КОМПОНЕНТЫАНАЛИТИЧЕСКАЯ ЭКСПЕРТИЗА«Масляную» тему подсказал случай с доводкой на стенде тюнингового мотора. Собрали его из хороших деталей, с индивидуальной подгонкой по зазорам, обкатали (масло – «сороковка»), сняли характеристики, все – о’кей. А к приезду клиента залили «пятидесятку», на которой в дальнейшем планировалось гонять моторчик. Ожидали, естественно, прибавки момента и признательности заказчика… Однако все пошло не так, как было до сих пор: мотор даже «на глазок» стал «тупым»! Измерения на стенде подтвердили потерю 12% мощности на высоких оборотах (рис.1). Но ведь «пятидесятка», судя по аннотации, специально предназначена для тюнинговых и спортивных моторов. В чем же дело?Саентология маслаКакое масло лучше залить – не в смысле бренда, а для пользы мотору: скажем, 0W-30 или 10W-40? Или стоит взять 15W-50? В общем, что выбрать – и почему? Жанр «аналитической экспертизы» представляют Михаил Колодочкин и Александр Шабанов.ТОЛСТЫЙ СЛОЙ ШОКОЛАДАТак пожиже или погуще? Масленщики немногословны: мол, чем больше вязкость масла, тем толще масляные пленки, образующиеся в парах трения двигателя – в подшипниках коленчатого вала, под поршневыми кольцами… А чем толще – тем лучше: ведь они защищают от износа. Двигателисты соглашаются, но напоминают: и мощность мотора, и расход масла на угар, и даже на температуры его деталей – а значит, и общая надежность двигателя, тоже зависят от вязкости масла. Поэтому применительно к вязкости «больше» не значит «лучше»: надо искать некий оптимум для каждого конкретного мотора. Вот этим и займемся.САЕ – РАЗ, САЕ – ДВА! ОПТИМУМ?Сначала замерим мощность двигателя и расход топлива на различных маслах: выявим зависимость поведения мотора от вязкости масла. Потом оценим влияние свойств масла на скорость износа. Перед испытанием каждого сорта мотор (в данном эксперименте – ВАЗ-21083) разбираем, взвешиваем поршневые кольца и вкладыши подшипников. Вновь собираем и заливаем испытуемое масло, обкатываем в течение часа. Затем испытываем в течение 20 моточасов на режимах ускоренного износного цикла. Дополнительно имитируем пусковые режимы. По окончании – повторная разборка, снова взвешиваем вкладыши и кольца. Вычитаем, делим на время – получаем скорость износа на цикле ускоренных испытаний. Для трех масел – SAE 5W-40, 10W-40 и 15W-40, полученные результаты легли в пределы погрешности измерений. Стало быть, при прогретом моторе первая циф-182 За рулем 03/2008 НАША СПРАВКАНа банках с маслом нанесено обозначение вязкости по классификации SAE. Наличие двух цифр, разделенных буквой W, говорит о всесезонности масла. Первая указывает на минимальную отрицательную температуру, при которой двигатель можно «провернуть». Так, например, масло 0W-40 должно прокачиваться до -35°С, 15W-40 – до-20°С. Вторая цифра говорит о вязкости масла при 100°С, точнее – о допустимом диапазоне ее изменения: для «тридцатки» – от 9,3 до 12,5 сСт (сантистокс – единица измерения вязкости), для «сороковки» – от 12,5 до 16,5 сСт, а для «пятидесятки» – от 16,3 до 21,9 сСт. Иными словами, кинематическая вязкость может меняться почти на 30%, оставаясь в пределах допустимого.ра в обозначении масла не влияет ни на мощность, ни на расход! Что до ресурса, то очевидно: чем быстрее масло начинает прокачиваться через систему смазывания, тем ниже интенсивность «пускового» износа. Для нас важно: чем меньше первая цифра, тем меньше мотор изнашивается при холодном пуске. Кстати, это будет заметно и по поведению автомобиля – на таком масле он быстрее начинает принимать нагрузку по мере прогрева. Со второй цифрой все гораздо сложнее. На графиках зависимости крутящего момента двигателя от вязкости масла (рис.2) сразу прорисовались те самые оптимумы, о которых говорилось выше. Подтвердилось и то, что по мере увеличения скорости оптимум смещается в зону более высокой вязкости. Так, если мотор преимущественно работает на умеренных оборотах (2000…3000 об/мин), характерных для эксплуатации в городе, то ближе всех к оптимуму «сороковка». Зато выше 4000 об/мин оптимум сдвигается к «пятидесятке». А что с ресурсом? Если пренебречь пусковым износом, на который влияют в основном присадки, включенные в состав базового пакета, то зависимость проста – чем больше вязкость, тем меньше износ (рис.3).