13.06.2014 Views

ВЪТРЕШНО ТРИЕНЕ

Create successful ePaper yourself

Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.

СПЕЦИАлНО ИзДАНИЕ<br />

<strong>ВЪТРЕШНО</strong> <strong>ТРИЕНЕ</strong><br />

ВСИЧКО ЗА МОТОРНИТЕ МАСЛА<br />

www.shell.com/lubematch


СЪДЪРЖАНИЕ<br />

Еликсирът на живота................................4<br />

Ред в хаоса.............................................6<br />

Борбата с триенето ..................................8<br />

Видове смазване....................................10<br />

Системите за смазване ...........................11<br />

Маслени помпи и защитни клапани ..........14<br />

История на моторните масла....................16<br />

Вълшебният маслен слой ........................24<br />

Универсален боец...................................30<br />

Оценки на маслото.................................41<br />

www.shell.com/lubematch<br />

3


Еликсирът на живота<br />

С<br />

ветът би бил различен без триенето.<br />

Много различен. Може би в нашите<br />

фантазии в такъв свят всичко би се<br />

случвало много по-лесно, но ако само за<br />

миг си представим, че постоянно ще трябва<br />

да ходим като върху лед, ще разберем,<br />

че монетата има и друга страна. Да, ако<br />

триенето не съществуваше, двигателите с<br />

вътрешно горене щяха бъдат изключително<br />

дълготрайни, но пък автомобилите никога<br />

не биха могли да потеглят, а днешните<br />

конвенционални спирачни системи биха<br />

били безпредметни.<br />

В края на краищата нещата са такива,<br />

каквито са: човечеството се е научило да се<br />

съобразява с триенето и се стреми да го намали<br />

в максимална степен там, където това<br />

е нужно – а в двигателя и трансмисията на<br />

автомобила определено е така. Ако хвърлим<br />

поглед към технологичното развитие<br />

на автомобила през последните години,<br />

неминуемо ще открием един термин, който<br />

маркетинговите специалисти нарекоха<br />

даунсайзинг. „Течението“ на даунсайзинга,<br />

сиреч намаляването на работния обем и<br />

броя на цилиндрите, съпътствано с добавяне<br />

на турбопълнене, има няколко основни<br />

цели, а най-важната от тях е намаляването<br />

на вътрешното триене в моторите. Ако в<br />

подобен подход нямаше смисъл, то компания<br />

като BMW, в която редовият шестцилинидров<br />

двигател е издигнат в култ, не<br />

би изоставила иначе брилянтните си атмосферни<br />

агрегати, за да ги замени с четирицилиндрови<br />

турбомотори, а четирицилиндровите<br />

– с трицилиндрови. Едва ли<br />

само преди десетина години на Ford би му<br />

хрумнало да произвежда трицилиндрови<br />

турбомотори с работен обем от едва един<br />

литър, а на Fiat – да намали броя на цилиндрите<br />

дори до два. Родилият се в рамките<br />

на същата технологична инициатива<br />

„даунспийдинг“ предполага проектиране<br />

на двигатели с оптимална работа и висок<br />

въртящ момент още в ниските оборотни<br />

режими. Всъщност и икономичното шофиране<br />

с ниски обороти, освен редуциране на<br />

помпените загуби при бензиновите двигатели,<br />

цели именно да се намали триенето<br />

в мотора.<br />

Погледнато теоретично и обобщено,<br />

едва около 12 процента от потенциалната<br />

4


енергия на горивото достига до колелата на<br />

автомобила. Една трета от генерираната топлина<br />

се отделя в изпускателната система,<br />

около 30 процента отива в охладителната и<br />

цели 15 процента от общата енергия стават<br />

жертва на триенето – почти 80 процента от<br />

тях в двигателя и около 20 процента в трансмисията.<br />

Намаляването на загубите при<br />

първите два компонента е свързано с термодинамичната<br />

ефективност и е в сферата<br />

на дейност на инженерите, занимаващи се<br />

с горивните процеси и всичко, свързано<br />

с тях. Намаляването на триенето от своя<br />

страна е процес, свързан както с проектирането<br />

на архитектурата на двигателя,<br />

включително неговата система за смазване,<br />

така и с вида на маслата, които се използват<br />

в него. Терминът „намалено вътрешно<br />

триене“ все по-често бива споменаван при<br />

представяне на нови двигатели и автомобили,<br />

но на практика то е съпътствано от<br />

доста сериозни предизвикателства – намаляването<br />

на триенето например между<br />

буталото и цилиндъра може да доведе до<br />

влошаване на уплътняването и на работата<br />

на двигателя.<br />

Полепналото по цилиндровите стени<br />

на двигателя масло въплъщава срещата<br />

на два технологични свята и на претворените<br />

знания на специалисти по механика,<br />

химия, материалознание и пр. Дори обикновените<br />

и евтини минерални масла са<br />

продукти със сложен химически състав, а<br />

по-скъпите са високотехнологични течности.<br />

Във всички случаи те имат за задача<br />

не само да намалят триенето, създавайки<br />

смазващ филм между триещите се части,<br />

но и да почистват и охлаждат двигателя.<br />

Тестовете в лабораториите са само част от дългия път<br />

на маслата към клиентите.<br />

Даунсайзинг моторите имат по-високи изисквания<br />

към качествата на маслата, както всеки мотор с<br />

турбокомпресор и високо натоварване.<br />

В ерата, когато двигателите с въздушно охлаждане<br />

били доста разпространи, системата<br />

за смазване играела много съществена<br />

роля в процеса на охлаждане – моторите<br />

на Porsche 911 разчитали на 12-13 литра<br />

масло, интензивно охлаждано с радиатор.<br />

Можем само да гадаем какво триене се е<br />

генерирало в двигателя на състезателния<br />

Blitzen Benz от 1909 година с неговите 22<br />

литра работен обем и 200 к.с., постигани<br />

при само 1600 об./мин. Или пък какво се<br />

случва в един двигател от Формула 1 при<br />

19 000 об./мин и защо буталата му изглеждат<br />

по този начин. И ако моторите от ерата<br />

на ветераните, като този на Ford Model T,<br />

са се справяли с прости минерални масла,<br />

които собствениците сменяли доста често,<br />

а в резервните части са били включени и<br />

инструменти за бързо сваляне на цилиндровата<br />

глава и почистване от нагар, то<br />

днешните (даунсайзинг) турбомотори, независимо<br />

дали са дизелови или бензинови,<br />

имат много специални изисквания в това<br />

отношение. В тази книжка имаме намерение<br />

да ви запознаем с този „затворен“ и<br />

често неясен свят и със стремежа на всички<br />

да намалят триенето до възможния минимум.<br />

Фокусът е поставен върху моторните<br />

масла, но няма да подминем и всичко, което<br />

се случва в двигателя от гледна точка на<br />

триенето и смазването – от масления филм<br />

покрай буталата и техните пръстени до лагерите<br />

на мотовилките, от маслената помпа<br />

до най-отдалечения ъгъл на мотора.<br />

www.shell.com/lubematch<br />

5


Ред в хаоса<br />

Трудният избор<br />

Д<br />

обрите рекламни специалисти могат<br />

да превърнат един сполучлив<br />

продукт в пазарен успех и без да<br />

използват за целта много финансови<br />

средства – достатъчно е да намерят подходящите<br />

послания. Изразът It’s more<br />

than just oil. It’s Liquid Engineering, който<br />

е недвусмислен рекламен слоган на<br />

една известна компания за производство<br />

на моторни масла, е пример за подобно<br />

послание. Позволявам си да го използвам,<br />

защото този израз удивително лаконично,<br />

но умело описва не само изключително<br />

сложния химически състав на<br />

модерните моторни масла, но дава ясна<br />

представа за невероятно тежките условия<br />

на работа и породените от този факт<br />

комплексни, противоречиви и понякога<br />

немислими задачи, които им се възлагат.<br />

На практика модерните висококачествени<br />

моторни масла са плод на съвместните<br />

изследвания и работа на ерудирани<br />

инженери по химия и конструктори на<br />

двигатели с вътрешно горене, зад които<br />

стои подкрепата на огромен финансов<br />

и технически потенциал. За съжаление,<br />

мнозина подценяват значението на качеството<br />

на моторните масла, а изтезаваните<br />

автомобилни двигатели, които работят<br />

с продукти без нужните качества<br />

или с изтекъл срок на годност, у нас не<br />

са никак малко. Затова първото и найсъществено<br />

нещо, което ще ви посъветваме<br />

– дори и да звучи банално – е да не<br />

забравяте за смяната на маслото, да следите<br />

условията на работа, предишната<br />

смяна, предписания пробег и необходимата<br />

спецификация съгласно предписанията<br />

на автомобилния производител.<br />

И ако е дошъл моментът, максимално<br />

бързо го сменете! Не се скъпете – качественото<br />

масло винаги връща с дивиденти<br />

вложението. Както впрочем и всеки качествен<br />

потребителски продукт.<br />

На теория всичко с покупката на моторно<br />

масло изглежда кристално ясно<br />

– отиваш в магазина или сервиза, консултираш<br />

се с продавача, обясняваш му<br />

как стоят нещата, купуваш съответния<br />

брой литри и по възможност посещаваш<br />

квалифициран сервиз за смяна. На практика<br />

обаче нещата се оказват не толкова<br />

лесни, защото продавачите невинаги са<br />

безпристрастни и препоръчват определена<br />

марка масло, защото са негови дистрибутори<br />

или защото получават по-големи<br />

печалби. Нерядко това е резонно, понеже<br />

в повечето случаи търговците избират<br />

доказали своите качества продукти, но<br />

невинаги е вярно. Затова е най-добре<br />

убеждаването в достойнствата на някой<br />

продукт да става с помощта на доказателства<br />

във вид на сертификати от независими<br />

тестови лаборатории. Информацията<br />

в тази област би ви помогнала не само<br />

при избора на масло, но и като ви донесе<br />

нови познания за вашия автомобил.<br />

Както казахме, когато дойде моментът<br />

за смяна, трябва да закупите<br />

масло със съответстваща на двигателя<br />

спецификация (или по-добра, ако не е<br />

съществувала, когато той е създаден),<br />

като важната информация с данните<br />

за принадлежността на маслото към<br />

определени класове обикновено може<br />

да се открие във вид на семпъл надпис<br />

върху опаковката. Изборът не е лесен,<br />

защото по улиците ни се движат все повече<br />

модерни автомобили (в тази група<br />

включваме дори произведените в края<br />

на деветдесетте години), а разнообра-<br />

6


зието от моторни масла е наистина<br />

впечатляващо.<br />

При какъв пробег на автомобила да<br />

сменим маслото? От какво зависи този<br />

пробег? Каква марка и модел да изберем?<br />

Дали някое с търговско наименование,<br />

използвано от голям нефтен концерн,<br />

защото той гарантира наличието<br />

на солиден изследователски и производствен<br />

ресурс и потенциал – като например<br />

продуктите на ExxonMobil, Shell,<br />

BP, TotalFinaElf, ChevronTexaco, Agip или<br />

Statoil? Или да се доверим на някоя помалка,<br />

но имаща претенциите за високи<br />

технологии компания, като белгийската<br />

Marly, британската Castrol, германската<br />

Liqui Moly или френската Motul – или<br />

пък да опитаме продуктите на някой роден<br />

производител като Prista Oil?<br />

Установяването на взаимодействието<br />

на различните моторни масла със сплавите<br />

и с полимерите в различните двигатели<br />

и при различни условия е много<br />

сложен процес. Същевременно не бива<br />

да се приема, че дадена марка масла е<br />

специално проектирана за автомобилите<br />

на определен производител само защото<br />

е препоръчвана от него. Най-малкото<br />

понеже съгласно антимонополните закони<br />

никой автомобилен производител не<br />

може да задължи потребителите да ползват<br />

точно определен продукт, освен ако<br />

не им го осигури безплатно. И още – фактът,<br />

че редица автомобилни компании<br />

препоръчват определена марка масла,<br />

не е гаранция, че това е най-доброто решение.<br />

Дори създаването на въпросното<br />

масло да е протекло в тясно сътрудничество<br />

с въпросния производител, това<br />

не означава, че то не би могло да е подходящо<br />

и дори да се окаже по-добро за<br />

двигателите на други производители.<br />

Както и че други марки масла, различни<br />

от препоръчваното, не са по-подходящи<br />

от него. Разбира се, има и изключения,<br />

като например случаите, в които става<br />

дума за някои масла за първоначално<br />

зареждане в нови автомобили и за специалните<br />

масла, носещи името на автомобилния<br />

производител. Нерядко те<br />

са композирани с точно оптимизирано<br />

съотношение на отделните съставки на<br />

базата на конструкцията, условията на<br />

работа и използваните сплави и материали,<br />

без да е необходимо да надвишават<br />

значително изискванията, както е при<br />

универсалните масла. Затова наливането<br />

на масло, на което е изписано „BMW“,<br />

в двигател, произведен например от VW,<br />

не е за препоръчване. В лабораторните<br />

халета на производителите на масла<br />

могат да бъдат открити всякакви модели<br />

автомобили, а често отношенията<br />

с автомобилните производители прерастват<br />

в сериозно и взаимно изгодно<br />

сътрудничество. Връзката обикновено е<br />

най-силна в областта на автомобилните<br />

спортове, а участието в тях има огромно<br />

значение от технологична гледна точка,<br />

защото силно натоварените състезателни<br />

двигатели са отлична развойна база<br />

за създаване на съответстващи висококачествени<br />

продукти, които по-късно под<br />

една или друга форма се насочват към<br />

следващите поколения серийно автомобили.<br />

Това сътрудничество се простира<br />

и в областта на горивата и е съвсем логично<br />

компаниите да се стремят да извлекат<br />

и максимални маркетингови дивиденти<br />

от подобни взаимоотношения.<br />

www.shell.com/lubematch<br />

7


БОРБАТА С <strong>ТРИЕНЕ</strong>ТО<br />

Двигателят не би могъл да<br />

функционира без моторно масло<br />

Н<br />

ай-важната функция на моторното<br />

масло е намаляването на триенето<br />

чрез предотвратяване на директния<br />

контакт между движещите се метални<br />

части. Разликата в коефициента на триене<br />

между две директно контактуващи<br />

метални повърхности и две повърхности,<br />

разделени от маслен слой, е огромна.<br />

Докато коефициентът на триене<br />

между две несмазани метални повърхности<br />

в зависимост от вида на метала в<br />

нормални условия е около 1, а в условия<br />

на абсолютен вакуум и две идеално чисти<br />

метални повърхности той нараства<br />

до 100-200, при наличие на достатъчен<br />

по качество и дебелина смазващ филм<br />

коефициентът спада до нива от 0,005 до<br />

0,000005. Понякога дори и съвсем тънък<br />

слой може да окаже съществено влияние<br />

– на места в двигателите с вътрешно<br />

горене (например между горния бутален<br />

пръстен и цилиндъра) дебелината<br />

на масления филм може да е едва 0,001<br />

микрона, или една милионна част от<br />

милиметъра! Множество метални повърхности<br />

в двигателя с вътрешно горене<br />

може и да ви изглеждат абсолютно<br />

полирани, но ако ги погледнете през<br />

мощен микроскоп, те ще ви заприличат<br />

на планински пейзаж. Ако тези повърхности<br />

бъдат оставени без смазващ филм<br />

между тях, ще се случи нещо, наподобяващо<br />

движението на тектонските плочи<br />

в земната кора – съпротивлението и<br />

температурата при триене ще се увеличават<br />

до състояние, в което частите могат<br />

