| |
Каждый автолюбитель пару раз в сезон сталкивается с проблемой замены масла. Хочешь того или нет, но даже самые «продвинутые» масла работают 12–15 тыс. км, после чего теряют свои свойства. Мало кто знает, что фирмы — производители масла в своем большинстве вообще рекомендуют замену масла, особенно минерального, через 4 тыс. км.
Итак, эта малоприятная процедура неизбежна. Технология, ее, казалось бы, предельно проста — открутил пробку с масляного поддона, слил старое масло, поменял фильтр, залил свежее — и поехал. Но ничего хорошего от такой простоты не получается. Более того, если действовать подобным образом, срок службы свежего масла можно уменьшить на 20–30 %.
Почему так получается, понятно. Моторное масло, помимо очевидных функций смазывания всех движущихся деталей, выполняет в двигателе еще такие важнейшие действия, как охлаждение и очистка поверхностей двигателя от продуктов износа и неполного сгорания топлива. Для эффективной очистки в масло вводятся специальные моющие добавки, в основном щелочного характера — своего рода «мыло» для мотора. Как и любое мыло, эти добавки постепенно срабатываются. Собственно, концентрация моющих веществ, содержащихся в масле, характеризующаяся так называемым «щелочным» числом, во многом и определяет его ресурс.
Моющие добавки растворяют органические отложения на поверхностях трения и переводят их в объем масла, при этом масло постепенно меняет свои свойства, особенно такое важнейшее, как вязкостно-температурную характеристику. Если проще, то по мере загрязнения, оно густеет. Отсюда — и ухудшение условий пуска двигателя при низких температурах, и рост потерь трения, и увеличение расхода масла на угар.
Часть растворенных отложений снова выпадает в зонах, где масло остывает при остановке двигателя — в масляном поддоне и клапанном механизме. Они образуют пленку органических загрязнений, способную при новом нагреве двигателя снова перейти в жидкую фазу и опять «пойти» в масло.
Кроме того, масло выносит из зон трения металлические продукты износа, а также сажистые отложения — продукты неполного сгорания топлива и масла, которых особенно много в дизельных двигателях. Да и воздушный фильтр, особенно не совсем новый, пропускает в цилиндры некоторое количество пыли, то есть минеральных частиц. Масло, снимая все эти загрязнения, выносит их в поддон двигателя. Что-то садится на фильтрующем элементе масляного фильтра, но определенная часть осаждается на стенках масляных каналов и поддона, «склеиваясь» при этом органическими отложениями.
Кроме того, само масло, попадая в камеру сгорания, частично выгорает. Но как проходит процесс горения масла? Ведь известно, что жидкость гореть не может. Поэтому, прежде чем сгореть, масло испаряется — происходит его высокотемпературная возгонка. Поскольку моторное масло — это многофракционный состав, то сначала из него уходят легкие фракции, а температур, достаточных для того, чтобы испарить тяжелые углеводороды, чаще всего не хватает — и они остаются на стенках в виде лаков. Эти отложения особенно опасны в зоне работы поршневых колец — они могут нарушить их подвижность, и кольца залегают...
Отсюда вытекают и все возможные варианты загрязнения масляной системы двигателя. Это органические загрязнения и продукты износа, взвешенные и растворенные в моторном масле, пленки лаковых загрязнений, адсорбировавших твердые частицы на стенках масляных каналов, поддона, газораспределительного механизма, цилиндров и поршней.
Очевидно, что, просто сливая старое масло, мы удаляем только загрязнения, растворенные или взвешенные в нем. Пленки и вся грязь, сидящая на стенках, в двигателе останется. Да и все масло слить не удастся — в двигателе есть масса скрытых полостей, а масло обладает свойствами адгезии, то есть «прилипания» к стенкам. В зависимости от типа двигателя, до 10–20 % от объема сливаемого масла остается в нем. Значит, свежее масло уже с самого начала приобретает некий уровень загрязнения, снижающий его ресурс.
Для того, чтобы улучшить качество очистки двигателя при смене масла в настоящее время на рынке автохимии предлагается масса различных составов — промывочные масла, и различные пяти-, десяти-, двадцатиминутные промывочные жидкости. Появился и класс так называемых «двухсоткилометровых» промывок. Но как они работают, что реально дают — не всегда понятно. Чаще всего, это составы, содержащие щелочные растворы, резко повышающие моющую способность отработанных масел. Но насколько они эффективны, как лучше мыть масляную систему двигателя, опасны или нет они для двигателя — в этом следует разобраться. Более того, в среде автомобилистов гуляют слухи о небезопасности применения подобных составов. Вроде кто-то и «клина схватил» после подобных экспериментов...
