Меню

Двигатели для маловязких масел

Масла с низким HTHS. Эра малой вязкости

Мир моторных масел наполнен разнообразными параметрами, отвечающими за разные свойства и качества смазочных материалов. Одних только классификаций моторных масел насчитывается несколько штук, и на каждом автомобильном рынке предпочтение отдается своей классификации. С индексом вязкости тоже не всё так просто. Все мы давно привыкли классифицировать вязкость масла по SAE. Данная классификация довольно проста для понимания и любой автовладелец без труда с её помощью может подобрать масло для летней и зимней эксплуатации либо «всесезонку». Но в последние годы в обиход автомехаников вошел новый «индекс вязкости» — HTHS. Поскольку споры вокруг этого термина не утихают по сей день, мы решили посвятить этой аббревиатуре новую статью по моторным маслам.

Начать следует с того, что HTHS – это не «индекс вязкости», как его нередко называют. Если расшифровать аббревиатуру и дословно перевести её на русский язык, то HTHS – это «высокотемпературная вязкость при высокой скорости сдвига». HTHS измеряется в миллипаскалях в секунду. Наиболее распространенный метод испытания ASTMD 4683. Этот метод включает в себя определение вязкости масла при высокой температуре (150 о С) и высокой скорости сдвига 106 с-1 .По сути, этот показатель определяет толщину масляной плёнки в динамике – то есть при высокой температуре масла и высокой скорости сдвига.

Все масла по этому параметру можно разделить на две группы: полновязкие и маловязкие. Наиболее массовые полновязкие моторные масла имеют HTHS от 3,5 мПа/с и выше. У маловязких масел по HTHS этот показатель находится в диапазоне 2.6 до 3.5 мПа/с. Чем выше этот показатель, тем толще защитная плёнка на смазываемых деталях при рабочей температуре двигателя, а значит, и выше защита двигателя. Следовательно, полновязкие масла намного лучше защищают двигатель, чем масла с низкой вязкостью по HTHS. Зачем же производители масел и, что самое удивительное, производители двигателей создали масла с более тонкой защитной плёнкой при высокой температуре масла? Ответ найдем в европейских экологических требованиях стран Евросоюза и Японии. В последние годы Япония и Евросоюз очень жестко регламентируют уровень вредных выбросов в атмосферу. Борьба идет за сокращение каждой доли процента в ежегодных отчетах правительств. Естественно, к автотранспорту, как к главному загрязнителю воздуха, предъявляются наиболее жесткие требования. И нередко эти требования вступают в конфликт с ожиданиями потребителей. Так стало и с моторными маслами. Использование масел с малой вязкостью приводит к существенному снижению трения в двигателе, что приводит снижению расхода топлива и вредных выбросов CO2 в атмосферу. Не случайно эти масла также получили название «энергосберегающих». И хотя экономия на топливе оказалась не очень заметной, количество двигателей, предназначенных для использования моторных масел с низким HTHS, за последние несколько лет сильно выросло.

Более низкая HTHS вязкость обеспечивает энергосберегающие свойства масла, что позволяет снизить расход топлива и, как следствие, снизить уровень выбросов вредных веществ в атмосферу. Жесткие требования норм экологичности двигателей, на которых настаивают законодатели в западных странах, – основной мотиватор для автопроизводителей к снижению HTHS вязкости современных моторных масел. Именно этим и объясняется столь быстрый рост продаж масел такого типа и дальнейшая тенденция к снижению вязкости HTHS. Например, с 1 апреля 2013 года, ассоциацией автомобильных инженеров SAE был введен новый летний класс вязкости 16, что соответствует HTHS вязкости 2.3 мПа*С.

Стоит отметить, что производители двигателей не настаивают на том, что в двигатели, спроектированные под масла с низкой вязкостью по HTHS, необходимо заливать только такое масло. Выбор остается за потребителем и за сервисной компанией, которая обслуживает автомобили. В самых современных двигателях можно использовать и обычное полновязкое масло, если оно соответствует всем прочим спецификациям автопроизводителя либо спецификации по ACEA.

