На что влияет фосфор в моторном масле
Перейти к содержимому

На что влияет фосфор в моторном масле

  • автор:

Важность количества ZDDP в моторных маслах. Как выбрать масло чтобы избежать износа и быстрого окисления базы.

Я думаю мало кто не слышал о раскрошенных распредвалах K20, K24, 4G13, 4G15, 4G18, о умирающих гидрокомпенсаторах буквально через 1 замену не подходящего масла, о задранных вкладышах, юбок поршней, гильз G4KD, G4KE…давайте разберемся почему так происходит…

Новые стандарты производства масел постоянно ограничивают содержание фосфатов в моторном масле. Поскольку моторное масло, как бы отлично ни работали маслосъемные и компрессионные кольца, просачивается в камеру сгорания цилиндра, полностью или не полностью сгореть вместе с топливом, и, в конечном счете, оказаться в выхлопной системе. Фосфатные и цинковые противозадирные присадки, именуемые Цинк Диалкил Дитиофосфата = Dialkyl Dithiophosphate (ZDDP), предназначенные для обеспечения безупречной работы таких контактных пар, как коромысло – кулачок распределительного вала, плоское основание гидрокомпенсатора – кулачок распределительного вала. Эти присадки вместе с маслом просачиваются в цилиндры двигателя, и могут привести к повреждению и снижению эффективности каталитического конвертора (катализатора). Хотя двигатели потребляют очень мало масла, но если масло содержит фосфор, эффективность каталитического преобразователя значительно уменьшается. Присадка ZDDP предназначена для снижения трения скольжения в двигателе. Трение скольжения является обычным явлением для двигателей, использующих гидрокомпенсаторы с плоским дном, рокеры или коромысла с плоской опорной поверхностью в механизмах приводов клапанов. Большинство премиальных двигателей и среднего класса, изготовленных за последние 15-20 лет, используют роликовые механизмы, контактирующие с гидрокомпенсаторами, или роликовые толкатели приводов клапанов, так что использование нового масла с высоким содержанием ZDDP в этих двигателях не всегда оправдано. Однако большинство современных бюджетных двигателей, ведущих свою историю с 70-90х годов прошлого столетия сохранили простые и архаичные системы ГРМ с непосредственным контактом толкателей клапанов и распредвалов, в некоторых даже сохранились пластинчатые цепи Морзе, имеющие склонность буквально «сгрызать» приводные шестерни на современных маслах с пониженным содержанием ZDDP. Даже производители масел для дизельных двигателей сократили количество цинка и фосфора, поэтому многие производители распределительных валов настоятельно рекомендуют использовать ZDDP-присадки. Масла, предназначенные для двигателей более ранних конструкций, содержали до 0,15% ZDDP (по фосфору), а масла рейтинга SM/SN содержат ZDDP в присадках не более 0,08% или 800 частей на миллион (0,8 литра на 1 тонну масла).
До 2001 года в обычном моторном масле содержание ZDDP достигало 1200-1500 ppm
В 2001 году содержание ZDDP было снижено до 1000 ppm, а в 2005 году – до 800 ppm.
Если в приводе клапана обслуживаемого двигателя используется толкатель с плоским дном (не роликовый), или рокер/коромысло с плоской опорной поверхностью, масло с индексом SL, SM и SN применять не следует во избежание быстрого износа, вне зависимости от рекомендаций производителя автомобиля, или в масло необходимо вводить специальные присадки на основе ZDDP, предназначенные для использования новейших масел в системах смазки более старых автомобилей. Обязательно ознакомьтесь с рекомендациями производителей транспортного средства по применению масел и присадок к маслам.

Если у вас в ГРМ пластинчатая цепь Морзе, либо толкатели распредвалов с непосредственным контактом с приводными стаканами или гидрокомпенсаторами с плоской поверхностью, либо коромысла контактируют непосредственно с распредвалом без роликовых элеметов — использование масел с допусками по API SN/SM с количеством ZDDP по фосфору в 800ppm приведут к быстрому износу поверхностей трения скольжения.

