И мы погоняли установку с каждым маслом на фиксированном режиме работы по 20 моточасов. Это примерно 1500 км реального пробега автомобиля. А потом повторили замеры характеристик. И вот тут начались чудеса... Судите сами. На рисунках 2 и 3 приведены графики замеров мощности двигателя и удельного расхода топлива по внешней скоростной характеристике, то есть при полностью открытой дроссельной заслонке.
Величины мощности двигателя и удельного расхода топлива во всем диапазоне внешней скоростной характеристики в зависимости от сорта масла стали отличаться чуть ли не на 6...8%!. Мы сразу не поверили этим результатам, и повторили серию замеров – мало ли что могло повлиять на двигатель – то ли звезды встали не так, то ли настроение у него было дурное. Результаты повторились – система, однако...
Причем абсолютно лучшие результаты двигатель показал на обычной "минералке", а на "синтетике" он потерял чуть ли не 10% мощности. По расходу топлива, результат, естественно, повторился. Для любого знающего двигателиста – это цифры огромного масштаба. А ведь всего лишь – заменили сорт масла. Причем в сравнении с серией замеров, выполненных в начале испытаний, двигатель на "минералке" резко улучшил свои показатели, а на "синтетике" - практически остался на прежнем уровне.
Надо разбираться, что же произошло. Ведь результат – по меньшей мере, парадоксальный.
Сначала мы посмотрели в инструкцию по эксплуатации двигателя, и там не нашли "синтетики" среди рекомендованных масел. Но, может быть, просто инструкция старая, а технология моторных масел на месте не стоит?
Мы взяли пробы отработанного масла и повторили замеры вязкости. И тут все встало на свои места. Судите сами (рис.4) – в отличие от начальных замеров, где все вязкостно-температурные кривые идут практически в поле допуска, здесь наблюдается уже существенный разбег замеренных вязкостей.
При этом, если вязкостно-температурная характеристика "синтетики" поменялась не сильно, то "минералка" за 25 моточасов (с учетом времени замера характеристик и наката на фиксированном режиме) практически перешла в другой класс вязкости – 10W30, "потеряв" в зависимости от температуры более 10-15 % вязкости. Что это – неизвестно, но, скорее всего, частично сработались загущающие присадки в масло.
А отсюда – и результат. Объяснение очень простое. На номинальных режимах работы высокооборотного двигателя более 30% полезной работы тратится на механические потери в узлах трения двигателя, особенно в цилиндропоршневой группе и подшипниках коленчатого вала. Эта сила трения впрямую зависит от вязкости масла в рабочей зоне соответствующего узла. И чем ниже вязкость, тем больше механический к.п.д. двигателя, больше его мощность и эффективность. Причем и количественные оценки замеренных эффектов роста мощности и снижения расхода топлива вполне коррелируют с замерами вязкости.
Ну, и как расценивать полученные результаты? С одной стороны, рост мощности и экономичности двигателя со снижением вязкости, вроде бы, хорошо. Но эта зависимость работает только до определенного уровня. При некотором пороговом значении вязкости эффект становится обратным – наблюдается резкий рост мощности трения и скорости износа двигателя. Дело в том, что при слишком малом значении вязкости нарушается нормальный режим смазывания узлов трения, трение переходит в область граничного, то есть рабочие поверхности, например, поршневого кольца, начинают впрямую контактировать с шероховатостью зеркала цилиндра. В нормальном же режиме эти поверхности должен разделять слой масла. Толщина этого слоя уменьшается по мере снижения вязкости.
Это косвенно подтверждают и результаты замеров токсичности отработавших газов двигателя, в частности, по содержанию остаточных углеводородов СН (рис.5).
Видно, что при работе двигателя на "синтетике" в зоне высоких оборотов, то есть там, где угар масла обычно максимален, содержание СН резко возрастает. Поскольку регулировка системы зажигания и карбюратора двигателя в процессе испытаний не менялась, это может свидетельствовать только о резком увеличении скорости выгорания масла с поверхности цилиндра. Эта скорость впрямую зависит от толщины масляной пленки, оставляемой на поверхности цилиндра поршневыми кольцами, а она, в свою очередь, определяется вязкостью масла.
Нестабильность и непредсказуемость поведения исследованной "минералки" внушает опасения. Мы исследовали только малую часть общего заявленного ресурса работы масла – около 20%. А что будет дальше? В принципе, начиная с определенного срока наработки масла вязкость "минералки" снова начнет расти. Это определяется накоплением в масле продуктов его разложения. Но когда это будет? И сколько и до какого уровня будет продолжать падать вязкость масла? Мы это сказать не можем. Кстати, здесь следует упомянуть о малоизвестном факте – некоторые ведущие производители масел на своих семинарах для дилеров негласно рекомендуют замену минерального масла через 4000 километров пробега. Ну что же, теперь понятно почему...
Отмеченное снижение вязкости для испытуемого двигателя не является опасным – мы просто перешли в более низкий класс вязкости, масла которого также рекомендованы "АвтоВАЗ"ом. Но и начинали мы со сравнительно вязких масел – класса 10W40. Если подобное повторилось на маслах типа 10W30, то это могло бы уже стать опасным. Кроме того, наш двигатель был в исходно хорошем техническом состоянии, а если бы он был с приличным износом? Результаты могли бы быть диаметрально противоположными.
Понятно теперь, почему значительно более форсированные двигатели большинства "иномарок", мягко говоря, не очень любят минеральные масла. Чем больше нагрузки на узлы трения двигателя, тем большая несущая способность от них требуется, а она определяется вязкостью масла. И если этот параметр непредсказуемо "плывет" в ходе эксплуатации, то ничего хорошего не будет.
И еще... Известны расхожие "страшилки" о том, что сальники ВАЗовских движков на синтетике текут. Так вот, ничего подобного мы не заметили. Может, плохо смотрели...
Ну, а в целом, если на какой-либо банке с "минералкой" написано, что она подходит для всего, что движется – не верьте...
Рубрики: Моторные масла