«Вообще, это сугубо технический параметр, который не знаком даже многим автослесарям, не говоря уже о конечных потребителях, – говорит Георгий Горшков, технический специалист компании «Сибиндустритехмаш» (официальный дистрибьютор смазочных материалов «Шелл»). — Но у нас так уж повелось в стране, что есть определенная категория автовладельцев, которые привыкли самостоятельно вникать во все особенности не только обслуживания, но и ремонта автомобиля, поэтому и данному параметру в последнее время на просторах российского интернета на различных форумах придается определенное значение. Люди спорят о том, насколько он важен и какой индекс HTHS должен быть у масла для конкретной модели двигателя».

Масла с низким HTHS. Хорошо или плохо?

Читайте также:  Двигатель ваз 2114 8 клапанный объем масла

Однозначно ответить на этот вопрос, конечно, нельзя. Даже если не принимать в расчет экологические и ресурсосберегающие свойства таких масел, которые являются безусловным благом для окружающей среды, у масел с низким HTHS немало преимуществ. Масла такого типа позволяют снизить расходы на топливо. Экономия по разным данным составляет от 3 до 5%, впрочем, этот показатель сильно зависит от манеры вождения. Также отмечается небольшое увеличение мощности («приемистости») двигателя, поскольку снижается расход энергии на трение.

Но к сожалению, есть и обратная сторона. Масла такого типа хуже защищают двигатель. Скептики утверждают, что применение такого масла не всегда оправдано, а небольшая экономия топлива и сокращение вредных выбросов за счет применения таких масел никак не компенсирует повышение риска преждевременного износа двигателя, который несут в себе масла с низким HTHS.

«Применение масел с низким HTHS – это палка о двух концах. С одной стороны, повышаются эксплуатационные характеристики двигателя: экономичность, приемистость. С другой стороны, есть определенный риск, что в экстренной ситуации двигатель окажется недостаточно защищенным от трения. Используя масло с высоким HTHS, вы лишаете владельца автомобиля экономии топлива, но повышаете надежность защиты двигателя, – комментирует Георгий Горшков. — Но вот чего делать точно нельзя – так это использовать масло с низкой вязкостью HTHS в двигателе, который для этого не предназначен».

Дело в том, что в моторах, спроектированных для использования в них масел с пониженным HTHS, имеется ряд существенных отличий:

• Уменьшены зазоры между трущимися поверхностями, применена более высокая точность сборки и подгонки деталей двигателя друг к другу.

• Используются масляные насосы высокой производительности, чтобы создавать необходимое давление при использовании более жидкого масла.

• Используются широкоповерхностные подшипники, в которые масло высокой вязкости поступает медленнее.

• На поверхности трущихся деталей наносится специальный микропрофиль (микроаналог хонингования), который удерживает маловязкое масло на стенках как можно дольше.

Естественно, если двигатель не имеет такой «подготовки», использовать маловязкое масло на нём нельзя. Это приведет к очень быстрому износу. В 1997 году научно-исследовательским центром Toyota было проведено исследование влияния вязкости HTHS на износ деталей цилиндропоршневой группы при работе в разных температурных режимах. Масла проверялись на двигателе Toyota 1.6 DOHC. Исследование показало, что при использовании масел с HTHS ниже 2.4 мПа*С и при температуре масла 90 о С износ поршневых колес увеличивается только в том случае, если обороты двигателя превышают 5000 об/мин. А вот при температуре масла 130 о С резкое усиление износа поршневых колец происходит при использовании масла с HTHS от 2.6мПа*С, начиная с 2000 обмин, в то время как масла с вязкостью HTHS от 3 мПа*С и выше продолжают защищать кольца даже при такой высокой температуре.

Наиболее опасны такие масла для двигателей, уже имеющих определенный износ. Дело в том, что абразивные частицы (сажа, пыль и т.п.), которые, как правило, присутствуют в не новом двигателе, могут привести к тому, что тонкая масляная плёнка, которую создает масло такого класса, разрывается, и начинается незащищённое трение, формируются локальные перегревы, которые потом приводят к очень быстрому выходу деталей из строя. Слишком большие зазоры и неоптимальный режим работы топливной системы, работа мотора на малых оборотах и в режиме прогрева, приводят к тому, что топливо попадает в масло, снижая и без того малую вязкость и ухудшая его смазочные свойства. Впоследствии топливо из масла испаряется, но его первоначальные характеристики уже не восстанавливаются.

Читайте также:  Схема для мотора колеса

На российском рынке, по словам Георгия Горшкова, доля масел с низкой вязкостью HTHS пока довольно мала. Это связано как с общим состоянием автомобильного парка, так и с тем, что экологические требования в нашей стране пока не настолько жёсткие, как в Европе.

Из энергосберегающих масел самым востребованным в России сегодня является летний класс SAE с HTHS вязкостью 2,9 мПа*С. Небольшую долю рынка занимают масла с классом по SAE 20 и с HTHS вязкостью 2,6 мПа*С. Объемы продаж таких масел невелики, это связано с особенностями рынка. В настоящий момент доля таких двигателей на российском рынке не так высока.

Стоит отметить, что и в Европе далеко не все автопроизводители готовы рисковать. К примеру, если мы посмотрим довольно свежие спецификации ведуших европейских автоконцернов, — BMW LL-04, MB 229.51, VW 504 00/507 00, Renault 0710/0720, то убедимся, что они настаивают на применении масел, вязкость которых по HTHS составляет не меньше 3,5 мПа/с.

Как связана классификация масел по SAE и HTHS?

HTHS вязкость напрямую связана с классами вязкости по SAE, поскольку этот тип вязкости определяет стабильность масла при высоких температурах и является одним из параметров определения летнего класса вязкости по стандарту SAE J300 для моторных масел.

Например, если HTHS вязкость составляет 2,6 мПа*С, то данное моторное масло будет соответствовать классу SAE Xw20.А если HTHS вязкость составляет 3,7 мПа*С, то данное моторное масло будет уже относиться к классу SAE Xw50.В обоих случаях зимний класс вязкости может быть любым.

Дальнейшие перспективы

Несмотря на уже существующие опасения автопроизводителей, на данный момент ассоциация автомобильных инженеров SAE готова к тому, чтобы продолжить и дальше снижать HTHS. Уже анонсированы летние классы вязкостей: 12, 8 и 4 с еще более низкими HTHS вязкостями, для достижения максимальной энергоэффективности, но только тогда, когда поступят соответствующие запросы от автопроизводителей. Но таких запросов пока не поступало.

Основной парк автомобилей, требующих низкую HTHS вязкость, – это гибриды, двигатели которых представляют собой две совмещенных силовых установки: ДВС, работающий в паре с электродвигателем. Если этот сегмент рынка покажет существенную динамику продаж, то в скором времени мы можем стать свидетелями появления на рынке масел, вязкость которых по HTHS снижена до 2.0 мПа*С. Но в настоящий момент такой необходимости у рынка нет.

Эра маловязких масел

В последние годы вопрос экологии становится одним из самых важных в автомобилестроении. Производители автокомпонентов, следуя нормам и требованиям современного рынка, вынуждены поспевать за рекомендациями автопроизводителей. Последние с недавнего времени начали продвигать среди потребителей маловязкие моторные масла: 5W-20 и 0W-20. Выброс CO2 в атмосферу у таких продуктов значительно ниже, чем при использовании материалов с маркировкой 5W-30 и 5W-40. Производители таких популярных автомобилей с объемом двигателя 2,5 л, как Toyota Camry, Lexus RX 350, Honda Accord, стали рекомендовать использование моторных масел вязкостью только 0W-20 еще в 2010 году. Это было продиктовано стремлением экономить топливо и снизить выбросы вредных веществ в атмосферу. Но маловязкие моторные масла до сих пор не имеют широкого применения в связи с тем, что подобные продукты подходят не каждому двигателю и могут отрицательно повлиять на его ресурс. Поскольку высокотемпературная вязкость масел 0W-20 и 5W-20 значительно ниже, то и толщина масляной пленки в двигателе меньше, что увеличивает вероятность преждевременного износа двигателя. Тем не менее у маловязких моторных масел существует ряд преимуществ, о которых хотелось бы рассказать.

Экономия топлива и сокращение эмиссии отработавших газов

Низкая вязкость моторного масла обеспечивает меньшее сопротивление деталей двигателя и лучший теплоотвод, в связи с этим передается больше крутящего момента на колеса, и в совокупности факторов экономия топлива при использовании масел 0W-20 и 5W-20 выше. Например, использование моторного масла вязкостью 0W-20 дает 1,5–5% экономии топлива по сравнению с маслами вязкостей 5W-30 и 5W-40.