да се споят една за друга, да се разкъсат,<br />

отново да се споят – докато дойде<br />

моментът, в който двигателят просто<br />

окончателно ще спре.<br />

8


Предлагаме широка гама висококачествени продукти:<br />

● двигателни масла;<br />

● индустриални масла;<br />

● греси;<br />

● зимни продукти<br />

Евро Ойл Комерс ООД<br />

гр. София,<br />

ул. Резбарска 1Д<br />

тел: 02 944 30 20<br />

0879 60 69 47<br />

факс: 02 944 13 23<br />

www.eurooil-bg.com;<br />

office@eurooil-bg.com


Видове смазване<br />

Трудният контакт<br />

П<br />

роцесите на взаимодействие на повърхностите<br />

при движение, включващи<br />

триене, смазване и износване,<br />

са предмет на наука, наречена трибология,<br />

а когато става дума за триенето в двигателите<br />

с вътрешно горене, конструкторите<br />

дефинират няколко вида смазване. Хидродинамичното<br />

смазване е най-търсената<br />

форма на този процес, а типичното място,<br />

в което то се осъществява, са основните и<br />

мотовилковите лагери на коляновия вал,<br />

подложени на доста по-големи сили на<br />

натоварване. Маслото се появява в миниатюрното<br />

пространство между лагера<br />

и вала под формата на клин, като достига<br />

там благодарение на маслената помпа.<br />

След това движещата се повърхност на<br />

лагера играе ролята на своя собствена<br />

помпа, която нагнетява и разпределя допълнително<br />

маслото и в края на краищата<br />

създава достатъчно дебел филм в рамките<br />

на цялото пространство в лагера. За тези<br />

компоненти на двигателя конструкторите<br />

използват плъзгащи лагери, тъй като при<br />

минималната площ на допир на сачмения<br />

лагер би се създало изключително високо<br />

натоварване на масления слой. А налягането<br />

в масления филм на плъзгащия лагер<br />

може да надвиши налягането на маслената<br />

помпа почти петдесет пъти! На практика<br />

силите в тези части се предават през масления<br />

слой. За да се запази състоянието<br />

на хидродинамично смазване, разбира<br />

се, е необходимо смазочната система на<br />

двигателя винаги да осигурява достатъчно<br />

количество масло. Възможно е в даден момент,<br />

под въздействие на високо налягане<br />

в определени зони, смазващият филм да<br />

стане по-устойчив и твърд от металните<br />

части, които смазва, и дори да предизвика<br />

деформации на металните повърхности.<br />

Конструкторите наричат този тип<br />

смазване еластохидродинамично, като то<br />

може да се появи именно в споменатите<br />

сачмени лагери, в колелата на зъбни предавки<br />

или пък в повдигачите на клапаните.<br />

В случай че скоростта на движещите<br />

се една спрямо друга части стане много<br />

ниска, натоварването се повиши значително<br />

или няма достатъчно снабдяване с<br />

масло, често се появява така нареченото<br />

гранично смазване. При него се разчита<br />

на адхезията на маслените молекули към<br />

поемащите товара повърхности, така че те<br />

да са разделени от относително тънък, но<br />

10


ървите автомобилни и мотоциклетни<br />

двигатели с вътрешно горене и дори<br />

по-късните разработки разполагали с<br />

капково „омасляване“, при което маслото<br />

се изливало в двигателя от своеобразни<br />

„автоматични“ масльонки под влияние<br />

на гравитацията и след като преминавало<br />

през него, изтичало навън или изгаряло.<br />

Конструкторите днес определят<br />

тези системи и системите за смазване на<br />

двутактовите двигатели, в които маслото<br />

се смесва с горивото, като „смазочни системи<br />

с пълна загуба на масло“ (total loss<br />

lubrication system). По-късно тези системи<br />

се усъвършенствали с добавянето на маслена<br />

помпа, имаща за задача да достави<br />

маслото във вътрешността на двигателя и<br />

към (нерядко откритите) клапанни механизми.<br />

Тези помпени системи обаче нямат<br />

нищо общо с по-късните технологии на<br />

принудително смазване, които принципно<br />

се използват и днес. Помпите били монтирани<br />

отвън, доставяли маслото в картера,<br />

а после то достигало до триещите се части<br />

с разплискване. Специални лопатки в долната<br />

част на мотовилките разплисквали<br />

маслото нагоре в картера и цилиндровия<br />

блок, при което излишното масло се събирало<br />

в малки вани и канали и под влияние<br />

на гравитацията изтичало към основните<br />

и мотовилковите лагери и лагерите на<br />

разпределителния вал. Своеобразен превсе<br />

пак наличен филм от масло. За съжаление,<br />

в тези случаи винаги има опасност<br />

тънкият филм да бъде „пробит“ от острите<br />

части на неравностите, поради което в<br />

маслата се добавят подходящи противоизносни<br />

присадки, които покриват трайно<br />

метала и предотвратяват разрушаването<br />

му при директен допир. Хидростатичното<br />

смазване се появява под формата на<br />

тънък филм, в случай че натоварването<br />

рязко смени посоката си и скоростта на<br />

движещите се части е много ниска. Тук е<br />

мястото да се отбележи, че компаниите,<br />

произвеждащи основни и мотовилкови<br />

лагери (например Federal-Mogul), в момента<br />

разработват нови технологии за<br />

покриването им, така че те да се справят с<br />

проблемите, свързани с навлизащите широко<br />

старт-стоп системи. При тях заради<br />

честото стартиране, донякъде „на сухо“,<br />

лагерите са подложени на усилено износване.<br />

За това ще стане дума по-късно.<br />

Подобно често стартиране от своя страна<br />

води до преминаването от една форма<br />

на смазване към друга, определяна като<br />

„смазване със смесен филм“.<br />

Системите за смазване<br />

Кръвоносната система на двигателя<br />

П<br />

ход към системите с принудително смазване<br />

под налягане е двигателят на Ford<br />

Model T, при който маховикът разполагал<br />

с нещо като колелото на водна мелница,<br />

което издигало маслото и го доставяло с<br />

тръбопровод към картера на двигателя (и<br />

забележете, към трансмисията), след което<br />

долните части на коляновия вал и мотовилките<br />

гребели масло и създавали маслена<br />

баня за триещите се части. Това не<br />

било особено трудно, като се има предвид,<br />

че разпределителният вал също се намирал<br />

в картера, а клапаните били стоящи.<br />

Силен тласък в тази насока дали Първата<br />

световна война и самолетните двигатели,<br />

при които подобно смазване просто не<br />

вършело работа. Именно така се родили<br />

и системите, използващи вътрешно разпо-<br />

www.shell.com/lubematch<br />

11


Първите системи за смазване използвали<br />

концепция, при която маслото смазвало<br />

еднократно механизмите и след това изтичало.<br />

При по-късната система на Ford<br />

Model T маховикът бил изработен с лопаткова<br />

система, която издигала маслото от<br />

картера си и го пренасяла към картера на<br />

мотора и трансмисията.<br />

ложени помпи и смесено смазване с налягане<br />

и разплискване, приложено след това<br />

в новите и по-натоварени автомобилни<br />

мотори.<br />

Основен компонент в тази система<br />

била задвижваната от двигателя маслена<br />

помпа, доставяща масло под налягане<br />

само към основните лагери, като останалите<br />

части разчитали на смазване чрез<br />

разпръскване. По този начин не се налагало<br />

да се оформят канали в коляновия вал,<br />

каквито са нужни и при системите с изцяло<br />

принудително смазване. Последните се<br />

появили по необходимост с развитието на<br />

моторите, повишаването на оборотите и<br />

натоварването. В такива условия лагерите<br />

не само трябвало да се смазват, но вече и<br />

да се охлаждат.<br />

При тези системи маслото се доставя<br />

под налягане до основните и долните мотовилкови<br />

лагери (като вторите получават<br />

масло през канали в коляновия вал) и<br />

лагерите на разпределителния вал. Огромното<br />

предимство на системите с принудително<br />

смазване е фактът, че маслото на<br />

практика циркулира през лагерите, тоест<br />

преминава през тях и изтича в картера.<br />

Така системата осигурява много повече<br />

масло от необходимото само за смазване<br />

и по този начин двигателите се охлаждат<br />

интензивно. Още през двайсетте години<br />

например Хари Рикардо въвежда за първи<br />

път правило, изискващо циркулация<br />

от три литра масло на конска сила за час,<br />

тоест за един двигател от 60 к.с. – 3 литра<br />

циркулация на масло за всяка минута.<br />

Днешните мотори имат многократно поголяма<br />

циркулация.<br />

Системата за смазване включва мрежа<br />

от канали, интегрирани в корпуса и механизмите<br />

на мотора, като сложността им<br />

зависи от броя и разположението на цилиндрите<br />

и газоразпределителния механизъм.<br />

Конструкторите отдавна предпочитат<br />

оформените в блокова конструкция канали<br />

вместо тръбопроводи – в името на надеждността<br />

и здравината на двигателите.<br />

Задвижваната от двигателя помпа<br />

засмуква масло от картерната вана и го<br />

насочва към проточен филтър, монтиран<br />

от външната страна на корпуса. След това<br />

то поема по един (при редовите) или два<br />

(при боксерните или V-образните двигатели)<br />

канала, преминаващи на практика<br />

през цялата дължина на двигателя. С помощта<br />

на малки напречни канали маслото<br />

се насочва към основните лагери, като<br />

навлиза в тях през входен отвор в горната<br />

черупка на лагера. През периферен прорез<br />

в лагера част от маслото се разпределя<br />

равномерно в него, за да го охлади и смазва,<br />

а друга част се насочва към долния мотовилков<br />

лагер през кос канал в коляновия<br />

вал, свързан със същия прорез. Смазването<br />

на горния мотовилков лагер на практика<br />

се оказва по-трудно, поради което горната<br />

част на мотовилката често се оформя<br />

като резервоар, който задържа маслото,<br />

разплискано под буталото. При някои<br />

системи маслото достига до лагера през<br />

12


канал в самата мотовилка.<br />

Лагерите на буталния болт<br />

от своя страна се смазват с<br />

плискане.<br />

При монтиран в картера<br />

разпределителен вал,<br />

задвижван от зъбна предавка<br />

или с верига, това<br />

задвижване се смазва с директно<br />

изтичащо масло, а<br />

когато валът е монтиран<br />

в главата, задвижващата<br />

верига се смазва с контролирана<br />

утечка на масло от<br />

хидравличната система за<br />

доопъване. В споменатия<br />

мотор 1.0 Еcoboost на Ford<br />

задвижващият разпределителния<br />

вал ремък също<br />

се смазва – в случая като е<br />

потопен в маслен картер.<br />

Начинът, по който лагерите<br />

на разпределителния вал<br />

получават масло, зависи от<br />

това, дали двигателят е с<br />

долно, или горно разположен вал – в първия<br />

случай обикновено то стига по канали<br />

от основните лагери на коляновия вал, а<br />

във втория се доставя чрез канали, свързани<br />

с основния долен канал или индиректно<br />

с отделен общ канал в главата или<br />

в самия разпределителен вал, като при наличие<br />

на два вала това се умножава по две.<br />

Конструкторите се стремят да създадат<br />

такива системи, при които смазването на<br />

клапаните да става със строго прецизиран<br />

дебит, така че да се избягва „наводняването“<br />

и утечката на масло през водачите на клапаните<br />

в цилиндрите. Допълнителна слож-<br />

www.shell.com/lubematch<br />

13


ност се добавя и при наличие на хидравлични<br />

повдигачи. Кобилиците и гърбиците се<br />

смазват в маслена баня или с плискане с<br />

миниатюрни вани, или пък с канали, подвеждащи<br />

масло от основния канал.<br />

Що се отнася до цилиндровите стени<br />

и полите на буталата, то те напълно или<br />

частично се смазват от маслото, което<br />

напуска долните мотовилкови лагери и<br />

се разпръсква в картера. По-късоходовите<br />

двигатели се проектират така, че<br />

цилиндрите им да получават повече масло<br />

именно от този източник, тъй като те<br />

имат по-голям диаметър и са по-близо до<br />

коляновия вал. В някои двигатели цилиндровите<br />

стени получават допълнително<br />

масло от страничен отвор в корпуса на<br />

мотовилката, който обичайно е насочен<br />

към страната, в която буталото упражнява<br />

по-силен страничен натиск върху цилиндъра<br />

(тази, към която буталото упражнява<br />

натиск при процеса на горене в работния<br />

ход). При V-образните двигатели е обичайно<br />

върху стените на цилиндъра да се<br />

впръсква масло от мотовилката, движеща<br />

се в насрещния цилиндър, така че да бъде<br />

омаслена горната му страна, а след това<br />

Маслени помпи и<br />

защитни клапани<br />

Сърдечен ритъм<br />

М<br />

аслените помпи със зъбна двойка<br />

са изключително подходящи за<br />

работата на смазочната система,<br />

поради което се използват масово и в повечето<br />

случаи се задвижват директно от<br />

коляновия вал. Друг вариант са роторните<br />

помпи. Напоследък се използват и<br />

помпи с плъзгащи се лопатки, включително<br />

във версии с променлив капацитет,<br />

като по този начин се оптимизира<br />

работата и съответно капацитетът им в<br />

зависимост от оборотните режими и се<br />

намалява разходът на енергия. Системите<br />

за смазване се нуждаят от защитни<br />

клапани, защото при високи обороти<br />

увеличаването на количеството осигу-<br />

то да гравитира към долната. Тук е мястото<br />

да се отбележи, че при двигателите с<br />

турбокомпресор лагерът на последния получава<br />

масло през основния маслен канал<br />

и тръбопровод. Често обаче се използва и<br />

втори канал, който насочва поток от масло<br />

към специални, насочени към буталата<br />

дюзи, които осигуряват тяхното охлаждане.<br />

При тези случаи маслената помпа има<br />

доста по-голям капацитет.<br />

При системите със сух картер маслената<br />

помпа получава маслото от отделен<br />

маслен резервоар и го разпределя по същия<br />

начин. Допълнителна помпа изсмуква<br />

от картера сместа от масло и въздух<br />

(затова тя трябва да има по-голям капацитет),<br />

която преминава през устройство за<br />

отделяне на въздуха, след което маслото се<br />

връща в резервоара.<br />

В системата за смазване може да се<br />

включи и радиатор за охлаждане на маслото<br />

при по-натоварените двигатели (при<br />

старите мотори, използващи прости минерални<br />

масла, това е било обичайна<br />

практика) или топлообменник, свързан с<br />

охладителната система. За това ще стане<br />

дума по-късно.<br />

рявано от помпата масло не съответства<br />

на количеството, което може да премине<br />

през лагерите. Това е така, понеже в тези<br />

случаи в маслото на лагерите се формират<br />

силни центробежни сили, пречещи<br />

на постъпването на нови количества масло<br />

в лагера. Освен това, когато двигателят<br />

се стартира при ниски външни температури,<br />

с увеличаването на вискозитета<br />

и намаляването на луфтовете в механизмите<br />

се повишава съпротивлението на<br />

маслото, а това води до достигане на често<br />

критични стойности на неговото налягане.<br />

В повечето спортни автомобили са<br />

налице датчици за налягането на маслото<br />

и за неговата температура.<br />

14


История на моторните<br />

масла<br />

И<br />

сторията на моторните<br />

масла е свързана<br />

с усъвършенстването<br />

на процесите на<br />

преработка на нефта и<br />

развитието на химическата<br />

индустрия. В първите<br />