УДАРИТ МОРОЗ…Бытует мнение, что на зиму лучше заливать масло с меньшей вязкостью, пожиже. То есть в индексе SAE и первую, и вторую цифру надо иметь поменьше. С первой все понятно – ведь предельная отрицательная температура эксплуатации определяется именно ею. Но экстремально низкие температуры выпадают не всегда и не везде: в большинстве регионов России привычнее ездить при умеренном «минусе». И здесь снова приобретает важность вто-рая цифра индекса. А как влияет она, попробуем разобраться. Итак, при изрядном морозце мы все-таки запустились. А в стадии прогрева чем больше вязкость масла, тем выше потери на трение. Значит, для достижения одних и тех же оборотов холостого хода топлива придется сжечь больше, чем в теплую погоду. Трение в целом пропорционально вязкости, а насколько возрастает она при низких температурах? Измерили: при температуре 20°С вязкость у «тридцатки» составила 666 сСт, «сороковки» – уже 917 сСт, а «пятидесятки» – 1343! То есть в два раза больше, чем самого «жидкого» из взятых нами масел. А прогрев зимой идет долго, значит, топлива на вязких маслах израсходуем заметно больше. О токсичности и говорить не приходится – смесьто надобно обогащать. Впрочем, узлы трения двигателя на этикетку не смотрят – для них важна реальная, рабочая вязкость. Эта вязкость, как мы показали раньше, имеет четко выраженный оптимум. Но зимой масло в поддоне градусов на 20–40 холоднее, чем летом. Конечно, в подшипнике оно дополнительно прогревается, но его рабочая температура все-таки ниже (рис. 4). Поскольку дискретность классификации вязкости по SAE достаточно грубая, вывод прост – на морозе оптимальным для эффективной работы узлов трения двигателя будет масло с вязкостью, на «десятку» меньшей – например, 30 вместо 40, 40 вместо 50.КУДА СБЕЖАЛИ «ЛОШАДИ»Вернемся к началу статьи: почему же «затупел» мотор на «спортивном» масле? Разобрав двигатель, увидели картину, характерную для начала температурного задира поршней во всех цилиндрах. Но ведь на масле 10W-40 все было нормально? Дело в том, что масляные пленки, формируемые поршневыми кольцами, создают се-Хочешь сделать мотору хорошо – лей то, что рекомендует производитель МОТОРА, а не МАСЛА!На правах рекламы КОМПОНЕНТЫАНАЛИТИЧЕСКАЯ ЭКСПЕРТИЗАРис. 1. Мотор на «спортивном» масле вдруг «затупел» – двигатель под него не проектировали.Рис. 2. Вот они, «оптимумы» механических потерь. Чем выше обороты, тем заметнее они сдвигаются в область более вязких масел.ЭТО ЛЮБОПЫТНОКстати, если насчет пленок в подшипниках никто не сомневался, то сомнения в том, есть ли они под поршневыми кольцами, окончательно развеяли только в 80-х годах прошлого века. Тогда практически одновременно иу нас, и в Штатах, и в Японии были поставлены эксперименты, в ходе которых измерили толщины пленок и выявили некоторые закономерности их жизни в цилиндрах двигателя. (Кстати, один из авторов принимал непосредственное участие в этих работах.) В частности, установили, что мощность мотора зависит от толщины масляного слоя и, кроме того, от вязкости моторного масла. Эти выводы и легли в основу описанного здесь эксперимента.Изношенная машина просит масло большей вязкости; эксплуатируемая зимой – меньшей, причем по обеим цифрам индекса SAE.температура растет, а значит, увеличивается и диаметр детали. Кстати, допуски зазоров по размерным группам учитывают возможность работы двигателя на маслах четко определенных классов. А «пятидесятка» в число рекомендованных АВТОВАЗом не входит… Так вот, простой переход с «сороковки» на «пятидесятку» для нашего мотора приводит к увеличению температуры поршня на 8–15 градусов в зависимости от режима его работы. Но кто это учитывает при выборе масла? И еще. Очевидно, чем более толстые пленки остаются в цилиндре, тем больше масла израсходуется на угар. Поэтому, используя более вязкое масло, не удивляйтесь, если его расход возрастет.ТАК КАКОЕ ЖЕ МАСЛО ЛИТЬ?Ответ на главный вопрос прост: только тех групп вязкости, которые рекомендованы производителем. Причем МОТОРА, а не МАСЛА! Но и тут есть выбор – часто производитель рекомендует два соседних класса. Какой из них выбрать, приведенные результаты говорят достаточно четко. Если режим эксплуатации ближе к городскому, то масло с меньшим классом вязкости. Если же машина чаще гоняет по трассе, то лучше подойдет более вязкое – позволит немного сэкономить на топливе. Но все это применительно к мотору с невысокой степенью износа. А вот старым, недужным «железным коням» маловязкие масла противопоказаны явно. Это летом… Как поступить зимой – читай выше!рьезное тепловое сопротивление – ведь 60–80% тепла, воспринимаемого поршнем от газов в камере сгорания, отводится через кольца. А теплопроводность масла очень низкая. И чем толще пленки, тем меньше тепла отводится от поршня – егоРис. 3. С износом все просто: чем больше вязкость масла, тем меньше изнашивается мотор.Рис. 4. «Оптимальность» масла меняется в зависимости от сезона. Зимой масло в поддоне холоднее, значит, его температура ив узлах трения ниже. Поэтому отходим от «сороковки» и приближаемся к «тридцатке».184 За рулем 03/2008