Общество инженерно-технической трезвости (bmwservice) wrote,
Общество инженерно-технической трезвости
bmwservice

Масло VI: Страшная масляная тайна.

Износ

    Современный анализ "масляной отработки" по силам прочитать и начинающему автолюбителю, тем более, что чаще всего он снабжается доступным для понимания комментарием. В таблице центральное место, как правило, занимают т.н. "продукты износа". Это металлы - продукты износа пар трения: поршневых колец, стенок цилиндра, распределительных валов, вкладышей коленчатого вала и т.д. Все это накапливается и содержится в масле и лишь незначительная часть мельчайшей металлической пыли удерживается масляным фильтром. Типичные значения суммарного массового износа всех детектируемых металлов - пара-тройка десятков мг/кг. То есть, будучи отнесенными к количеству масла в картере и плотности самого масла, суммарно они составят всего около 100 мг/кг - 0,1 г на среднестатистический интервал замены масла - 10.000 км. Итого, повторю, с исправного двигателя, за пробег 10.000 км, "вымывается" всего около 0,1 г. За 100 тысяч, как несложно посчитать, потеря составит целый грамм.

Чуть ранее, я уже приводил пример расчета, из которого следует, что до капремонта "по износу" требуется соскрести со всех  рабочих поверхностей десятки грамм металла - величину минимум на порядок большую. Поэтому, крайне странной выглядит методология оценки "качества работы" масла по сравнительному количеству продуктов загрязнений. В Сети бесчисленное множество протоколов масляной "отработки" - практически все из них гарантируют ресурс двигателя далеко за пределами требуемого нормальному автолюбителю интервала - 300 и более тысяч километров. Мне не попадались исключения - практически все протоколы демонстрируют схожие цифры. А меж тем, перед нами разные машины, пробеги, масла.... Я более не планирую возвращаться к теме "наше масло защищает двигатель лучше обычного масла", поэтому еще раз сделаю лирическое отступление,  во многом перекликающееся с предыдущей частью материала, но акцент в этот раз будет иным.

Как известно, несколько десятилетий назад декларируемый заводом ресурс двигателя также составлял... все те же 300-350 тысяч километров. Смазочные материалы были преимущественно минеральными, технологии механобработки - менее совершенными, но самая главная способность масла - смазывать - была достаточной уже тогда. К тому же, применяемые присадки были менее "экологичными", как по составу, так и по объему - уж точно не менее эффективными. Да, минеральное масло быстрее окислялось, выгорало, загрязняло - старело быстрее, но и меняли его чаще (каждые 5000 км). К тому же, распространенные двигатели т.н. "американской школы" (например, у ГАЗ-21 и ГАЗ-24) были до двух раз менее форсированными по сравнению с современными, с низкими оборотами максимальной мощности и, главное, низкой рабочей температурой - около 80-90 градусов. Двигатели "европейской школы", типа ВАЗ, УЗАМ, были более прогрессивными - имели легкий клапанный механизм, поэтому обороты достигали вполне современных пяти тысяч. Литраж был  примерно вдвое меньший по сравнению с "американцами". Рабочая температура всех двигателей тех лет была примерно равной. Главное отличие "европейцев" от "американцев" в принципе - увеличенная степень форсировки для обеспечивания топливной экономии. Иными словами, малый литраж компенсировался большей степенью сжатия и высокими оборотами максимальной мощности. Причина очевидна: в Европе того периода попросту с продуктами нефтепереработки дела обстояли не так радужно, как в США, по крайней мере, до нефтяного кризиса 1974 года. Делать изощренные моторы литража выше 3 литров могли себе позволить лишь единицы европейских производителей.  

ВАЗ и Москвич, как типичные представители европейской школы, гарантировали ресурс автомобиля, включая двигатель, в пределах 120-150 тысяч км - это почти втрое меньше "газовских" автомобилей. Однако на практике и те и те агрегаты "на износ" ЦПГ реально выхаживали по несколько сотен тысяч километров на "плохом-хорошем" минеральном масле, которое многие сейчас в тот же ВАЗ залить уже постесняются.

