Свойства моторных масел: основные виды присадок
В статье
Содержание:
Покупая канистру масла, на еe этикетке мы, скорее всего, прочтeм: «улучшенная формула», «очищает от нагара», «на 20% лучше защищает от износа» или что-то похожее. За счeт чего достигаются такие свойства?
Существует так называемое базовое масло — это основа, которая имеет свой набор качеств. Подробнее о базовых маслах мы писали в предыдущей статье. Они снижают трение, охлаждают и смазывают. Но если добавить в базовое масло специфические соединения — присадки, можно улучшить одно или несколько свойств первичного нефтепродукта.
Основные свойства присадок
Все присадки должны решать несколько обязательных задач:
- придавать маслу новые свойства;
- растворяться в базовом масле;
- не вступать в конфликт с другими присадками;
- сохранять свои характеристики в условиях тяжeлой эксплуатации.
Процесс создания присадок — это отдельная отрасль химической промышленности. Чтобы смешать базовое масло с комплексом присадок, требуется специальное оборудование и точное соблюдение пропорций. Этот этап производства называют блендингом, от английского blending — «смешивать».
Соблюдение технологии блендинга — одно из наиболее важных условий при производстве масел. С какой скоростью подаeтся сырьe, температурный режим, последовательность подачи компонентов сырья (пакетов присадок, загустителей, депрессоров), мониторинг параметров, характеризующих «однородность» получаемой смеси на каждом этапе смешивания, и финишный контроль — всe это влияет на стабильную работу масла. Любое нарушение в технологической цепочке может негативно повлиять на свойства готового смазочного материала.
Львиную долю мирового рынка присадок занимают пять основных игроков: Lubrizol, BASF, Infineum, Afton и Chevron. Большинство компаний, занимающихся выпуском собственных смазочных жидкостей, покупают присадки у них. ЛУКОЙЛ — одна из немногих компаний на территории СНГ, которая не только закупает пакеты присадок у мировых лидеров, но и развивает собственное производство.
Виды присадок и их полезное действие
В составе пакета присадок можно выделить три категории используемых соединений:
- модификаторы — изменяют свойства масла;
- присадки, защищающие масло;
- присадки, защищающие поверхности трения.
На свойства масла влияют специальные модификаторы, регулирующие вязкость, а также депрессорные вещества.
Модификаторы вязкости
Присадки, улучшающие индекс вязкости, помогают маслу работать в различных температурных условиях. Чем выше индекс вязкости, тем лучше (не путать с вязкостью). Низкий индекс вязкости обозначает, что вязкость масла будет сильно зависеть от изменений температуры: масло станет слишком текучим при высокой температуре и слишком вязким при низкой.
Высокий индекс вязкости означает относительно небольшие изменения вязкости в широком диапазоне температур.
Обычно для получения нужных характеристик в масло добавляют полимерные загустители. Они обладают важной особенностью:
- расширяться при нагревании — это способствует увеличению вязкости;
- сжиматься при низких температурах — за счет этого вязкость снижается.
Универсальные характеристики всесезонных моторных масел объясняются использованием таких загустителей. Если раньше масла делились на летние и зимние, обладавшие разными характеристиками, и смазку надо было менять перед каждым сезоном, то теперь достаточно пользоваться одним продуктом, обеспечивающим нужные характеристики в широком диапазоне температур.
Отдельно следует рассказать об особенностях депрессорных присадок и о том, как они влияют на свойства масла.
Депрессорные присадки
Иногда можно услышать, что депрессорная присадка также влияет на вязкость моторных масел. Это не совсем верно.
Депрессорные присадки, понижают температуру застывания масел. Парафиновые углеводороды, содержащиеся в маслах, при низких температурах выделяются в виде мелких кристаллов, отчего масло мутнеет и его подвижность постепенно снижается. Присадки препятствуют кристаллизации парафина, тем самым сохраняя подвижность масла.
В качестве депрессорных присадок используются:
- полиметакрилаты;
- алкилнафталины;
- различные полимеры.
Масло с депрессорными присадками продолжает выполнять свои функции даже при низкой температуре. Оно хорошо смазывает двигатель, поэтому он работает без перебоев.
В настоящее время многие производители заботятся не только об эффективности, но и об экологичности депрессорных присадок. На рынке можно встретить смазочные материалы, в состав которых входят полностью биоразлагаемые добавки, снижающие температуру застывания и при этом не загрязняющие окружающую среду.