години на своето развитие<br />

автомобилите се смазвали<br />

с прости продукти<br />

от рафинирането на суров<br />

петрол, тоест маслата<br />

били с изцяло минерален<br />

произход. Нефтът от своя<br />

страна е многокомпонентна течност, тоест<br />

състои се от огромен брой въглеводородни<br />

субстанции с различно специфично<br />

тегло – от въглеводородни газове<br />

до тежки асфалтени деривати, вариращи<br />

в различни пропорции в зависимост от<br />

вида му. Производството на масла започва<br />

почти едновременно с индустриалното<br />

използване на нефта – още първата<br />

публикация по темата на известния американски<br />

професор химик Бенджамин<br />

Сълиман разкрива, че „течността е органична,<br />

състои се от различни въглеводородни<br />

фракции, които съответно кипят<br />

при различна температура“. „С прости<br />

дестилационни процеси“, твърдял Сълиман<br />

„тези фракции могат да се отделят<br />

една от друга и от тях да се получават<br />

както висококачествено масло за осветление,<br />

така и смазочни материали“. Това<br />

се случило през 1859 година много преди<br />

автомобилът да бъде изобретен, а когато<br />

около 30 години по-късно той се появил<br />

на бял свят, преработката на петрол<br />

вече имала своя история и разчитала на<br />

сериозен натрупан опит. Така че когато<br />

първите автомобилни конструктори открили,<br />

че нефтената фракция, наречена<br />

бензинова, е подходяща като гориво за<br />

двигателите с вътрешно горене, те вече<br />

разполагали и с минерални масла за ме-<br />

ханизмите на своите автомобили.<br />

Прецизното разделяне на съставните<br />

части на нефта на отделни фракции става<br />

в колоните за ректификация (фракционна<br />

дестилация) в зависимост от плътността<br />

и температурата на изпарение,<br />

като за производство на масла се използват<br />

субстанциите, изградени от молекули<br />

със среден размер – обикновено с 25<br />

до 40 въглеродни атома. Те са най-подходящите<br />

по отношение на смазващите<br />

си функции, могат да бъдат изпомпвани<br />

под високо налягане между движещите<br />

се метални повърхности и да осигуряват<br />

хлъзгав маслен филм, чиято плътност е<br />

най-подходяща за ефективно смазване.<br />

Както горивата, така и маслата съдържат<br />

въглеводороди с прави, циклични<br />

или още по-сложно организирани форми<br />

– химиците ги наричат парафини (с<br />

прави вериги на молекулите), олефини<br />

(ненаситени, с прави вериги и двойни<br />

връзки на определени места), нафтенови<br />

(с циклична конструкция) и ароматни<br />

въглеводороди (с устойчива циклична<br />

структура с ароматни ядра). Трябва да се<br />

отбележи, че всеки отделен фракционен<br />

поток в разделителната колона съдържа<br />

цяла гама от различни молекули, които<br />

имат много различни качества – това<br />

важи и за маслената фракция и нейните<br />

16


смазочни компоненти. Маслените фракции<br />

съдържат въглеводороди с температури<br />

на изпарение в диапазона около 400<br />

градуса и след атмосферната дестилация<br />

на нефта те се отделят по-прецизно с помощта<br />

на така наречената вакуумна дестилация.<br />

С използване на този процес се<br />

избягват много високите температури,<br />

които биха довели до разпадане (крекиране)<br />

на молекулите, преди в течността<br />

да се инициира процес на изпарение.<br />

Днешната компания Mobil (част от концерна<br />

ExxonMobil) например започнала<br />

бизнеса си именно с производство<br />

на масла чрез този процес; оттам идва<br />

и името й в края на XIX век – Socony-<br />

Vacuum Oil Company.<br />

Един от множеството проблеми на<br />

първите минерални масла бил, че те се<br />

разпадали активно, защото някои важни<br />

за процесите на смазване леки фракции<br />

се изпарявали при нагряването им. От<br />

друга страна, много от тези масла не можели<br />

да се използват през зимата поради<br />

високия процент на по-тежки парафинови<br />

въглеводороди, които се втвърдявали<br />

при ниски температури. Затова качествата<br />

на маслата зависели в голяма степен от<br />

вида на нефта и съответно от пропорциите<br />

на различните фракции. С развитието<br />

на технологиите химиците започнали<br />

да отделят неподходящите химически<br />

съединения, като тежките ароматни въглеводороди<br />

(заради склонността им към<br />

образуване на налепи) и въпросните тежки<br />

парафини (поради появата на твърди<br />

парафинови образувания), с помощта на<br />

разтворители, да ги очистват от сяра и<br />

да променят молекулярните структури<br />

на различните субстанции чрез редица<br />

химически процеси до получаване на<br />

най-подходящите за съответните условия<br />

видове. (Колкото и парадоксално да<br />

изглежда, по-късно тежките парафини<br />

ще се използват като суровина за производство<br />

на синтетични базови компоненти.)<br />

През 30-те години специалистите<br />

вече знаели, че голяма част от наситените<br />

парафинови въглеводороди с определен<br />

диапазон за броя на въглеродните<br />

атоми са по-добри от тежките нафтенови<br />

(с циклична молекула) базови компоненти,<br />

поради което значително намалили<br />

съдържанието на последните. По това<br />

време бил изобретен и каталитичният<br />

крекинг – процес, при който големите<br />

въглеводородни молекули се разпадат на<br />

по-малки при сравнително ниска температура<br />

и наличие на катализатор. Този<br />

процес заменил термичния крекинг,<br />

разработен още през 1911 г., при който<br />

това се осъществявало при изключително<br />

висока температура. По-късната<br />

разновидност на каталитичния крекинг,<br />

наречена флуиден каталитичен крекинг,<br />

е разработена през 1942 година и станала<br />

основа за създаване не само на нови базови<br />

групи масла с по-добри вискозитетни<br />

качества, но и на синтетични суровини.<br />

Междувременно химиците вече натрупали<br />

значителен опит, а петрохимията,<br />

макар и млада, набирала сериозна скорост.<br />

Нефтът станал не само източник на<br />

горива, но и суровина за производство на<br />

различни химикали. Германски химици,<br />

като Фишер и Тропш, създали процеси,<br />

при които нефт и въглища можели да се<br />

разпадат на елементарни съединения и<br />

от тях да се синтезират нови продукти,<br />

в концерна I.G.Farben се раждали нови<br />

и нови изобретения, отвъд океана заработила<br />

пълноценна петрохимическа<br />

индустрия. Една от насоките на търсенията<br />

на химиците било намирането на<br />

подходящи вещества, които да подобрят<br />

свойствата на маслата. По това време те<br />

продължавали да губят качествата си и<br />

да променят структурата си в резултат<br />

от механични, химически и термични<br />

въздействия и от насищане с продукти<br />

на горенето. Така се появили и първите<br />

добавки към маслата, които, прилагани<br />

в определени количества, можели<br />

да променят драстично качествата им и<br />

определили формулата на производство<br />

на масла, валидна и до днес – смес от базови<br />

масла и присадки (до около 20 процента).<br />

Така през 1947 г. Американският<br />

петролен институт въвел първите си цялостни<br />

спецификации, разделящи маслата<br />

на три класа: Regular (съдържащи<br />

само чисто минерално масло), Premium<br />

(с добавени инхибитори на окисляването)<br />

и Heavy Duty (с оксидационни инхибитори<br />

и детергенти/дисперсанти). За<br />

всички продукти обаче били използвани<br />

базови масла от така наречената Група I,<br />

за която ще стане дума по-късно.<br />

www.shell.com/lubematch<br />

17


Раждането на стандартите<br />

П<br />

рез 1911 г. Американското дружество<br />

на автомобилните инженери<br />

SAE решило да установи стандарти<br />

за моторните масла и тази първа класификация<br />

е създадена на базата на вискозитета.<br />

Казано с прости думи, вискозитетът<br />

е „течливостта“ на течностите. SAE<br />

сравнявало вискозитета на маслата при<br />

100 градуса Целзий – горе-долу температурата<br />

на маслото в лагерите на коляновия<br />

вал. Вискозитетът намалява с увеличаване<br />

на температурата и при около<br />

100 градуса минералните масла започват<br />

да стават изключително тънки и съответно<br />

„слаби“. Поради това тестовете при<br />

тази температура са добър индикатор за<br />

качеството на маслото. Измерването на<br />

вискозитета се правело, като маслото се<br />

сипвало върху отвор и се измервало времето<br />

за изтичане. Резултатът се наричал<br />

кинематичен вискозитет и се измервал<br />

с единица, наречана сентисток. На тази<br />

база SAE определило числа, с които фиксирало<br />

различните вискозитетни класове.<br />

Те могат да се видят в таблицата.<br />

Вискозитет при 100°C<br />

cSt<br />

SAE степен<br />

16.3 – 21.9 50<br />

12.5 – 16.3 40<br />

9.3 – 12.5 30<br />

5.6 – 9.3 20<br />

по-малко от 5.6 10<br />

Тази система работи много добре и се<br />

използва и днес. През двайсетте и трийсетте<br />

години маслото SAE 30 се приело<br />

за стандарт и осигурявало приемлив по<br />

качество филм за тогавашните мотори.<br />

Това масло обаче трудно се използвало<br />

при отрицателни температури, като при<br />

около минус 10 градуса ставало прекалено<br />

гъсто, за да се движи от смазочната<br />

система. По тази причина производителите<br />

предлагали по-леки и по-тежки<br />

масла за сезоните с ниски и с високи<br />

температури. Състезателните двигатели,<br />

при които бил необходим по-устойчив<br />

филм заради по-високите натоварвания<br />

в лагерите, се зареждали с масла с вискозитетен<br />

клас 40 и 50.<br />

След Втората световна война обаче<br />

натоварването в двигателите на автомобилите<br />

започнало бързо да расте. Ако<br />

маслото с показатели SAE 50 можело да<br />

реши проблемите при високи температури,<br />

то ставало прекалено плътно при<br />

ниски. В резултат от това производителите<br />

се принудили трайно да преминат<br />

към предлагане на различни масла за<br />

различните сезони – нещо, което не било<br />

особено комфортно за потребителите.<br />

Първата стъпка за компенсиране на тези<br />

недостатъци станала факт с въвеждането<br />

на така наречените вискозитетни модификатори,<br />

вещества със сложни молекули,<br />

създадени от бурно развиващата се<br />

химическа индустрия със синтезираните<br />

от нея сложни полимери, които имат<br />

способността да увеличават вискозитета<br />

на маслото при високи температури, без<br />

да го влошават при ниски. Така маслото<br />

SAE 30 при нагряване в двигателя можело<br />

да се превърне в SAE 50 с помощта<br />

на пакет от присадки. За да се различат<br />

обикновените сезонни минерални масла<br />

от новите продукти с присадки, бил въведен<br />

нов тест за оценка при ниска температура,<br />

като получените стойности се<br />

поставяли като числов знак пред буквата<br />

W. Простите тестове включвали поставянето<br />

на масло в съд и игла върху маслото,<br />

охлаждане на маслото през интервали от<br />

пет градуса и установяване на температурата,<br />

при която иглата не се мести при<br />

18


разклащане на съда. Днешните тестове<br />

са далеч по-сложни и включват множество<br />

параметри, но на практика резултатите<br />

са близки и в опростен вид могат да<br />

се видят в таблицата.<br />

SAE Зимна категория за моторно масло<br />

Категория<br />

25W<br />

20W<br />

15W<br />

10W<br />

5W<br />

0W<br />

Температура, до която маслото<br />

може да се използва<br />

–5°C<br />

–10°C<br />

–15°C<br />

–20°C<br />

–25°C<br />

–30°C и по–ниска<br />

С помощта на вискозитетни модификатори<br />

маслото SAE 30, което може<br />

да се използва до минус 10 градуса, автоматично<br />

станало SAE 20W-30, а скоро<br />

същият широко разпространен предвоенен<br />

стандарт SAE 30 с добавяне на<br />

подходящите присадки се превърнал в<br />

20W-50. Тъй като обаче не било технически<br />

приемливо качеството на маслото да<br />

се установява само при ниски температури<br />

и при 100 градуса, кинематичният<br />

вискозитет започнал да се измерва и при<br />

40 градуса и бил въведен нов оценяващ<br />

фактор – така нареченият VI, или вискозитетен<br />

индекс, определящ степента<br />

на промяна на вискозитета. Колкото повисок<br />

е вискозитетният индекс, толкова<br />

по-малко е въздействието на температурата<br />

върху кинематичния вискозитет.<br />

Това е особено важно за двигателите за<br />

спортни и състезателни автомобили, защото<br />

определя как маслото ще се държи<br />

при температури над 100 градуса, каквито<br />

се достигат в тези мотори.<br />

С развитието на двигателите през<br />

60-те години обаче дългите молекули на<br />

дотогавашните вискозитетни модификатори<br />

и детергенти започнали да не издържат<br />

на по-високото натоварване, разрушавали<br />

се, в резултат от което качествата<br />

на маслата се връщали на първоначалните<br />

нива. Минералните масла влошавали<br />

свойствата си с времето, смесвайки се с<br />

различни отпадни продукти от горенето.<br />

Междувременно автомобилите ставали<br />

все повече, служебните паркове растели,<br />

пробезите се увеличавали, а с тях<br />

нараствали и разходите. Потребителите<br />

започнали да предявяват изисквания за<br />

по-дълъг интервал на смяна, появила се<br />

и необходимост от по-леки масла, намаляващи<br />

триенето. Минералните масла с<br />

подобни качества се разрушавали при<br />

високо натоварване. Катапултът в развитието<br />

на маслата отново станали самолетите<br />

– този път реактивните. Новите<br />

газови турбини вече изисквали много<br />

по-качествени масла.<br />

Eдин нов свят: синтетичните масла<br />

К<br />

акто казахме, петролните компании<br />

започнали интензивна работа<br />

по създаването на петрохимикали<br />

(различни химически продукти с изходна<br />

суровина петрол) още през двайсетте<br />

години, които били златни по отношение<br />

на химическата индустрия. В този случай<br />

не става дума за процес на рафиниране<br />

на нефта, а за дълбоки химически<br />

въздействия, при които молекулите на<br />

суровината се разграждат до значително<br />

по-малки или до ниво на синтетичен газ<br />

(въглероден окис и водород), след което<br />

от тях се синтезират вещества с напълно<br />

нови, предсказуеми и търсени качества.<br />

www.shell.com/lubematch<br />

19


През Втората световна война заводите на<br />

I.G.Farben започват да бълват синтетични<br />

горива, произведени от въглища, по-късно<br />

в суровина за подобни продукти се<br />

превръща и природният газ.<br />

Първите масла, синтезирани с използване<br />

на природен газ или от други въглеводородни<br />

газове като изходна суровина,<br />

се появили едновременно в Щатите и в<br />

Германия. Всъщност подобни продукти<br />

били създали още през 1877 г. двама американски<br />

химици. През 1929 г. Standard<br />

Oil of Indiana, прекръстен по-късно на<br />

Amoco, се опитвал безуспешно да продава<br />

масла, получени в резултат от органичен<br />

синтез. Те не предизвикали интереса на<br />

никого и за тях нямало търсене просто защото<br />

все още не им било дошло времето.<br />

Спонсорираният от американската компания<br />

Carbide and Carbon Chemicals Corp.<br />

институт Mellon в Щатите също създал<br />

синтетични масла, но процесът бил поразличен<br />

от изобретения от германските<br />

химици. Първите масла, базирани на<br />

синтетични технологии, били използвани<br />

в танковете както на Вермахта, така и на<br />

американската армия, чиито шърмани,<br />

задвижвани от автомобилни мотори на<br />

GM и Chrysler, просто не издържали в<br />

тежките условия на работа в пустинята.<br />

След войната синтетичните масла останали<br />

запазени за реактивните двигатели и за<br />

бавнообортни дизели с голямо натоварване<br />

на лагерите.<br />

Първата употреба на най-използваните<br />

днес като съставка в синтетичните<br />

масла линейни алфа-олефини датира<br />

от 1951 г. и е плод на труда на американската<br />

компания Gulf Oil (погълната<br />

през осемдесетте години на ХХ век от<br />

Chevron); първото масло, съдържащо<br />

синтетични компоненти и продавано на<br />

пазара, е дело на френската компания<br />

Motul, а през 1968 г. Mobil Oil патентова<br />

процес за олигомеризация на алфаолефини<br />

с използването на специална<br />

каталитична система. Патентованото<br />

право да се нарича „създател на първото<br />

продавано на пазара напълно синтетично<br />

моторно масло“ обаче притежава американската<br />

компания Amsoil, която и до<br />

днес се смята за производител на едни от<br />

най-качествените синтетични продукти.<br />

На практика обаче ролята на първи широкомащабен<br />

производител и дистрибутор<br />

на синтетични масла изиграва Mobil<br />

със своя Mobil 1.<br />

Въпреки че в края на 80-те години<br />

компаниите, които произвеждат синтетични<br />

масла, не са малко (Mobil, Gulf,<br />

Chevron, Amoco, Ethyl Corp., Exxon,<br />

Quantum Chemical Corp., Castrol, Uniroyal<br />

Chemical, Neste, Texaco и Shell), всъщност<br />

на практика употребата на тези продукти<br />

е силно ограничена. Странното е,<br />

че много фирми продължават ревностно<br />

да утвърждават позициите на петролните<br />

масла, а когато огромните предимства<br />

на синтетичните стават безспорен факт,<br />

успяват бързо да наваксат закъснението,<br />

оправдавайки го с твърдението, че са създали<br />

„революционни продукти“.<br />

Основните „виновници“ за по-високата<br />

стабилност, корозионна и вискозитетна<br />

устойчивост са химичните<br />

съединения, наречени полимеризирани<br />

алфа-олефини (РАО), които поради тази<br />

причина се превръщат в основен компонент<br />

в синтетичните масла и предпос-<br />

20


тавка за значително по-високо качество.<br />

Важна съставка в тези масла са и синтетичните<br />

естери (включващи диестери и<br />

полиол естери), както и алкилираните<br />

ароматни и нефтенови въглеводороди,<br />

които се добавят в по-малки количества.<br />

Ще оставим сложните органични формули<br />

на химиците – важното тук е да споменем,<br />

че синтетичните масла са продукти,<br />

получени в резултат от химични реакции<br />

на две или повече химични съединения,<br />

и също съдържат добавки.<br />

Разширяването на използването на<br />

синтетичните масла се ускорява през седемдесетте<br />

години, като основен виновник<br />

за това са двигателите за Формула 1,<br />

в които оборотните режими започват да<br />

достигат изключителни стойности (в тези<br />

на Cosworth DFV например надвишавали<br />

10 000 об./мин). Двете петролни кризи,<br />

постепенното увеличаване на цената на<br />

нефта и новите индустриални процеси<br />

дават възможност производството на<br />

PAO да става по-изгодно като цена – те се<br />

получавали от отпадните продукти на депарафинизацията,<br />

докато самите маслени<br />

фракции станали обект на внимание<br />

в рафинериите, където започнали да ги<br />

насочват към кулите за крекинг. Истинския<br />

възход на синтетичните масла обаче<br />

започва със създаването на споменатите<br />

полиол естери, които в добавка към PAO<br />

се превръщат в база за получаване на<br />

продукти с уникални качества.<br />

Базовите компоненти, които формират<br />

синтетичните масла, са „съшити“<br />

чрез молекулярно преструктуриране с<br />

цел да бъдат достигнати специфични химически<br />

и физически характеристики.<br />

В този контекст в някои държави, като<br />

Щатите, за синтетични се приемат и масла<br />

от така наречената Група III, произведени<br />

чрез дълбока химическа обработка<br />

на базови нефтени продукти, тъй като<br />

реално те също са „модифицирани“ до<br />

получаване на търсените продукти. Чрез<br />

процеси на хидроизомеризация и хидрокрекинг<br />

(респективно създаване на разклонени<br />

вериги и разкъсване на молекули<br />

в присъствие на водород) се създават<br />

масла, които не отстъпват като качества<br />

на базовите полимеризирани алфа-олефини.<br />

Нещо повече – компонентите, получени<br />

чрез процеса на синтез по метода<br />

Mobil vs. Castrol<br />

През 1999 г. Mobil заведе дело срещу Castrol<br />

и Shell, защото Castrol промени формулата<br />

на своето масло Syntec, съдържащо 70<br />

процента PAO, на 100 процента минерално<br />

масло от Група III, като продължаваше да го<br />

рекламира като „синтетично“. Същевременно<br />

обаче Mobil продаваше в Европа масла<br />

VHVI (с много висок вискозитетен индекс)<br />

с продукти от Група III – също като синтетични.<br />

Качествата на маслото на Castrol<br />

са същите, а в някои случаи и по-добри, а<br />

процесът е свързан със сложна и дълбока<br />

химическа преработка, но на практика все<br />

пак не е синтез. Въпреки това съответните<br />

правни органи разрешават на Castrol, да използва<br />

оттам нататък думата „синтетичен“ в<br />

рекламите си. Повечето производители обаче<br />

в подобни случаи днес изписват върху<br />

етикетите на своите продукти израза „базирано<br />

на синтетична технология“, запазвайки<br />

някаква форма на етика към клиентите си и<br />

оправдавайки в известна степен иначе високата<br />

цена на тези масла.<br />

GTL (или така наречения Фишер/Тропш<br />

синтез) на практика дори ги превъзхождат<br />

по отношение на някои параметри.<br />

Синтетичните масла имат незначителна<br />

склонност към образуване на отлагания<br />

поради липсата на характерните<br />

субстанции, които са техен източник при<br />

минералните масла. По същата причина<br />

температурата на застиване е значително<br />

по-ниска, стегнатата кохерентна структура<br />

на молекулите (от еднакъв вид) е предпоставка<br />

за по-добра термична стабилност<br />

и намалена склонност към термично<br />

разпадане (и образуване на нагар) и изпарение,<br />

поради което нуждата от присадки<br />

за запазване на вискозитета е по-малка.<br />

По-малка е и склонността към разкъсване<br />

на молекулите в резултат от големите<br />

сили на натоварване, а въпросната молекулна<br />

композиция създава предпоставки<br />

за намалено вътрешно триене и следователно<br />

понижава разхода на гориво и<br />

нагряването. Синтетичните масла нямат<br />

нужда от големи количества присадки за<br />

подобряване на вискозитетния индекс,<br />

като запазват качествата си в много поширок<br />

спектър от температури.<br />

www.shell.com/lubematch<br />

21


Вискозитет и индекс<br />

О<br />

бикновено изразяван с единици cSt<br />

(сентистокс), вискозитетът е измерител<br />

на течливостта на маслото.<br />

Съпротивлението при протичане се дължи<br />

на взаимното привличане (кохезия)<br />

между частиците в маслото, а процесът на<br />

прилагане на сила и придвижване на молекулите<br />

се нарича „срязване“, откъдето<br />

идва и терминът срез на масления филм.<br />

Съпротивлението се определя от вида на<br />

молекулите и силите на привличане между<br />

тях. Енергията, използвана за преодоляване<br />

на тези сили, се отделя под формата<br />

на топлина в маслото. Високата степен на<br />

„триене“ на пластовете в маслото под влияние<br />

на силите на привличане и отделянето<br />

на топлина, както и изключителното<br />

натоварване и последващо повишаване на<br />

налягането (и съответно на вискозитета),<br />

могат да доведат до разпадане на молекулите<br />

на вискозитетните модификатори,<br />

както и на базовите компоненти. В резултат<br />

от това маслото губи вискозитета си и<br />

формира по-тънък филм.<br />

При нисковискозитеното масло обаче<br />

тези сили на привличане и съответно „вътрешното<br />

триене“ отслабват, затова някои<br />

модерни автомобили използват подобни<br />

масла като средство за намаляване на разхода<br />

на гориво. Един пример за смисъла<br />

на разликите във вискозитета: ако за вашия<br />

автомобил е предписано масло 10W-<br />

30 на базата на хлабините в лагерите, а вие<br />

използвате 0W-20 в името на по-добрия<br />

вискозитет в студено време, при нормална<br />

температура дебелината на смазващия<br />

филм ще намалее с 27 процента. Обратно<br />

– ако преминете на 20W-50 с цел по-добро<br />

смазване в топло време, в резултат от<br />

увеличения вискозитет температурата на<br />

маслото в лагерите ще нарасне с допълнителни<br />

11 градуса, с което вискозитетът на<br />

маслото ще се намали с 30 процента. Така<br />

се получава един порочен кръг, а вместо<br />

очакваното двойно увеличаване на вискозитета<br />

той нараства с едва 35 процента,<br />

при това с цената на повишени загуби.<br />

Ако предписаното за автомобила ви масло<br />

е 10W-30, използването на 0W-30 ще осигури<br />

подобен вискозитет при високи температури,<br />

но много по-добри качества при<br />

студена работа. Множество по-стари автомобили,<br />

създавани преди появата на класовете<br />

0W и 5W, ще се почувстват по-добре<br />

от такава промяна. За автомобили с предписание<br />

от 20W-40 преминаването към<br />

0W-40 ще накара двигателя да се прероди<br />

в студено време, тъй като това масло има<br />

вискозитет при ниски температури, равен<br />

на само една осма от този на оригинално<br />

предписаното. С повишаване на температурата<br />

маслата увеличават вискозитета си,<br />

но както разказахме по-горе, в различна<br />

степен в зависимост от съдържащите се в<br />

тях компоненти.<br />

Базови масла<br />

К<br />

акто споменахме, с развитието на<br />

маслата към основните компоненти<br />

започват да се добавят присадки с различно<br />

значение. Така се формира валидното<br />

и до днес уравнение за производството<br />

на масла, включващо базови масла и<br />

присадки (до около 20 процента). Химиците<br />

композират в различни пропорции тези<br />

компоненти и така получават моторни<br />

масла с различни качества. Голяма част от<br />

добавките в оптимални количества могат<br />

да компенсират някои недостатъци на базовите<br />

масла, но на практика с най-добри<br />

качества са продуктите, съставени от синтетичните<br />

масла от Група IV и минерал-<br />

22


ните от Група III+, които с подходящите<br />

присадки могат да имат близки качества.<br />

От гледна точка на стандартите базовите<br />

масла могат да се опишат както следва:<br />

Групи базови масла<br />

Група I<br />

В нея се включват най-слабо обработените<br />

базови минерални масла, композирани<br />

от фракционен дестилират на основно<br />

парафинови въглеводороди, допълнително<br />

рафинирани с разтворители. С това се<br />

оптимизират определени качества, като<br />

устойчивостта на окисляване, и се премахват<br />

тежките парафини, с което се подобрява<br />

вискозитетният индекс.<br />

Група II<br />

Включва повечето минерални масла, които<br />

се предлагат на пазара; те са претърпели<br />

по-сериозни обработки и към тях<br />

се добавят присадки. Това е фракционно<br />

дестилирана парафинова минерална база,<br />

обработена с разтворители и с допълнително<br />

хидрокрекиране и очистване.<br />

Група III<br />

Пак базови минерални масла, като тези от<br />

Група II, върху които обаче са приложени<br />

допълнителни химически интервенции,<br />

или така наречената дълбочинна преработка,<br />

като допълнително хидрокрекиране<br />

или химическо модифициране на определени<br />

тежки парафини, които иначе<br />

са краен продукт от депарафинизирането.<br />

С това значително се подобрява вискозитетният<br />

индекс, който при някои е особено<br />

висок и ги квалифицира като Група<br />

III+. Маслата с такива характеристики<br />

често се определят като синтетични или<br />

се описват с компромисното означение<br />

„базирани на синтетична технология“.<br />

Важен фактор по отношение на качествата<br />

на маслата е разпределението на молекулите<br />

с различно тегло. При повечето масла<br />

има корелация между молекулното тегло<br />

и вискозитета. С нагряването на маслото<br />

леките фракции се изпаряват, като по този<br />

начин се увеличава вискозитетът и се променят<br />

другите характеристики. Една от причините<br />

маслата PAO от Група IV да имат толкова<br />

предсказуемо поведение е фактът, че<br />

съдържат тясна гама от различни молекулни<br />

тегла. Група III+ (VHVI Very High Viscosity<br />

Index) също имат много тесен диапазон в<br />

сравнение с маслата от Групи I и II.<br />

на практика базовата суровина за получаване<br />

на тези вещества е нефтът или<br />

по-точно, често споменаваните парафини<br />

от процеса на депарафинизация. Молекулите<br />

им обаче биват разграждани до леки<br />

базови, а за композирането на новите се<br />

използва сложен процес на нов синтез.<br />

Група V<br />

Функционират като добавки. Това са основно<br />

естери и полиестери, които не се<br />

използват самостоятелно, но съществено<br />

подобряват качествата на маслата.<br />

Група IV<br />

Синтетични масла, включващи споменатите<br />

полиалфаолефини, които в комбинация<br />

с подходящи добавки имат изключително<br />

високо качество, устойчивост на<br />

корозия, отлични мазилни свойства, стабилен<br />

високозитет и окислителна устойчивост<br />

и са изграждащи компоненети на<br />

модерните синтетични масла. Противно<br />

за разпространеното (погрешно) мнение,<br />

www.shell.com/lubematch<br />

23


Вълшебният маслен слой<br />

Триене в лагерите на коляновия вал и<br />

в клапанния механизъм<br />

К<br />

акто споменахме по-рано, стремежът<br />

на инженерите е между всички движещи<br />

и триещи се части да бъде осигурен<br />

устойчив маслен филм, чрез който<br />

да се осъществява хидродинамично триене.<br />

За съжаление, на практика не се получава<br />

точно това. Сложният комплекс от<br />

фактори, например съчетани във „взаимоотношенията“<br />

между буталото и неговите<br />

пръстени, от една страна, и цилиндровите<br />

стени, от друга, има съществено значение<br />

в процеса на намаляване на триенето и<br />

същевременно е един от основните виновници<br />

за разходите от триене. Около<br />

45 процента от общите загуби от триене<br />

в автомобила са от триенето на водещата<br />

част на буталото и буталните пръстени с<br />

цилиндъра, тоест загубите в тази част на<br />

двигателя са два пъти по-големи от общите<br />

загуби в трансмисията. На практика<br />

60 процента от триенето в двигателя се<br />

дължат на тази група, около 30 процента<br />

(22,5 процента от всички загуби от триене)<br />

– на лагерите, около 8 процента – на<br />

системата за задвижване на клапаните<br />

и 6 процента – на коляновия вал. Както<br />

ще видим, по-ниските загуби при лагерите,<br />

въпреки голямото им натоварване,<br />

се дължат на осигурената от системата<br />

пълна маслена „възглавница“, отделяща<br />

въртящите се части от неподвижните. От<br />

друга страна, поради приложените сили<br />

върху коляновия вал той е ексцентриково<br />

изместен настрани и надолу, оформяйки<br />