Все реальные недостатки кондовой "минералки" на фоне сверхсовременной синтетики много лет назад компенсировались более частой сменой масла. Будем считать, что вдвое более частой заменой масла. Примечательно, что реальный ресурс двигателей того периода был не меньшим, а в основной массе - большим, чем у современных двигателей. Причин тому большое количество, все они очевидны: двигатели были  попросту примитивнее. А простой двигатель всегда надежнее.

Что изменилось в двигателях и в мире с той поры, что сделало неприемлемым повсеместное использование минерального масла?

В двигателях появились сложные клапанные механизмы - тот же Valvetronic, VANOS - всем им склонные к отложениям минеральные масла вредны. Рабочая температура современного двигателя достигает 110-120 градусов в картере - требования экологии сделали применение минеральных масел почти невозможными - старение резко ускоряется.  Есть и более важная причина: удлиненный интервал замены масла и широкий температурный диапазон минеральному маслу почти недоступен. Раньше многие использовали два разных типа масла в течение сезонов зима/лето. Это хорошо укладывается в интервал замены масла 5000-7000 км. Масло относительно дешевое (минералка, кстати и сейчас стоит около 80-120 рублей/литр, хорошая синтетика - в 5-6 раз дороже). Умножьте это на количество машин во всем мире и вы поймете, почему еще 10 лет назад экологическое лобби предусматривало перейти на интервалы замены масла 30-50 тысяч километров для всего автопарка.- какие уж тут "сезонные" замены. Сравните: 5000 км тридцать лет назад и 50.000 км - сегодня. На практике, для легкового автопарка, удалось реализовать интервал около 30000 км в Европе. С их "трассовыми" и часто беспробочными условиями эксплуатации и пробегами по 200 (двести!) и более км в день. В современных условиях крупного города, интервалы вписанные производителем в график ТО также начинались от 25000, но не так давно спустились до 15-12 тысяч километров. И кто знает, предел ли это? Впрочем, переход на привычные большинству российских автолюбитилей 10000 км будет всего лишь простой формальностью - в массе 90% сервисов и владельцев автомобилей рекомендуют и используют именно такой интервал.

Любопытно, как выглядит прогресс технологий за последние десятилетия:

1.Снижается металлоемкость двигателя и габариты - цилиндров у массовых машин становится все меньше. Все чаще перед нами мини- и микролитражные четыре цилиндра с турбиной. Чем дальше - тем "компактнее". Стремительно и всеми способами повышается удельная мощность и топливная эффективность. Короче говоря: относительно большой, неприхотливый, надежный, но не очень эффективный двигатель вытесняется маленьким, крайне эффективным, но даже теоретически ненадежным.

2.Растут интервалы замены моторного масла - "синтетика" продляет его минимум в два раза. Если в мире сейчас числится около миллиарда автомобилей , то взяв средний объем "мирового картера" равным 5 литрам, получим сокращение масляной отработки минимум на 5 миллиардов литров каждый год. С экологической точки зрения - это огромное преимущество. Доведем интервал замены до 50000 км - получится чудовщная экономия в мировом масштабе!
Вот только этой тенденции, скорее всего, не суждено быть реализованной на современных моторах в большинстве случаев. Современное моторное масло призвано быть быть экологически "долгоиграющим", экологически  маловязким, в то же время, современные двигатели резко сокращают срок его службы экстремальной рабочей температурой - просто вынуждают его быть стойким к испарению и окислению. Минералка обеспечивала примерно тот же ресурс, а стоила намного дешевле. Случай с синтетикой и современным мотором, это как раз тот случай, как "она была такой страшной, что просто вынуждена была оказаться хорошим человеком". Все реальные преимущества синтетики по ресурсу ощутимы только на двигателях старого типа, с обычной рабочей температурой масла - 60-80 градусов. В современном моторе у нее просто нет иного выхода, кроме как быть стабильной по свойствам, но ресурса это не прибавляет ни маслу ни двигателю. Условия труда современного масла нивелировали все его возможные преимущества.

