Вся правда о синтетических маслах

Вся правда о синтетических маслах: гораздо больше, чем просто дополнительная мощность!

Автор Крис Холли,  Джонни Ханкинс

Синтетические масла, как и споры об их преимуществах перед минеральными маслами, – явление далеко не новое. Разработка синтетических масел на основе силоксанов и полиолефинов началась в Соединенных Штатах в начале 1930-х гг. Германия, не имея природных ресурсов и нуждаясь в маслах, доработала технологию синтетических масел во время Второй мировой войны. Для своей военной промышленности немцы создали синтетические углеводороды, полигликоли и алкилбензолы. В 1950-х – 1960-х гг. США продолжали разработку синтетических масел, исследуя фторированные смазочные материалы.  В 1972 г. компания AMSOIL создала и вывела на рынок первое синтетическое моторное масло, отвечающее эксплуатационным требованиям Американского нефтяного института (API).

По классификации API базовые масла разделяются на пять групп. Базовые масла I, II и III групп представляют собой минеральные масла, полученные из сырой нефти методом перегонки и очистки. Даже после очистки структура и размер молекул углеводорода остаются неоднородными, и основные масла содержат, в частности, органические соединения, кислород, серу, азот и некоторые металлы. Различия в форме и размере молекул приводят к тому, что смазываемые поверхности становятся неровными, из-за чего в базовом масле возникает трение, увеличивается потребление энергии двигателем и ухудшаются его эксплуатационные характеристики. Остальные соединения, входящие в состав базового масла, могут вызвать окисление, образование кислот и возникновение масляного нагара, особенно при высоких температурах. В зависимости от группы базового масла значение индекса вязкости (ИВ) минеральных масел составляет от 80 до 120. ИВ – это показатель степени уменьшения текучести масла при повышении температуры; чем выше значение этого индекса, тем менее выражены изменения вязкости при повышении температуры, что предпочтительнее.

Базовые масла групп IV и V – это синтетические масла, полученные при использовании такого технологического процесса, как синтезирование. Благодаря тому, что молекулы углеводородов, входящих в состав таких синтетических масел, одинаковы по размеру, а сами они не содержат загрязняющих и посторонних примесей, эти масла устойчивы и имеют длительный срок службы. ИВ синтетических масел превышает 150.

Базовые масла группы IV – это полиальфаолефины (ПАО), которые имеют более широкий диапазон рабочих температур, чем масла на минеральной основе. ПАО прекрасно эксплуатируются при очень низких и очень высоких температурах. Базовые масла группы V классифицируются как все прочие масла (сложные эфиры); сюда относятся силиконы, полиалкиленгликоль (ПАГ), полиоловые сложные эфиры и т.д. Базовые масла группы V обычно используются как источник сложных эфиров, добавляемых в другие базовые масла. Их добавление улучшает эксплуатационные качества существующего полиальфаолефинового базового масла.

ПАО с добавлением сложных эфиров чаще всего используются в автомобильной промышленности. По сравнению с минеральными маслами ПАО имеют следующие характеристики: чрезвычайно высокий ИВ, высокая устойчивость к температурному окислению (сопротивление окислению), низкая летучесть (меньшие потери масла при высоких температурах), прекрасная вязкость при низких температурах, однородный дистиллят базовых масел, отличные показатели температуры застывания, а также прекрасная гидролитическая стабильность (сопротивление воздействию воды). У ПАО есть и недостатки, среди которых ограниченная способность растворять присадки к маслу, небольшой риск усадки резиновых уплотнений и более высокая потребительская стоимость. Однако эти минусы компенсируются тем, что растворимость масла повышается при добавлении в ПАО сложных диэфиров. Отдельная группа сложных эфиров, называемых модификаторы набухания уплотнений (МНУ), при смешивании с маслом устраняет любую возможность усадки резиновых уплотнений. МНУ – это кондиционер для резиновых уплотнений, который очищает их, а ПАО смазывает очищенные уплотнения. И наконец, более высокая стоимость ПАО компенсируется более длительными интервалами между заменами синтетических масел. Для увеличения ИВ масел в них добавляют усилители действия под названием «Присадки для повышения ИВ». Они представляют собой длинноцепочечные молекулы, которые под воздействием механического сдвига могут разрываться на части, что со временем приводит к снижению вязкости масла. Сдвиг происходит на участках повышенной нагрузки – в масляном насосе, в области коленвала, распределительного вала, поршневых колец и т.д. Гидродинамическая пленка масла может ненадолго выдавливаться из пространства между двумя металлическими поверхностями, в результате чего длинноцепочечные молекулы расщепляются на более короткие и более легкие молекулы, которые обладают более низким сопротивлением движению частиц. Сдвиг также может стать причиной образования нагара, залипания колец, увеличения расхода масла и усиления износа двигателя. В синтетических маслах обычно используются самые лучшие «Присадки для повышения ИВ» в меньшем количестве, чем в минеральных маслах. Благодаря меньшему количеству таких Присадок для повышения ИВ масло сохраняет более высокий класс вязкости (5W-20) в течение более длительного времени. Такие «Присадки для повышения ИВ» сохраняют прочность масляной пленки в 5-10 раз лучше, чем минеральные масла.

Как уже указывалось выше, одним из основных преимуществ синтетических масел является их стабильный пограничный слой, благодаря которому они охотно прилипают к деталям двигателя, когда он выключен. У старинных и высокопроизводительных автомобилей это действие зачастую продолжается длительное время. Этот защитный пограничный слой уменьшает контакт металла с металлом в течение самых важных секунд после запуска двигателя. Прекрасная маслянистость (уменьшенный коэффициент трения масла в сравнении с другой жидкостью аналогичной вязкости) синтетических масел снижает износ двигателя в течение первоначального самого важного запуска двигателя. У минеральных масел такой стабильный пограничный слой отсутствует, и при выключении двигателя масло быстро вытекает в поддон картера. При этом наличие пограничного слоя у синтетических масел дает их сторонникам столь необходимую уверенность, когда автомобиль заводится после длительного простоя. По некоторым оценкам, до 90 процентов всего износа двигателя приходится на первоначальный запуск и первые секунды работы.

Давайте подробно рассмотрим эту ситуацию. Прекрасная защита от сдвигающей нагрузки, которую обеспечивают синтетические масла, в наибольшей степени обусловлена однородностью их молекул. Поскольку в обычных минеральных маслах масляное сырье вырабатывается из сырой нефти, все молекулы нефтяной основы имеют примерно одинаковый вес – они были отсортированы (т.е. «очищены») по своей точке кипения. Однако с точки зрения структуры эти молекулы могут быть совершенно различными по форме и длине. То, насколько молекулы химически схожи, в большей степени зависит от везения и геологических особенностей места происхождения нефтяной основы.

Необходимо пояснить, что у всех нефтяных основ минеральных масел есть кривая перегонки, которая представляет среднее распределение молекулярной массы, при этом подъем кривой – расчетный вес масла – находится в центре Гауссовой кривой плотности распределения (колоколообразной кривой). С химической точки зрения компоненты столь разнообразной по составу нефтяной основы будут иметь различные свойства и показатели сдвиговой прочности. В ходе эксплуатации более мелкие молекулы в нижней части кривой перегонки, которые имеют более высокую летучесть, быстро испарятся, что приведет к постепенному загустению масляного дистиллята. Молекулы с более длинными цепями, находящиеся в верхней части кривой перегонки, хрупки и могут разрушаться под большим давлением, снижая эффективность пограничного смазывающего слоя. Так как молекулы синтетических масел практически идентичны по длине, строению и форме, Гауссова кривая распределения их веса плотная, а их прочность или химические свойства составляющих их молекул практически одинаковы. Поэтому такой оптимизированный масляный дистиллят защищает гораздо лучше и дольше, чем минеральные масляные дистилляты.

Мы связались с компанией AMSOIL с тем, чтобы протестировать весь спектр синтетических масел для двигателя, трансмиссии и заднего дифференциала на нашем автомобиле Dodge последней модели. Автомобиль для испытаний – Charger 2006 г. выпуска с объемом двигателя 5,7 л, в котором использовались масла класса вязкости 5W-20 Mopar ATF+4 и Mopar 75W-140 (на минеральной основе). Моторное масло класса вязкости 5W-20 компании AMSOIL из серии Signature и подходящий к нему синтетический масляный фильтр EA обеспечивают межсервисный интервал до 25 000 миль, 700 часов или одного года. Были выбраны жидкость для автоматических трансмиссий Multi-Vehicle Synthetic компании AMSOIL из серии Signature, редукторное масло Severe Gear класса вязкости 75W-140 компании AMSOIL и присадка к трансмиссионному маслу Slip Lock компании AMSOIL (тюбик весом 4 унции).

После заправки продукцией компании AMSOIL Charger сжег пять полных баков топлива, и было установлено среднее значение пробега в милях на галлон израсходованного топлива. С продукцией компании AMSOIL оно увеличилось на 0,9 мили на галлон. Charger был установлен на мощностном стенде Mustang Технологического колледжа штата Пенсильвания, и эксплуатационные показатели также увеличились. Максимальный крутящий момент был выше на 2,6 фунта/фут, а максимальная мощность увеличилась на 4,4 л.с. Несмотря на то, что мы не смогли оценить износ деталей, компания AMSOIL и независимые исследования показали, что использование синтетических масел снижает износ и обеспечивает большую чистоту комплектующих, благодаря чему увеличивается срок службы подшипников, поршней, колец, муфт сцепления, ленточных хомутов, шестерен и т.д.

Так почему бы не попробовать синтетические масла на своем автомобиле концерна Chrysler? Их начальная стоимость компенсируется увеличением межсервисного интервала и срока службы деталей двигателя, обусловленным однородной структурой молекул, температурой застывания при низких температурах, прекрасной устойчивостью вязкости, улучшенными характеристиками сдвиговой прочности и великолепной защитой пограничного слоя. Более длинный межсервисный интервал означает меньше выбросов отработанного масла и пользу для окружающей среды. Кроме этого, используя синтетические масла в автомобилях концерна Chrysler, вы получите финансовую выгоду за счет экономии топлива, а еще под вашей педалью газа в качестве бонуса появится несколько дополнительных пони.

Несмотря на мгновенную краткосрочную выгоду, самый большой плюс синтетических масел заключается в их способности существенно продлить ожидаемый срок службы важнейших изнашиваемых элементов на участках максимального контакта металлических поверхностей. Если вы планируете ездить на своей машине в течение многих лет после окончания гарантийного периода, с таким синтетическим маслом, как AMSOIL, подшипники, кольца, цилиндры, толкатели клапана, выступы кулачков, направляющие втулки клапанов, ленточные хомуты, детали сцепления и насосы будут функционировать как новенькие даже после окончания обычных интервалов переборки, а это означает, что в вашем кармане останется больше денег.

Оригинал статьи http://www.hotrod.com/articles/truth-synthetics-way-just-extra-hp/