така наречения хидродинамичен клин,<br />

за който споменахме по-рано, като там,<br />

където налягането е най-голямо, слоят<br />

изтънява, а налягането става изключително<br />

високо. Дебелината на филма зависи<br />

основно от вискозитета на маслото.<br />

По принцип, за да се осигури достатъчно<br />

качествен филм, е необходимо увеличаване<br />

на вискозитета на маслото. От друга<br />

страна, масло с по-нисък вискозитет и<br />

съответно с ниски загуби от прилаганите<br />

сили за преодоляване на вътрешното триене<br />

подобрява ефективността, има по-дълъг<br />

живот и логично е по-подходящо при<br />

високи оборотни режими. И все пак при<br />

по-голямо натоварване на лагерите е необходимо<br />

масло с по-висок вискозитет.<br />

От казаното става ясно колко труден е балансът<br />

в общите изисквания към маслото.<br />

Температурата на маслото тук също има<br />

съществено значение, тъй като повишаването<br />

й автоматично води до намаляване<br />

на дебелината на филма. В този смисъл<br />

един топъл рестарт на двигателя например<br />

може да доведе до повече рискове<br />

от повреда на лагерите поради факта, че<br />

Разпределение на налягането на маслото в лагера:<br />

1. Въртящ се вал; 2. Разпределение на налягането<br />

3. Горна и долна лагерна черупка; 4. Маслен филм<br />

24


остатъчният филм е по-тънък, отколкото<br />

би бил при студен рестарт. Забележете, че<br />

тук става дума за рестарт след кратък период<br />

на работа, а не след продължителен<br />

престой. Поради тази причина например<br />

автомобилите, оборудвани със страт-стоп<br />

система, би било добре да бъдат зареждани<br />

с висококачествени масла, а компании<br />

като Federal-Mogul вече произвеждат<br />

лагери със специално покритие (виж<br />

снимката долу вдясно) за намаляване на<br />

триенето при недостатъчна дебелина на<br />

филма. Както при тези лагери, така и при<br />

клапанните механизми от голямо значение<br />

за доброто смазване е и поляритетът<br />

на маслото и материалите, от който се<br />

определя способността на филма да се<br />

прилепва към металните части. Както<br />

повдигачите на клапаните, така и коляновият<br />

вал и неговите лагери се изработват<br />

от силно полярни материали, за да задържат<br />

по-качествено и продължително<br />

масления слой. От своя страна маслата<br />

от Група I, II и III са средно полярни, а<br />

основната базова съставка на синтетичните<br />

– полиалфаолефините, са ниско<br />

полярни, поради което те се нуждаят от<br />

допълнителни присадки, повишаващи<br />

поляритета, каквито например са базовите<br />

масла от Група V като полиолестер<br />

(PE) и полиалкалингликол (PAG). Повисокият<br />

поляритет води до полепване<br />

и натрупване на по-голямо количество<br />

масло по повърхността на материалите,<br />

което е особено важно за местата, където<br />

има случаи на гранично смазване.<br />

Друг важен компонент в уравнението<br />

на доброто смазване е обработката<br />

на повърхността на детайлите. Идеално<br />

полираните повърхности не са най-подходящите<br />

за осигуряване на идеално<br />

смазване – на практика микроскопичните<br />

неравности върху материала помагат<br />

за задържане на маслото към смазваните<br />

повърхности и осигуряват по-добрата му<br />

адхезия, като това е от особена важност<br />

при цилиндровите стени. Ограничаващият<br />

фактор по отношение на височината<br />

на тези неравности е дебелината на самия<br />

филм, за да не се получи директен контакт<br />

между металните части.<br />

Вискозитетът в голяма степен определя<br />

и устойчивостта на маслото към така<br />

наречения срез на масления филм. Ако<br />

приемем, че най-близкият слой до лагера<br />

е неподвижен заради адхезията към<br />

него, а този до шийката на вала се върти<br />

с неговата скорост по същата причина, то<br />

междинните слоеве се плъзгат един към<br />

друг с нарастваща скорост. По този начин<br />

молекулите в маслото се приближават<br />

една от друга и след това се отдалечават.<br />

Това действие изисква енергия, която<br />

се отделя във вид на топлина и зависи<br />

именно от вискозитета на маслото. Ако<br />

например маслото е прекалено вискозно,<br />

то ще се нагрее много силно в процеса на<br />

вътрешното триене и това може да доведе<br />

до разграждане на молекулите на базовото<br />

масло и добавките. В това отношение<br />

най-уязвими са най-дългите и най-тежките<br />

молекули в маслото, като молекулите<br />

на присадките VI (подобрителите на вискозитета)<br />

страдат от най-силна деградация<br />

в такива случаи. Ако това стане, стабилността<br />

на вискозитета при промяна на<br />

температурата ще бъде нарушена.<br />

Докато в лагерите на коляновия вал<br />

се появяват високи стойности на подобни<br />

сили на срез, в клапанния механизъм няма<br />

такива, но пък триенето е смесено гранично/еластохидродинамично.<br />

В този случай<br />

по-подходящо би било маслото с висок<br />

вискозитет като това в трансмисиите.<br />

Без покритие Irox<br />

Лагерни черупки на<br />

Federal-Mogul с допълнителен<br />

предпазващ<br />

слой. Те са предназначени<br />

за автомобили<br />

със старт-стоп система<br />

със значително поголям<br />

брой процеси на<br />

стартиране и съответно<br />

осъществяване на<br />

гранично смазване при<br />

повишено износване.<br />

С покритие<br />

www.shell.com/lubematch<br />

25


Триене и износване<br />

в цилиндрите и буталата<br />

К<br />

акто казахме по-горе, основната<br />

част от триенето в двигателя се генерира<br />

между буталните пръстени и<br />

водещата част на буталото, от една страна,<br />

и цилиндровите стени, от друга. В повечето<br />

случаи в двигателите с вътрешно<br />

горене буталните пръстени са три – два<br />

уплътнителни и един маслосъбиращ.<br />

Конструкциите им са най-различни,<br />

но ако горните два (уплътнителните)<br />

обикновено са пластини с монолитна<br />

конструкция, то третият (маслосъбиращият)<br />

е по-дебел и се състои от две<br />

пластини, свързани със зигзагообразна<br />

пружина, имаща за цел да създаде поплътен<br />

натиск към цилиндровите стени.<br />

Пръстените се изработват с около 10<br />

процента по-голям диаметър от този на<br />

цилиндъра, за да се използват естествените<br />

еластични сили за уплътняването<br />

към цилиндровата стена. При движението<br />

надолу маслосъбиращият пръстен,<br />

който буквално плува в масло, намалява<br />

дебелината на масления, слой, създаден<br />

под буталото по време на движението му<br />

нагоре, и насочва течността към отвори<br />

в буталото, след което тя се изсипва в<br />

картера. След това намиращият се над<br />

маслосъбиращия долен уплътнителен<br />

пръстен доостъргва маслото като шпатула<br />

(затова той има специфична изострена<br />

форма), оставяйки микроскопичен<br />

по своята дебелина маслен слой, върху<br />

който се движи най-горният пръстен. На<br />

практика масленият слой над него има<br />

дебелина от 0,001 микрона, или една<br />

милионна от милиметъра (за сравнение<br />

дебелината на филма в лагерите на коляновия<br />

вал е 1-1,5 микрона). Този пръстен<br />

е най-уязвим, защото е подложен директно<br />

на въздействието на топлината и<br />

механичното натоварване на газовете и<br />

същевременно трябва да намали в максимална<br />

степен възможността те да преминат<br />

покрай него. По тази причина той<br />

се изработва от възможно най-термоустойчиви<br />

материали, за да поеме част от<br />

натиска на газовете и да го предаде върху<br />

буталото, а така също да отведе и част от<br />

топлината към цилиндровите стени. Буталните<br />

пръстени са покрити с хром или<br />

са с термално (плазмено) отлагане на молибден,<br />

някои от тях използват и металкерамични<br />

композити като равномерно<br />

покритие или като вложки.<br />

Тази зона от своя страна създава изключително<br />

неблагоприятни условия и<br />

за масления слой, тъй като температурата<br />

на буталото в горната част на цилиндъра<br />

може да достигне около 160 градуса при<br />

бензиновите мотори и до екстремните<br />

315 градуса при дизелите. Неслучайно<br />

модерни дизелови двигатели с пълнене<br />

с високо налягане, като тези на BMW и<br />

Porsche (виж теста в броя), използват специални<br />

материали за буталата и сегментите<br />

и изискват масла с особено високи<br />

качества (това е така и заради по-високите<br />

нива на частиците, които навлизат<br />

в маслото). Именно заради тази част от<br />

двигателя важен елемент в маслата е наличието<br />

на противоизносни и противозадирни<br />

присадки, тъй като в горната си<br />

част пръстените преминават в режим на<br />

смесено мазане.<br />

В този контекст е добре да споменем,<br />

че освен маслото от особена важност за<br />

доброто взаимодействие между буталата,<br />

техните пръстени и цилиндровите стени е<br />

видът на материала, от който са изработени.<br />

Коефициентът на триене между алуми-<br />

26


ниеви повърхности е много висок, поради<br />

което дори в алуминиевите блокове се поставят<br />

чугунени цилиндрови втулки или<br />

се имплантират различни сплави, намаляващи<br />

коефициента на триене (NiCaSil,<br />

AluSil и т.н.) и осигуряващи подходяща<br />

повърхност за задържане на маслото.<br />

Процесът на смазването на пръстените<br />

и буталото дотук беше описан за<br />

тактовете с движение на буталото надолу.<br />

При хода нагоре смазването изцяло<br />

разчита на масления филм, останал при<br />

предишните ходове. Ако обаче някой от<br />

пръстените е износен или повреден, при<br />

движение нагоре върху горния пръстен<br />

се натрупва масло, което впоследствие се<br />

изхвърля при спирането на буталото и е<br />

един от основните причинители на разхода<br />

на масло. При нормално функциониращ<br />

двигател дебелината на слоя, оставен<br />

в цилиндъра, е толкова малка, че не влияе<br />

на горивния процес. При това маслото е<br />

прилепнало към стената, охладено е и не<br />

е в подходяща форма за осъществяване на<br />

горене. Разбира се, има двигатели, чиито<br />

хлабини, включително тези на лагерите,<br />

предполагат определен разход на масло<br />

при високи оборотни режими и натоварвания,<br />

като това трябва да е описано от<br />

производителя.<br />

Типичните материали за буталата са<br />

преди всичко леки сплави, но също и чугун,<br />

сферографитен чугун или легирани<br />

стомани. По-важни за нашето повествование<br />

са покритията им, които имат за цел<br />

да намалят триенето и износването, да<br />

подобрят термичните качества и устойчивостта<br />

на детонация.<br />

Тук също е важно цилиндровата стена<br />

да има такава повърхност, която да<br />

задържа маслото – както чрез прецизните<br />

неравности, така и посредством материалите,<br />

включително техния поляритет. В<br />

някои двигатели например се изработват<br />

своеобразни микроджобове с такава цел.<br />

При движението на буталото в средната<br />

част на неговия ход смазването е<br />

изцяло хидродинамично. В края на ходовете<br />

обаче се създават условия за смесено<br />

смазване. Както казахме, дебелината на<br />

слоя в тази част може да намалее до 0,001<br />

микрона (това означава един кубически<br />

милиметър масло, разпределен върху цял<br />

квадратен метър). При ходовете нагоре<br />

Смазващ<br />

маслен филм<br />

Посока на движ.<br />

на буталото<br />

Движение<br />

на маслото<br />

Вляво: Типично износване на цилиндъра(увеличено).<br />

Вдясно: Движение на пръстените върху масления слой.<br />

дебелината на филма при маслосъбиращия<br />

пръстен е по-малка от тази при предишните<br />

ходове и на практика е еднаква<br />

при отделните пръстени.<br />

От всичко казано дотук става ясно<br />

защо износването на цилиндъра е основно<br />

в горната и долната част от хода<br />

на буталото и защо невинаги смяната на<br />

буталните пръстени при ремонт би била<br />

достатъчна за възстановяване на добрата<br />

работа на двигателя. За да се намали това<br />

триене и износване, в маслата се добавят<br />

присадки за намаляване на износването<br />

(противозадирни присадки), като ZDDP<br />

(цинкдитиофосфат), модификатори на<br />

триенето, като молибденов диалкилтиокарбамид<br />

(MoDTC), и калциеви добавки,<br />

формиращи резистивни на износване<br />

слоеве от CaCO3 които контролират състоянията<br />

на гранично смазване. Няколко<br />

примера от лабораторни тестове: при<br />

покрити с молибден чугунени бутални<br />

пръстени и чугунен цилиндър коефициентът<br />

на триене (при масло с температура<br />

от 100 градуса) е бил 0,10...0,11<br />

без модификатори, а при добавяне на<br />

www.shell.com/lubematch<br />

27


MoDTC той се намалява на 0,04...0,05.<br />

Що се отнася до разликите в крайните и<br />

средните части на цилиндъра, примерите<br />

показват, че при използване на масло<br />

от 5W-30 в краищата на хода на буталото<br />

коефициентът на триене е 0,12...0,15, а в<br />

средата е 0,02....0,03. В условия на недостиг<br />

на масло в определени зони сивият<br />

чугун играе важна роля в намаляването<br />

на триенето със смазващия ефект на така<br />

наречената графитна фаза и с масления<br />

резервоар, осигурен в графитната фаза<br />

на материала. Фактор, който спомага за<br />

износването на тези части, са и големи<br />

количества рециркулирани отработили<br />

газове (EGR), особено ако са без филтрация<br />

на саждите и водят до увеличено износване<br />

на пръстените.<br />

Насоките в работата на конструкторите<br />

за намаляване на триенето в тази част<br />

на двигателя се състоят в нови сложни<br />

форми на буталните пръстени, намаляване<br />

на тяхната сила на натиск без загуба на<br />

качества (особено при маслосъбиращия<br />

пръстен, който има най-голямо общо съпротивление<br />

при движение) нови материали<br />

с по-нисък коефициент на триене и<br />

подходящи присадки в маслата.<br />

Температурата<br />

на маслото<br />

К<br />

ачествените синтетични масла с<br />

достатъчно нисък вискозитет в<br />

студено време достигат много побързо<br />

до всички части на двигателя,<br />

които до този момент са във фаза на<br />

сухо триене. Освен това от гледна точка<br />

на охладителните способности на<br />

маслото неговата температура не е в<br />

пряка връзка с тази на охладителната<br />

система.<br />

Температурата на маслото се покачва<br />

много повече при увеличаване<br />

на оборотите, отколкото при увеличаване<br />

на натоварването. При движение<br />

с ниска скорост в задръстване например<br />

температурата на маслото започва<br />

да спада поради ниските обороти<br />

и съответно слабото триене, докато<br />

температурата на охладителната система<br />

започва да се увеличава. Точно<br />

обратното се случва, когато водачът<br />

потегли надолу по някакъв склон със<br />

студен двигател и се спуска в продължение<br />

на километри на ниски предавки<br />

– охладителната система покачва<br />

температурата си незначително за<br />

разлика от маслото. По тази причина<br />

BMW използва в своите двигатели<br />

топлообменници от типа масло-вода,<br />

които балансират разликите и спомагат<br />

за охлаждане и на маслото. Много<br />

от модерните двигатели са оборудвани<br />

с охладители на маслото – ясно защо<br />

предвид всичко, казано дотук.<br />

M<br />

асленият филм може да се разкъса под въздействие на фактори като критично нисък<br />

