Из чего состоит синтетическое моторное масло и как его производят

Современный рынок автомобильной химии и расходных материалов поражает разнообразием продукции. Это же утверждение относится к смазывающим жидкостям. Даже бывалому автомобилисту выбрать для своего автомобиля лучшее синтетическое моторное масло совсем непросто. На этот выбор влияют несколько составляющих. Цена продукта является одной из немаловажных. Также стоит заметить, что синтетика производится по разным технологиям, из разных материалов. Поэтому ценовой диапазон на эти масла довольно широк.

Рисунок 1

Зачем нужны моторные масла и каковы их основные функции

Современные двигатели внутреннего сгорания (ДВС) работают таким образом, что между поверхностями их деталей происходит постоянное соприкосновение. Этот процесс сопровождается трением, которое, в свою очередь, приводит к выделению большого количества тепла. Из-за этого, к сожалению, ДВС не имеют такого высокого коэффициента полезного действия (КПД), как нам хотелось бы. Смазывающие жидкости, предназначенные для моторов, призваны уменьшить этот коэффициент трения до минимальных значений. Это – энергосберегающее свойство, позволяющее экономить топливо.

Кроме того, они выполняют целый ряд других функций, позволяющих увеличить ресурс работы ДВС. Помимо смазывающих свойств, современные смазки имеют другие качественные особенности.

  • Предотвращают износ деталей двигателя – в тех местах, где смазывающий состав не может образовать плёнку достаточной толщины.
  • Обеспечивают лёгкий запуск мотора при низких температурах (до -35°С).
  • Отводят тепло от высоконагруженных узлов ДВС – таких как цилиндропоршневая группа.
  • Очищают силовой агрегат от побочных продуктов сгорания топлива – шлака, нагара, сажи, шлама, высокотемпературных лаковых отложений и других компонентов.
  • Уплотняют зазоры между кольцами поршней и цилиндрами, создавая максимальное давление внутри камер сгорания.
  • Обеспечивают подвижность маслосъёмных и компрессионных колец поршней, предотвращая их «залегание». Таким образом, смазывающие смеси минимально попадают в камеры сгорания.
  • Предотвращают коррозию деталей мотора.

 Рисунок 2

Синтетическое моторное масло должно сохранять свои свойства при большом разбросе температур – от сильных морозов (-40°С) до высокотемпературных рабочих режимов (+300°С). Наличие системы охлаждения не позволяет смазке нагреваться так же сильно, как металл. Она достигает лишь 105–110 градусов. Но создать эффективную смазывающую смесь для таких тяжёлых условий работы непросто.

Состав моторных масел

Рисунок 3

Что такое синтетическое моторное масло, гидрокрекинг и полусинтетика? Состав всех жидкостей для обслуживания двигателей состоит из основного (базового) масла, а также пакета присадок, которые улучшают эксплуатационные качества базового состава. Синтетика входит в основу смазывающих жидкостей четырех видов:

  • 100% синтетических из полиальфаолефинов (ПАО);
  • 100% синтетики на базе эстеров;
  • полусинтетических составов, в базовом составе которых от 20 до 50% синтетического продукта;
  • НС – синтетики, полученной методом глубокого каталитического гидрокрекинга.
API (стандарт Американского института нефти) подразделяет базовые смазки на несколько групп. Синтетические составы на базе ПАО – это 4-я группа, эстеры относятся к 5-й группе, полусинтетика – это смесь масел 2-й и 4-й групп. Каталитический гидрокрекинг – 3-я группа базовых смазок.

Пакет присадок состоит из нескольких добавок, каждая из которых берёт на себя определённые функции:

  • Модификаторы трения – снижают трение между трущимися металлическими поверхностями. К ним раньше относились такие материалы, как графит, дисульфид молибдена. Но они не могут растворяться, оставаясь внутри смазок, как взвеси мельчайших частиц. Поэтому сейчас вместо них применяются растворимые эфиры жирных кислот, образующие прочный молекулярный слой, способный значительно снизить трение.
  • Вязкостные загустители – позволяют масляной смеси поддерживать приблизительно одинаковую вязкость во всём диапазоне рабочих температур. Таким образом, смазка не загустевает при сильном морозе и не превращается в жидкость, когда её температура достигает отметки 100°С.
  • Моющие добавки – очищают силовой агрегат от высокотемпературных лаковых отложений, сажи, нагара, шлаков, а также других отложений, неизбежно возникающих при сгорании топливной смеси. Они, в свою очередь, подразделяются на две группы.
  • Детергенты – очень похожи по принципу своего воздействия на бытовые моющие средства. Позволяют нейтрализовать кислоты, которые появляются в составе масла и приводят к его старению. Такая щелочная нейтрализация предотвращает также коррозию металлических деталей.
  • Дисперсанты. Их задача – поддерживать загрязнения, вымытые детергентами, в растворённом, а также взвешенном состоянии после их попадания внутрь масляной жидкости. Таким образом, предотвращается их повторный осадок на поверхностях деталей и масляных каналов, пока они не попадут на бумажный фильтрующий элемент. Там взвешенные примеси отсеиваются, а растворённые остаются в смазке до самого конца.
  • Высокотемпературные, низкотемпературные противоизносные присадки – не допускают износа деталей там, где образование смазывающей плёнки невозможно из-за слишком малого зазора между трущимися поверхностями. Эти добавки внедряются в металлические поверхности. Когда они соприкасаются, происходит выделение температуры. Нагрев является катализатором химических процессов, приводящих к образованию «скользящих» металлических плёнок на этих поверхностях.
  • Антиокислительные добавки (антиоксиданты) – значительно уменьшают окислительные процессы, которые происходят внутри смазки. Их провоцируют высокие температуры, наличие окислов азота и кислорода. Это приводит к окислению, загустению, а также к разрушению структуры смазывающих смесей. Такие добавки увеличивают срок службы моторных масел.
  • Антикоррозийные присадки – устраняют воздействие продуктов окисления смазок. К этим продуктам относятся органические, а также минеральные кислоты. Добавки образуют тончайшую защитную плёнку на поверхностях деталей, не допуская их ржавления и коррозии.
  • Противопенные добавления – не допускают образования пены, когда моторное масло смешивается с воздухом, будучи во взболтанном состоянии от коленчатого вала ДВС. Когда это происходит, смазка теряет свои свойства. Мотор начинает испытывать масляное голодание, результатом которого является выход его из строя.
Как видно, состав синтетических масляных жидкостей довольно сложен. Это объясняется множеством функций, которые должно выполнять смазочное вещество для всесторонней защиты ДВС.

Основные характеристики масляных смесей

Одной из самых важных является температурно-вязкостная характеристика масла. Синтетика незначительно меняет свою вязкость в зависимости от температуры. При низких показателях смазка густеет, а при высоких – разжижаеся. Синтетическая основа и добавки-загустители обеспечивают хорошую проворачиваемость мотора при сильных морозах, а также доступ масла к деталям по узким каналам. Высокая рабочая температура ДВС не разжижает синтетику, ведь ей нужно обеспечить прочную защитную плёнку между поверхностями трущихся деталей. Уровни вязкости определяет классификатор SAE.

Такая величина, как индекс вязкости, определяет, насколько изменяется этот параметр в зависимости от температуры. Синтетические смазки имеют показатель на уровне 150–180 единиц и выше. Чем он больше, тем более качественной является масляная основа.

Рисунок 4

Температура вспышки показывает, насколько много легкокипящих фракций имеет смазывающая жидкость. Чем выше такая температура, тем ниже будет испаряемость, а также выгорание масел. Это значение должно быть больше 225°С. От него также зависят низкотемпературные свойства масел.

Температура застывания показывает предельную температурную границу, при которой смазка теряет текучесть, переставая работать. Для наилучшей зимней вязкости, 0W, это значение будет равняться от -45 до -50°С. Интересно, что чем ниже t° застывания, тем выше температура минимальной проворачиваемости ДВС.

Щелочное число (TBN) – чем оно больше, тем лучше для масла, выше его термоокислительная стабильность. Это означает, что синтетика будет дольше служить, чем другие виды смазок, потому что у неё самая высокая сопротивляемость к окислению. Свежие смазки имеют значение этого параметра от 8 до 14. По мере эксплуатации показатель падает.

Технологии производства синтетических масел

Какое синтетическое масло лучше и как оно производится, – вопрос волнует многих автомобилистов. Это зависит от качества молекул углеводородов, из которых состоят масляные смеси. Цепочки углеводородов должны состоять из атомов, размер которых приблизительно одинаков. Чем лучше этот показатель, тем качественнее синтетическая основа (см. рис. 4).

Если взять качественные показатели, отталкиваясь от минеральных смазок (100%), то основа, полученная методом гидрокрекинга, будет иметь значение 200%, синтетика из ПАО – 300%. Основа на базе эстеров – самое хорошее, но и самое дорогое масло, ему присвоена величина 500%.

Рисунок 5

Каталитический гидрокрекинг

Самый недорогой синтетический базовый состав получают из сырой нефти (рис. 5). Сначала из неё выделяются лёгкие фракции, затем они максимально очищаются от ненужных примесей. Чем лучше очищена основа, полученная по НС или VHVI технологии, тем ближе она приближается к Fully synthetic по своим качественным характеристикам. В некоторых показателях даже превосходит её. Единого мнения по классификации этих масел нет. Например, API присвоил им статус синтетических.

Многие производители пишут на своих канистрах НС или VHVI Technology, подчёркивая этим технологию гидрокрекинга. Эти смазывающие материалы намного дешевле 100%-ной синтетики. Единственное, что у них хуже – термоокислительная стабильность, поэтому их нужно менять чаще. Чуть хуже испаряемость и угар. Сегодня большинство синтетических смазок, предлагаемых покупателям, изготовлены на этой основе.

Рисунок 6

РАО

Это уже 100%-ная синтетика. Её изготавливают методом синтеза из лёгких углеводородных фракций – газов бутилена и этилена, сопровождающих нефтяные месторождения (рис. 6). Fully synthetic характеризуется такими характеристиками, как высокий индекс вязкости, хорошая температурная стабильность и устойчивость к окислению. У них более низкая температура застывания. В состав таких масел вводится гораздо меньше загущающих присадок, потому что сама основа качественная. Состав молекул однороден, из 10–12 атомов. К сожалению, такие смазки дороже НС синтетики в 2-3 раза.

Эстеры

Эти составы имеют существенные преимущества перед всеми остальными маслами. Самое главное – их молекулы обладают полярностью и могут прочно «приклеиваться» к металлическим поверхностям. Эстеры – экологически чистые продукты, поэтому с их утилизацией нет проблем. Вязкость эстеровых основ можно задать ещё на этапе их синтеза. К ним не добавляют загущающих присадок, так как они просто не нужны. Все достоинства сводятся на нет самой высокой стоимостью производства, которая гораздо дороже той же ПАО, не говоря уже о гидрокрекинговых продуктах. Поэтому их доля в общем объёме производства не превышает 3-5%. Несмотря на это, эстеровые синтетические смазки – наилучшие из всех.

загрузка…

Похожие публикации

12345 (Оцените статью)
Загрузка...

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *