Сегодняшний пост - про моторные масла для автомобилей. Сорри, теории с историей сегодня будет много. Поэтому про другие масла напишу 3-ю часть. Для ЛЛ прямо тут приведу цитату из камента юзера @ninjauser:
... про масла главное написать, чтобы лили минералку или полусинтетику и меняли раз в5-7 тыс.км. А вот почти половина синтетик - шансы на убой двигла. Ну и чем больше рабочий диапазон синтетики (разница между "зимней" и "рабочей" вязкостью) тем больше комплект присадок и менее стабильно масло.
Смешиваются все масла между собой отлично.
Это действительно самое главное. И правда на 99%. Ниже - слегка занудное обоснование с любопытными фактами.
Что общего у всех масел? Как ни удивительно - они масляные ;) Т.е. не образуют раствора с водой ни при каком соотношении. При этом они могут делаться совсем из разных исходных продуктов - от молока до рапса, от нефти до тюленей. В зависимости от исходного сырья масло будет: минеральным - обычно из нефти (но бывает и из угля), растительным (из оливок или клещевины, например), животным (по традиции называемым жиром - потому что твердый при нормальных условиях) или синтетическим. Вот его делают путем синтеза (не зря же назвали) из любого углеводородного сырья, хорошо получается из газа, но и из нефти нормально заходит.
Для применения конкретно в современных двигателях используют минеральные и синтетические масла, остальное ушло в историю, оставив на память забавные истории про кормление автомобилей китовым жиром и касторкой. И - некоторые знания в голове у химиков, что нужно хотеть от синтетического масла. Ведь тут как: чистое минеральное масло - это продукт нефтеперегонки, тщательно очищенный десять раз. Что смогли, то и добыли. А двигателю нужно что-то слегка другое. Что же нужно двигателю?
1. Масло должно смазывать - т.е. обеспечивать пленку между трущимися поверхностями. Нет пленки - есть сухое трение и катастрофический износ. Причем помимо пленки на кулачках распредвала, например, масло также формирует масляный клин в шатунных подшипниках, например, а там и скорости и нагрузки куда выше.
2. Масло должно быть стабильным - не разлагаться, не испаряться, не замерзать и не полимеризоваться от температуры и другой химии, встречающейся в двигателе и около него. Ни за какое время в пределах срока между ТО.
3. Масло должно обладать вполне конкретной вязкостью. Слишком жидкое моментально вытечет из зазоров, слишком густое туда просто не попадет. И, что характерно, оно должно обладать именно этой вязкостью в очень широком диапазоне температур - как минимум от минус 30 до плюс 150. Конечно, двигателестроители стараются снизить требования к вязкости, однако против физики не попрешь.
4. Масло должно смывать продукты горения топлива и продукты износа двигателя - успешно удерживая в себе первые и доставляя до масляного фильтра вторые на протяжении всего срока службы между заменами масла. Для этого внутри масла должны быть специальные полярные молекулы с хвостиками из Н+ и ОН- групп. Именно они обеспечивают маслу липкость - хрен отмоешь.
5. Масло должно охлаждать поверхности и защищать их от коррозии.
6. И наконец масло должно работать как несжимаемая гидрожидкость - в гидрокомпенсаторах, например. Но этот пункт даже не надо бы дальше рассматривать - он будет выполняться всегда, пока масло - это жидкость. А если масло становится пеной - то не выполняется. Поэтому из этого пункта заметим себе только одно - в масле обязаны быть антипенные присадки, и вот только теперь про него забудем
Из всего вышеперечисленного 1 и 5 является имманентным свойством любой неполярной гидрофобной жидкости - т.е. собственно масла, и 2 - выполняется для всех хорошо очищенных минеральных масел нефтяного происхождения. А вот 3 и 4 - специфические требования именно для моторного масла. И вот, например, неполярность (п.4) вступает в противоречие со стабильностью (п.2) и защитой от коррозии (п.5).
Т.е. если взять, например, индустриальное масло И40 - которое фактически продукт прямой перегонки нефти, то можно увидеть приличную смазывающую способность(1), стабильность(2) и защиту от коррозии(5) . Но при этом и отвратительную зависимость вязкостных характеристик от температуры (3) - при -10 его можно резать ножом, при +100 оно жидкое, как вода. И оно очень плохо удерживает в себе грязь (4). Чистое масло=грязный двигатель.