вискозитет, шоково или твърде продължително високо натоварване и обороти и това<br />

да доведе до гранични режими с частичен или директен контакт между металните повърхности,<br />

да предизвика високи температури вследствие на триенето и в крайна сметка да<br />

се стигне до разрушаване. Поради тази причина в състава на маслата се включват специални<br />

противоизносни присадки, които покриват трайно метала и предотвратяват разрушаването му в<br />

случай на директен допир. Най-голямото предизвикателство пред химиците се състои в това да<br />

композират маслата така, че те да запазват смазочните си качества за продължителен период<br />

от време, през който са подложени на екстремни механични и топлинни натоварвания, наличие<br />

на разтворено гориво, образували се киселини, окиси, сажди, азот, вода, метални частици и<br />

замърсители, преминали през всмукателните колектори.<br />

28


УНИВЕРСАЛЕН БОЕЦ<br />

Условия на<br />

експлоатация<br />

П<br />

о време на своята експлоатация<br />

моторните масла са подложени на<br />

изключително големи механични<br />

натоварвания, на физически и химически<br />

въздействия. Една от най-важните по<br />

отношение на трайните промени в характеристиките<br />

на маслото химически<br />

реакции е окисляването и в този контекст<br />

от особена важност са съответните<br />

стабилизиращи присадки. При реакцията<br />

на маслото с кислорода в двигателя<br />

се образуват вредни за конструктивните<br />

му компоненти киселини, които от своя<br />

страна водят до корозия на металните<br />

части, до критична промяна на вискозитета,<br />

образуване на отлагания и налепи.<br />

С течение на времето подобни субстанции<br />

могат да запушат маслопроводите, а<br />

налепите могат да доведат до затруднено<br />

движение и слепване на клапаните. Процепите<br />

в буталата, предназначени за връщане<br />

на маслото към картера, могат да<br />

се запушат, а това от своя страна води до<br />

увеличен разход на масло и образуване<br />

на нагар по буталото. Подобни наслагвания<br />

могат да се образуват и по капаците<br />

на клапанните механизми, по решетката<br />

на маслената помпа и пр. Поради тези<br />

причини при рафинирането част от продуктите,<br />

като някои ароматни, ненаситени<br />

и нафтенови въглеводороди, склонни<br />

да се окисляват по-лесно, се отделят, а<br />

устойчивостта срещу окисляване се подобрява<br />

с добавянето на въпросните специални<br />

присадки.<br />

Друг изключително съществен елемент<br />

при създаването на качествени и<br />

устойчиви масла е фактът, че в съвременните<br />

двигатели с вътрешно горене<br />

върху масления слой се упражняват големи<br />

сили на натоварване, които могат<br />

да променят молекулярната му структура.<br />

Оказва се, че най-уязвими в това<br />

отношение са присадките за подобряване<br />

на вискозитета. В повечето случаи<br />

промените в молекулярната структура<br />

са „еластични“ и частиците се възстановяват<br />

след прекратяване действието на<br />

силите, но при продължителни големи<br />

термични и механични натоварвания,<br />

несъответстващи на експлоатационните<br />

възможности на маслото, е напълно възможно<br />

да бъде прескочена определена<br />

30


критична граница и промените да станат<br />

трайни. Най-устойчиви на въздействието<br />

на тези сили са висококачествените<br />

синтетични масла.<br />

Замърсяванията на маслото също<br />

водят до влошаване на работата му.<br />

Най-честите замърсители са песъчинки,<br />

мръсотия и прах от въздуха, сажди, неизгоряло<br />

гориво, кондензирала при горивния<br />

процес вода, метални частици, които<br />

масленият филтър не може да задържи,<br />

продукти на корозията и части от самото<br />

масло, които са се разградили в процеса<br />

на работа. Всеки от тези продукти сам по<br />

себе си е изключително вреден и същевременно<br />

ясно демонстрира колко високотехнологични<br />

течности са маслата,<br />

които продължават да вършат чинно своята<br />

работа дори и след дълги километри<br />

пробег и насищане с подобни замърсители,<br />

като съществена роля в тази устойчивост<br />

имат присадките. При това трябва<br />

отново изрично да отбележим че маслото<br />

е прецизно балансиран комплекс и че<br />

тези присадки нямат нищо общо с продаваните<br />

в магазините „адитиви“.<br />

Присадки<br />

М<br />

аслата трябва да могат да изпълняват<br />

предназначението си и при наличие<br />

на замърсители, като вода,<br />

прах, продукти на горенето и на други<br />

химични реакции. Голяма част от попадналите<br />

в маслото едри частици се улавят<br />

в масления филтър, но по-малките<br />

остават в маслото, постепенно влошават<br />

качеството му, стават предпоставка за износване<br />

и в крайна сметка се превръщат<br />

в една от причините за неговата смяна.<br />

Присадките в маслата играят съществена<br />

роля за осигуряване на стабилността<br />

им при високи температури, противодействат<br />

на замърсяването с вода, гориво<br />

и вредни киселинни продукти на горенето.<br />

Те включват метални и полимерни<br />

дисперсанти (от англ. disperce – разпръсквам,<br />

разсейвам), антикорозионни и<br />

антиокислителни присадки, противоизносни<br />

и противозадирни, подобрители<br />

на вискозитета и присадки за предотвратяване<br />

на формирането на кристали при<br />

ниски температури, деемулгиращи и антипенни.<br />

Присадките са скъпи субстанции<br />

със специфично предназначение,<br />

които се прибавят в точно определено<br />

количество за постигане на определен<br />

баланс с изключителна важност – дори и<br />

малките отклонения могат да променят<br />

значително експлоатационните качества<br />

на маслото. Количествата и съотношението<br />

се определят от производителите след<br />

интензивни лабораторни експерименти<br />

и динамометрични тестове на двигателите.<br />

Точният вид и количество на веществата,<br />

които формират присадките, е<br />

известен само на производителите, затова<br />

няма случай, в който производителите<br />

на масла да препоръчват или адмирират<br />

използването на допълнителни присадки<br />

– напротив, те смятат, че се нарушава<br />

въпросният баланс на внимателно композираните<br />

съставки и в крайна сметка<br />

може да се получат нежелани химични<br />

реакции и съединения.<br />

За да се предотврати триенето на метал<br />

в метал там, където е възможно кратковременно<br />

това да се случи, се използват<br />

различни съединения, като споменатите<br />

на цинк и фосфор – те оформят тънък<br />

граничен филм, позволяващ дори кратковременно<br />

директно триене на частите<br />

без катастрофални последици. Действие-<br />

www.shell.com/lubematch<br />

31


Присадките имат множество функции – например<br />

да намаляват образуването на пяна.<br />

то им се базира на химическото взаимодействие<br />

на продуктите от тяхното разпадане<br />

с триещите се метални повърхности.<br />

Противоизносните и противозадирни<br />

присадки обаче не функционират пълноценно<br />

при студен двигател, което е една<br />

от основните причини за изключително<br />

интензивното износване на мотора след<br />

студен старт. При това те губят свойствата<br />

си с течение на времето, което също е<br />

една от основните причини за необходимостта<br />

от смяна на маслото.<br />

Абразивното износване, причинено<br />

от присъствието на различни твърди<br />

частици и продукти на окисляването в<br />

маслото, се избягва с помощта на филтрите,<br />

а действието на по-малките частици<br />

се елиминира чрез противоизносни<br />

модификатори. Опасността идва главно<br />

от възможността частиците да започнат<br />

да се слепват и да увеличат размерите<br />

си, при което се получават утайки, лакови<br />

отлагания и нагар. Така наречените<br />

детергенти (почистващи) и дисперсанти<br />

(хомогенизатори) се поставят в маслото,<br />

за да „неутрализират“ тези частици, позволявайки<br />

им да циркулират свободно в<br />

течността. Молекулите на присадките са<br />

изградени от две основни части – дълги<br />

въглеводородни опашки и полярни глави.<br />

Опашката поддържа дисперсантите,<br />

разтворени в маслото, а полярната глава<br />

привлича частиците замърсители.<br />

Още една съществена задача на моторното<br />

масло е намаляването на отлаганията<br />

и предотвратяването на корозивните<br />

процеси, за което се грижат<br />

детергентите. Корозивното износване се<br />

причинява от киселинни продукти на<br />

горенето, смоли и други съединения, които<br />

попадат върху буталните пръстени,<br />

а специалните присадки отговарят за<br />

тяхното неутрализиране. Премахването<br />

на оловните антидетонатори в бензините<br />

и намаляването на нивата на сярата<br />

изключително много улесни работата на<br />

маслата, но стабилността им си остава<br />

ключов въпрос и в голяма степен се определя<br />

от склонността към окисляване,<br />

на което по принцип се противодейства с<br />

антикорозионни присадки, които разрушават<br />

веригите на свободните радикали<br />

и прекисите, участващи в окислителния<br />

механизъм.<br />

Химиците решават проблемите с<br />

противоречивите изисквания към условията<br />

на смазване при ниски и високи<br />

температури чрез добавяне на подобрители<br />

на вискозитета – полимери с дълги<br />

молекулни вериги и молекулно тегло<br />

между 10 000 и 1 000 000. Тези молеку-<br />

Полусинтетичните масла съдържат до<br />

около 30 процента синтетични компоненти.<br />

32


ли притежават способността да се „издуват“<br />

с увеличаване на температурата,<br />

запазвайки вискозитета на маслото на<br />

достатъчно високо ниво при високи температури.<br />

Към споменатите присадки трябва<br />

да се добавят и антипенните, които при<br />

разбъркването, клатенето и загребването<br />

на масло от картера от страна на мотовилките<br />

пречат на маслото да се „разбълбуква“.<br />

Появата на въздушни мехури в<br />

резултат от това значително би влошила<br />

ефективната работа на мазилната система.<br />

Деемулгиращите присадки пък помагат<br />

за отделянето на случайно навлязла<br />

вода в системата.<br />

Проектирането на целия този комплекс<br />

от субстанции е много сложен<br />

процес и включва доста теоретична и<br />

практическа работа, състояща се в множество<br />

лабораторни и динамометрични<br />

тестове, и затова обикновено производителите<br />

на масла работят в тясно<br />

сътрудничество с компаниите, изработващи<br />

двигателите. Същевременно<br />

фирмите, които произвеждат присадки,<br />

никак не са много – на практика 90<br />

процента от тях се доставят от Lubrizol,<br />

Chevron Oronite (подразделение на<br />

ChevronTexaco), Infineum (подразделение<br />

на ExxonMobil) и Afton.<br />

Най-голямото предизвикателство<br />

за инженерите през последните години<br />

става необходимостта от създаване на<br />

масла, чиито присадки не замърсяват<br />

новите филтри за азотни окиси и DPF<br />

филтрите. Тъй като някои съдържащи<br />

се в присадките вещества, включително<br />

съединения на метали, сяра (присъстваща<br />

в състава на антиоксидантите, в<br />

противозиносните присадки, в детергентите<br />

и в базовите масла), фосфор (в<br />

противоизносните присадки) и сулфатна<br />

пепел (това са соли на сярната киселина,<br />

в случая калциеви фосфорни и<br />

серни сулфати, съдържащи се в противоизносните<br />

модификатори), се оказват<br />

противопоказни съответно за DeNOx катализаторите,<br />

трипътните катализатори<br />

и за филтрите за твърди частици и ги<br />

запушват, налага се да се търсят техни<br />

заместители. Маслата, в които тези вещества<br />

са с по-ниско съдържание, получиха<br />

названието Medium и Low SAPs (от<br />

английските Sulphated Ash, Phosphorous<br />

and Sulphur). Това е най-новото поколение<br />

масла, които според създателите им<br />

са плод на най-драстичните промени в<br />

молекулната архитектура на маслата в<br />

последните години. В тях се използват<br />

модифицирани присадки, поради което<br />

трябва да се употребяват само в държави,<br />

в които се предлагат нискосерни<br />

горива, тъй като тези масла нямат способността<br />

да абсорбират големи количества<br />

сяра. В конвенционалните масла<br />

се съдържат около 80 процента базово<br />

масло, 4-6 процента вискозитетен модификатор<br />

и 12-14 процента пакет от присадки.<br />

Видът на първата част и пакетът<br />

от вторите две определят качествата на<br />

маслото. В пакета присадки се съдържат<br />

около 33 процента детергенти (неметални<br />

компоненти), около 55 процента<br />

дисперсанти (базирани на метали), 10<br />

процента противоизносни (базирани<br />

на метали) и около 2 процента антиоксиданти<br />

(неметални). В маслата като<br />

Clean Performance на Castrol са намалени<br />

металните съединения, детергентната<br />

пепел и конвенционалните противоизносни<br />

присадки. Дисперсантите се<br />

намаляват до 50 процента, детергентите<br />

до 16 процента, противоизносните до 5<br />

процента, а антиоксидантите се увеличават<br />

двойно. Вместо тях се добавя 25<br />

процента изцяло нов пакет от присадки.<br />

Тестовете<br />

К<br />

онтролът на качеството на смазочните<br />

масла се осъществява от повечето<br />

компании чрез лабораторни,<br />

моделни, моторни и експлоатационни<br />

изпитания. При лабораторните методи<br />

се осъществяват химични, физически и<br />

физикохимически анализи, а изследваните<br />

показатели са вискозитетът, пламната<br />

температура, температурата на<br />

замръзване, коксовият остатък, общата<br />

киселинност, пепел, цвят съдържание на<br />

вода и т.н.<br />

При моделните методи се извършва<br />

изследване на експлоатационните<br />

свойства на смазочните масла, като антиокислителни,<br />

противоизносни, анти-<br />

www.shell.com/lubematch<br />

33


корозионни, миещи и т.н. способности.<br />

За целта са създадени методи, които<br />

симулират работата на маслата в реална<br />

обстановка. Сред тях например са<br />

тестовете за измерване на вискозитета<br />

при високи температури и натоварвания<br />

и следователно при наличие на големи<br />

сили, стремящи се да разкъсат молекулите<br />

на маслото. В тази група са и<br />

тестовете за загубите при изпарение, за<br />

износване (при така наречения „тест на<br />

четирите топки“ метални топки се трият<br />

интензивно и продължително една<br />

в друга в маслена баня от съответната<br />

проба, след което се измерва тяхното износване),<br />

за минималната температура,<br />

при която маслената помпа може да задвижи<br />

маслото и да снабди триещите се<br />

части. Третият вид тестове са моторни<br />

– при тях маслата се сравняват с еталонни<br />

продукти, като се измерват динамометричните<br />

показатели при работата на<br />

стендови двигатели. От особено голяма<br />

важност обаче са експлоатационните<br />

тестове, при които различни марки автомобили<br />

се зареждат с определен вид<br />

масло, експлоатират се в рамките на определен<br />

период от време и след това се<br />

разглобяват и анализират.<br />

Цветът на маслото<br />

Ново Добро Добро, Лошо, смяна<br />

план. смяна<br />

бща заблуда е, че цветът на маслото<br />

може да послужи като ясен и<br />

Окатегоричен индикатор за неговото<br />

състояние. В повечето случаи маслото<br />

почернява след кратък период на употреба.<br />

Някои масла могат да останат чисти<br />

дълго време, но най-често всички, независимо<br />

от условията на експлоатация,<br />

почерняват и това е напълно нормално.<br />

При дизеловите двигатели маслото обикновено<br />

става черно само след няколкочасова<br />

употреба.<br />

Цветът на маслото само в определена<br />

степен определя неговите смазващи<br />

свойства. Единственият начин те да бъдат<br />

проучени е чрез сложен химически<br />

или спектрографски анализ, като основен<br />

приоритет при изследването е търсенето<br />

на метални примеси. За целта части<br />

34


от маслената проба се загряват с волтова<br />

дъга до около 8000 °С, а излъчваната при<br />

това светлина се разлага на спектрални<br />

цветове и се анализира. По този начин се<br />

установяват не само експлоатационните<br />

свойства и „износването“ на маслото, но<br />

и състоянието на двигателя и респективно<br />

неговото износване. В света съществуват<br />

няколко организации, които правят<br />

подобни анализи, и тези методи са съществен<br />

елемент в стремежа на големите<br />

корпоративни клиенти, използващи<br />

множество автомобили – леки и товарни<br />

– да оптимизират работата на механизирания<br />

си парк и да спестят значителни<br />

средства.<br />

Предимства на<br />

скъпите масла<br />

О<br />

сновният фактор, който кара хората<br />

да се въздържат от покупката на<br />

синтетични масла, е по-високата им<br />

цена. Дали обаче, ако се отчетат всички<br />

фактори в процеса на експлоатацията<br />

им, сметката няма да излезе малко поразлична?<br />

Според предписанията на<br />

производителите голяма част от движещите<br />

се по нашите шосета автомобили<br />

могат да използват вече остарели<br />

експлоатационни класове. Разбира се,<br />

ако маслото притежава сертификат от<br />

съответния производител, то проблеми<br />

не трябва да има. На практика все още<br />

най използвани си остават минералните<br />

масла, но в повечето случаи замяната със<br />

скъпото синтетично масло все пак би излязла<br />

по-евтино.<br />

Да започнем с този факт – леките<br />

масла помагат в пестенето на гориво.<br />

По принцип икономията на гориво при<br />

използването на синтетични продукти<br />

в сравнение с еквивалентни минерални<br />

масла не може да се определи с голяма<br />

точност и зависи от доста фактори, но тя<br />

винаги е факт и варира между 2 и 8%.<br />

Лабораторно доказано е, че в повечето<br />

случаи използването на синтетично масло<br />

с вискозитетен клас 0W, 5W и дори<br />

10W може да доведе до 4-5% икономия<br />

в сравнение с минерални масла с вискозитетен<br />

клас 10W-40 и 15W-50. Употребата<br />

на подобни синтетични продукти в<br />

съчетание с по-добрите им експлоатационни<br />

качества води до най-големи икономии<br />

при студено стартиране в лоши<br />

климатични условия, защото те не се<br />

сгъстяват при ниски температури, имат<br />

добри мазилни свойства и оказват слабо<br />

съпротивление на маслената помпа. Освен<br />

това допълнителен бонус е фактът,<br />

че подобни масла по-бързо достигат и се<br />

разпределят по триещите се повърхности<br />

в двигателя, намалявайки загубите<br />

от триене (отново икономия на гориво)<br />

и износването на агрегата – при това при<br />

всякакви условия, а не само при ниски<br />

температури.<br />

Съгласно ширещото се мнение използването<br />

на синтетични масла води<br />

до увеличения им разход, но това съв-<br />

www.shell.com/lubematch<br />

35


сем не е вярно, защото при достигане<br />

на нормалната работна температура на<br />

двигателя тези масла имат същия вискозитет<br />

като обикновените. Тъй като<br />

обаче са съставени от по-качествените<br />

субстанции, споменати по-горе, при високи<br />

температури те имат значително<br />

по-ниска изпаряемост, с което логично<br />

способстват за намаляване разхода на<br />

масло. Интересно е да се отбележи, че<br />

при замяната на минералното масло със<br />

синтетично разходът на масло може да<br />

се увеличи не поради неговата по-добра<br />

течливост, а защото синтетичните масла<br />

имат свойството да отмиват голяма част<br />

от отлаганията и нагарите, откривайки<br />

по този начин запечатаните от тях прорези,<br />

луфтове и хлабини, дължащи се на<br />

износването.<br />

Друг съществен фактор по отношение<br />

на икономиите е обстоятелството,<br />

че в повечето случаи тези висококачествени<br />

синтетични масла са от т.нар. long<br />

life вид, тоест предписаният пробег до<br />

следващата смяна е значително удължен.<br />

При един и същ модел масла той може да<br />

варира (в зависимост от предписанията<br />

на автомобилния производител и съответния<br />

модел автомобил) от 15 000 до 50<br />

000 км. Различните автомобилни производители<br />

имат различни приоритети по<br />

отношение на оценката на промените в<br />

експлоатационните параметри на маслото<br />

и износването на двигателите и всеки<br />

един от тези фактори носи различна тежест<br />

при определяне на пробега. Поради<br />

тази причина едно и също масло може да<br />

бъде предписано с различен пробег при<br />

BMW и при VW. Това е така, защото при<br />

Volkswagen най-важен параметър е износването<br />

на компонентите на двигателя, а<br />

от по-малко значение е натрупването на<br />

отлагания. В оценъчната система на BMW<br />

натрупването на отлагания пък е от приоритетно<br />

значение, докато при Opel например<br />

те въобще не влизат в сметките.<br />

Другояче казано, ако в този случай определени<br />

компоненти в един двигател не се<br />

износват дори и при 50 000-километров<br />

пробег с едно и също масло, независимо<br />

от натрупването на отлагания, параметрите<br />

на маслото се включват в граничните<br />

стойности за експлоатационен пробег,<br />

предписани от даден производител. Това<br />

именно обяснява разликите, които се получават<br />

при предписанията на различните<br />

автомобилни производители по отношение<br />

на едни и същи видове масла.<br />

Съвсем отделен е въпросът, че собствениците<br />

на автомобили от определени<br />

марки и модели нямат голям избор<br />

при покупката на масло. Така например<br />

автомобилистите, притежаващи дизелови<br />

VW TDI с техника на впръскване<br />

помпа-дюза, и всички собственици на<br />

модели с удължен интервал на обслужване<br />

трябва задължително да ползват<br />

специално композирани масла, поради<br />

големите натоварвания в помпа-дюзите,<br />

а цената им понякога е доста висока. В<br />

случая е добре собствениците на такива<br />

автомобили винаги да носят масло за доливане<br />

от специфичния продукт.<br />

Бензиновите двигатели могат да работят<br />

и с по-евтино масло, ако клиентът<br />

декларира, че се отказва от удължения интервал<br />

на обслужване и е съгласен маслото<br />

да се сменя на 15 000 вместо на 30 000<br />

км. По този начин обаче не могат да се постигнат<br />

реални икономии. Тенденцията<br />

към увеличаване на експлоатационните<br />

интервали на обслужване беше подета от<br />

производителите на автомобили в Европа<br />

преди малко повече от 10 години, през<br />

1999 г., но вече е трайна, а въпросният<br />

интервал все повече нараства. При бензиновите<br />

двигатели той вече е средно 30<br />

000 км, а при дизеловите 20 000 км, като<br />

при някои производители (VW) дори е повисок.<br />

Но тук задължително трябва да се<br />

отбележи фактът че това зависи и от замърсеността<br />

на средата, времевия интервал<br />

на използването на маслото, както и<br />

общия брой на стартовете на двигателя.<br />

36


Енергоспестяващите масла<br />

С<br />

последните нормативи за намаляване<br />

на нивата на въглероден двуокис и<br />

респективно намаляване на разхода на<br />

гориво в съществен елемент се превръщат<br />

фактори като намаляването на триенето в<br />

двигателите чрез използване на енергоспестяващи<br />

масла, тъй като, особено при ниски<br />

скорости на движение, триенето в двигателя<br />

играе огромна роля по отношение на<br />

разхода на гориво.<br />

Енергоспестяващите масла са висококачествени<br />

синтетични продукти, които отговарят<br />

на високи експлоатационни класове,<br />

но имат нисък горен вискозитетен клас – такива<br />

са например масла 0W-20 или 5W-20.<br />

Това означава, че при нормална работна<br />

температура те са значително по-течливи<br />

и по този начин създават предпоставки за<br />

намалени загуби от триене. В комбинация<br />

с подходящите присадки за намаляване на<br />

триенето те гарантират понижено съпротивление<br />

в основните и мотовилковите лагери<br />

при въртенето на коляновия вал, движението<br />

на буталата и клапанния механизъм,<br />

което води до намаляване на разхода на<br />

гориво. В момента най-ефективни като съчетание<br />

се оказват маслата с вискозитетен<br />

клас 5W-30 с подходящ комплекс от присадки<br />

за намаляване на триенето.<br />

Според изследванията енергоспестяващо<br />

масло с вискозитетен клас 5W-30 намалява<br />

разхода на гориво спрямо конвенционалните<br />

15W-40 с от 5 до 10% в градско<br />

движение и с около 3% при извънградско.<br />

Намеренията на производителите на автомобили<br />

са за широко преминаване към<br />

горен вискозитетен клас 30 и тенденция<br />

към намаляването му до 20 в близко бъдеще.<br />

Двигателите, предназначени за работа<br />

с енергоспестяващи масла, разполагат с<br />

пригодена за ниския им вискозитет мазилна<br />

система.<br />

Двигатели,<br />

захранвани<br />

с алтернативни<br />

горива<br />

П<br />

риродният газ и пропанът не съдържат<br />

сяра или смоли, така че някои<br />

специфични присадки в маслата<br />

няма с какво да се съединяват; поради<br />

това те изгарят и могат да станат причина<br />

за образуване на нагар по клапаните и<br />

свещите. Този процес може да се влоши,<br />

особено в случай че двигателят е термично<br />

претоварен поради нередкия проблем<br />

с неправилната настройка на ъгъла на<br />

изпреварване на запалването. За този тип<br />

двигатели се разработват специално нискоадитивни<br />

масла, а за по старите мотори<br />

не се препоръчва използването на нископепелни<br />

масла. По-различен състав имат<br />

38


и маслата, предназначени за работа във<br />

FlexFuel двигатели, заради проблемите с<br />

разтвореното в маслото гориво и силното<br />

корозивно действие на алкохола. При използването<br />

на биодизел в дизелови двигатели<br />

също трябва да се потърси информация<br />

от производителя за съвместимостта<br />

на маслото с този вид гориво.<br />

Масла за<br />

автомобили с<br />

голям пробег<br />

Т<br />

ова обикновено са специфични минерални<br />

или полусинтетични продукти,<br />

съдържащи повече противоизносни,<br />

запечатващи пропускащите уплътнения<br />

и почистващи нагара по буталата и отлаганията<br />

присадки. Имат слаба склонност<br />

към изпаряване, с което спомагат за намаляването<br />

на разхода. Не трябва обаче<br />

да ги бъркаме със специалните масла за<br />

класически автомобили, които са доста<br />

специфични минерални продукти.<br />

Маслата и<br />

турбокомпресорите<br />

време на празен ход, за да се охлади компресорът<br />

и да спаднат оборотите на турбината<br />

преди изключване. Синтетичните<br />

масла са много устойчиви на подобни<br />

термични натоварвания и се препоръчват<br />

за турбокомпресорните машини.<br />

Много важен аспект в това отношение е<br />

при стартиране на двигателя маслото да<br />

достигне до лагера на турбокомпресора в<br />

рамките на 2 до 5 секунди, защото в противен<br />

случай износването е значително,<br />

като и в това отношение синтетичните<br />

масла значително превъзхождат минералните.<br />

Въобще много важно е маслото<br />

бързо да достигне всички части на<br />

мазилната система и производителите<br />

често информират клиентите си относно<br />

този показател.<br />

Важността<br />

на филтрите<br />

И<br />

зключително значими компоненти<br />

в общата система, отговорна за качествено<br />

смазване на двигателите,<br />

са маслените, горивните и въздушните<br />

филтри. Частиците, които маслените<br />

филтри задържат, имат произход от<br />

най различно естество, като например<br />

сажди от работата на двигателя (особено<br />

при дизеловите агрегати). Сериозен<br />

приток на замърсители е въздухът,<br />

засмукван от двигателя, а дизеловите<br />

машини са особено уязвими и в това<br />

отношение, защото работят с обилни<br />

количества въздух (поради тези и ред<br />

други причини експлоатационните класове<br />

на маслата за дизеловите двигатели<br />

К<br />

огато двигател, оборудван с турбокомпресор,<br />

бъде изключен, температурата<br />

в компресора рязко се увеличава.<br />

Маслото от своя страна прегрява,<br />

може да се коксува (да се разпадне, образувайки<br />

чист въглерод) и с течение на<br />

времето да се натрупат въглеродни отлагания<br />

по лагера. По тези причини винаги<br />

е добре двигателят да поработи известно<br />

Филтър на BMW<br />

и топлообменник<br />

с охладителната<br />

система.<br />

www.shell.com/lubematch<br />

39


винаги съответстват на по-високи класове<br />

при бензиновите). Много трудно се<br />

отделят от маслото разтвореното гориво<br />

и вода, като в някои големи машини за<br />

целта се поставят специални сепаратори.<br />

Изключително необходимо е качественото<br />

филтриране на металните частици,<br />

отделяни от различните триещи<br />

се елементи в двигателя – при спектрален<br />

анализ в маслото могат да се открият<br />

следи от желязо, мед, олово, алуминий<br />

(най-вече градивен компонент на<br />

буталата), хром (от буталните пръстени),<br />

калай и т.н. Други съществени източници<br />

на замърсяване са полимери,<br />

песъчинки и метали – отпадъчни продукти<br />

от използването на различни съоръжения<br />

при леенето и сглобяването на<br />

двигателите.<br />

Неоспорим факт е, че дори при<br />

свръхмодерните методи в съвременното<br />

двигателостроене, в моторите остават<br />

множество продукти, затова филтрирането<br />

на маслото е много важно. Изследванията<br />

показват, че частиците с размер<br />

до 5 микрона са най-вредни по отношение<br />

на абразивния и ерозивен ефект<br />

върху цилиндрите и буталните пръстени<br />

(това са 28% от всички отделени<br />

частици), докато частиците с диаметър,<br />

по-голям от 8 микрона, играят съществена<br />

роля при износването на лагерите<br />

на коляновия вал.<br />

За да се предотврати това, се използват<br />

различни видове филтри в зависимост<br />

от предназначението на двигателите<br />

и условията на работа. Повърхностно<br />

филтриращите елементи са или еднослойни,<br />

изработени от импрегнирана<br />

хартия, или имат пластова структура,<br />

съдържаща хартия и синтетични материали.<br />

Те обикновено спират частиците<br />

с размер от 10 до 40 микрона. Върху<br />

опаковката на някои от филтрите е изписана<br />

информация за ефективността им<br />

при задържане на частиците с различен<br />

размер. Понякога като вторични или<br />

байпасни елементи се използват така наречените<br />

дълбочинни филтри, съдържащи<br />

абсорбиращо вещество, като азбест и<br />

целулоза. Много важен фактор при смяната<br />

на маслените и особено на въздушните<br />

филтри е средата, в която се движи<br />

автомобилът.<br />

Причини за разход<br />

на масло<br />

Разходът на масло е индикатор за проблеми<br />

в двигателя и може да се дължи на следните<br />

причини:<br />

4 Течове от тръбопроводи, гарнитури, уплътнения<br />

и т.н.<br />

4 Семеринги на лагерите на коляновия вал<br />

4 Износени основни лагери – така цилиндърът<br />

се облива с масло, което пръстените не<br />

могат да поемат.<br />

4 Износени или повредени мотовилкови<br />

лагери – същата причина, но „наводнява“<br />

цилиндъра с още повече масло<br />

4 Износени или повредени лагери на разпределителния<br />

вал – маслото отива във водачите<br />

на клапаните<br />

4 Деформирани или надрани цилиндрови<br />

стени<br />

4 Запушени клапани на системата за вентилация<br />

на картера<br />

4 Износени или повредени бутални пръстени<br />

или канали<br />

4 Износени или повредени клапани, водачи<br />

и уплътнителите им<br />

4 Запушени маслени канали<br />

4 Замърсено масло – води до износване на<br />

частите<br />

4 Износен лагер на турбокомпресор<br />

4 Разреждане с гориво<br />

40


ОЦЕНКИ НА МАСЛОТО<br />

С еволюцията на автомобилите се развиват и моторните масла, а класификацията<br />