Когда-то давно, в маслах класса SF/CC и вплоть до SL/CF количество ZDDP особо не ограничивали. Действительно стойкие масла закончились где-то между SG/CD и SL/CF. Он не только устраняет (именно не снижает, а устраняет) износ в ДВС в сильнонагруженных местах (кольца, вкладыши, цепь, звезды, масляный насос, распредвалы, толкатели клапанов, гидрокомпенсаторы) в местах соприкосновения металл-металл (когда масляная пленка разрывается), но и не дает базе масла окисляться под действием температуры и кислорода, а при попадании воды в масло (зимой — нормальное дело) он предотвращает коррозию деталей двигателя. Механизм его действия упрощенно — на поверхности металлов он образует очень устойчивую к температуре и механическим воздействиям хемосорбационную пленку (ZDDP — ПАВ), обладающую сильнейшими антифрикционными свойствами, она же собственно и защищает от коррозии. Бонусом повышенное от 2000ppm (примерно 900ppm по фосфору и 1100ppm по цинку) становится защита базового масла от окисления и позволяет минеральным маслам оставаться стойкими к окислению. Многие думаю обратили внимание, что на маслах с SN/CF у них довольно громко работает двигатель (если они посмотрят мануал, когда этот двигатель только был выпущен, он изначально был рассчитан жить на SG/CD и SL/CF! допуски НЕ ЗАМЕНЯЮТ друг друга, нужно смотреть конкретный анализ конкретного масла, а не слепо верить допускам), могут стучать гидрики, звенеть цепь, неприлично греметь и шуметь вообще весь двигатель. И это все — акустические проявления повышенного износа и приближающегося кап.ремонта. То что вы купите масло с молибденом (вольфрамом, титаном — по вкусу) на самых современных базах и допусках поможет избежать только шума, НО НЕ ПОМОЖЕТ ОТ ИЗНОСА. Двигатель просто теперь станет умирать тихо… Где-то между 1996г-2005 годами, кто-то догадался начинать ограничивать содержание фосфора по всем фронтам (а вместе с ним и ZDDP), что типа это вредит катализаторам и экологии в первую очередь (ну умрет катализатор за 100-150т.км. — проблема его заменить или удалить?), плевать им на ресурс двс — главное красивые цифры в допусках и красивые диаграммы с лапшой на уши…сначала ограничили фосфор до 900ppm, что в принципе не опасно для бензиновых ДВС, а потом и до 800ppm (если до можно не домешать чуток ZDDP и получить 700ppm, а можно вообще 500-600ppm и разрекламировать у нас суперпурмалозольное масла, козыряя красивой цифрой в содержании золы при высоком щелочном), что уже критично и порождает преждевременный износ. Двигатель умрет не сразу, а спустя 100-150т.км., что хватало для гарантии и производителей это особо не парило. Масла в огонь добавил повальный переход и пропаганда на гидрокрекинговые масла (назвать их синтетическими язык не повернется, да и изготавливают их из отходов, часто и из отработки), имеющие низкую стойкость к окислению, а также свойство полимерозаваться и превращаться буквально «в асфальт» (особенно вместе с содержащимся там полимерным загустителем получается хорошая такая пластмасса), повышенное содержание ZDDP бы отсрочило появление таких проблем (увеличило бы стойкость к окислению), но нельзя — стандарт API ограничивает. Смотрю я на анализы суперпупермасел за овердофига денег с кучей допусков и диву даюсь…в некоторых из них содержание ZDDP такое крохотное (и не только его, пакет кастрируют до 2х-3х раз!), что на таком масле двигатель не доживет и 60-90т.км., т.к. износ будет катастрофическим. Вы думаете ДВС сильно изменились за последние 15-20лет? Не особо. В некоторых появились пластиковые детали. Некоторые сменили чугунный блок на алюминиевый. Некоторые перешли на роликовые толкатели клапанов. Некоторые получили регулируемые термостаты и повышенную температуру ОЖ и масла, что только усугубило проблемы. Кто-то перешел с ремня ГРМ на цепь. Кто-то сменил цепь ГРМ Морзе на роликовую. И ничего больше не изменилось. Распредвалы как были стальные так и остались, гильзы как были чугунными (исключая неудачные эксперименты с никасилом и алюсилом) так и остались. Поршня из алюминия тоже, только облегченные, Т-образные. Все те же 2 или 4 клапана на цилиндр (3-5 ушли навсегда в прошлое). Немного меняется конструкция колец, но то туда, то сюда, +-одинаково. Системы фазовращателей появившиеся в 90х годов не изменились почти никак, ну разве что к некоторым прикрутили электропривод, причем зря…Некоторые перешли на электрические помпы и маслонасосы…очень зря кстати…Но все механические элементы неизменной конструкции. Вкладыши на подшипники никто не поменял, ЦПГ так и вообще кроме уменьшения массы и размеров (с снижением надежности и резкого роста нагрузки на нее) не изменилась никак. И вот при всем при этом вам предлагают лить только малозольные, с ограниченным пакетом масла, типа экологию беречь…да им просто плевать что у вас двигатель еле проживет гарантию, а дальше вы встанете на капиталку…еще веселее интервалы замены в 10-15-30т.км., когда отработка становится буквально нигролом, черная, вонючая, не прозрачная…такой интервал возможно делать по трассе, в идеальных режимах движения, без рваного ритма, на качественном топливе и без экстремально низких и экстремально высоких температур (напомню, мы живем в РФ, в некоторых местах может быть за -50С, в некоторых местах за +50С), но в городском режиме по пробкам — нельзя. Главная причина сокращения срока жизни ДВС — моторное масло (его состав — количество присадок, база) и интервалы его замены. Многие заметили, что когда двигатель начинает жрать неприлично много масла (залегли кольца, высохли колпачки) — люди тупо начинают лить просто дешевую минералку (обычно SG/CD или SF/CC) или полусинтетику (SL/CF или SG/CD), а потом о чудо через несколько замен и вжариваний по трассе двигатель оживает и расход масла если не прекращается, то становится минимальным и не напрягающим (скорее всего от испарения минерального масла — оно склонно к испарению)…бедный владелец все думает да когда же он умрет и откладывает деньги на другой двигатель…но таким способом он спасает двигатель от износа, а постепенно масло начинает отмывать все что накопилось (особенно на кольцах), оказывается что он еще вполне себе бодр. И если двигатель промыть более жесткими способами (разобрать все и промыть) — он сможет проехать ни один десяток тысяч километров, а если отдефектовать и заменить изношенные детали (кольца, вкладыши, распредвалы, насос, колпачки и т.д.) то и сотен тысяч, практический как новый.
К счастью, есть возможность избежать подобных историй. Просто не лейте масла с допусками выше SL/CF (в идеале SG/CD) либо вообще выбирайте масла с жесткими дизельными допусками CG-4 CH-4 CI-4 CJ-4, последний допуск CK-4 хлипкий, если говорить о стойкости масел (в нем ограничили ZDDP), но тоже можно попробовать. Не бойтесь лить «дизельные» масла в бензиновые ДВС, в дизелях условия работы у масла куда жесче и требования к моющим способностям и стойкости к окислению значительно выше. Я не говорю о грузовых маслах (у которых зола под 2%) и моноградных (например автол) там нужно внимательно разбираться с составом, прежде чем их вообще куда-то заливать. Конечно всегда стоит обратить внимание на вязкость (учитывая температуры эксплуатации), щелочное число, золу и содержание ZDDP чтобы не навредить системам вашего двигателя. Если у вас распределенный впрыск — лейте спокойно с золой до 1,5%. Если у вас непосредственный желательно не превышать 1% (хотя 1,15% проблем не доставят). Кто особо замороченный — отправьте скажем через стандартный интервал (ну пусть будет 5000км или 6000км или 10000км, у кого как) на ICP анализ ваше масло (с самыми современными допусками, например SN/GF-5/Dexos1 и прочие «модные слова»), а затем откатайте ровно с таким же интервалом и такими же условиями масло, которое будет иным, без соответствия крутым современным допускам, скажем SG/CD или SF/CC с копеечной ценой, ну если вы сильно очкуете возьмите нормальное CG-4/SL, CH-4/SL, CI-4/SL, CJ-4/SL и потом сделайте для себя какие-то выводы. И выводы, поверьте, будут вообще не в пользу «новомодных» допусков…что толку от «нового модного лучшего по заверениям производителей с самыми крутыми допусками» масла, если оно тут же способствует быстрому износу всех частей двигателя, засирает двигатель отложениями из собственных присадок, базы и грязи, которую оно должно держать?