Итак, страшная масляная тайна заключается в том, что новомодная синтетика изобретена и повсеместно внедрена вовсе не для продления жизни вашего мотора, снижения трения и уменьшения продуктов износа. Использование самого-самого синтетического масла лишь позволяет соблюсти современные экологические нормы - увеличенный интервал замены и зачастую экстремальный тепловой режим. В самом лучшем случае, вы получите ресурс двигателя "по износу" сравнимый с автомобилями 50-60 летней давности. В реалии - ресурс действительно современного ДВС упрется в износ сложных и ненадежных в принципе механизмов ГРМ - цепи, шестерней, муфт переменного газораспределения, износ втулок и сальников клапанов. К последним, синтетика вовсе не так нейтральна, как дешевая минералка! Во времена минеральных масел, на изготовление сальников и прочих уплотнителей шли бутадиен-нитрильные каучуки - ныне это распространенный материал для резиновых перчаток. Современные температуры и агрессивная "синтетика", должны быстро превратить такой материал в нечто напоминающее пластик, который быстро деформируется и уплотнение даст течь... Не все двигатели того периода, нормально отнесутся к современным маслам.

Резюмирую: износ - последнее, на что стоит обращать внимание при количественном анализе масляной отработки. Но причина не только в заведомо малой его величине, абсолютной и даже относительной, в сравнении с конкурентными маслами. Легко убедиться и в том, что "аварийные" двигатели, в режиме почти полностью сухого трения, вовсе не шокируют показателями износа. Битум и гудрон вместо масла оставляют поверхности трения почти сухими большую часть времени, но сам двигатель еще долго сохраняет работоспособность, пока владелец не замечает постоянно горящую лампочку давления масла - масло полностью переходит в консистенцию желе и насосу начинает хватать воздух. Однако до такого состояния доезжает редкий владелец - гораздо раньше умирают другие "маслозависимые" узлы и механизмы современного мотора. Вот этот двигатель прожил всего около 90000 км и достаточно длительное время работал в аварийных условиях. В конце концов, сдался натяжитель и цепь перескочила.


Последствия, как нетрудно догадаться, ожидаемы: износ шеек и постелей распредвалов, характерные для сухого трения потертости на вкладышах (при нормальном давлении в масляной системе, там вообще отсутствует контактное трение):


Должны ли мы увидеть шокирующие показатели износа? Что же покажет элементный анализ?


Количественные показатели износа вплоть до момента аварии лишь ненамного превысили предельные значения. Угадать в таком двигателе "аварию" очень непросто. Тем не менее - этот ДВС неработоспособен и требует дорогостоящего ремонта. Абсолютные значения пропорциональны пробегу - владелец авто не менял масло примерно 17-18 ткм - там, очевидно, и так немало металла бы накопилось. На практике - не более чем в 1,5-2 раза меньше. Содержание железа в масляной отработке, согласно лабораторной практике, не должно превышать величину 150 мг/кг. В результате практически сухого трения, мы видим величину около 190 мг/кг. Была взята и проба в совсем уж ископаемой точке масляного картера - содержание железа там составило 300 мг/кг, с поправкой на более грубую методику измерения. Но пускай даже 300: да, это серьезное превышение нормы, но с точки зрения абсолютного содержания продуктов износа, отнюдь не криминал! Содержание алюминия и меди также значительно - это и постели распредвалов и покрытие подшипников коленвала, в последнюю очередь - поршни и гильзы цилиндров. Вопреки расхожему заблуждению, они могут достаточно долго работать в таких экстремальных условиях без серьезного износа. Про вероятный износ колец я вообще не упоминаю - косвенно отслеживать его по значению содержания хрома малоэффективно - все в пределах нормы. Разумеется и сами кольца в такой ситуации страдают не сильно.