Читайте также:  Причина износа подушки двигателя

Уменьшение износа двигателя

В настоящее время двигатели разрабатываются с большей поверхностью подшипников, что снижает удельную нагрузку на механизмы. Несущая поверхность современных двигателей гладкая и менее пористая, меньше зазоры между деталями, а соответственно высоковязкие моторные масла просто не могут поступать во все необходимые участки механизмов. Например, у автомобилей Honda Civiс Hybrid и Honda Insight зазоры подшипников составляют 0,024 мм. Как показывают исследования компании Ford, 75% износа двигателя происходит во время его запуска. Эта цифра существенно сократится, если используется моторное масло вязкостей 0W-20 или 5W-20, так как такое масло способно быстрее поступить во все участки двигателя, что позволит дольше сохранить детали в рабочем состоянии. Что касается гибридных автомобилей, в которых работают то электромотор, то ДВС, применение низковязкого масла просто необходимо.

Охлаждение двигателя

Процесс циркуляции маловязкого моторного масла происходит значительно быстрее, а следовательно, и теплоотвод от поверхности деталей двигателя также осуществляется лучше, чем при использовании высоковязких масел. Основной довод противников применения смазочных материалов 0W-20 и 5W-20 – это низкое значение HTHS вязкости, при которой толщина масляной пленки существенно тоньше масел вязкости 5W-30 и 5W-40, что увеличивает износ двигателя в условиях высоких температур. HTHS – это высокотемпературная вязкость при высокой скорости сдвига. HTHS измеряется в миллипаскалях в секунду при температуре 150°С. Большинство моторных масел классов вязкости 5W-30 и 5W-40, которые чаще всего используются автомобилистами, имеют вязкость HTHS> 3,5 мПас. Японскими исследователями из Toyota R&D было выявлено, что значение в 2,6 мПас для HTHS вязкости является критичным, при котором начинается износ деталей двигателей, больше всего подверженных температурным нагрузкам: поршневых колец, подшипников и кулачков. А моторные масла 5W-20 и 0W-20 могут иметь вязкость HTHS ниже 2,6 мПас (рис. 1). Чем выше обороты двигателя, тем больше износ, увеличивающийся пропорционально оборотам. Однако, как видно из графика, при значении HTHS вязкости выше 2,6 мПас износ деталей двигателя практически не меняется. Изучив все плюсы и минусы маловязких моторных масел, голландский бренд AIMOL выпустил продукты AIMOL X-Line 0W-20 и 5W-20, которые подходят для самых современных японских, американских и корейских автомобилей, в том числе и гибридных. Моторные масла AIMOL Х-Line обеспечивают максимальную топливную экономичность и уменьшают количество выбросов СО2 в атмосферу. Помимо этого, AIMOL X-Line 0W-20 и 5W-20 обладают HTHS вязкостью выше «пороговой» 2,6 мПас, при которой влияние на износ двигателя не является критичным. При разработке моторных масел серии AIMOL X-Line основной упор был сделан на обеспечение высоких противоизносных свойств масел 0W-20 и 5W-20. Помимо усиленного пакета противоизносных компонентов, масла AIMOL X-Line 0W-20 и 5W-20 содержат инновационные антифрикционные компоненты на основе органического молибдена. Органический молибден – это полностью растворимая в масле присадка. Основное отличие органического молибдена от традиционного дисульфида молибдена, который чаще всего встречается в рецептурах других моторных масел и придает им характерный черно-серый цвет, – это то, что органический молибден не оседает на деталях двигателя и поршневых кольцах, а также не является абразивом и не забивает фильтры. Кроме того, органический молибден более устойчив к окислению и не образует губительный для механизмов двигателя триоксид молибдена. Другой важной особенностью органического молибдена является то, что он покрывает поверхность металла ровным тонким слоем (толщиной от 0,001 до 0,002 мкм), уменьшая шероховатость, заполняя микротрещины и выравнивая поверхностный слой. Благодаря этому поверхность трения образует «зеркальный» слой, который и снижает трение, а соответственно рабочую температуру и износ (рис. 2). Далее, во время эксплуатации автомобиля под воздействием температуры и давления происходит преобразование органического молибдена в твердую смазочную пленку, которая имеет пластинчатую структуру, с заключенными атомами серы между слоями. Благодаря высокой концентрации органического молибдена образующийся слой имеет очень низкий коэффициент трения – 0,04–0,08, что и гарантирует маслам серии AIMOL X-Line превосходные противоизносные свойства. Илья Пельмегов

Adblock
detector