Сага о масле. Глава 6. Про зольность и системы очистки ОГ. Часть 2.

Часть 1. Про системы очистки отработавших газов
Часть 2. Как зольность влияет на TWC, DPF и др системы очистки отработавших газов?
По-моему, производители масел уже запутали людей с этой зольностью.

Это масло с пониженной зольностью, вроде все понятно написано: зола откладывается в нейтрализаторах и сажевиках, поэтому в данном масле ее мало и поэтому оно самое подходящее вашей любимой машине.
Но читаем описание другого масла – полнозольного:

… и оно тоже для самых-самых современных двигателей, оснащенных самыми настоящими системами нейтрализации тех же самых ОГ… (!)
И какое выбрать, если например в мануале написано лить масло ACEA A3, но при этом точно известно, что в машине есть нейтрализатор ОГ? Или распространенный вопрос: рекомендуются масла с допуском VW 502, а они бывают и полнозольные, и малозольные – и какое взять? Или в машине есть сажевик DPF, можно ли использовать полнозольные масла?
Смогу ли я убедительно ответить на эти вопросы, но попробую. Ибо не хотелось бы, чтобы люди искали эти ответы где-нибудь на форумах или у продавцов.

Итак, в предыдущей записи приведена информация, как устроены системы очистки ОГ, что эти системы не вечны и существует три основных механизма снижения их эффективности:
-термическое разрушение
-химическое
-механическое
Нас сейчас интересует химическое воздействие. Поэтому «здравствуйте, садитесь, начинаем очередной урок химии».
Зольность – это содержание в масле минеральных солей, точнее количество «золы» в процентах по массе, которая образуется, если выпарить масло при 600 град. Эта «зола» содержит соединения серы, фосфора, цинка и других металлов и неметаллов.
Сера – один из главных врагов для всех компонентов систем очистки, она присутствует в ОГ в виде сульфатов, сульфидов, оксисульфидов, SO2, SO3. Последние два реагируют с оксидами алюминия на поверхности нейтрализатора с образованием сульфатов алюминия, что уменьшает активную площадь нейтрализатора. Также соединения серы могут восстанавливаться до сероводорода, который реагирует с металлами нейтрализатора и мешает окислению HC.
В накопительных нейтрализаторах другие температурные и химические условия, но – та же проблема образования сульфатов и возможная реакция с водой:

Фосфор – тоже один из известных «катализаторных ядов». Его соединения находят в отработавших нейтрализаторах в виде твердых и аморфных фосфатов цинка, магния, кальция, а также в виде цинка пирофосфата. Откуда они берутся? В основном, благодаря содержанию в моторных маслах противоизносной (и не только) присадки ZDDP. Также соединения P есть в топливе.

Эти отложения, естественно, снижают площадь активной поверхности нейтрализатора или DPF.
Кроме того, соединения фосфора химически реагируют с оксидами Al и Ce и нарушают их свойства:

Но на данный момент нельзя полностью исключить содержание соединений серы и фосфора в ГСМ, поэтому возникают следующие вопросы:
Если нейтрализатор не вечен, то на сколько км рассчитана жизнь нейтрализатора?
Сколько серы и фосфора способно «убить» нейтрализатор?