на API е един от изразите на този факт.<br />

Вискозитетен клас<br />

К<br />

акто казахме, през 1911 г. дружеството<br />

на американските автомобилни<br />

инженери (SAE) създава<br />

първата стандартизирана система за<br />

описание на вискозитета на маслата, в<br />

която са включени шест „зимни“ класа<br />

(от 0W до 25W) в зависимост от проникващите<br />

свойства (течливостта) при ниски<br />

температури и пет летни класа (20-<br />

60), определящи поведението на маслото<br />

при температура от 100 °С. При всесезонните<br />

масла формулата за определяне на<br />

вискозитетния клас е съчетание от двете<br />

стойности, показващи вискозитета при<br />

ниски и високи температури. Химиците<br />

говорят за динамичен, кинематичен и условен<br />

вискозитет.<br />

Оценка на<br />

маслото по<br />

експлоатационно<br />

ниво<br />

И<br />

зключително погрешно е качествата<br />

на маслото да се определят само<br />

на базата на вискозитетния клас.<br />

Както вече видяхме, маслата трябва да<br />

отговарят на още много изисквания,<br />

като устойчивост срещу окисляване и<br />

корозия на металните елементи, мазилни<br />

свойства, температури на застиване<br />

и пр. Именно на тази база се създават<br />

и класификациите по експлоатационни<br />

качества. Дълго време те се определят<br />

само от API, но след това към тях<br />

се добавят и европейската систематика<br />

ACEA, както и класификации по подобни<br />

критерии на самите компании, като<br />

BMW, Porsche, VW и пр. Във всеки от<br />

тези класове се определят многобройни<br />

оценъчни параметри и гранични стойности,<br />

затова всяко масло получава<br />

сертификат с оценките по различните<br />

системи. Понякога производителите на<br />

масла изписват на етикета нещо като<br />

„отговаря на изискванията на еди-кой<br />

си производител на автомобили“ защото<br />

всеки от автомобилните производители<br />

иска доста висока сума, за да<br />

сертифицира маслото. По този начин<br />

се обозначава, че то би покрило тези<br />

изисквания, ако го тества самият производител.<br />

Със създаването на модерните<br />

турбокомпресорни бензинови и<br />

дизелови двигатели с директно впръскване<br />

изискванията към моторните масла<br />

станаха много високи и единствено<br />

висококачествените синтетични масла<br />

могат да покрият най-високите стандарти<br />

в момента. Най-голямото предизвикателство<br />

за инженерите през последните<br />

години става необходимостта<br />

от създаване на масла, чиито присадки<br />

не замърсяват новите филтри за азотни<br />

окиси и DPF филтрите, за които споменахме<br />

по-рано.<br />

www.shell.com/lubematch<br />

41


КЛАСИФИКАЦИИ ПО API<br />

Въпреки само двата си цилиндъра, бензиновият<br />

мотор на Fiat е високотехнологичен.<br />

В тази система с буква S се означават<br />

класовете за бензинови двигатели, а със<br />

C – тези за дизелови. Всяка следваща<br />

буква в азбуката съответства на по-горен<br />

експлоатационен клас, като обикновено<br />

буквите от бензиновите класове съответстват<br />

на по-предна буква в дизелов клас.<br />

При наличие на енергоспестяващи свойства<br />

маслото се обозначава с абревиатура<br />

EC (Energy Conserving), като римската<br />

цифра I означава наличие на средни по<br />

ниво свойства, а II свидетелства за високи<br />

енергоспестяващи свойства. Системата,<br />

по която се извършват процедурите,<br />

тяхната същност и схемите за оценяване<br />

на маслата са динамичен процес, в който<br />

освен API се включват представители<br />

на големите автомобилни компании, на<br />

производителите на масла и на други независими<br />

инженерингови предприятия<br />

и тестови лаборатории. Периодичните<br />

промени имат за цел да създадат актуални<br />

спецификации на маслата, съответстващи<br />

на модерните дизелови и бензинови<br />

технологии. Има много категории,<br />

които са излезли от употреба и вече не<br />

са валидни. Определянето на спецификациите<br />

по API се базира на множество<br />

параметри, но в оценъчната система<br />

най-важни са защитата от окисляване,<br />

образуването на високотемпературни<br />

отлагания, пяна, киселини, налепи, ръжда<br />

и корозия. Трябва да се отбележи, че<br />

при появата на нов клас той автоматично<br />

заменя предходния, а ако по-стар е<br />

препоръчан за някой модел автомобил,<br />

то може да се използва масло, отговарящо<br />

на по-нова спецификация. Тук ще ви<br />

представим само спецификациите от последните<br />

години. Всички предхождащи<br />

ги – от SA до SG и от CA до CE са излезли<br />

от употреба. По-подробна информация<br />

можете да откриете на http://www.api.org/<br />

certifications/engineoil/categories/upload/<br />

ShelfCard_English.pdf .<br />

S-КЛАСИФИКАЦИИ<br />

ЗА БЕНЗИНОВИ<br />

ДВИГАТЕЛИ<br />

SH – подходящи за бензинови двигатели, произведени<br />

до 1996 г. (излязла от употреба)<br />

Приета е през 1992 г., предназначена за<br />

леки и лекотоварни автомобили от моделната<br />

1993 година. Заменя категорията<br />

SG, като автомобилите, за които се<br />

препоръчва SG, могат да използват SH.<br />

Маслата, включени в тази категория,<br />

имат подобрени миещи, антикорозиони<br />

и поротивоизносни присадки, осигуряващи<br />

по-добра окислителна стабилност<br />

и подобрени противоизносни характеристики<br />

в сравнение с маслата, които задоволяват<br />

минималните изисквания на<br />

категория SG. Тази категория масла вече<br />

осигуряват сравнително добър контрол<br />

срещу нискотемпературни и високотемпературни<br />

отлагания, ръжда и корозия.<br />

SJ – подходяща за бензинови двигатели,<br />

произведени до 2001 г. (валидна)<br />

Валидна за същия тип автомобили, приета<br />

през 1996 за моделна гама 1997. При<br />

препоръка за употреба на масла SH те<br />

могат да бъдат заменени с SJ. Причината<br />

да не се използва стандарт SI е за да няма<br />

недоразумения със системата SI. Маслата<br />

от спецификация SJ имат по добри<br />

42


Със своите 195 к.с. двулитровият дизел на Opel<br />

изисква издръжливи на натоварване масла.<br />

параметри спрямо SH по отношение на<br />

всички изброени в предишната спецификация<br />

качества.<br />

SL – подходяща за бензинови двигатели,<br />

произведени до 2004 г. (валидна)<br />

Препоръчвана за същия тип автомобили,<br />

приета през юли 2001 г. При препоръка<br />

за употреба на масла SJ те могат да<br />

бъдат заменени с SL. Маслата от спецификация<br />

SL имат по добри параметри<br />

в сравнение с SJ по всички изброени в<br />

предишната спецификация качества,<br />

включително по отношение на високотемпературните<br />

отлагания, и намаляват<br />

консумацията.<br />

SM – подходяща за бензинови двигатели,<br />

произведени след 2004 г. (валидна)<br />

Препоръчва се за същите типове автомобили;<br />

маслата от категория SM изпълняват<br />

най-високите изисквания спрямо<br />

гореизброените качества, включително<br />

изискванията на най-модерните каталитични<br />

системи.<br />

SN – въведена през 2010 г.<br />

Осигурява по-добра защита от отлагания<br />

и налепи на буталата, отговаря на изискванията<br />

на модерните турбомотори.<br />

C-КЛАСИФИКАЦИИ ЗА<br />

ДИЗЕЛОВИ ДВИГАТЕЛИ<br />

CF-4 – въведена в употреба през 1990 г.<br />

Превъзхождат маслата от категория CE по<br />

отношение на разхода на гориво и отлаганията<br />

върху буталата. Могат да заменят<br />

предписаните масла от категорията CE.<br />

CF – въведена през 1994 г., подходяща за<br />

дизелови двигатели с индиректно впръскване<br />

на горивото.<br />

Може да се използват от двигатели, работещи<br />

с гориво с високо съдържание на сяра<br />

(над 0,5%) Осигуряват ефективен контрол<br />

върху отлаганията по буталото, износването<br />

и корозията на съдържащите мед лагери,<br />

при работа на двигатели с атмосферно<br />

и принудително пълнене. Тази категория<br />

масла може да се използва и при условие че<br />

производителят е препоръчал CD или CE.<br />

CF-2 – предназначена за двутактови двигатели<br />

поради специфичните изисквания спрямо<br />

отлаганията върху буталото и пръстените.<br />

CG-4 – въведена през 1995 г.<br />

Предназначени за високообротни дизе-<br />

www.shell.com/lubematch<br />

43


лови двигатели, работещи с гориво, съдържащо<br />

сяра в рамките на 0,05 до 0,5%.<br />

Имат подобрени качества по отношение<br />

на високотемпературните отлагания<br />

върху буталото, износване, корозия, пенообразуване,<br />

окислителна стабилност<br />

и образуване на сажди. Могат да заменят<br />

предписаните CD, CE и CF-4.<br />

CH-4 – въведена през 1999 г.<br />

Предназначени за високообротни дизелови<br />

двигатели, проектирани да отговарят<br />

на стандартите за емисии, въведени<br />

през 1998 г., и работещи с горива със<br />

серно съдържание под 0,5%. Могат да заменят<br />

преписаните от предишните категории<br />

CF-4 и CG-4.<br />

CI-4 – въведена през 2002 г.<br />

Предназначени за високообротни двигатели,<br />

работещи със системи за рециркулация<br />

на газовете (EGR), които отговарят<br />

на стандартите за емисии от 2004 г. и работа<br />

с дизелово гориво със съдържание<br />

на сяра под 0,5%. Могат да се използват<br />

вместо CD, CE, CF-4, CG-4 и CH-4.<br />

Забележка: Маслата, които могат да се<br />

използват и от бензинови, и от дизелови<br />

двигатели, имат двойно означение – например<br />

SL/CF.<br />

CJ-4 – въведена през 2006 г.<br />

Подходящи за високо натоварени дизелови<br />

двигатели и новите системи за обработка<br />

на газовете.<br />

КЛАСИФИКАЦИИ<br />

ПО ACEA<br />

Съществуващите конструктивни особености<br />

и разлики при американските и<br />

европейските двигатели карат европейските<br />

производители да обединят усилията<br />

си и да създадат свой общ стандарт.<br />

Той става факт в средата на 80-те години<br />

и се наименува със съкращението CCMC<br />

(от „Комитет на автомобилостроителите<br />

от Общия пазар). От 1 януари 1996 г. той<br />

е наследен от класификацията на ACEA<br />

(Асоциация на автомобилните производители<br />

в Европа). Последната включва<br />

BMW, DAF, Fiat, Ford of Europe, General<br />

Motors Europe, MAN, Mercedes-Benz,<br />

Peugeot, Porsche, Renault, Rolls-Royce,<br />

Rover, Saab-Scania, Volkswagen, Volvo,<br />

Европейския технически комитет на<br />

производителите на масла и Асоциацията<br />

на производителите на маслени материали.<br />

Съвместно те създават гранични<br />

стойности на изискванията и единна<br />

система за мониторинг в общ европейски<br />

център. Класификацията на ACEA<br />

установява минимално ниво на изискванията,<br />

с които са съгласни всички членове,<br />

оставяйки им правото да използват<br />

и свои фирмени спецификации с<br />

по-високи изисквания по отношение на<br />

въведените оценъчни параметри, както<br />

и да създават допълнителни такива. Някои<br />

от тези параметрите се обозначават<br />

върху търговския продукт. Според тази<br />

система моторните масла се делят на<br />

класове, обозначени с A за бензинови<br />

двигатели и B за дизелови, когато става<br />

дума за леки и лекотоварни автомобили,<br />

и с Е за товарни автомобили. През<br />

2004 г. категориите А и В се комбинират<br />

в обща категория А/В и е въведена нова<br />

група категории за бъдещите системи за<br />

обработка на газовете, обозначена с Cx.<br />

В някои случаи в описанието на всяка<br />

група масла се добавя и двуцифрено<br />

число, обозначаващо годината на внедряване<br />

на съответното ниво.<br />

A1/В1 – предназначени за бензинови леки<br />

или лекотоварни автомобили, специално<br />

пригодени за работа с нискофрикционни<br />

масла.<br />

Все повече мотори на Honda преминават към „тънки“<br />

при висока температура масла.<br />

44


Позициониране на спецификациите<br />

BMW спецификации<br />

VW спецификации<br />

А3/В3 – стабилни, запазващи вискозитета<br />

си масла, предназначени за мощни<br />

бензинови, леки и лекотоварни дизелови<br />

двигатели; с високи експлоатационни<br />

качества и/или удължен интервал на<br />

смяна.<br />

А3/В4 – стабилно, запазващо вискозитета<br />

си масло, предназначено за бензинови и<br />

дизелови двигатели с директно впръскване,<br />

но подходящо и за предходните<br />

приложения.<br />

А5/В5 – същото определение, предназначено<br />

за експлоатация с удължен<br />

интервал на смяна, за натоварени<br />

бензинови и дизелови двигатели,<br />

които могат да работят с масла с нисък<br />

вискозитет.<br />

С – масла, предназначени за употреба<br />

при автомобилни дизелови двигатели с<br />

филтър за твърди частици (DPF) и бензинови<br />

трипътни катализатори,<br />

С1 – масла с нисък вискозитет и ниско<br />

съдържание на SAPs, C2,C3, C4, предназначени<br />

за работа с новите DPF филтри.<br />

Класификацията ILSAC е създадена<br />

съвместно от американски и японски<br />

автомобилостроители, а JASO е японска<br />

класификация, отчитаща характерните<br />

особености на японските мотори.<br />

www.shell.com/lubematch<br />

45


Oдобрения на различните потребители<br />

Няколко компании, сред които BMW,<br />

GM, Mercedes, MAN, VW, Mack,<br />

Caterpillar, създадоха свои собствени<br />

класификационни критерии и спецификации,<br />

които обикновено съответстват<br />

на определени нива, намиращи<br />

се над тези на API. Такива са например<br />

BMW Long Life 04, VW 505.00, MB 229.3.<br />

В графиката на предишната страница<br />

можете да видите сравнение между<br />

тези експлоатационни нива.<br />

Повече информация можете да откриете<br />

на адрес http://www.oilspecifications.org.<br />

Преди 100 години този двигател на Benz e постигал почти<br />

200 к.с. мощност с работен обем от 22 литра... Можем само<br />

да гадаем какви са били загубите от триене.<br />

Изказваме специални<br />

благодарности за съдействието<br />

при създаването на тази книжка<br />

на Петьо Налбантов и Валентин<br />

Йорданов от Premium Lubricants.<br />

46

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!