Что же делать с вязкостью? У химиков есть решение (А) - полимерные загустители, например полиметакрилатные. При низких температурах они мало влияют на вязкость, при больших - заметно ее увеличивают. Т.е. берем масло нужной вязкости при -30 и капаем туда загустителя? как-бы да, но - нет! Не капаем, а бухаем от души. Если использовать чистое минеральное масло прямой перегонки (берем SAE 5, например), то чтоб получить, например, 5W30 надо бухнуть туда около 10..15% загустителя. Это реально дофига! И его свойства совсем другие, чем нужны для масла - он и не смазывает, и нестабилен, и кучу грязи при разложении производит.
Ну на самом деле можно взять другой загуститель, подороже, и положить поменьше, скажем 8%, только вот это глупо, ...
...потому что есть способ дешевле: (Б) - использовать гидрокрекинг. Это специальная обработка нефтяного масла в присутствии перегретого пара (гидро-) в результате которой молекулы масла разрушаются (-cracking), не все, некоторые, и получается смесь нормальных и поломанных молекул. Поломанные при высокой температуре ведут себя похоже на полимерный загуститель, хотя куда слабее, но зато! 1) мы практически не ухудшили смазывающих свойств базового масла и 2) из 1 тонны нефтяного масла прямой перегонки мы получили на 10% больше гидрокрекингового и 3)в масле появились полярные молекулы - т.е. моющей присадки можно класть поменьше.
В зависимости от исходного сырья и конкретной технологии и режима можно получать довольно разное базовое гидрокрекинговое масло. Но общее правило работает: чем меньше меняется вязкость (чем больше разница между цифрами до W и после) тем меньше итоговая жидкость похожа на масло. В первую очередь ухудшается стабильность, затем - смазывающие свойства.
В реальной жизни способы (А) и (Б) совмещают, пытаясь достичь хоть-как-то приемлемых свойств. Иногда удается - нечасто.
Худо-бедно все вопросы мы решили, кроме одного: грязь в масле, а ее уже много.Что же, для улучшения моющих свойств добавляют присадки, т.е. мы имеем уже 3 присадки, вместе с антипенной и загустителем. Ну и смазывающей способности мало не бывает (тем более мы масло гидрокрекингом попортили) - поэтому добавляют еще и антифрикционные присадки. Что же мы имеем с гуся в итоге? Все эти присадки - нестабильны и разлагаются. К тому же при сгорании масла они оставляют минеральный осадок - песочек, попросту. Т.е. улучшая, вроде бы, некоторые свойства масла мы ухудшаем другие... Что же, улучшаем мы критически важные свойства, а ухудшаем... ну так, вроде в допустимых рамках, так что - добавим-ка мы еще этих вкусных хрустящих булочек - моющих присадок. Да, грязи в масле стало больше, но удерживается она в нем куда стабильнее.
Итого малый джентльменский набор присадок в КАЖДОМ масле: немножко антипенных, чуть побольше антифрикционных, с хорошим запасом моющих и бухнем от души загустителя.
Вот на таком масле мы все и ездим. Ну почти все... Как же так, скажете вы? Есть минералка, но есть же и синтетика! Ну.... как бы да, но не совсем. Вот все, что написано выше про гидрокрекинг - где-то с 90х годов производители масла обнаглели настолько, что начали называть это масло синтетическим. Некоторые, смущаясь, поначалу писали Semi-Syntetic (что в дословном переводе означает "как-бы синтетические" но на русский маркетологи талантливо перевели это как "Полусинтетика"), потом же официально решили договориться, что это теперь синтетическое масло. Ну как же - молекулы же синтезируются? Раньше же их не было? И все!