Присадки, защищающие масло
Основная функция моторных масел — защита двигателя и его отдельных элементов. Но они могут выполнять эту роль лишь в том случае, если их свойства соответствуют необходимым характеристикам. Поэтому разработчики добавляют в смазочные материалы специальные присадки, предназначенные для того, чтобы свойства масла как можно дольше оставались неизменными.
В эту категорию входит два типа добавок:
- противопенные;
- антиокислительные.
Противопенные присадки
Противопенные присадки предотвращают возможное вспенивание масла. Пена существенно ухудшает способность масла смазывать и охлаждать двигатель, становится причиной повышенного шума, чрезмерного износа и повышенного расхода масла. Цель противопенных присадок — предотвратить смешивание большого количества воздуха с маслом.
Активному пенообразованию способствует интенсивное перемешивание масла. Но наличие антиокислительных и моющих добавок тоже усиливает этот процесс. Поэтому состав смазочного материала необходимо балансировать. Для этого добавляют полиалкилсилоксаны и некоторые другие полимеры, способные уменьшать количество мелких пузырьков и разрушать крупные пузыри.
Антиокислительные присадки (ингибиторы)
Антиокислительные присадки комплексно защищают двигатель и масло. Ингибиторы, с одной стороны, защищают масло от окисления, с другой — двигатель от появления серной кислоты, которая возникала бы в результате окисления.
Процесс окисления добавок, входящих в состав моторных масел, происходит из-за воздействия кислорода и высокой температуры. Но в нем также участвуют ионы металлов — меди и железа, на него влияют скорость сдвига, интенсивность перемешивания, наличие примесей. Все это разработчики учитывают при выборе подходящих добавок. Для деактивации ионов металла используются органические соединения серы и фосфора, для уменьшения воздействия перекисей — фенолы и амины.
Многие ингибиторы окисления уменьшают коррозию, то есть дополнительно усиливают антикоррозионные свойства моторного масла.
Присадки, защищающие поверхности трения
Еще одна важная функция, которую выполняют добавки, входящие в состав масел, — защита поверхностей, которые подвергаются трению. В двигателе автомобиля много деталей, во время работы подвергающихся трению. При этом они нагреваются, их износ усиливается, идет более быстро. Поэтому им требуется дополнительная защита, которую можно обеспечить с помощью моторных масел, имеющих соответствующие свойства.
В этой категории представлено множество добавок. Одни из них напрямую защищают поверхности от износа и коррозии. Другие совершенствуют характеристики масла, чтобы оно лучше выполняло свои функции.
Противоизносные присадки
Противоизносные присадки (AW) вступают в химическую реакцию с базовым маслом, образуя барьерную плeнку, которая предотвращает износ металлических деталей при контакте друг с другом. Эти присадки также помогают защитить базовое масло от окисления, а металл — от коррозийных кислот.
Такие добавки входят в состав многих масел. Чаще всего это алкилдифиофосфаты цинка или другие вещества, которые относятся к группе фосфористых производных. Также в качестве компонентов могут использоваться соединения серы, галогены, бор. Их главная функция — продление срока эксплуатации деталей двигателя за счет снижения износа, вызванного разными факторами: механическим трением, воздействием коррозии.
Противоизносными характеристиками также обладают депрессорные присадки, особенно беззольные и малозольные.
Противоизносные свойства смазочного материала ухудшаются, если в нем содержится значительное количество абразивных частиц.
Противозадирные присадки
Противозадирные присадки (EP) уменьшают вращающий момент трения и предохраняют поверхности от тяжeлых нагрузок с целью экономии энергии. Противозадирные присадки придают смазочным материалам особые скользящие свойства, которые подходят для трущихся поверхностей, работающих в масле (валов, коробок скоростей, тормозов и т.д.)
Чаще всего для придания смазочным материалам противозадирных характеристик в них добавляют диалкилдитиофосфат цинка.
Модификаторы трения
Модификаторы трения применяются для уменьшения коэффициента трения и усиления адсорбционной пленки на трущихся поверхностях деталей, что позволяет применять масла с пониженной вязкостью и уменьшать расход топлива. Крайне важно снизить сухое трение «металл-металл», которое оказывает на детали наиболее разрушительное воздействие.
Особенно часто такие добавки, которые еще называют антифрикционными, входят в состав энергосберегающих моторных масел. Специфика этих смазочных материалов заключается в том, что они обеспечивают экономию топлива за счет снижения трения и повышения КПД двигателей. В качестве добавок используют:
- дисульфид молибдена;
- органические соединения молибдена;
- коллоидальный графит;
- маслорастворимые эфиры жирных кислот.