Резюмирую эту часть: последнее, на что стоит обращать внимание - абсолютные цифры износа микроэлементного анализа. В самом худшем случае, они будут обещать вами многие сотни тысяч километров безбедного пробега. А если авария действительно произойдет (произошла) - полученные цифры ее не отсрочат, а лишь подтвердят. Имея же на руках только одни цифры - аварию наверняка вам не определит ни одна лаборатория. Абсолютно в любой возможной ситуации, на любом пробеге - износ, выраженный количеством металлической микростружки - бесполезен. При выбранном интервале замены масла 5-7 тысяч километров (а в условиях крупного города он до сих пор актуален!), количественный износ многих двигателей находится на грани чувствительности лабораторных установок и составляет единицы ppm (мг/кг), при погрешности около 5%. В масляной отработке будет 10 мг/кг железа, и немного меди, хрома и алюминия.

Ну что же, поставим точку на теме "элементы износа":

1.Количество элементов износа в любой масляной отработке, практически любого современного масла, практически любого исправного двигателя мало, или очень мало.

2.Повышенное содержание элементов износа свидетельствует не о качестве работы масла, а о факте его неработы - по какой-то причине масло не попало к паре трения - свернулось, полностью выкипело, забило сетку масляного насоса - все что угодно - но масло не работало там, где надо.

3.С другой стороны - сама методология оценки такова, что при наличии серьезного ущерба для двигателя, анализ масляной отработки вообще может ничего не показать и критические значения не будут превышены. Масло свернулось, давление в системе упало, гидронатяжитель опустел, цепь перескочила - сухое трение успело "накрошить" стружки едва выше верхней границы оценочного порога. Посмотрите еще раз на двигатель ML350. Пускай суммарное значение элементов износа зашкаливает и составляет аж 400 мг/кг. На 8 литров масла, это примерно кубик со стороной около 3 мм, не менее половины которого - естественный износ на пробеге 15000 км. Не выкрошилась бы с распредвалов стружка, не заметили бы и этого...

Любое современное масло - надежно и практически достаточно защищает двигатель от износа, пока само масло работает и подается к парам трения. Как только с маслом происходит что-то не предусмотренное нормальным режимом его работы - начинаются проблемы. Проблемы могут привести как к повышенному износу, который станет скорее всего не причиной, а побочным следствием аварийного состояния двигателя. То есть, у аварийного двигателя возможен аварийный износ - сломался масляный насос - начался ускоренный износ. Само масло ни при чем. Но этот двигатель, в итоге, остановился не по причине естественного износа - не потому, что важные пары трения настолько износились, что он перестал заводиться. Там произойдет что-то другое. За все время работы, я не встречал ни одного двигателя, попавшего в ремонт по причине естественного износа. И абсолютно уверен, что не встречу.

Кремний, вода и топливо

Воздушный фильтр, как известно, единственное препятствие на пути воздуха в камеру сгорания. За 10-15 тысяч км двигатель прокачивает через себя пару десятков тысяч килограмм воздуха. Это около 150.000 м.куб., что дает примерно до 1 кг песка и пыли, которую должен задержать воздушный фильтр, что он и делает... Разумеется, часть микрочастиц все равно просачиваются в камеру сгорания, а оттуда попадает в масло. Это всего лишь несколько десятков мг/кг, но величина крупинок кремния достаточна, чтобы в виде твердых зерен быть опасной при присутствии в масляной пленке на стенке цилиндра, толщина которой -  единицы мкм. Чем больше интервал между заменами масла - тем больше кремния содержится в масле. Чем больше пыли на дороге - тем больше. Чем сложнее фильтрующий элемент - тем лучше качество фильтрации. Даже не знаю, что еще сказать по этому поводу. Разве что упомянуть про высокое качество фильтров на современных автомобилях с дизельным двигателем.