С целью разобраться в этих вопросах мы поставили цикл испытаний на натурном двигателе. Задача стояла не в ранжировании препаратов, а, скорее, в сравнении методов промывки двигателя с использованием трех видов жидкостей — полноразмерного промывочного масла, десятиминутных и двухсоткилометровых промывок.
Оценка эффективности способов промывки двигателя должна учитывать степень очистки двигателя от органических отложений в системе смазывания, качество удаления продуктов износа, уменьшение количества загрязненного масла, остающегося в двигателе при его сливе. Кроме того, необходимо было отследить возможные негативные последствия, вызванные применением того или иного способа промывки двигателя.
Какой-либо общепринятой методики подобных испытаний в практике двигателестроения нет. Поэтому начинать эту экспертизу пришлось с разработки и начальной апробации специальной методики испытания промывочных жидкостей.
Для того, чтобы можно было бы сравнивать эффективность различных способов промывки, необходимо было иметь одинаковый начальный уровень загрязнения масляной системы двигателя. Очевидно, что этого можно было бы достичь наработкой в одинаковых стендовых условиях такого количества моточасов, которое было бы эквивалентно ресурсу моторного масла. Но это — порядка 2–3 тыс. часов непрерывной работы двигателя. А если промывок несколько, то время, необходимое для подготовки экспертизы, составит несколько лет. Для нас это совсем неинтересно... Поэтому надо было сделать так, чтобы за небольшое, приемлемое для нас время, двигатель получил загрязнения системы смазки, эквивалентное длительной работе в реальных условиях. При этом уровень загрязнений должен быть примерно идентичен при испытаниях всех вариантов промывок.
Для этого, после долгих попыток, была создана специальная методика эталонного загрязнения. Изначально чистый двигатель заправлялся жуткой смесью из плохенького моторного масла, трансмиссионного масла и битумных фракций (прости нас, мотор!). Для того, чтобы усугубить ситуацию, мы из масляного фильтра убирали сам фильтрующий элемент. А чтобы смоделировать накопление и последующее удаление продуктов износа, добавляли некоторое фиксированное количество алюминиевой пудры. На такой адской смеси двигатель (карбюраторный ЗМЗ-402) работал на заданных режимах 10 часов.
Вскрытие двигателя после подобного истязания показало наличие на всех поверхностях масляной системы хороших стойких отложений.
Для того, чтобы кроме визуальной оценки качества очистки можно было бы получить конкретные цифры, характеризующие эффективность работы препаратов, в масляный поддон и в клапанную крышку устанавливались съемные контрольные весовые элементы — оребренные радиаторы охлаждения радиоэлектронных схем. При сравнительно малом размере, не способном как-то повлиять на работу системы смазывания, они за счет ребер имели большую поверхность осаждения отложений. Эти весовые элементы взвешивались на аналитических весах до испытаний, после загрязнения и после промывки масляной системы. Так мы получали один из критериев сравнения промывок.
В целом, сопоставление качества работы препаратов проводилось по следующим параметрам:
визуально по уровню отложений на клапанном механизме и в поддоне двигателя;
по изменению массы контрольных весовых элементов (качество очистки от органических отложений);
по данным спектрального анализа проб масла (качество очистки от продуктов износа);
по наличию остаточного загрязнения свежего масла методом УФ спектроскопии и спектрального анализа проб масла, а также по анализу структуры остаточных загрязнений на фильтрующей бумаге путем микрофотографирования образцов фильтровальной бумаги под микроскопом при большом увеличении.
Кроме того, для того, чтобы отследить влияние промывочной жидкости на свойства масла как в процессе очистки двигателя, так и после его заправки свежим маслом, проводились замеры вязкости его проб. Это, как выяснилось в дальнейшем, достаточно важно, поскольку по результатам этих замеров выявились определенные ограничения на режимы работы двигателя в период работы промывочной жидкости.
Поскольку целью нашей экспертизы являлось сопоставление эффективности различных способов промывки масляной системы двигателя, то в качестве испытуемых препаратов были выбраны (рис. 1):
полноразмерное промывочное масло ПТК;
две «короткие» промывки — пятиминутная фирмы «Спектрол» и пятнадцатиминутная фирмы STP;
«длинная» двухсоткилометровая промывка фирмы «Энергия-3000».
В процессе испытаний мы строго придерживались рекомендаций, указанных на флаконах с испытуемыми препаратами. Что же показали результаты испытаний?
Визуальный анализ качества очистки двигателя проводился путем сопоставления состояния поверхностей клапанного механизма, клапанной крышки и масляного поддона после загрязнения и после очистки двигателя. Фотографии деталей до и после очистки некоторыми из испытуемых препаратов приведены на рис. 2, 3.
Количественная оценка качества очистки проводилась методом экспертных оценок (рис. 4).
Как видно из картинки, наилучшую эффективность очистки по количеству снятых отложений на поверхностях поддона и клапанного механизма показали пятнадцатиминутная промывка STP и двухсоткилометровая промывка «Энергия-3000». Причем «Энергия-3000» одинаково отработала и клапанном механизме, и в поддоне, а STP лучше снял отложения в зоне хранения масла — то есть в поддоне, в клапанном механизме же эффект заметно ниже.
Но это — субъективный результат, построенный на базе визуальной оценки. Более объективным является метод взвешивания контрольных весовых элементов, которые мы устанавливали в поддоне и клапанной крышке. Как уже говорилось выше, это специальные оребренные детали, на поверхности которых сначала осаждаются отложения и потом, в процессе промывки, смываются с той же интенсивностью, что и на других поверхностях двигателя. Эти результаты приведены на рисунке. 5.
И опять проявляется преимущество двухсоткилометровой промывки, дающей существенно больший процент удаления отложений. Впрочем, это только подтверждает результаты визуальной оценки, приведенные выше. Хуже всего работает вариант промывочного масла, причем как по массе весовых элементов, так и по визуальной оценке. Этого, в целом, следовало ожидать — ведь по заявленным свойствам и «короткие» промывки, и двухсоткилометровая «длинная» промывка наделяют масло сильными моющими свойствами.
Все это касается органических отложений. Как обстоит дело с эффективностью удаления продуктов износа, показывает анализ данных микрофотографирования фильтровальной бумаги масляных фильтров и спектрального анализа проб масла.
Визуальный анализ степени остаточной загрязненности фильтровальной бумаги масляного фильтра двигателя проводился путем микрофотографирования образцов бумаги с помощью оптического микроскопа при 100-кратном увеличении. Микрофотографии образцов фильтровальной бумаги сразу после загрязнения до очистки и после очистки и 5 часов работы двигателя на чистом масле приведены на рис. 6.
Количественная оценка качества очистки проводилась методом экспертных оценок (рис. 7).
И снова четко проявляются преимущества «длинных» промывок перед «короткими». Неплохой результат по остаточному загрязнению органикой — у промывочного масла, хотя и количество металла в свежем масле достаточно велико. Видимо, оно поступает в объем масла из пленок отложений, не снятых со стенок масляной системы в процессе промывки.
Это подтверждается и данными спектрального анализа проб масла. В качестве индикатора качества очистки системы смазывания двигателя, как уже говорилось ранее, мы вводили фиксированное количество алюминиевой пудры. Алюминий и в реальных условиях дает максимум загрязнений масла. Степень очистки свежего масла от остаточных металлических загрязнений и являлась одним из критериев сопоставления промывочных жидкостей.
Результаты спектрального анализа проб масла приведены на рис. 8.
Полученные результаты в целом совпадают с результатами визуального анализа микрофотографий образцов фильтровальной бумаги, приведенными выше.
И по этим данным наилучшие параметры по очистке масляной системы двигателя от продуктов износа обеспечивает двухсоткилометровая «длинная» промывка. Несколько хуже ведет себя полноразмерное промывочное масло, самый слабый результат по сравнению с другими вариантами дают варианты «коротких» промывок.
Важным параметром качества промывки является степень загрязненности свежего масла, заливаемого в двигатель после промывки. Понятно, что полностью осушить двигатель при сливе масла не удается — всегда на стенках и в скрытых полостях останется определенное количество старого масла. Оно может содержать и определенный процент остатка промывочных жидкостей. Как это повлияет на рабочие характеристики свежего масла, необходимо оценить и использовать данную оценку в качестве одного из критериев сопоставления качества исследуемых способов промывок.
Один из критериев уровня остаточного загрязнения дал анализ на оптическую прозрачность проб чистого масла, залитого в двигатель после промывки и отработавшего 5 моточасов.