Антифрикционные свойства масла также способствуют уменьшению образования задиров, снижают уровень шума во время работы двигателя.
Моющие присадки (детергенты)
Детергенты препятствуют образованию высокотемпературных лакообразных и углеродистых отложений и нейтрализуют кислоты, образующиеся при сгорании топлива. Благодаря им продукты окисления не оседают на поверхностях деталей двигателя.
Детергенты особенно активно работают в горячем двигателе. Все разнообразие таких добавок делят на две категории:
- высокозольные — это соли металлов, при сгорании которых образуется довольно большое количество золы;
- малозольные — как правило, это синтетические вещества, которые сгорают почти полностью, так что объем образующейся при этом золы минимален.
Диспергирующие присадки (дисперсанты)
Дисперсанты противодействуют образованию и накоплению низкотемпературного шлама, поддерживая мелкие жeсткие частицы во взвешенном состоянии и препятствуя их оседанию на компонентах двигателя.
Для выполнения этой функции в состав масел обычно вводят полимеры с полярными группами и сукцинимиды. Эти вещества эффективно поддерживают чистоту непрогретого двигателя. Когда мотор нагревается, масло темнеет, потому что в нем становится больше мелких частиц, находящихся во взвешенном состоянии, не забивающих фильтры и не оседающих на горячие детали.
Антикоррозийные присадки
Антикоррозийные присадки образуют защитную плeнку, которая препятствует возникновению ржавчины на металлических частях. Ржавчина, в свою очередь, может появляться из-за комбинированного попадания воды, кислорода и различных окислов. Коррозионные процессы в двигателе также происходят из-за органических кислот, которые угрожают деталям, изготовленным из разных металлов.
Элементы двигателя могут быть сделаны из стали, чугуна, цветных металлов. Поэтому для их защиты в состав масел входят разнообразные добавки. В первую очередь это аминосукцинаты и сульфонаты щелочных металлов.
Эффективную защиту от коррозии обеспечивают вещества, входящие в состав других добавок, особенно детергентов и ингибиторов окисления. Помимо всех вышеперечисленных, существуют составы, которые сторонние производители рекомендуют добавлять в готовое масло. Стоит напомнить, что все необходимые присадки уже добавлены в масло на стадии производства. Самостоятельное добавление присадок чревато непредсказуемыми последствиями: добавленная присадка разбавит тщательно выверенный состав, и никто не даст гарантии, как поведeт себя итоговая смесь. Шанс того, что именно ваш автомобиль нуждается в использовании дополнительных присадок крайне мал, и производитель обязательно указал бы это в руководстве по эксплуатации.
Поэтому самостоятельное добавление депрессорных присадок и других веществ в масло не рекомендуется. Маловероятно, чтобы характеристики от этого улучшились. Гораздо выше вероятность того, что параметры только ухудшатся и смазочный материал перестанет выполнять свои функции. Это может привести к перебоям в работе двигателя и даже к его поломке, что повлечет за собой дорогостоящий ремонт.
Как выбрать масло
Выбору масла всегда уделяется пристальное внимание автолюбителей. Как разобраться во всех тонкостях при покупке масла, мы уже рассказывали в одной из наших статей.
И всe же напомним: зная допуски и изучив маркировку, можно подобрать масло, не переплачивая за именитый автомобильный бренд на этикетке. К тому же вы сможете выбрать смазочный материал, исходя исключительно из ваших условий эксплуатации.
Прежде всего в рамках допусков можно «поиграть с вязкостью». Для эксплуатации зимой второе число в маркировке масла может быть чуть меньше: например, 30 вместо 40 (5W-30 против 5W-40). Это поможет снизить расход топлива, так как зимой масло прогревается дольше, чем летом, и при более вязком масле двигатель потребляет больше топлива.
Похожая схема работает в условиях городской езды или движении по загородной трассе. Если мотор чаще работает на умеренных оборотах, то второе число в обозначении масла может быть чуть ниже по сравнению с рекомендациями для автомобиля, который чаще ездит по скоростным магистралям.
Что касается масел с использованием узкоспециальных присадок, то выбор исключительно за вами. Для высокофорсированных двигателей стоит выбрать масло, устойчивое к работе на предельных режимах, для раритетных автомобилей, которым больше 30 лет, подойдут масла с большим индексом вязкости, а для закоксованных двигателей необходимы масла с очищающими свойствами.
Для помощи с выбором на нашем сайте существует удобный онлайн-подборщик: достаточно задать параметры «вид техники — марка — модель», и вам будут предложены все подходящие масла согласно международным стандартам и допускам автопроизводителей.