Вода? Вода в виде конденсата присутствует внутри двигателя. Оставили двигатель в холодное время года на улице? Под утро на стенках внутри сконденсировалось немного воды. Никакой пользы от этого ни двигателю, ни моторному маслу. Но при прочих равных условиях для всех - обсуждать нечего.

Топливо. Откуда в масле топливо? Для полностью исправного двигателя внутреннего сгорания, при идеальном уплотнении поршневыми кольцами, пути топливу в масляный картер почти отрезаны. Бензин - легко испаряется даже при комнатной температуре - оставьте стакан бензина открытым на пару дней. Что уж говорить о том, когда он попадает в условия камеры сгорания, разогретой до средней температуры 100 и более градусов, с колебаниями до 2000. Тем не менее, даже крайне благоприятные для проникновения бензина в масло условия, вроде режима прогрева - когда смесь богатая, зазоры еще не нормализованы, или же режима холостого хода и частичных нагрузок, когда сгорание все еще неэффективное, не создают условий для содержания бензина в масле в объеме более, чем 1,5%. Большинство масляных отработок демонстрируют  результаты около 0,5 и даже менее процентов. Часто встречаются и абсолютные "0". То есть, на момент измерения герметично упакованной масляной пробы, в ней не обнаруживается бензина. Это не совсем cредкость, это, скорее, норма для исправного мотора - обнаружить лишь следы топлива в моторном масле. Если же нормой посчитать масляные отработки от бесчисленного множества разрегулированных двигателей с врущими расходомерами, стареющими датчиками кислорода и т.д. - даже в таком случае, шансов увидеть шокирующие цифры немного. Радикального влияния на масло, топливо не оказывает, если, конечно, в картер по ошибке не залили бензин.
К сожалению, бесчисленные байки про ужасный наш бензин и жутчайшие последствия его использования начисто вытеснили из сознания основы грамотной эксплуатации автомобиля и здравую логику. Психологически значительно легче списывать собственную безалаберность на все что угодно, в первую очередь, на ужасающее качество нашего бензина. Владелец будет заправлять форсированный мотор 92-м, в котором "присадок поменьше", а последствия охотно спишет на "серу в топливе". Это во всех смыслах выгодно и владельцам, для успокоения, и сервисам - для перестраховки. Ничего более легкого, чем списать практически любые неполадки на бензин - не придумано в принципе. Бензин льют все. Сломался? Виноват бензин. Ну и еще дороги, разумеется. Но так как к двигателю качество дорожного покрытия пристегнуть сложно, за все отдувается топливо.

Таких картинок в Сети тьма:


И я уже к ней обращался. Причина? Среди основных вам назовут бензин. Еще точнее - "в нашем бензине много серы".
Не то слово, как много, видимо. На фото - свернувшееся масло. А виноват - бензин с серой. Сера попадает в масло, образует кислоты и так далее. Вроде бы перед нами закономерный результат. В теории. На практике вот результаты рентгенофлюоресцентного анализа содержания серы в картере Mercedes Benz ML, именно такого по виду масла, как на этом фото:

сера- 0,15 %,
остальное - в мг/кг
свинец - 24
никель - 0,64
железо - 309,0
марганец - 13,5
ванадий - 4,8
цинк - 907,5

При собственном содержании серы в маслах на уровне 0,15-0,3% и даже выше, с учетом погрешности измерения - говорить не о чем.

Хорошо, посмотрим на содержание серы (S) в твердых включениях: результаты этой же отработки на энергодисперсионном анализе, в графическом виде:



В общем, как ни крути, пристегнуть серу и бензин к проблемам с маслом ну никак не получится. Тем не менее, масло сворачивается, двигатели - ломаются...

Почему?
Об этом, как и о самом интересном в протоколах масляной отработки, поговорим в следующей части статьи...


Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 38 comments
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →