Моторное масло – какое сколько прослужит?

Зависит ли срок службы масла в одном и том же двигателе от вида этого масла? Почему одно ходит от смены до смены, а другое приходится периодически подливать?

Статья на эту тему опубликована в ЗР, 2012, №7. А вот полный ее вариант – только здесь. Исследования проводил гуру по части масел, бензинов и прочей автохимии, доцент Санкт-Петербургского политехнического Университета Александр Шабанов.

Не так давно один знакомый полуолигарх (недоолигарх) пожаловался…

– Ничего не понимаю! Купил «Кайена Би-Турбо», а он масло жрет по два литра на тысячу! Причем – хорошей дорогой синтетики… Я не бедный, но жаба душит!

Задушила жаба – продал он «Поршика». Но вопрос все же остался – куда же уходит масло? И какое масло уходит меньше? Будем разбираться…

Для испытаний мы взяли семь масел разных типов, но одной группы по вязкости, соответствующей SAE 5W-40. При выборе попробовали перекрыть все основные группы базовых масел. Почему был сделан именно этот выбор, расскажем чуть ниже.

Основной причиной ухода масла является его угар: подробности – в «Нашей справке». На него влияют конструкция и состояние двигателя, режим эксплуатации, температура воздуха за бортом. И, конечно же, свойства самого моторного масла.

Ни один параметр масла напрямую не подсказывает, сколь быстро будет оно угорать. Косвенно об этом свидетельствуют две величины. Первая – испаряемость масла (см. врезку) и температура вспышки. Если первый параметр практически нигде не фигурирует, и раздобыть его сложно, то температура вспышки указывается во всех спецификациях масел. Это температура, при которой происходит воспламенение паров масла, испаренных с поверхности масляной пленки при воздействии открытого огня (в нашем случае – пламени от сгорания топлива). Зависит она от состава масла – чем больше в нем легких фракций, тем ниже температура вспышки.

Теперь понятно, почему мы выбрали столь разношерстную компанию для испытаний. Минеральное масло – «Лукойл Стандарт» 10W-40, с температурой вспышки по паспорту 217° С. Оно пойдет как база, с ним будем сравнивать другие. Три «полусинтетики» из группы 5W-40 – гидрокрекинговое масло ZIC A+ с температурой вспышки 235°С, Castrol Magnatec (232° С) и RAVENOL (224° С). «Синтетики» постарались взять с максимальным значением температура вспышки. Выбрали наш «ТОТЕК Астра Робот» на базе полиальфаолефинов (ПАО), относимый производителем к категории Full Synthetic – его температура вспышки 246° С. Компанию ему составил эстеровый Xenum X1 c рекордными 247° С. Ну, и чтобы рассеять сомнения о том, что «синтетики» горят меньше других масел, взяли еще одно масло – Neste Oil, также позиционируемое как «полная синтетика», с температурой вспышки 228° С. Вязкость всех масел – близкая, а вот основы – абсолютно разные, совсем разные: «минералки», простые и продвинутые гидрокрекинговые «полусинтетики», хорошие «синтетики» на базе ПАО и даже самые продвинутые синтетические масла на эстеровой базе.

Дальше – все просто. Строго дозированные 3 литра масла заливают в мотор, после чего – тридцатичасовой заезд на условной скорости 120 км/час. Движок простенький, «жигулевский» 21083, так что для него практически 4 тысячи километров пробега на постоянной скорости – серьезное испытание. После заезда масло практически до капли сливают по строго определенному ритуалу. Остается сравнить остатки.

Продукты сгорания масла влияют на токсичность отработавших газов- чтобы отследить, насколько, по ходу испытаний на фиксированном режиме работы замеряем содержание остаточных углеводородов в отработавших газах. Поскольку топливо одно и то же, то все различия, выходящие за предел погрешности измерения, можно отослать на так называемые «нетопливные СН», порождаемые испарением и сгоранием масла в цилиндрах.

Итог подтверждает наши предположения. Угорает меньше масло с более высокой температурой вспышки. Так, наш «ТОТЕК Астра Робот» показал лучший результат, в пределах погрешности измерения с ним лежит и бельгийский XENUM X1. И, действительно, температура вспышки у них лежит за 245° С. Среди всех «полусинтетик» лучший результат по угару показал корейский ZIC A+ с заявленными 235°С. А худший результат показала обычная «минералка» с ее 217° С. Данные замеров СН также косвенно подтверждают эти результаты.

Можно возразить: мол, и так ясно, что синтетика лучше минералки! А вот и нет! Сравните данные по полусинтетическому ZIC A+ и «полной синтетике» Neste Oil – кореец дает показатели пусть и немного, но лучшие! Оно и понятно – мотор наклеек на канистрах не читает, ему важны свойства углеводородной жидкости, залитой в поддон!

ЧТО ЗАЛИВАТЬ?

Итак, на что смотреть, когда выбираешь масло, чтобы его поменьше расходовалось? Вопрос особо актуален для побитых жизнью моторов, в которых одной заправки масла от смены до смены уже не хватает, а также для любителей быстро и далеко ездить, равно как и для владельцев мощных моторов с турбонаддувом.

Наш совет следующий: всем им показаны масла с пониженной испаряемостью! К сожалению, на канистрах ничего такого вы не прочитаете: придется полазить по сайтам производителей. И тут легче всего ориентироваться на температуру вспышки: она приводится для всех масел. Чем она выше, тем лучше. Как показали наши испытания, цифра выше 230° С обеспечивает сравнительно малый расход масла на угар. А уж если он лезет за 240° С, то и совсем хорошо. Правда, за все время работы с маслами в группе «сороковок» такими величинами могли похвастаться только две их марки: «XENUM X1» и наш «ТОТЕК Астра Робот.

Да, и что важно – температура вспышки масла различна для масел разных групп вязкости. Вязкость – первична, поэтому сначала подберем требуемое масло по SAE, а уж потом, в пределах выбранной группы, будем уточнять свой выбор, выискивая масло с максимальной температурой вспышки.

КУДА УХОДИТ МАСЛО?

Если на асфальте под машиной нет масляных луж, то есть все сальники целы, то основным источником расхода масла в моторе является его угар в цилиндрах. Для атмосферных двигателей он может определять до 80 – 90% всех потерь масла, для их коллег с турбонаддувом – до 60 – 70%. Следующий по значимости путь, по которому масло покидает мотор – это смазка турбокомпрессора; далее – протечки масла через маслоотражательные колпачки. Этот путь, впрочем, может стать основным, если они полностью изношены или совсем высохли. И кое-что уходит в виде паров масла через систему вентиляции масла.

Кстати, кроме денежек, улетающих с маслом, его большой расход чреват еще многими проблемами. Это – повышенный темп загрязнения внутренних поверхностей двигателя: ведь горит масло плохо и грязно. Это – снижение ресурса катализаторов, которые не в состоянии переварить продукты неполного сгорания тяжелых углеводородов масла. Это рост токсичности отработавших газов – ведь недаром сейчас «Це-Аши» в них разделяются на «топливные» и «нетопливные», то есть масляные.

ПОЧЕМУ И КАК УГОРАЕТ МАСЛО?

Бытует мнение – ВСЕ масло, попавшее в цилиндр, неизбежно и безвозвратно сгорает! Так ли это? Нет, не так!

Масло попадает в цилиндры в виде масляной пленки, оставляемой первым поршневым кольцом. Средняя ее толщина – до десяти-двадцати микрон, в зависимости от режима работы, степени износа двигателя, вязкости масла и еще кучи других параметров. Это доказано давно и точно! Если взять типичный полуторалитровый двигатель, то легко подсчитать, что при толщине масляной пленки в 10 мкм, за один цикл в цилиндры попадает около одного «кубика» масла. То есть, если бы оно все выгорало, то при 3000 об/мин. за минуту в трубу вылетало бы… 1,5 литра масла! Значит, за каждый цикл сгорает не вся масляная пленка, а только его малая часть.

Как это происходит? Вспомните, как ведет себя масло на сковородке, когда ее греете, прежде чем разбить на нее парочку-троечку яиц. Сначала оно растекается по горячей поверхности, потом, по мере нагрева сковородки, начинает кипеть и вонять на всю кухню. А, если плеснуть холодное масло сразу на раскаленную сковородку, то можно его брызгами и в лицо получить.

Теперь о том же, но «по научному». Когда масло прогрето ниже температуры кипения, оно испаряется медленно, диффундируя с нагретой поверхности. Когда начинает кипеть – испарение резко усиливается. А уж при очень высоких температурах микровзрывы отбрасывают капли масла от сковородки.

В цилиндре двигателя – все аналогично, разве что яиц там нет… И, судя по нашим оценкам, преобладать должен первый режим испарения масла, когда до его объемного кипения дело не доходит. Казалось бы, при огромных температурах сгорания топлива в цилиндрах, масло должно как минимум «шкворчать»! Но в том-то и дело, что сидит оно тонкой пленкой на сравнительно холодной поверхности цилиндра, охлаждаемого антифризом, и поэтому прогревается не так сильно. И лишь для некоторых режимов, когда педаль акселератора топится в пол, поверхностные слои пленки масла начинают кипеть. Именно поэтому при быстрой езде доливать масло приходится чаще.

ОБ ИСПАРЯЕМОСТИ МАСЛА

Скорость испарения масла должна зависеть от температуры начала его кипения, фракционного состава и толщины масляной пленки, формируемой первым поршневым кольцом на стенке цилиндра, которая, в свою очередь, зависит от высокотемпературной вязкости масла. Все это хорошо, но описания масел таких параметров обычно не содержат… Есть, правда, так называемая «испаряемость масла по NOACK» – чем она ниже, тем меньше склонность масел к угару. Принцип определения этого параметра прост – масло греют один час при температуре 250° С, после чего оценивают потерю массы. «Минералки» при этой пытке теряют до 22 – 25%, хорошие современные «синтетики» – менее 8 – 10%. Чем выше класс базового масла, тем ниже потери масла на испаряемость. Но, к сожалению, большинство фирм не указывают этот параметр в описаниях своих масел, выложенных на своих официальных сайтах.

Однако, в реальном двигателе все гораздо сложнее. Там при резко переменных температурах и давлениях испаряется тонкая пленка масла, чего ни одной модельной установкой не измеришь. Отсюда и возможные ошибки: из метода следует, что испаряемость более вязких масел ниже, а на практике с ростом вязкости масла растет его расход. Причина простая: толщина слоя масла на стенках цилиндра, а значит, его пропуск в зону прогрева и испарения, с ростом вязкости резко увеличивается.