Присадки к моторным маслам

Реклама нередко использует уловки, обещая нам удивительные результаты с применением сложных терминов. Что интересует обычного покупателя, изучающего автохимию? Прежде всего, это мощность, динамика и расход топлива. Однако реально ли достичь таких изменений? Важно понимать, насколько велико влияние добавок, чтобы не завышать ожидания.

Когда в двигатель поступает литр топлива, сколько его реально использовано, а сколько потеряно? Наиболее эффективны тяжелые судовые дизели, где используется до 540 мл из литра. В маленьких двигателях, например, бензопилы, лишь 150-200 мл. В условиях пробки эффективность существенно снижается, и из литра не сгорает 80-100 мл. Механические потери топливной системы ослабляют общую эффективность. Трибосоставы могут уменьшить трение и улучшить работу двигателя, что, в свою очередь, способствует повышению КПД.

В двигателе различают три типа трения:

1. Сухое трение: наблюдается, когда две шероховатые поверхности соприкасаются без смазки. Это может происходить в начале работы после продолжительного простоя, когда система смазки еще не активирована.

2. Граничное трение: между контактирующими поверхностями имеется тонкий слой масла, однако его толщина недостаточна для образования надежной пленки. Такое состояние возможно в определенных режимах работы, например, при низких оборотах коленчатого вала и высокой нагрузке, когда на узлы трения действуют значительные силы, и масло перегревается.

3. Гидродинамическое трение: детали отделены стабильным масляным слоем, толщина которого превышает критическую, принятый за утроенную высоту шероховатостей.

Например, в двигателе ВАЗ-2112 с пробегом 110 тыс. км сила сухого трения может составлять 20-40% от внешней нагрузки, граничного — 5-15%, а гидродинамического — снижается до долей процента. Для экономии следует максимально использовать гидродинамический режим, достигаемый оптимизацией форм деталей и подбором подходящих масел. Это также предполагает снижение общей шероховатости и коэффициентов трения, расширяя зону гидродинамического трения, особенно при малых оборотах и максимальных нагрузках. Некоторые могут возражать, что на идеально гладких поверхностях масло не удержится, и будут правы, однако в данном случае действуют новые свойства поверхностей, обеспеченные трибосоставами. В этом контексте стоит отметить, что триботехнические составы помогают восстанавливать рабочие поверхности, устраняя царапины и другие дефекты, что особенно эффективно для старых двигателей.

Результаты измерений микротвердости на поверхности коренных шеек коленчатого вала изношенного двигателя до и после обработки трибосоставом, содержащим геомодификаторы трения (ГМТ), демонстрируют снижение твердости до обработки. Это указывает на износ и истончение упрочнённого слоя. Две последовательные обработки трибосоставом Супротек способствуют постепенному восстановлению твердости, образуя новый упрочнённый слой с заметно меньшим коэффициентом трения, при этом размер шейки не увеличивается.

Снижение трения. Трибосоставы эффективно снижают коэффициенты трения. Существуют различные рабочие режимы двигателя, в которых масляная пленка оказывается недостаточной (например, на низких оборотах), нагрузки чрезмерными (при номинальных условиях) или масло перегревается. В таких ситуациях доля граничного трения может существенно превышать гидродинамическое. Наиболее заметный эффект от применения трибосоставов наблюдается на холостом ходу, когда вся энергия, произведённая при сгорании, теряется на механические потери, а также на низких оборотах и при номинальных нагрузках.

Повышение и выравнивание компрессии. Устранение отложений и коррекция дефектов на рабочих поверхностях цилиндров и поршневых колец приводят к значительному увеличению компрессии и её выравниванию между цилиндрами, что не только экономит немного топлива, но и улучшает пусковые характеристики двигателя.

Некорректное использование терминов

Присадки для моторного масла играют значимую роль в формировании его свойств. При каждой замене масла в него добавляются компоненты, составляющие 20–30% от общего объема. Тем не менее, эти добавки не влияют непосредственно на характеристики масла, а на поверхности трения, что относит их к другой категории. Поэтому более точно будет назвать их триботехническими составами. 

Геомодификаторы трения (ГМТ) представляют собой группу трибосоставов, в которую входят мелкодисперсные минералы на основе серпентинита. Эти порошки способствуют мягкому полированию трений и образуют защитные слои. 

Металлоплакирующие составы включают мелкодисперсные частицы мягких металлов, преимущественно меди, которые образуют прочную пленку на движущихся частях двигателя, закрывая шероховатости. 

Слоистые модификаторы — это трибосоставы, содержащие вещества, такие как графит и дисульфид молибдена, которые благодаря своей слоистой структуре обеспечивают низкий коэффициент трения на рабочих поверхностях. 

Термин «кондиционеры металлов» — это маркетинговый ход, представленный производителем. Эти составы создают защитную «сервовитную» пленку, которая, по всей видимости, обладает свойствами вышеупомянутых групп.

И сколько же это на практике? С теорией все ясно: трибосоставы действительно могут дать заметные преимущества. Но каковы реальные результаты? Наиболее ощутимый эффект ожидается в тех режимах, где механические потери значительно влияют на коэффициент полезного действия (КПД). В частности, в режиме холостого хода, когда обороты минимальны и двигатель находится в условиях граничного трения.

Предположим, применение трибосостава снижает коэффициенты трения в 1,5 раза. Если потери на трение составляют 60% от общих механических потерь, то в режиме холостого хода общее снижение расхода топлива может составить 20%. 

При частотах до 1500–2000 об/мин соотношение гидродинамического и граничного трения примерно равное. Эффект от снижения гидродинамического трения зависит от состояния двигателя: у нового мотора он минимален. Если же есть повреждения, снижение потерь составит 5–7%. Таким образом, общий эффект может достигать 10–12%, что приведет к экономии топлива на 3–6%.

Замеры компрессии показывают, что после обработки трибосоставом улучшается уплотнение камер сгорания. На примере легковушки с атмосферным двигателем 1,6 л с еженедельным расходом топлива около 50 л, после обработки он снижается до 46 л, что соответствует 8% экономии.

Какие ожидания можно возложить на мощность и динамику? Увеличение мощности должно пропорционально соотноситься со снижением трения. Сколько это будет в «лошадках»? Предположим, что двигатель обладает номинальной мощностью 105 л.с. При КПД на уровне 0,73, что характерно для атмосферных двигателей, такие механические потери составляют 39 л.с. На номинальных показателях, где преобладают гидродинамические силы, а незначительная часть времени тратится на граничное трение, снижение механических потерь может составить 5–8%. Это обернется лишь несколькими «лошадками». Много ли это? Вряд ли, но данный прирост сопоставим с результатом простого тюнинга без разбора мотора. Гораздо важнее другое: максимальный эффект динамики, как показали испытания, достигается за счет изменения моментной характеристики двигателя. Хотя прирост крутящего момента не очень велик, его максимум смещается ближе к низким оборотам, и кривая становится более плавной, что заметно при нажатии на газ. Итак, теоретически преимущества трибосоставов очевидны, но это лишь начало обсуждения добавок в масла. Есть еще много вопросов — например, их способности, эффективность и правильное применение. Об этом поговорим в следующий раз.