Анализ проводился методом УФ спектроскопии. Пробы масла разводились гексаном в соотношении 1:350, после чего снимались УФ-спектры проб в области 300–500 Нм. Анализировались коэффициенты поглощения образцов в указанном диапазоне длин волн. Очевидно, что чем выше уровень загрязнений, тем больше коэффициент оптического поглощения. Результаты анализа приведены на рис. 9.
Как видно из результатов анализа, самой оптически чистой пробой является проба, полученная после промывки двигателя полноразмерным промывочным маслом. Близкий результат дает двухсоткилометровая «длинная» промывка.
Обе десятиминутные промывки дали приблизительно одинаковую остаточную загрязненность.
Очевидно, что добавление промывочной жидкости в моторное масло должно как-то изменить такой важнейший параметр, как его вязкость. Это может существенно повлиять на работоспособность узлов трения двигателя и накладывает определенные ограничения на режимы работы на протяжении всего цикла промывки. Анализы кинематической вязкости проводились для проб масла, отобранных сразу после ввода промывочной жидкости. Кроме того, замерялась кинематическая вязкость пробы масла, отобранной после этапа наработки двигателя после промывки на свежем масле. Это необходимо для отслеживания влияния остаточного количества старого масла, содержащего промывочную жидкость, на рабочие параметры свежего масла. Результаты этих замеров приведены на рис. 10.
Результаты замеров показывают резкое снижение вязкости масла при вводе «коротких» промывочных жидкостей. Собственно, этого и следовало ожидать — уменьшение вязкости масла, по идее разработчиков препаратов, должно способствовать более полному сливу масла из двигателя. Ожидаемым была также малая вязкость полноразмерного промывочного масла. Понятно, что это требует ограничения нагрузок на двигатель в период промывки. На всех «коротких» промывках указано, что двигатель должен работать на режиме холостого хода. Но для нагрузки важна не только (и даже — не столько) степень открытия дроссельной заслонки, сколько частота вращения коленчатого вала. Поэтому даже холостой ход при больших оборотах способен «запороть» двигатель.
В то же время, сам принцип «длинной» промывки - «залил, поездил, слил», не должен вносить каких-либо серьезных изменений в работу узлов трения двигателя. И наши замеры вполне это подтвердили.
Итак, что же в итоге? Если сопоставить все полученные результаты, то очевидно следующее.
Полноразмерное промывочное масло хорошо себя проявило в удалении загрязнений, сконцентрированных в объеме масла, дало минимальный уровень остаточного загрязнения свежего масла, но в удалении загрязнений, осевших на стенках двигателя, как органических, так и продуктов износа, показало себя не лучшим образом.
Десятиминутные «короткие» промывки дали неплохой результат по удалению отложений в масляной системе, но уровень остаточного загрязнения остался достаточно высоким. Кроме того, как промывочные масла, так и «короткие» промывки не допускают серьезного нагружения узлов трения двигателя, поэтому перегазовки в процессе промывки могут быть опасны для двигателя. Причем режим холостого хода, рекомендованный для подобных вариантов промывки масляной системы двигателя, как раз может дать резкое увеличение оборотов даже при небольшом нажатии педали акселератора. Поэтому рассказы об имевших место «клинах» двигателя при промывке вполне возможны.
«Длинная» двухсоткилометровая промывка дала объективно наилучший результат по удалению как органических отложений, так и металлических продуктов износа. Уровень остаточного загрязнения был близок к варианту промывочного масла, и значительно ниже — чем для «коротких» промывок.
Вывод простой. Если вы относитесь к категории «рукастых» автовладельцев, самостоятельно меняете масло в двигателе, то целесообразно за два-три дня до намеченной процедуры залить в двигатель «длинную» промывку. Но, вопреки рекомендациям производителей этих препаратов, мы бы все-таки посоветовали потом, после слития старого масла, все же не пожалеть ста–ста пятидесяти рублей, и дополнительно аккуратно промыть двигатель полноразмерным промывочным маслом. Это не обязательно, но качество смены масла явно повысит.
Если же вы меняете масло на станции технического обслуживания, то там время дорого, поэтому можно использовать «короткие» промывки, но и после этого также желательно дополнительно погонять двигатель на промывочном масле.
Александр Шабанов,
Алексей Зайцев
|
![[на главную]](../images/faq_01.gif)
