Много лет назад, в 1873 году, профессору Джону Эллису удалось впервые получить моторное масло. Он немало времени уделил изучению характеристик сырой нефти. Многочисленные опыты позволили ему сделать вывод, что она обладает прекрасными смазочными характеристиками.

Добавив изготовленную смазочную жидкость в клапанный механизм паровых двигателей, он заметил, что движение клапанов стало намного плавней. Уменьшился износ деталей, увеличилось время работы силовой установки. Джон зарегистрировал свое открытие и открыл первое в мире производство моторной смазки.

Технология изготовления

Начинается все с добычи сырой нефти. Она подвергается фильтрованию, где очищается от вредных компонентов. Все операции выполняются на специализированных предприятиях, имеющих соответствующее оборудование. Моторные масла делятся на несколько типов, каждый из которых отличается комплектующими и свойствами.

Самыми дешевыми считаются минеральные. Они изготавливаются из нефти, которую подвергают фильтрации и стандартной прогонке. Синтетические относятся к самому дорогому классу. В их основу включены вещества, полученные после сложных химических манипуляций с продуктами из газа и нефти. Гибрид вышеописанных составов стали называть полусинтетикой.

Еще по теме: Щелочное число масла

Как делают моторное масло: производственный процесс

Современный процесс изготовления смазочных продуктов для новейшей техники подразделяется на несколько этапов. Сначала проводится подготовка сырья, из которого получаются определенные масляные фракции. Для получения компонентов автомасел используются специальные технологические установки, выполняющие переработку нефти в соответствии с поточными схемами.

После перегонки нефти получаются дистиллятные фракции масла:

350-420 градусов;
420-500 градусов;
Более 500С.

Современная нефтеперерабатывающая промышленность открывает новые возможности перегонки, используя минимальный фракционный состав. В итоге получается намного больше базовых масел.

На следующем этапе все фракции проходят очистку на специальных маслоблочных установках. Причем очистка может выполняться различными способами. В основном проводится селективная очистка имеющихся масляных фракций. Для этого используется:

Смесь трикрезола с фенолом;
Деасфальтизат, входящий в состав пропана.

В результате получается остаточный рафинат масляной фракции. Его гидроочистка выполняется в постоянном катализаторе. Происходит выработка остаточного рафината при температуре более 500°С. На заключительном этапе происходит получения товарных масел путем компаундирования масляных составляющих и специальных присадок.

Ежедневно на дорогах появляется все больше автомобилей самого высокого класса. Безусловно, изготовители моторных масел учитывают этот фактор. Каждый производитель автомобиля создает особое техническое задание по изготовлению новейшей смазки, соответствующей характеристикам двигателя автомобиля. Она должна надежно защищать двигательную систему и продлять срок ее эксплуатации.

У силовой установки любого автомобиля практически все узлы и механизмы взаимодействуют между собой. Это взаимодействие сопровождается возникновением силы трения между движущимися частями механизмов. Причем из-за высокой нагруженности некоторых механизмов, сила трения между трущимися поверхностями довольно высокая. Чтобы по максимуму снизить силу трения между элементами двигателя применяются смазочные материалы - моторные масла.

В задачу этих материалов входит создание тонкой пленки между трущимися поверхностями для предотвращения соприкосновения металлических элементов узлов и механизмов. Особенно пленка нужна на двух основных механизмах двигателя – кривошипно-шатунном и газораспределительном. Помимо снижения трения оно еще и выполняет охлаждающую функцию, частично отводя тепло с поверхностей узлов. Также в задачу входит омывание трущихся поверхностей для удаления частиц грязи.

Но не все моторные масла, применяемые на автомобилях - одинаковы. Схож только его состав. Оно, каким бы методом не получено, включает в себя масляную основу и комплект всевозможных присадок. Далее подробнее рассмотрим все, что касается моторных масел.

Состав моторного масла, классификация

Итак, все моторные масла в первую очередь разделяют по химическому составу основы, то есть, каким методом и из чего она получена.
По данному критерию все они делятся на три категории – минеральные, синтетические и полусинтетические.

Основа, она же база, для минеральных масел берется из сырой нефти. Для получения смазочного материала нефть фильтруют методом селективной очистки, а также депарафинизируют. Эти масла были первыми, которые применялись на авто. Однако сейчас они применяются все реже, поскольку по своим свойствам уступают двум другим.

Первые синтетические основы были получены путем химического синтеза. Поскольку производство его именно химическим путем довольно сложное, стоимость его была значительно выше минерального. Суть данного метода сводится к синтезу из молекул определенных химических веществ основы масла. Сложность получения основы заключается в надобности подбора из простейших углеводородов молекул с одинаковыми параметрами и свойствами для дальнейшего синтеза из них молекул основы.

Сейчас к категории синтетических смазочных материалов также относятся и смеси, полученные из синтетической основы с добавлением минеральной составляющей, или полученной путем гидрокрекинга. Но в таком случае оно уже не является полностью синтетическим.

Последняя категория – это полусинтетические масла. Данное название они получили из-за того, что включают в своем составе как минеральное, так и синтетическое масло. По сути, полусинтетик – это смесь двух масел, причем пропорции компонентов могут отличаться.

Базовое, полученное путем очистки и депарафинизации нефти;
Базовое, с высокой степенью очистки путем гидрообработки (минеральное улучшенной очистки);
Базовое, полученное методом гидрокрекинга, что обеспечивает индекс вязкости от 80 до 120;
Базовое, полученное методом гидрокрекинга с индексом вязкости выше 120;
Базовое, полученное из полиальфаолефинов (синтетические масла);
Базовое, не вошедшее в вышеуказанные категории (Эфиры, гликоли и т.д.);

Группы применяемых присадок

И это только классификация основы моторного масла. В состав его также входят присадки. Они обеспечивают ряд улучшенных показателей масла. Без них основа внутри силового агрегата долго не проработает, поскольку условия его работы часто меняются, что приводит к быстрому его разрушению.

Что касается присадок, то их подразделяют на три группы, каждая из которых направлена на выполнение определенных функций.

Производство масла Shell

Самой обширной считается группа функциональных присадок. Присадки этой группы обеспечивают большое количество положительных свойств, к примеру, присадки этой группы обеспечивают повышенный противоизносный эффект, антиокислительный эффект, препятствуют возникновению пены, защищают от коррозии.

Вторая группа, не менее важная – вязкостные присадки. В задачу этих присадок входит увеличение индекса вязкости масла и поддержание его определенного значения при разных температурных режимах.

Третья группа присадок – повышающих текучесть.

Процентная масса присадок в моторном масле может отличаться. В некоторых видах присадки составляют 5% от общего количества, но встречаются и масла, в которых присадки составляют 25%.

Классификация SAE

Существует несколько классификаций моторных масел, причем каждая из классификаций отвечает за определенные свойства. Самой распространенной классификацией является SAE. Данная классификация разработана Ассоциацией автомобильных инженеров. Она характеризует вязкость, а также свойства «прилипания» его к поверхности детали. По сути, вязкость – это свойство масла «прилипать» к поверхности металла, при этом оставаясь текучим. Данные свойства оно должно сохранять при определенных температурных режимах.

Согласно этой классификации масла подразделяются на летние, зимние и всесезонные. Причем летние и зимние виды подразделены на несколько видов, а вот всесезонные по такому принципу не подразделяются.

Всего согласно этой классификации производятся 6 видов зимнего и 6 видов летнего масла. Что касается зимнего, то его обозначение состоит из буквенно-цифрового индекса, а для обозначения летнего применяется только цифровой индекс.

Градация зимнего масла начинается от 0 и до 25, при этом обозначение последующего вида ведется через 5 единиц, то есть, 0, 5, 10 и так до 25. Дополнительным обозначением у зимнего масла выступает буква W – Winter. Чем меньше цифровое обозначение, тем вязкость его ниже при низких температурах. Так, зимнее масло 0W обеспечит запуск силовой установки даже при температуре ниже -30 С, поскольку вязкость даже при такой температуре будет не очень высокой. А вот масло 25W можно использовать при температуре не ниже -10 С.

Летнее же действует наоборот. Градация летнего масла ведется от значения 10 и до 60, причем значение последующего вида на 10 единиц больше, а буквенного обозначения не используется.

Так, масло с обозначением 20 сохранит вязкость при температуре до +20, а обозначение 50 указывает на сохранение вязкости при температуре до +50 и выше.

Но у нас распространение отдельно зимние и летние масла не получили из-за довольно широкого температурного диапазона в течение года. Смена сезонов привела бы как минимум к двукратной смене его в году.

Большее распространение у нас получили всесезонные виды масла. Этого вида вязкость указывается как для низких, так и высоких температур, и в обозначении их фигурирует и зимнее и летнее обозначение вязкости, к примеру, 5W-40. Но при этом показатели вязкости у 5W-40 могут отличаться от показателей, отдельно взятых зимнего 5W и летнего 40 масел.

Зато как таковых видов всесезонных масел нет, выпускаются они с обозначениями от 0W-50, до 25W-20.

Следует учитывать, что температурный показатель применения того или иного масла является приблизительным и производителями только рекомендуется. Реальные же температурные показатели зависят от многих факторов, в том числе и конструктивных особенностей двигателя.

Зачастую автовладельцы останавливаются только на этой классификации, считая, что знание температурного режима и вязкости вполне достаточно.

Классификация АСЕА

Однако есть и другие, не менее важные классификации. Имеется еще и классификация, разработанная ассоциацией европейских производителей автомобилей. Данная классификация имеет обозначение АСЕА.

Сводится эта классификация к возможности применения масел на тех или иных двигателях. Всего она включает 4 класса: А – для бензиновых силовых установок, В – для дизелей, применяемых на легковых авто, а также грузовых, с малой грузоподъемностью. Есть еще один класс – Е, к которому относятся дизели высокой мощности, устанавливаемые на большие грузовые авто.

Стоит отметить, что данная классификация также учитывает выпускаемые энергосберегающие масла. Особенностью их является сниженная вязкость при высоких температурах работы двигателя, чем у стандартных. За счет этого снижается и сопротивление скольжению между элементами двигателя, это положительно сказывается на потерях мощности из-за трения в силовом агрегате при работе. Однако повышенная текучесть этого масла приводит к тому, что пленка на поверхности тоньше, чем при использовании стандартного масла, соответственно скорость износа элементов двигателя выше, поэтому не всем агрегатам оно подходит.

Чтобы обозначить стандартное и энергосберегающее масло, кроме буквенного индекса применяется еще и цифровой. Всего цифровых индексов пять – от 1 до 5.

Энергосберегающие смазочные материалы в этой классификации получили индексы 1 и 5, а индексы 2,3 и 4 обозначают стандартные масла. При этом данные индексы применимы и к бензиновым и к . А энергосберегающие материалы по АСЕА обозначаются А1, А5, а также В1 и В5. Все остальные обозначения относятся к стандартным материалам. Для класса Е такого обозначения вида нет.

Классификация API

Примерно такая же классификация, но более обширная есть и у американцев. Разработанная классификация Американским институтом нефтепродуктов, ее инициалы API.

API подразделяет масла по общим эксплуатационным свойствам. Суть этой классификации сводится к применяемости его на двигателях разных годов производства. Эта классификация была введена только потому, что со временем силовые установки совершенствовались, требования к смазочным материалам и их присадкам возрастали. Также эта классификация учитывает конструктивные особенности двигателей.

Как и в классификации АСЕА, масла подразделяются по применяемости на двигателях – бензиновые и дизельные. Но обозначение применяемости к тому или иному двигателю другое: бензиновые – S, дизель – С.

Также эта классификация предусматривает буквенное обозначение классов характеристик и свойств смазочного материала.

Классификация API для включает в себя 12 классов смазочных материалов, разделенных по применяемости в двигателях. Краткие характеристики этих классов указаны в таблице:

Классификация API масел для бензиновых моторов
SA	Для силовых агрегатов, используемых без особых нагрузок
SB	Для силовых установок, используемых со средними нагрузками
SC	Для двигателей, используемых с повышенными нагрузками (применяется на авто до 67 г.в.)
SD	Для моторов средней форсировки, используемых с высокими нагрузками (применяется на авто до 71 г.в.)
SE	Для силовых агрегатов высокой форсировки, используемых с высокими нагрузками (применяется на авто до 79 г.в.)
SF	Для силовых установок высокой форсировки, используемых с высокими нагрузками с применением неэтилированного бензина, без применения турбонаддува (применяется на авто до 88 г.в.)
SG	Для двигателей высокой форсировки, с применением неэтилированного бензина, с использованием турбонаддува (применяется на авто до 93 г.в.)
SH	Для моторов высокой форсировки, с использованием турбонаддува (применяется на авто до 96 г.в.)
SJ	Для всех силовых установок (применяется на авто до 96 г.в.). Является заменой всех вышеперечисленных классов.
SL	Для всех силовых агрегатов (применяется на авто до 2004 г.в.)
SM	Для всех двигателей (применяется на авто, выпускаемых в настоящее время)
EC	Энергосберегающие смазочные материалы

Примерно такая же таблица есть и для дизелей, она тоже состоит из 12 классов:

Классификация API масел для дизелей
CB	Для силовых установок, используемых на повышенных нагрузках, среднего форсирования, без использования турбонаддува (применяется на авто до 60 г.в.)
CC	Для силовых агрегатов, используемых на повышенных нагрузках, высокого форсирования, без использования турбонаддува, а также с ним (применяется на авто с 61 г.в.)
CD	Для двигателей, используемых на повышенных нагрузках, высокого форсирования, без использования турбонаддува, а также с ним (применяется на авто с 55 г.в.)
CD+	Класс для японских авто, с улучшенными параметрами
CD-II	Для двухтактных силовых агрегатов (применяется на технике с 87 г.в.)
CE	Для моторов, используемых на повышенных нагрузках, высокого форсирования, без использования турбонаддува, а также с ним (введена на замену CC и CD классов. Применяется на технике с 87 г.в.)
CF	Для двигателей внедорожной техники, оснащенной распределенным впрыском (Применяется на технике с 94 г.в.)
CF-2	Для двухтактных силовых агрегатов (введено на замену CD-II класса)
CF-4	Для высокооборотистых двигателей, с использованием турбонаддува (применяется на авто с 90 г.в.)
CG-4	Для моторов, применяемых в тяжелых условиях (введено на замену CD, CE, CF-4 классов. Применяется на авто с 95 г.в.)
CH-4	Для высокооборотистых силовых агрегатов (применяется на авто с 98 г.в.)
CI-4	Для высокооборотистых силовых установок (применяется на авто с 2002 г.в.)

Следует отметить, что производятся некоторые виды масел, которые могут применяться одинаково как на бензиновом моторе, так и на дизеле. В таких смазочных материалах обозначение классификации API включает двойное обозначение, к примеру, API SL/ CH-4.

Также ассоциация разработала отдельную классификацию API для смазочных материалов, предназначенных для двухтактных силовых установок, а также классификацию трансмиссионных масел.

Также существуют и другие спецификации:

Альтернативный метод получения масла

Следует отметить, что разработки в создании новых моторных масел ведутся постоянно. Перспективным на данный момент является получение масла, а точнее основы для него, из природного газа. Эта технология сейчас активно разрабатывается компанией Shell.

Для получения основы, природный газ (метан) проходит несколько этапов. Вначале производится смешивание его с кислородом для получения синтез-газа, состоящего из водорода и монооксида углерода.

Затем из этого синтез-газа при помощи катализаторов выделяют углеводороды, но уже в жидком состоянии. Полученная жидкость подвергается гидрокрекингу, для разделения ее фракции. Одной из этих фракций и является масляная основа.

Для получения готового продукта остается только добавить необходимый пакет присадок.

Autoleek

* Машинные масла — все смазочные материалы, применяемые для смазки различных механизмов.
Машинные масла в частности включают в себя и автомобильные.

Позвольте начать с того, что необходимость в смазке деталей механизмов у человечества возникла уже несколько тысячелетий назад: животный жир, сало, растительное масло, деготь — эти вещества применялись для смазки колесных осей колесниц, карет, телег … а также различных механизмов, вроде мельниц и т.п.

Первое нефтяное масло появилось 140 лет назад и изобрел его, как ни странно, не инженер, а врач, американский медик Джон Эллис, который проводя медицинские исследования сырой нефти попутно заметил ее хорошие смазывающие способности- не буду ручаться за то, что он был действительно первым, но по крайней мере так гласит «официальная» история нефтяных масел.

Нефть и бензин были известны уже очень давно, однако применялись в основном в медицинских целях, например для полоскания горла при простуде — да-да, бензин продавался в аптеках!

Открытие доктора оказалось как нельзя кстати первым нефтеперерабатывающим компаниям, которые производили из нефти только керосин и бензин и отходы (70-80% массы сырой нефти! ) ранее были вынуждены выбрасывать или сжигать, а теперь оказалось, что их можно применять в качестве смазки для все более растущего парка автомобилей и промышленных двигателей и механизмов.

Нефтяные (минеральные) масла, получаемые путем перегонки сырой нефти, точнее остающиеся в остатке после получения из нефти топлива , обладают рядом отличных характеристик:

очень дешевы — это ведь фактически отходы основного производства (топливного), стоимость этих отходов уже включена в стоимость топлива, а тут за них еще и деньги платят;
не подвержены гниению и очень медленно окисляются при хранении, в отличие от растительных, и тем более животных жиров;
устойчивы к более высоким температурам;
формируют более прочную смазывающую пленку …

Качество нефтяного (минерального) масла зависит от следующих факторов:

1. Качество нефти, из которой произведено масло

Нефть представляет собой смесь около 1000 индивидуальных веществ, из которых большая часть, около 80-90% по массе является жидкими углеводородами, то есть собственно нефтью, а остальные 10-20% — это примеси: соединения преимущественно серы, а также азота, кислорода, металлов …

Соединения серы принято считать наиболее вредными примесями и от них в первую очередь стремятся избавиться при очистке нефти и нефтепродуктов … однако каждая медаль имеет две стороны — сера не только вредна, но и полезна, о чем расскажу позже.

Сама нефть, те 80-90% жидких углеводородов, тоже неоднородна по составу: углеводороды чрезвычайно разнообразны, из них можно выделить десятки и даже сотни разных фракций , например бензин, керосин, лигроин, нафта, ацикличные углеводороды, ароматические углеводороды, асфальт … и так далее.

В зависимости от месторождения, в зависимости от конкретного состава углеводородов и примесей, нефть бывает черной, коричневой, красной и даже абсолютно прозрачной, нефть может иметь совершенно разные запахи … и тем не менее это все называют одним словом — нефть , или сырая нефть , несмотря на то, что две нефти с разных месторождений могут быть качественно совершенно разными продуктами.

Качество сырой нефти, ее состав и содержание разных фракций очень сильно зависит от месторождения.

2. Качество процессов переработки сырой нефти.

Сырая нефть поступает от месторождения на нефтеперерабатывающий завод (НПЗ), где проходит ряд обработок:

подготовка к переработка — нефть очищают от воды, солей и некоторых примесей;
первичная переработка — перегонка, в результате которой получают легкие и тяжелые бензиновые фракции, керосиновые фракции, дизельные фракции и мазут .
возможно ряд других обработок с разными целями

Качественный состав полученных нефтепродуктов зависит от качества нефти и от качества процессов переработки, таких как очистка сырья, температура возгонки и точность ее регулирования, дополнительные обработки.

3. Качество процессов переработки мазута.

Мазут — от арабского «Мазхулат», отбросы.

Раньше мазут выбрасывали, затем стали использовать в качестве судового топлива, а в наше время от поступает на дальнейшие переработки, в результате которых получают в частности и нефтяные (минеральные) масла, но по-сути мазут все-равно остается отходом основного топливного производства — спросите любого экономиста и он Вам подтвердит, что стоимость отходов производства включается в стоимость продукции.

Когда мы покупаем бензин или дизтопливо, мы платим и за мазут, включенный в себестоимость топлива, а значит производителю нефтяных (минеральных) масел сырье достается бесплатно, то есть даром!

Мазут, будучи остатком (отходом) производства светлых нефтепродуктов, содержит в себе все примеси, оставшиеся от сырой нефти, а также ряд таких тяжелых веществ, как гудрон и битум — что будет, если эти вещества попадут в двигатель Вашего автомобиля в составе масла ???

Поэтому мазут в процессе переработки очищают. Очистка может производиться растворителями и гидроочисткой — от используемых растворителей и/или от параметров процесса гидроочистки зависит качество базового нефтяного (минерального) масла.

От того, насколько тщательно мазут очищен от примесей и тяжелых нефтяных фракций зависит качество и стоимость базовых нефтяных (минеральных) масел.

Однако развивающееся автомобилестроение стало предъявлять машинным маслам еще более высокие требования — в предыдущей статье я уже упоминал пять основных функций моторного масла как детали , а ведь этими функциями требования к маслу не ограничиваются.

В определенный момент стало понятно, что даже самые качественные масла, получаемые путем перегонки из сырой нефти, не справляются и не могут справиться с этими растущими требованиями.

Тогда в дело вступили «присадки » …

Присадки — это особые добавки к маслу, которые применяются для повышения его потребительских свойств.
Само нефтяное масло в таком случае называется базовым маслом, или основой, а смесь базового масла и присадки и является тем самым коммерческим маслом или просто маслом, которое мы можем купить в магазине.

1. Присадки компенсируют недостатки базового масла

Если базовое масло слишком «жиденькое», водянистое, то этот его недостаток «компенсируют» добавлением загустителя. Правда такое «компенсирование» больше похоже на обман покупателя — лучше бы взяли базовое масло подороже, зато качественнее и долговечнее.

Это как силиконовая косметология — вроде недешево стоит и должно быть красиво, а на самом деле …

2. Присадки улучшают характеристики базового масла.

Например, температура загустевания масла составляет всего -5 О С, но что если нам нужно эксплуатировать автомобиль при -20 О С? В таком случае низкотемпературную характеристику масла улучшают путем применения депрессорных присадок.

Конечно и в этом случае гораздо лучшего результата можно добиться применением более качественного базового масла, с лучшими низкотемпературными характеристиками, но это-же опять денег стоит!

3. Присадки придают маслу новые свойства.

Например — базовое нефтяное (минеральное) масло не обладает моющими свойствами, поэтому для поддержания чистоты двигателя в масло добавляют особые моющие вещества и затем гордо заявляют: наше масло содержит мощный пакет моющих присадок и лучше всех моет двигатель!!!

Не устаю всем автолюбителям задавать вопрос: от чего масло должно отмывать двигатель?
Откуда в двигателе грязь???

К вопросу о грязи вернемся позже, а пока …

Диаграмма 1

Посмотрите внимательно на Диаграмму 1 — эта диаграмма взята из общедоступных источников одной очень крупной и всем известной компании-производителя машинных масел, однако абсолютно такие-же диаграммы приводят и другие всем известные производители машинных масел и смазок.

Эта диаграмма отлично характеризует состав большинства современных масел:

80% — какое-то оптимизированное базовое масло;
10% — модификатор вязкости, то есть загуститель (значит базовое масло — водичка?);
10% — «пакет присадок», который должен улучшить потребительские качества масла.

Сам «пакет присадок » тоже довольно типичен для всех производителей:

Диаграмма 2

30% — детергенты, то есть моющие вещества, которые должны хорошо отмывать двигатель от грязи (которая непонятно откуда берется );
50% — дисперсанты, которые необходимы для того, чтобы отмытая грязь в масле не слипалась и не образовывала крупных частиц, способных забить фильтры и каналы системы;
все остальное — Вы сами видите на диаграмме.

На мой взгляд данные этих диаграмм уже очень много говорят о том, из чего делают современные моторные и прочие машинные масла и позволяют сделать выводы, но в выводам вернемся чуть позже, а пока …

Синтетические машинные масла

Даже лучшие минеральные масла с присадками в ряде случаев не могут справляться с возложенными на них обязанностями:

смазывание при низких температурах затруднено относительно высокой температурой текучести нефтяных масел, то есть они теряют текучесть уже при -25 / -10 О С.
термостабильность минеральных масел ограничена температурой +150 / + 250 О С, чего явно недостаточно для нормальной эксплуатации, особенно в двигателях с турбонаддувом;
защитные свойства минеральных масел при высоких нагрузках также весьма посредственны — несомненно, противозадирные и антифрикционные присадки несколько улучшают ситуацию, однако большое количество таких присадок вызовет нестабильность состава, особенно при перегреве;
минеральные масла имеют очень низкий Индекс Вязкости , то есть их вязкость очень сильно изменяется с изменением температуры, а это либо ухудшает низкотемпературные характеристики, либо ослабляет защитные свойства при рабочей температуре масла.

Поэтому на сцену вышли синтетические масла, которые стали возможны благодаря развитию химической промышленности, а именно органического синтеза.

Синтетические машинные масла производятся из сырья, отличного от сырой нефти.

Первыми синтетическими маслами, которые стали применяться в двигателях, стали Поли-Альфа Олефиновые (ПАО ) масла, которые производятся из газа этилена.

История появления ПАО масел весьма интересна, но ее рассказ выходит за рамки данной статьи, скажу лишь что впервые ПАО маслами всерьез занялись немецкие ученые в военный период, и не от хорошей жизни:

во-первых, немецкой авиации нужны были масла, не замерзающие ни в небе, ни зимой на земле;
во-вторых, немцам катастрофически не хватало нефти и потому они синтезировали все, включая бензин и масла.

Забегая вперед скажу еще, что немцы в тот же период очень активно исследовали и масла на основе сложных эфиров (эстеровые масла ), получив прекрасные результаты.

ПАО масла выгодно отличаются от минеральных низкой температурой застывания (порядка -55 О С), высокой термостабильностью и высоким Индексом Вязкости , однако в то же время обладают и рядом недостатков, самые главные из которых — это очень плохие смазывающая, растворяющая и моющая способности , а также высокая стоимость производства.

ПАО масла достаточно хорошо отвечают потребностям авиации, но не соответствуют требованиям автомобильных двигателей — да-да, требования к автомобильным маслам гораздо сложнее, чем к авиационным!

Выходит, что ПАО не решает всех проблем автомобилистов — поэтому все больший интерес проявляется к маслам на базе сложных эфиров или эстеровым маслам .

Эстеровые масла, в сравнении с минеральными и ПАО, практически лишены недостатков, обладая всеми преимуществами :

низкая температура замерзания;
высокий индекс вязкости;
отличные смазывающие характеристики;
очень прочная смазывающая пленка даже при высоких температурах;
низкий коэффициент трения;
высочайшая термостойкость (у полиол-эстеров );

а кроме того:

отличные моющие характеристики (без присадок!);
отлично растворяют в себе присадки — но при этом присадок эстеровым маслам необходимо намного меньше, именно в силу очень высоких «родных» характеристик эстеров;
будучи произведенными из растительного сырья, эстеры не вредят экологии.

Единственный существенный недостаток эстеровых масел — они еще дороже, чем ПАО, причем значительно, по крайней мере полиол-эстеры , обладающие на сегодняшний день лучшими характеристиками.

Для удобства я включил характеристики минеральных, ПАО и эстеровых масел в сравнительную таблицу.

	Минеральные масла	Синтетические ПАО масла	Синтетические Эстеровые масла
Смазывающая способность	Высокая	Низкая	Очень высокая
Полярность защитной пленки	Отсутствует	Отсутствует	Полярна
Прочность защитной пленки	Низкая	не образует пленку!!!	Очень прочная
Моющая способность	Низкая	Отсутствует!!!	Очень высокая
	Низкая	Низкая	Очень высокая
Коэффициент трения	Средний	Высокий	Низкий
температурах)	85 — 100 (низкая стабильность)	140 — 150	200 — 220
Термостабильность	Низкая	Высокая	Очень высокая
Наличие вредных примесей	Большое	Практически нет	Отсутствуют
Температура замерзания	— 20 / -10 О С	— 60 О С	— 50 О С
Испаряемость	Высокая	Низкая	Низкая
Необходимость в присадках (нестабильность состава)	ДА	ДА	Очень мало

Как видите, у минерального масла достаточно много недостатков, у ПАО масел недостатков меньше, но они довольно существенны, а вот у эстеровых масел недостатков практически нет (кроме стоимости) !

Что еще используют в качестве машинных масел?

Итак, какую картину я Вам нарисовал?

Довольно пессимистичную: минеральные масла даже с присадками для современных двигателей непригодны по ряду причин, в основном из-за термических характеристик и недостаточной прочности защитной пленки, синтетические ПАО масла тоже для автомобилей не подходят в силу других своих особенностей, эстеровые масла — самое лучшее решение для автомобилей, но несколько дороговаты.

Продаем автомобиль — покупаем лошадь, или говорим что «Профессор лопух, хоть и аппаратура при нем » ?!?!?!

Есть другой выход из ситуации, и он становится очевидным, если еще раз посмотреть на таблицу выше.

Обратите внимание на свойства минеральных и ПАО масел — достоинства и недостатки у них не совпадают, значит если смешать минеральное и ПАО масла, то достоинства одних компенсируют недостатки других.

Так мы подошли к новому классу …

Полусинтетические машинные масла

Вроде-бы все понятно: «полусинтетика» — это смесь минерального и синтетического масел, но … «Полу-» означает «половина» — надо ли думать, что «полу-синтетика», это «50% минералки» + «50% синтетики» ?

Какой процент синтетической компоненты используется?

Вот тут прячется первый камень, который в наш огород кидают «масленщики», которые пишут слово Synthetic на самых разнообразных продуктах: Synthetic Blend, Synthetically Fortified, Synthetic Based, Synthetic Technology, Semi Synthetic … В этих маслах содержание синтетических компонент может варьировать от 1% до 50% — поди разбери.

Безусловно, применение синтетической компоненты позволяет поднять уровень качества товарного масла, но необходимо понимать, что смесь — это не новое вещество с новыми свойствами, в смеси остаются все и сильные, и слабые качества компонент, как у Ахиллеса — вроде сильный был мужик, а пята (жила) была слабым местом, вот она его и подвела.

Поэтому если моторную полусинтетику, например, перегреть, то «минералка» окислится и продуктами окисления испачкает двигатель + присадки все выпадут в осадок, потому что в ПАО-основе они не растворяются, а в двигателе останется лишь испачканная ПАО основа, которая обладает плохими смазывающими свойствами и не содержит присадок.

Это конечно лучше, чем совсем без масла остаться, но в такой ситуации необходимо незамедлительно менять масло и мыть двигатель!

Качество и надежность масел с содержанием синтетики на 99% зависит от использованной минеральной основы!!!

Поэтому нефтехимики всего мира продолжали искать способы улучшить минеральные масла, сделать их чище и стабильнее и тут на сцену выходят …

Масла гидроочистки и гидрокрекинга

Гидроочистка — дополнительная обработка минерального масла в специальных реакторах водородом при определенных давлении и температуре. В результате гидроочистки значительно снижается содержание серы и ее соединений. Молекулярная структура масла не изменяется.

Гидрокрекинг — минеральное масло после гидроочистки снова подвергается обработке водородом, при более высоких температуре и давлении, за счет чего еще больше снижается содержание серы в масле, но самое главное — часть крупных молекул минерального масла расщепляется (crack — расщеплять), в результате чего молекулярный состав масла становится более однородным и улучшается стабильность его вязкости — повышается Индекс Вязкости ( Viscosity Index ) .

Каталитический гидрокрекинг — разновидность крекинга, при которой обработка водородом происходит при экстремально высоких давлениях и температуре, кроме того, применяются особые катализаторы из драгоценных и редкоземельных металлов, которые повышают эффективность преобразования молекулярной структуры масла.

В результате гидрокрекинга Индекс Вязкости минерального масла увеличивается от изначальных 85-100 единиц до 140-160, а некоторые типы могут превышать 180 единиц, то есть по Индексу Вязкости минеральные гидрокрекинговые масла могут сравняться и даже превзойти ПАО!!!

Каталитический гидрокрекинг разные фирмы производят по-разному: отличаются реакторы, используются различные комбинации давления и температуры, используются различные катализаторы. В результате этих отличий в технологических процессах гидрокрекинговые масла разных производителей могут очень сильно отличаться по своим характеристикам, хотя все они заметно выше качеством, чем минеральная основа.

Самые известные на сегодняшний день типы гидрокрекинговых масел — это VHVI (Very High Viscosity Index) и гидроизомеризованные XHVI (eXtra High Viscosity Index).

Гидроизомеризация — это процесс, во многом схожий с каталитическим гидрокрекингом, но протекающий при иных температуре-давлении-катализаторах, в результате которого происходит не столько расщепление молекул, сколько их достраивание, то есть «недоделанные» природой молекулы достраиваются и совершенствуются

	Гидрокрекинг «обычный»	Гидрокрекинг	Гидроизомеризованные
Смазывающая способность	Высокая	Высокая	Высокая
Полярность защитной пленки	Отсутствует	Отсутствует	Отсутствует
Прочность защитной пленки	Низкая	Средняя	Выше среднего
Моющая способность	Низкая	Низкая	Низкая
Антиокислительная способность	Низкая	Низкая	Низкая
Коэффициент трения	Средний	Средний	Средний
Индекс вязкости (стабильность вязкости при высоких температурах)	100 — 120 (низкая стабильность)	130 — 160	> 180
Термостабильность	Низкая	Низкая	Средняя
	Среднее	Низкое	Низкое
Температура замерзания	— 25 / -15 О С	— 25 / — 30 О С	— 40 / — 45 О С
Испаряемость	Высокая	Высокая	Средняя
Нестабильные присадки	ДА	ДА	Меньше

Таким образом новые технологии открыли новые возможности улучшить минеральные масла , но несмотря на действительно высокие характеристики гидрокрекинговых минеральных масел , такие как высокий Индекс Вязкости и очень низкое содержание сернистых и азотистых примесей, термостабильность таких улучшенных минеральных масел лишь ненамного выше термостабильносьти «простых минеральных» .

Кажется, теперь все ясно — выяснили, из чего делают масла и теперь задача их грамотного выбора станет намного легче и приятнее!

Как мы уже выяснили, самые лучшие из минеральных гидрокрекинговых масел — это гидроизомеризованные XHVI , процесс производства которых связан не только с расщеплением (крекингом) молекул, но и с их достраиванием, то есть процесс гидроизомеризации в чем-то похож на химический синтез .

Химический Синтез — процесс создания или построения сложных молекул из более простых.

И ВОТ ТУТ ПРИШЕЛ ОН — БЕЛЫЙ И ПУШИСТЫЙ …

С 2000-го года, в результате рассмотрения судебного иска, возбужденного компанией MOBIL против компании CASTROL (MOBIL проиграла суд), все производители масел получили законное право называть гидроочищенные, гидрокрекинговые и гидроизомеризованныемасла синтетическими!!!

То есть суд в ходе разбирательства вышеупомянутого иска решил, что производители имеют право называть минеральные гидрокрекинговые масла синтетическими, потому что по некоторым характеристикам они похожи на синтетические.

Суд не вынес решения, являются или не являются минеральные ГК масла синтетическим, суд лишь дал право . Дал право обманывать.

Ну — Вы возможно в курсе, что Юстиция (она же Фемида, она же богиня «правосудия») — это баба с весами, которая взвешивает кто больше положит и на этом основании выносит вердикт. А если кто возмущаться начнет — так на это у нее в руках меч припасен, враз голову отрубит, потому как имеет право!

Внимание!!! Большинство моторных масел, позиционируемых как «синтетические», являются ни чем иным, как минеральными гидрокрекинговыми маслами !!!

Это общая тенденция крупнейших производителей масел. Программа BP (кроме Visco 7000), Shell (кроме 0W-40), частично Castrol , Mobil , Esso , Fuchs … построены на гидрокрекинге. Все масла южно-корейской фирмы ZIC — это только гидрокрекинг .

Определить, гидрокрекинговое это масло или нет, по этикетке практически невозможно.

Например, на канистре Esso Ultron SAE 5W -40 с лицевой стороны стоит надпись Fully Synthetic, хотя на обратной стороне {раньше было} указано, что это масло НС–синтеза! Другие производители часто вообще нигде не указывают информацию о нефтяном / минеральном происхождении своих псевдо»синтетических» масел.

Таким образом на сегодняшний день достоверность надписи Synthetic целиком и полностью лежит только на порядочности производителя — но что такое порядочность и сколько денег она принесет производителю ?

Даже на минеральных маслах (типа 15w-40) можно увидеть вводящую в заблуждение надпись вроде Contains Synthetic Agents , означающую (дословно) что масло содержит синтетические компоненты — но разве 1% синтетики многое меняет, разве многие знают английский (французский, немецкий …), чтобы правильно понять эту хитрую надпись, да и многие ли вообще вчитываются в надписи на упаковке, особенно мелким шрифтом?

На сегодняшний день, покупая моторное масло, будь на нем надпись «полусинтетика» или «синтетика» в любой из возможных вариаций, Вы в подавляющем большинстве случаев получаете продукт, который содержит 100% нефтяных масел (и присадки)

Но раз {почти} все производители масел так поступают, раз все автопроизводители включают такие масла в списки допущенных и одобренных к применению в своих двигателях — значит ничего плохого в этом нет? О чем тогда шум?

Во-первых, меня с детства учили, что обманывать нехорошо, а тут налицо обман покупателя . Неприятно …

Во-вторых, автопроизводителю важно продать как можно больше машин, а производителю масел — как можно больше масла. Они не заботятся о Вашем благополучии, они заботятся лишь о том, как в кратчайшие сроки переложить из Вашего в свой кармана как можно больше денег — Вы не согласны?

Синтетические масла (ПАО и эстеровые ) значительно увеличивают ресурс механизмов, снижают шум их работы, расширяют динамический диапазон, снижают трение и повышают энергоэффективность механизмов … и что немаловажно, повышают надежность работы в очень широком диапазоне условий.

Минеральные же масла хороши только для эксплуатации в очень узком, оптимальном диапазоне условий, например в режиме движения автомобиля по автобану на уровне моря со скоростью 90 — 130 км/ч, при температуре окружающей среды (воздуха) 25 О С. Если же машина должна ехать по горным перевалам, да еще и с тяжелым прицепом, периодически буксуя на обледеневших участках дороги — тогда минеральное масло очень быстро окислится, потеряет все свои присадки … и должно быть срочно заменено, независимо от пробега.

Главное отличие минеральных гидрокрекинговых масел от простых минеральных только в том, что у них ниже температура замерзания и выше индекс вязкости — этим они действительно похожи на синтетические, но вот термостабильность, которая является очень важной особенностью настоящих синтетических масел, у ГК минеральных практически такая же, как у минеральных.

С моей точки зрения, минеральные гидрокрекинговые масла — это хорошая альтернатива настоящим полусинтетическим.

При использовании смеси минерального и ПАО масел зимой такая смесь будет при более низкой (чем «чистая минералка») температуре оставаться достаточно жидкой, а при прогреве масла до рабочей температуры 90-100 О С смазывающая пленка будет еще достаточно прочной, но в случае перегрева даже на 10 О С минеральная компонента окислится и масло надо будет срочно менять, независимо от того, сколько Вы на нем проехали.

Также ведут себя и гидрокрекинговые масла — в нормальных условиях они показывают отличные характеристики в холодном и прогретом состоянии, но не обладают стойкостью даже к небольшому к перегреву.

Единственное преимущество смеси с ПАО в том, что после перегрева двигатель хоть как-то будет защищать ПАО-основа, но зато гидрокрекинговое масло будет существенно дешевле.

Некоторые производители товарных масел думают точно так же и называют свои продукты на базе гидрокрекинговых масел полусинтетическими.

Однако многие другие называют минеральные ГК масла — синтетикой , а за полусинтетику выдают смесь «минералки» и ГК-минералки: зато дешево — катайтесь на здоровье, но не забывайте почаще заходить к доктору … то есть на ремонт в сервис заезжать!

РЕЗЮМЕ

ИЗ ЧЕГО ПРОИЗВОДЯТ МАШИННЫЕ МАСЛА

Нефтяные , произведенные из сырой нефти — это самые простые масла, их обычно называют минеральными .
Гидрокрекинговые — прошедшие дополнительные обработки минеральные : они не являются синтетическими , несмотря на заявления большинства производителей / продавцов масел.
Синтетические — синтетические машинные масла, это смазочные жидкости, которые производятся не из нефти, а из других видов сырья . В автомобильной промышленности на сегодняшний день применяют ПАО и эстеровые синтетические масла.

ДОСТОИНСТВА РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ МАШИННЫХ МАСЕЛ

Нефтяные минеральные и гидрокрекинговые : главное достоинство, это их очень низкая цена при минимальной достаточной смазывающей способности. Других достоинств нет.
Синтетические ПАО : их главные достоинства — это низкая температура замерзания (порядка -60 О С) и высокая термостабильность.
Синтетические Эстеровые : обладают рядом важнейших свойств, особенно полиол-эстеровые :
1. низкая температура замерзания — порядка -50 / — 60 О С;
2. высокая термостабильность;
3. моющие свойства — даже без присадок;
4. полярность смазывающей пленки — масляная пленка надежно прилипает к деталям, даже после длительного простоя не происходит трения «на сухую «;
5. очень высокая прочность масляной пленки;
6. низкий коэффициент трения — снижаются потери передаваемой мощности.

НЕДОСТАТКИ, ПРИСУЩИЕ РАЗЛИЧНЫМ ТИПАМ МАШИННЫХ МАСЕЛ

Нефтяные масла , и минеральные, и гидрокрекинговые = псевдо-синтетические отличаются низкой термической стабильностью и нуждаются в большом количестве присадок для удовлетворительных показателей качества. Кроме того, они не могут надежно защищать детали механизмов при высоких нагрузках и высоких температурах. Рекомендуются только для «нормальных » условий работы механизмов.
Синтетические ПАО масла обладают очень плохой смазывающей способностью, совершенно не растворяют присадки, а также и грязь, кроме того, агрессивно действуют на резину и пластмассы, вызывая их усушку, растрескивание и преждевременное старение.
Синтетические Эстеровые масла практически не имеют недостатков, кроме высокой цены.

КАК ОПРЕДЕЛИТЬ, ИЗ КАКОГО БАЗОВОГО СЫРЬЯ СДЕЛАНО ТОВАРНОЕ МАСЛО

Прямых способов определения, из чего состоит масло нету, но косвенно определить состав можно:

По цене : высококачественный продукт не может стоить дешево.
По паспорту качества, по-английски Technical Data Sheet (TDS ) : где взять этот документ и как оценить по нему качество определенного масла — тема одной из следующих статей.

Благодарю за внимание и жду Ваших комментариев!

Дополнительную информацию можно узнать в платном справочнике, который размещен в Google Play по ссылке:

Современные нефтяные (минеральные), синтетические и полусинтетические моторные масла получают путем смешения базовых масел с присадками различного функционального назначения. В качестве базовых масел чаще используют нефтяные дистиллятные масла различной вязкости. Также используются масла процесса гидроизомеризации, так называемые гидрокрекинговые масла и синтетические базовые компоненты. Смешением нефтяных с гидрокрекинговыми или синтетическими маслами получают полусинтетические масла.
Процесс производства смазочных масел для современной техники состоит из трёх этапов:
1) подготовки сырья - получения исходных масляных фракций;
Базовые масла (компоненты масел) производятся на технологических установках переработки нефти по существующим поточным схемам. На установках производится перегонка нефти с получением дистиллятных масляных фракций 350-420°С, 420-500°С и фракции выше 500°С. В настоящий момент развитие нефтеперерабатывающей промышленности позволяет производить перегонку с более узким фракционным составом получая большее количество базовых масел. 2) получения компонентов масел из исходных масляных фракций путем реализации различных способов очистки фракций на установках маслоблока;
В большинстве случаев это селективная очистка масляных фракций 350-420°С и 420-500°С фурфуролом с получением рафинатов фракций 350-420 и 420-500°С. Д еасфальтизация гудрона пропаном и селективная очистка смесью фенола и трикрезола (растворитель «селекто») деасфальтизата в растворе пропана с получением остаточного рафината фракции выше 500°С. Г идроочистка остаточного рафината фракции выше 500°С в стационарном слое катализатора с выработкой остататочного гидроочищенного рафината фракции выше 500°С. Депарафинизация рафинатов фракций 350-420°С и 420-500°С и остаточного гидроочищенного
рафината в растворе метилэтилкетон-толуол с получением депарафинированных масляных фракций 350-420°С и 420-500°С, а также остаточного компонента гидроочищенного (базовое масло ОБ-500).

3) непосредственного получения товарных масел смешением (компаундированием) масляных компонентов и присадок.

Все процессы производства смазочных масел включают ступени регулирования вязкости базового масла путем компаундирования и введения присадок с получением продуктов с заданными свойствами. Масла обычно компаундируют при 50-60 °С. При этой температуре вязкость масел и присадок достаточно низки для гарантированного удовлетворительного и быстрого перемешивания. В то же время базовые масла и присадки не подвергаются значительным термическим воздействиям. Но при высоких температурах, например 100 °С, скорости разложения некоторых присадок (в частности, противозадирных) уже значительны. Температуры выше 100-120 °С требуются лишь в случае присадок, трудно поддающихся растворению, например сера в смазочно-охлаждающих жидкостях.
Масла можно компаундировать периодически в резервуарах, реакторах и смесителях или непрерывно на соответствующих установках.
При периодическом компаундировании резервуары для компаундирования или смесители, емкостью от 1 до 20 м3, обычно обогреваются и снабжены мешалками. Количество компонентов определяют по массе, объему или дозируют с помощью дозировочного насоса. Оптимальное перемешивание достигается с помощью пропеллерных мешалок, так как медленно вращающиеся лопастные мешалки не обеспечивают необходимой интенсивности перемешивания. При использовании циркуляционного насоса его мощность должна быть достаточной для многократной циркуляции всего объема масла со скоростью несколько оборотов в час. Старый способ перемешивания воздухом, подаваемым в резервуар для компаундирования, экономически оправдан в тех случаях, когда при температурах смешения отсутствует опасность окисления компонентов масла. В этом случае целесообразно воздух подавать в резервуар не из центральной системы, а снабдить резервуар собственной воздуходувкой. В противном случае возможны осложнения из-за конденсированной воды или масляного тумана, увлеченного сжатым воздухом.

Поточное смешение -

непрерывное компаундирование является е динственным экономически оправданным способом компаундирования больших объемов товарных масел. В этом процессе все компоненты, базовые масла и присадки, дозируют в основной поток, в так называемую линию смешения. В системе Корнелла применяют два или более синхронно работающих дозировочных насоса, объемную производительность которых можно с высокой точностью регулировать автономно. Для бесперебойной работы требуется свободный доступ компонентов смешения к дозировочным насосам. В пропорциональных системах применяют раздельные дозаторы для каждого компонента. Вращение дозаторов сопряжено с коническими шестернями, соединенными с планетарными шестернями. Требуемая скорость дозирования достигается, когда планетарные шестерни дозаторов эталонного и контролируемого компонентов вращаются с одинаковой скоростью. Любое отклонение от заданного соотношения приводит к неравномерности движения ведомых шестерен, в результате чего изменяется положение планетарной шестерни и, следовательно, изменяется скорость подачи компонентов. Преимущество этой системы заключается в том, что в случае отклонения от заданной композиции автоматически отключается вся аппаратура.

Установка компаундирования фирмы «Siemens and Halske» основана на этом же принципе. Планетарная шестерня заменена резьбовой гайкой, которая изменяет импульс подачи воздуха, регулируя подачу компонентов.
тично достигаются подбором сырья и соответствующей очисткой исходных масляных фракций. Введение в масла в процессе компаундирования присадок, достигаются необходимые эксплуатационные свойства масел.
Эффективность присадок в маслах различного происхождения значительно зависит от оптимальной концентрации, а в случае композиции (пакета) присадок – также от оптимального сочетания компонентов.
Для получения сбалансированных композиций моторных масел отвечающих комплексу требований, смеси масел смешивают с антиокислительными, моюще-диспергирующими, противоизносно-противозадирными, депрессорными, вязкостными и антипенными присадками. Также при производстве возможно использование многофункциональных пакетов присадок включающие в себя все вышеперечисленные свойства.

Небольшой американской городок Полсборо неподалеку от Филадельфии сложно найти на карте. Между тем именно он стал колыбелью одной из технологических революций в автомобильной промышленности — именно здесь, в Исследовательском центре компании Mobil Oil(ныне ExxonMobil) было разработано первое массовое и доступное во всем мире полностью синтетическое моторное масло Mobil 1.

Дмитрий Мамонтов

Сразу за дверью в здании исследовательского центра обнаруживается настоящая автозаправка Mobilgas со скучающим манекеном-автозаправщиком, застывшим в ожидании клиентов. Его явно занесло сюда не без помощи машины времени из первой половины XX века. «Давно здесь сидит!» — с улыбкой комментирует один из проходящих мимо сотрудников. Вот уж точно — настоящий безмолвный свидетель технологической революции. На самом деле, по словам нынешнего руководителя подразделения моторных масел Mobil 1 Научно-исследовательского центра ExxonMobil (ExxonMobil Research & Engineering) Дуга Декмана, эта революция давно уже приобрела постоянный характер: «Каждые несколько лет производители автомобильных двигателей, подгоняемые более жесткими экологическими требованиями, выдают нам новые спецификации на моторные масла, а нам приходится постоянно работать на опережение, ориентируясь на все более жесткие стандарты».

Масло, пришедшее с холода

В 2005 году Билл Максвелл, тогдашний руководитель группы разработки моторных масел Mobil 1, поведал «Популярной механике» историю появления этого революционного продукта на рынке («Масло не для бутерброда», «ПМ» № 4"2005). Первое синтетическое масло компании Mobil Oil (ExxonMobil) на основе полиальфаолефинов (ПАО), вышедшее в 1974 году, буквально перевернуло автомобильную промышленность. В первую очередь оно предназначалось для холодных условий, в частности для Аляски. Запуск в мороз считается тяжелым испытанием для любого автомобильного двигателя, и масло, сохранявшее свою текучесть даже при очень низких температурах (при которых традиционное минеральное масло застывало), было высоко оценено по всему миру. С другой стороны, при повышении температуры масло не должно слишком разжижаться, иначе оно не сможет образовать защитную пленку на деталях мотора. Поэтому один из важных компонентов пакета присадок, модификатор вязкости (полимерный загуститель), — это то самое вещество, которому всесезонные масла обязаны своей «комбинированной» вязкостью.

Длинные молекулы загустителя сворачиваются в клубок при низкой температуре, что никак не сказывается на текучести маловязкой основы. Зато при повышении температуры «клубки» разворачиваются, при этом вязкость масла значительно повышается.

Одной из характеристик базовых моторных масел является вязкость (чем меньше этот показатель, тем проще прокачивать масло по узким трубкам и каналам). Для измерения т.н. кинематической вязкости, которая является отношением динамической вязкости к плотности, используется стандарт ASTM (American Society for Testing and Materials) D445, согласно которому измеряется количество масла, стекающего под действием силы тяжести через капиллярную секцию стеклянной трубки. Кстати, многие усовершенствования этих приборов были сделаны именно в лабораториях ExxonMobil: если краткость — сестра таланта, то необходимость явно находится в кровном родстве с изобретательностью.

Высокая вязкость в горячем состоянии важна для защиты тяжелонагруженных моторов, особенно спортивных, однако сейчас, как говорит Дуг Декман, у автомобильной промышленности другие приоритеты: «Основная современная тенденция — это переход от многолитровых атмосферных двигателей к компактным малолитражным моторам увеличенной эффективности, с прямым впрыском, турбонаддувом, гибридными трансмиссиями, системами старт-стоп и отключением отдельных цилиндров. Для таких двигателей, «заточенных» под экономию топлива и снижение выбросов токсичных и парниковых газов, требуются низковязкие масла — SAE0w20, 5w20. Сейчас это наименьшая вязкость, в стандарте SAE просто не предусмотрено меньших значений. Поэтому в настоящее время в среде специалистов обсуждают предложения о введении номенклатуры для ультранизких вязкостей моторных масел. Это ставит перед нами другую проблему — защиты деталей двигателя при высоких температурах, которую мы, впрочем, вполне успешно решаем».

Методом проб и находок

Список компонентов в составе моторного масла не является секретом. Основа — это базовое масло, минеральное (полученное тем или иным способом из нефти) или синтетическое (ExxonMobil использует ПАО). К базовому маслу добавляются пакеты присадок, закупаемые у специализирующихся на этом компаний, таких как Lubrizol, Infineum, Ethyl или Oronite. Все это хорошо известные вещества, а вот их количество в составе готового масла и есть главная коммерческая тайна.

Редкая профессия

После помещений, заставленных новейшей измерительной аппаратурой, лаборатория испытательного подразделения, где работает Барри Хиллс, производит странное впечатление. Здесь нет ни спектрометров, ни вискозиметров экзотических конструкций, ни хроматографов, ни других образчиков высоких технологий. Барри — старший эксперт по оценке нагара и лаковых отложений на поршнях, а для своей работы он использует только лупу с подсветкой и держатель поршней, поскольку никакие измерительные приборы не способны выполнить эту задачу. Визуальная оценка требует обширных знаний и очень высокой квалификации (которую к тому же периодически нужно подтверждать), поскольку, чтобы вывести итоговую цифру по десятибалльной шкале, приходится принимать в расчет около двухсот различных показателей чистоты поршней. В исследовательских подразделениях ExxonMobil экспертов с такой квалификацией всего трое, так что это по‑настоящему редкая профессия. «Настолько редкая, — говорит Барри, — что когда мы направляемся на какую-нибудь конференцию, компания даже запрещает нам лететь в одном самолете. Ведь подготовка подобного квалифицированного специалиста занимает около 5 лет».

Чтобы подобрать баланс присадок, проводятся десятки тысяч экспериментов, измерений и испытаний в лабораториях, которые занимают немалую часть огромного здания. Здесь на самом современном оборудовании смешивают базовые масла, подбирают пакеты присадок и отдельные компоненты: модификаторы вязкости, обеспечивающие оптимальную текучесть масла при высоких и низких температурах, противоизносные и противозадирные присадки, защищающие детали от износа, модификаторы трения, способствующие снижению расхода топлива, детергенты и дисперсанты, очищающие поверхность двигателя от нагара, а также антиоксиданты, предотвращающие окисление масла, и антикоррозионные присадки. И базовое масло, и готовые составы — «кандидаты» проверяются на совместимость с различными материалами — с металлами (сталь, медь, алюминий), полимерами и резиной, из которых состоят сальники и уплотнители (полоски резины выдерживают в нагретом до 150 °C масле, после чего измеряют набухание, эластичность и разрывное усилие).

После измерения основных свойств масло тестируется на моторных стендах. Стандартами ASTM (American Society for Testing and Materials) предусмотрен целый ряд таких испытаний, причем довольно жестких. Например, для сертификации масла по стандарту API SM необходимо провести испытание по программе ASTM Sequence IIIG, предусматривающей работу 3,8-литрового двигателя General Motors V6 Series II образца 1996/1997 года в течение 100 часов на 3600 об/мин с мощностью в 125 л.с. и температурой масла 150 °C. При этом каждые 20 часов проверяется ряд свойств моторного масла, а после завершения цикла двигатель разбирается для оценки износа и степени нагара на поршнях.

Для тестов на беговых барабанах в автомобили устанавливают дистанционное управление акселератором, позволяющее по определенной программе реализовать различные режимы движения. Все данные контролируются с операторского пульта управления.

Тесты в натуре

Рядом со зданием исследовательского центра расположен гараж, напротив которого установлены на беговых барабанах несколько автомобилей. За год они, не съезжая с места (не считая буксировки в гараж и обратно на барабаны), наматывают по сто тысяч миль (примерно 160 000 км). Управляются они компьютером, который по заданной программе нажимает на акселератор, чтобы имитировать различные циклы езды. Поскольку испытательная площадка находится на открытом воздухе, это весьма близко имитирует реальные условия с настоящей сменой погоды.

После всех лабораторных измерений различных физических характеристик как базового масла, так и готового моторного масла, включающего пакеты присадок, и испытаний его воздействия на различные материалы (металлы, полимеры, резина), наступает через испытаний на моторных стендах. Двигатели выдерживают до шести капремонтов, но вообще в Полсборо это расходный материал.

Впрочем, климат в Полсборо не слишком суров: зимой средняя температура держится около нуля, летом — около 30 °C. Суровые климатические испытания моторного масла в ExxonMobil проводят в другом месте — в жарком во всех отношениях Лас-Вегасе, где несколько испытательных машин работают в качестве такси. «Именно там мы сейчас испытываем наши моторные масла ультранизкой вязкости, — говорит Дуг Декман. — И получаем весьма многообещающие результаты: наблюдается и экономия топлива, и вполне достаточная защита деталей двигателя».

Магические числа

Одной из важных задач, стоящих перед разработчиками, является сохранение смазочных и защитных свойств моторных масел в широком диапазоне температур. Эта характеристика лучше всего известна потребителям, поскольку она находится на упаковке любого моторного масла в виде спецификации SAE (Society of Automotive Engineers — Общество автомобильных инженеров США), описывающей вязкостно-температурные свойства и состоящих (для всесезонного масла) из двух чисел. Первое число (с буквой W — Winter) обозначает зимнюю вязкость — чем она меньше, тем лучше будет течь масло при запуске двигателя при низких температурах. Второе число означает вязкость в горячем состоянии, которая характеризует способность масла оставаться достаточно густым при высокой температуре. Чем больше это число, тем толще будет масляная пленка на деталях горячего двигателя, и тем лучше он будет защищен, особенно в условиях интенсивного тепловыделения, характерного для «крутильных» спортивных моторов.
На фото: термометры, погруженные в пробирки с образцами смазочных материалов, измеряют температуру застывания масла.

Недостижимый идеал

Несколько десятилетий назад никто не мог даже представить себе, что успехи в области материаловедения и химии сделают возможным существование смазочных материалов, рассчитанных на весь срок службы механизма. А сейчас трансмиссионное масло в коробку передач заливается один раз — на заводе.

Может ли подобная ситуация стать реальностью для моторного масла? «Для нас, химиков, вечное масло, которое никогда не нужно менять и которое будет работать на протяжении всего срока службы автомобиля, — это как Святой Грааль для рыцарей Средневековья, — смеется Дуг Декман. — Несмотря на значительное увеличение сервисных интервалов — за последние два десятилетия в несколько раз! — я не думаю, что такое принципиально возможно, пока мы используем двигатели внутреннего сгорания. Уменьшение размеров двигателя и одновременно увеличение его эффективности за счет использования ряда конструктивных решений, таких как прямой впрыск, турбонаддув и другие, приводят к повышению экономичности и одновременно делают двигатель высоконагруженным. Это способствует быстрой деградации моторного масла — оно быстро «стареет» за счет большого количества свободных радикалов, образующихся в зоне с высокой температурой и компрессией. Кроме того, в масле появляется абразивная зола, приводящая к износу двигателя. Так что пока мы не уйдем от двигателей внутреннего сгорания, а это явно произойдет не скоро — «вечного» моторного масла человечеству, увы, увидеть не суждено».

Из чего делают автомобильное масло. Автомобильные масла российского производства. Из чего состоят смазки для двигателей