Так вот, есть конечно и настоящее синтетическое масло, немцы еще в войну озадачились тем, чтоб не разбирать каждые 20 моточасов двигатель для мойки внутри. Они подумали - мы же щас самые продвинутые, даже бензин из угля делаем, неужели не сделаем из газа нужное масло, чтоб без присадок сразу работало как надо? Забегая вперед - нет, совсем без присадок не могут даже сейчас, но в целом, да у них получилось. Сделали они масло из полиалкиленгликолей (ПАГ) и успешно наливали его в свои самолеты до конца войны. Потом это также успешно стали делать американцы. В то же время Rolls-Royce вместе c Royal Dutch Shell активно тренировали навык создания синтетического масла вместо касторки, которое тоже применялось в авиации, но уж совсем безобразно засирало мотор, однако для реактивных двигателей поначалу альтернативы не было. Их тоже постиг успех - они таки сделали синтетический аналог касторки - назвали его "эфирным маслом" (по английски - "Ester oil"), что на русский перевели как эстеровое масло. И в недавнее уже время, где-то в конце 70х Mobil придумал масло из полиальфаолефинов (ПАО), каковое на сегодня является наиболее широко распространенным истинно синтетическим маслом.
Типичные тараканы про синтетические масла - что они растворяют резинки. Это неправда, конечно, но имеет под собой основу.
1. Первые масла действительно были более активны чем современные, а резина куда говенней, поэтому масло нолитое вместо МиГ 17 в Москвич 407 действительно растворяло москвичовские сальники. Да, все три. Да, даже в заднем мосту. Москвич 407 и МиГ 17 канули в лету, а память народная жива.
2. Синтетические масла гораздо более текучие (особенно эстеровые) чем минеральные, поэтому через неплотность, недоступную для минералки, они замечательно пролезают и пачкают собой весь двигатель и асфальт под ним. Реальная утечка не больше столовой ложки, а грязи прилипает - как будто там полканистры.
С теорией мы слегка разобрались, а что же у нас на практике? Приходим в магаз, а там 15 полок с маслом. И все, что характерно, хорошие (по словам производителей), но и разные в то же время! Что опять же характерно, но одна сука не напишет наливайте в наш замечательный автомобиль только масло Бристольской нефтяной компании! Нет, вру, один из производителей так делал, даже на масляной крышке у многих до сих пор написано "BMW recommends Castrol". И обосрался. Потому что Кастрол ему ничего не обещал, в смысле сохранения в производстве определенного масла и даже сохранения рецептуры этого определенного масла. И в определенный момент эту рецептуру и поменял - что привело к стремительному умиранию некоторых (и немало их!) типов БМВ-шных моторов. Ну и не только их, но никто кроме БМВ же, не рекомендовал..
ШТОА? Как же это понимать? А вот как: любой производитель в любом масле может поменять абсолютно все, что угодно - как базу, так и пакет присадок в любом объеме и соотношении. Так что взяв канистру 5-летнего масла и современного (абсолютно одинакового на вид, одного производителя, одной линейки, одинаковой вязкости с теми же допусками) - вы можете получить совершенно разное масло. Более того, современное масло... ну, пусть Кастрол, может быть много более похоже на современный... ну, пусть Шелл, (вплоть до полной неразличимости даже по хим анализу) чем на пятилетний Кастрол. Секрет прост. Фирм, которые делают базовое масло - десяток во всем мире. Фирм, которые делают пакеты присадок - и того меньше - 3 известны широко и...все? Да, потому что присадки к маслу сертифицируются автопроизводителями, а это хорошие деньги! И если ты, как производитель масла, хочешь чтоб твое масло получило допуск MB229.51, будь добр купить пакет присадок у Лубризола, а иначе - хер ты допуск получишь. Так что покупая масло фирменное Тоуота и какое-нибудь Idemitsu вы получите ровно одно и то же, только за совсем разный ценник. Что характерно, Idemitsu заплатит лицензионные отчисления еще Хонде и Ниссану и продаст то же самое масло еще в три раза больше и в три раза дороже.
Типичные тараканы:- масло Мобил нельзя смешивать с маслом Петроканада, оно свернется (или присадки прореагируют и выпадут в осадок). Нет, конечно. Пакетов присадок, напоминаю, во всем мире по пальцам одной руки сосчитать. Ну пусть двух, трех, но пакеты все собраны из одних и тех же компонентов. Масляная база же ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ не должна ни с чем реагировать.
Сдается мне что к этому вагону надо писать надо еще тележку, уж насколько маленькой она выйдет, ... короче, ждите сегодня часть 2.1 - завершение про моторные масла, про вязкость, классы качества, маркетинг и тараканов в этой связи. Ну и что почитать на каникулы для энтузиастов.