Грузовое масло

ОСОБЕННОСТИ «ГРУЗОВЫХ» МОТОРНЫХ МАСЕЛ

В статье рассказывается об особенностях моторных маслах для грузовых автомобилей: о том, как как распознать «грузовые» масла, об их совместимости с каталитическим нейтрализатором отработавших газов, о классификации по разным стандартам и многом другом.

Бензиновые грузовики медленно, но неотвратимо уходят в прошлое. В наши дни ЗИЛ-130 или ГАЗ-53 – это, скорее, раритеты, чем массовые «рабочие лошадки». Поэтому ответ будет таким: под капотом у нас дизель. Или – под кабиной, если компоновка бескапотная.

Значит, и моторное масло для грузового автотранспорта надо выбирать соответствующее – дизельное или универсальное. О бензиновых «ГАЗелях» мы тоже замолвим словечко, но позже. А сейчас о дизельных и универсальных маслах – подробнее.

В СССР ассортимент моторных масел был невелик, а критерии выбора просты: бензиновый мотор или дизель, изношен или нет – вот, пожалуй, и все. Во главе отечественного масляного парада выступала «жигулевская всесезонка». Для машин-ветеранов искали что-нибудь погуще, а дизелисты использовали масло, прозванное в народе «камазовским».

Потом прилавки захлестнуло импортное изобилие, и автомобилисты растерялись: что покупать? К счастью, на рыночном троне воцарилось Универсальное Всесезонное Масло разнообразных классов вязкости. Его «титулы» говорили сами за себя – универсальность примирила дизель с бензиновым мотором, это облегчало выбор. Профессионалы автодела научились разбираться в классификациях API, ACEA и спецификациях производителей автомобилей.

Тем временем экологические требования к транспорту ужесточались, двигатели совершенствовались, ассортимент масел ширился. И оказалось, что универсальное масло в прежнем значении «бензин/дизель» уже не является венцом творения. Возникла необходимость в масляной специализации, но уже на качественно ином уровне.

И тогда ведущие производители масел предложили рынку новую идеологию Универсального Масла. Новые линейки предоставили широчайшие возможности выбора масла под конкретный двигатель – выбора снайперского, в «десяточку». Об этом – в следующем разделе.

Как распознать «грузовое» масло

Как вы знаете, Американский институт нефти, или API (American Petroleum Institute), разработал классификацию моторных масел по уровню эксплуатационных свойств. По ней моторные масла разделяются на две большие группы: S (от слова Service) и C (от слова Commercial).

Первая охватывает масла для четырехтактных бензиновых двигателей легковых автомобилей, микроавтобусов и пикапов, а вторая – для дизелей грузовых автомобилей, промышленных и сельскохозяйственных тракторов, внедорожной и строительной техники.

Кстати, важно! Под внедорожной техникой подразумеваются специальные транспортные средства, которым запрещено движение по дорогам общего пользования, а вовсе не дорогие комфортабельные «внедорожники». Поэтому при выборе масла не стоит путать экскаватор с Toyota Land Cruiser.

Согласно API универсальные масла имеют двойное обозначение – буквы S и C, разделенные косой чертой, например: API SJ/CF или API SJ/CH-4.

А что означают буквы латинского алфавита, следующие непосредственно за «бензиновым» символом S и «дизельным» C? Все просто: они характеризуют уровни эксплуатационных свойств масел. О них – подробнее.

По мере совершенствования конструкции двигателей требования к маслам ужесточались. Соответственно, с момента появления классификации API в группу S последовательно вводилось 12 категорий масел: SA, SB, SC, SD, SE, SF, SG, SH, SJ, SL, SM и SN.

Существует простое правило: чем дальше от начала алфавита вторая буква, тем выше уровень свойств масла и совершеннее двигатель, для которого оно предназначено. В современной редакции API остались четыре «бензиновые» категории: SJ, SL, SM и SN.

В «дизельную» группу С за годы существования API вводилось 11 категорий: CA, CB, CC, CD, CD-II, CE, CF, CF-4, CF-2, CG-4, CH-4. Здесь тоже действует правило: «Чем дальше буква от начала алфавита, тем совершеннее продукт». Цифра 2 означает «двухтактные дизели», а цифра 4 – соответственно, «четырехтактные». Позже к ряду добавилась категории CI-4, CJ и CJ-4. По мере ввода новых категорий предшественники исключались.

Читаем, к примеру, такую этикетку: SAE 10W-40, API SL/CH-4, ACEA A3/B4/E5. Из нее следует, что масло относится к дизельной категории CH-4. Значит, оно способно работать в четырехтактных двигателях магистральных грузовиков, но не только. Это масло может применяться и на легковых автомобилях, обладает энергосберегающими свойствами и способно выдерживать значительный нагрев, не образуя отложений. Вот что значит SL.

Что заставляет Американский институт нефти периодически вводить новые категории масел? Догадаться нетрудно: экологическое законодательство ужесточает требования к топливу и вынуждает совершенствовать конструкцию двигателей. А это, в свою очередь, определяет новые требования к маслу. Хрестоматийные примеры – совместимость моторных масел с каталитическим нейтрализатором отработавших газов, повышение давления впрыска, составной поршень (сталь + алюминий), что позволило поднять верхнее поршневое кольцо совсем близко к камере сгорания, а также введение рециркуляции отработавших газов. Вот почему американцы каждые четыре года вводили новую категорию API: сначала CF-4, потом CG-4, затем CH-4, и наконец, с учетом рециркуляции отработавших газов, CJ-4. Масла этой категории отличаются от предшественников особо высокими нейтрализующими, противоизносными и антикоррозионными свойствами.

Но классификация API – прерогатива США. А что думают на этот счет в Европе? Давайте кратко ознакомимся с классификацией, имя которой – ACEA, что означает Association des Constructeurs Europeens d’Automobiles, или Association of European Car Makers, – Ассоциация европейских производителей автомобилей. Она предъявляет более жесткие требования к маслам, нежели API.

При создании классификация включала три класса масел, ранжированных по типу и назначению двигателя: А – для бензиновых двигателей легковых автомобилей; В – для дизелей легковых автомобилей; E – для дизелей грузовых автомобилей. Впоследствии масла для бензиновых и дизельных легковых автомобилей объединили, введя двойное обозначение А/В. Иными словами, эти масла обладают свойствами, обеспечивающими эксплуатацию двигателей всех легковых автомобилей. Дополнительно была введены масла класса С. По моторным свойствам они идентичны требованиям А/В, но имеют малую сульфатную зольность и пониженное содержание серы и фосфора (т. е. это масла low SAPS – о них будет сказано далее). Внутри классов масла подразделяются на категории, которые могут различаться по техническим требованиям в зависимости от года введения.

 К сожалению, мы не можем здесь расшифровать все многообразие классов и категорий АСЕА – это потребует отдельной большой статьи. Предлагаем читателю сделать это самостоятельно с помощью дополнительной литературы. Мы же ограничимся конкретным примером, а именно: расшифруем маркировку уже знакомого нам масла SAE 10W-40, API SL/CH-4, ACEA A3/B4/E5 в части, относящейся к ACEA.

Итак, читаем: ACEA A3/B4/E5. Категория A3/В4 говорит о том, что данное масло с «обычным» уровнем зольности, серы и фосфора способно работать:

– в самых современных бензиновых двигателях европейских автомобилей;

– в дизелях легковых автомобилей с непосредственным впрыском топлива.

Обратим внимание, что это не только легковые автомобили, но и парк LCV. И наконец, E5 указывает на высокую категорию масел для дизелей грузовых автомобилей, обеспечивающую наименьшую токсичность отработавших газов и длительный пробег. Иными словами, перед нами продукт с большим ресурсом.

Да, интересное масло… Универсальное во всех смыслах: «бензиновое» и «дизельное», «легковое» и «грузовое», и к тому же всесезонное с довольно широким вязкостно-температурным диапазоном. Но и оно уже не венец творения, поскольку высшая категория масел для грузовых дизелей – Е9. Вот как быстро бежит время.

Далее, говоря о дизелях, мы ориентируемся на магистральные грузовые автомобили, небольшие бортовые грузовики, коммерческие пикапы и фургоны. Маленьким приходится тяжелее, в их моторах масло работает в более жестких условиях, чем в двигателях шоссейных грузовиков.

Судите сами: масло в малоразмерных дизелях циркулирует интенсивнее. Больше у них и «удельная мощность», если считать на единицу периметра цилиндра. Отсюда повышенный, в сравнении с большими грузовиками, прорыв газов. Кроме того, среди «малых» дизелей чаще встречаются двигатели с разделенной камерой сгорания, способствующей повышенному образованию сажи, о чем говорится в следующем разделе.

И еще одно важное замечание. Среда обитания дизельных легковушек, фургонов и пикапов – город с его пробками, частыми разгонами и торможениями, в то время как удел большегрузных машин – шоссе со стабильными режимами движения.

Производители автомобилей знают о нелегкой доле малоразмерных дизелей. Поэтому многие концерны предписывают менять масло в легких коммерческих грузовиках в среднем в 2,5 раза чаще, чем в шоссейных «монстрах». А теперь перейдем к специфическим задачам, стоящим перед «грузовыми» маслами.

 

Измельчать сажу

Николаус Август Отто и Рудольф Дизель подарили человечеству двигатели, у которых много общего: цилиндр, поршень, коленчатый вал, четырехтактный или двухтактный цикл работы… Однако и различий у них немало.

Бензиновый двигатель и дизель работают на топливах с различными физическими и химическими свойствами. Воспламенение в этих моторах различается принципиально. В результате и процессы сгорания протекают по-разному.

В бензиновом моторе фронт пламени движется от свечи зажигания к периферии камеры. В дизеле самовоспламеняется каждая капля топлива. Но в нем трудно обеспечить полное сгорание топлива, что приводит к повышенному образованию сажи. Это особенно проявляется в предкамерных и вихрекамерных дизелях, где цикловая подача производится в малый объем с недостатком воздуха. Именно здесь возникают самые крупные хлопья сажи. При непосредственном впрыске топлива сажевые частицы тоже образуются, но существенно меньших размеров.

Сажа – это беда для масла. Во-первых, она действует как загуститель. И если ее содержание в масле достигает 3–4 % (что при современных интервалах пробега до очередного ТО вполне реально), вязкость масла выходит за допустимый верхний предел. Последствия очевидны: затрудненный пуск, ухудшение прокачиваемости, грозящее задирами, и увеличение расхода топлива.

Во-вторых, суммарная площадь сажевых частиц во много раз превышает площадь смазываемых поверхностей двигателя. Чем это плохо? Да уже тем, что сажа «забирает» у масла противоизносные присадки. Вместо того чтобы химически модифицировать металлические поверхности деталей, присадки адсорбируются на частицах сажи и уносятся из зон трения.

В-третьих, сажа, довольно тяжелая субстанция, разносится по внутренностям мотора, забивая каналы и масляные фильтры.

Можно ли бороться с сажей? Да, можно. Для этого необходимо ее тонко диспергировать и постоянно поддерживать во взвешенном состоянии. Измельченная сажа меньше влияет на рост вязкости, в гораздо меньшей степени снижает эффективность противоизносных присадок и не липнет к внутренностям двигателя. Пусть себе циркулирует по масляной системе – это не страшно.

Для решения этой задачи в универсальные масла вводят эффективные диспергирующие присадки – беззольные дисперсанты.

 

Бороться с окислением

Чтобы впрыскиваемое топливо самовоспламенилось, температура сжатия у дизелей гораздо выше, чем у бензиновых моторов. Чтобы впрыскиваемое топливо самовоспламенилось, температура воздуха в конце такта сжатия должна быть очень высокой. Поэтому степень сжатия у дизелей гораздо выше, чем у бензиновых моторов. Чем это грозит?

Во-первых, утечкой воздуха через лабиринт поршневых колец в такте сжатия. А воздух (уж извините за банальность!) содержит кислород, активно окисляющий масло. Во-вторых, прорывом более богатых кислородом газов в картер в такте расширения, что тоже сокращает срок службы масла. В-третьих, благодаря той же повышенной температуре масляная пленка стенках цилиндров в дизеле окисляется гораздо быстрее, чем в бензиновых моторах.

Кроме того, добиваясь более полного сгорания, конструкторы дизелей стремятся поднять верхнее компрессионное кольцо как можно выше, максимально приблизив его к камере сгорания. Тем самым уменьшается мертвый объем над кольцом, где скапливаются несгоревшие капельки топлива. Но при этом моторное масло работает ближе к камере сгорания, в более горячих условиях! Вот еще одна причина для нарушения термоокислительной стабильности масла.

Ряд неприятностей сулит совершенствование самих дизелей. Для снижения эмиссии оксидов азота мощные грузовые дизели оборудуют системой рециркуляции отработавших газов. Очень хорошее дело. Но вдумайтесь: при рециркуляции часть продуктов сгорания возвращается! А значит, агрессивные газы и твердые частицы контактируют с масляной пленкой на стенках цилиндров не только в такте расширения и выпуска, но и при впуске и сжатии.

Однако температура возвращенных газов при впуске и сжатии все же меньше первоначальной. Следовательно, создаются прекрасные условия для конденсации влаги и образования кислот из оксидов азота и серы, а это способствует коррозионно-механическому износу цилиндропоршневой группы и более интенсивному снижению щелочного числа масла. Кроме того, кислоты разрушают моющие присадки – детергенты.

Подытожим «кислотные» опасности, подстерегающие масло в дизеле. Окисление кислородом воздуха – раз; старение от прорыва газов – два; воздействие конденсата и кислот от системы рециркуляции – три.

И что же делать конструкторам универсальных и дизельных масел? Они знают решение: композицию присадок необходимо усиливать мощными антиоксидантами, а для борьбы с нагарообразованием над первым компрессионным кольцом в масло вводить больше эффективных моющих присадок – разумеется, в синергетическом содружестве с другими ингредиентами композиции. Результатом будет отменная противоокислительная стойкость, подтвержденная «дизельными» категориями API и АСЕА. Такие масла не только долго служат, но и предохраняют двигатель от упомянутого коррозионно-механического износа.

 

Охлаждать принудительно

Как уже говорилось, температура в камере сгорания у дизелей существенно выше, чем у бензиновых собратьев. И механические нагрузки на детали – больше. Поэтому конструкции поршней у дизелей более изощренные. Казалось бы, при чем тут моторное масло? А вот при чем.

В современных дизелях применяют системы принудительного охлаждения поршня – все тем же моторным маслом. Причем схем охлаждения несколько. Масло может подаваться через отверстие в верхней головке шатуна либо впрыскиваться форсункой, установленной в блоке, но его задача не меняется: омывать днище поршня изнутри, снижая температуру в зоне поршневых колец.

Выполнив свою работу, масло свободно стекает в картер. Правда, есть системы, метко прозванные «коктейль-шейкер» – когда масло задерживается в специальном кармане под днищем поршня. Там оно взбалтывается, будто в шейкере у бармена, и эффективно охлаждает днище поршня, постепенно стекая в картер. Масло в карман поступает непрерывно.

Итак, налицо мощное тепловое воздействие на масло. Значит, необходимо обеспечивать его высокую термическую стойкость. Она достигается тщательным подбором базового масла, причем наилучшие результаты дает «синтетика». Недаром конструкторы современных масел широко используют синтетическую или высококачественную гидрокрегинговую базу.

 

Снижать зольность

К сожалению, некоторое количество масла сгорает в двигателе, ведь масляная пленка на стенках цилиндров присутствует всегда. А современные автомобили оснащают сажевыми фильтрами, которым категорически противопоказана сульфатная зольность. Значит, ее необходимо снижать, что и делается производителями моторных масел.

Но как же быть с зольными детергентами – присадками, поддерживающими внутренности двигателя в чистоте? Химики нашли ответ и на этот вопрос: они заменили зольные детергенты беззольными моющими присадками.

Откроем документацию современного моторного масла. Читаем: «Синтетическое моторное масло последнего поколения, изготовленное по технологии low SAPS…». Расшифруем этот ребус: low – низкий; SA – сульфатная зольность (от sulphate и ash – зола); P – фосфор (phosphorus), S – сера (sulphur). Итак, это масло характеризуется низкой сульфатной зольностью и малым содержанием серы и фосфора. Так обеспечивается сохранность не только сажевых фильтров, но и каталитических нейтрализаторов отработавших газов.

Вернемся к документу: «…предназначено для использования в бензиновых двигателях и дизелях, отвечающих нормам Euro-4, как снабженных фильтром твердых частиц (DPF) и трехкомпонентным катализатором отработанных газов (TWC), так и без них». Как говорится, комментарии излишни.

Препятствовать полировке цилиндров

Всем известно, что хонингование цилиндров способствует удержанию масляной пленки, – той самой, что обеспечивает смазку пары «поршень/цилиндр».

Если головка поршня покрыта твердым нагаром, при перекладке хонинговальные риски стираются. Возникнет известный эффект полировки цилиндра. Масляная пленка на стенках цилиндра уже не держится. Через зазор между кольцом и цилиндром увеличивается прорыв газов в картер, поршень перегревается, возникает задир. Разумеется, это приводит к необходимости ремонта блока.

В силу некоторых конструктивных особенностей (в частности, большой высоты огневой перемычки) полировка цилиндра свойственна мощным дизелям, производимым в Европе. Потому европейская классификация оговаривает и ограничивает степень полировки. Борются с ней, усиливая моющие свойства масел для предотвращения высокотемпературного нагарообразования.

А вот американские дизели полировкой цилиндров не страдают. Поэтому в масла для них вводят меньше зольных детергентов, но увеличивают количество беззольных дисперсантов для дробления уже упоминавшейся сажи.

Продолжение следует

 Юрий Буцкий