Ответы можно найти в ряде исследований на эту тему – и их, кстати говоря, немало! Особенный бум таких исследований пришелся на середину 2000х.
В статье итальянско-испанских исследователей от 2005 года есть приблизительный ответ на первый вопрос:

Кстати, американские требования более строгие:

В этом же итальянско-испанском исследовании сравнили «чистый» нейтрализатор и нейтрализатор, отработавший в машине Ford Fiesta 1.4 60 тыс. км. www.uam.es/personal_pas/txrf/AppSurface_1.pdf

…и обнаружили скопление соединений фосфора, в большей степени в начальных отделах нейтрализатора. При этом эффективность работы нейтрализатора снизилась в среднем на 20-60% за 60000км, особенно это коснулось деактивации NO

Это же подтверждается в других исследованиях:

Далее Virpi Kröger в рамках диссертации приводит интересные данные:

3,5% фосфора это много или мало? 0,4%? Трудно сказать, но еще в 1985 г Joe с соавт. показали, что 0,4% фосфора уже снижает эффективность нейтрализатора.

К сожалению, в приведенных исследованиях не указано, на каком топливе и на каком масле отъездили машины. Судя по дате публикации – вероятно, масла были API SL или SM, т.е. с содержанием фосфора менее 0,1%.
Посчитаем, сколько теоретически фосфора может попасть в нейтрализатор за 161 тыс км пробега (почему именно такая цифра поймете ниже).
Допустим, масло Х содержит 0,1% фосфора, т.е. при плотности масла 850 г/л в 1л 0.85 г фосфора. При угаре 1л на 10000км в трубу улетит 0.85*16,1=13.7г. А в реальной жизни?

На этот счет есть одно очень интересное исследование, проведенное специалистами Ford Motor Co, Ethyl Petroleum Additivies и Delphy: «Влияние состава масел на выхлопные газы в службе такси» (papers.sae.org/2002-01-2680/). 20 машин, 5 видов масел, все 5w30 ILSAC GF-2, с и без ZDDP, с разными детергентами или без них. Общий пробег по 100 тыс миль (161 тыс км), ежедневная работа в две смены по 12 часов и контроль каждые 7000миль пробега.

К слову, это уникальное исследование — в нем приводится содержание фосфора в граммах. 14,6г фосфора на маслах с Ca-Mg детергентами и 24,6г в маслах без детергентов.

По результатам Ford Taxi Fleet Test исследователи сделали выводы, что фосфор попадает в нейтрализаторы вследствие «улетучивания» масла, ни на одном масле не было существенного износа, при наблюдаемом уровне отложений P в нейтрализаторах снижается эффективность их работы, и зависимость прямая.

Самое значительное количество отложений и наихудшие показатели очистки ОГ обнаружены в двигателях, работавших на экспериментальном масле с ZDDP, но без детергента. К слову, это известный факт: ранее Ueda F. с соавторами показали, что Ca и Mg уменьшают негативное влияние фосфора на нейтрализаторы (Engine oil additive effects on deactivation of monolithic three-way catalysts and oxygen sensors, SAE Paper #940746, 1994).

Раз фосфор попадает в нейтрализаторы вследствие угара масла, значит необходимо ограничивать его содержание в маслах и испаряемость NOACK. Например, АPI SJ от 1996г нормировал эти параметры max 0,1% и 22% соответственно, с 2011г API SN уже 0,08% и 15% соответственно. Но не все так просто.
Во-первых, продолжаются дебаты между инженерами-масленщиками и инженерами-мотористами по поводу норм содержания ZDDP в качестве противоизносной присадки, ведь весомая доля автопарка в мире это машины с большим пробегом, в новых машинах все чаще применяются высокофорсированные двигатели с высокими нагрузками на узлы, кроме того существует тенденция к применению масел с низкой вязкостью – так что противоизносные присадки имеют и будут иметь важную роль в моторном масле.
Кстати говоря, результаты этого спора можно увидеть в допусках: API и ILSAC нормируют содержание P не менее 0,06%, Mercedes-Benz не менее 0,05%, VW не менее 0,07% для допуска 505.01 и 0,08% для 502/505 – это при общей тенденции к уменьшению доли фосфорсодержащих присадок.
Во-вторых, накоплены интересные экспериментальные данные, в частности, изложенные в статье T.W. Selby с соавт. «Phosphorus Additive Chemistry and Its Effects on the Phosphorus Volatility of Engine Oils».

В начале статьи приводятся ответы на два вопроса:
1. зависит ли потеря P во время работы масла в двигателе от его содержания в свежем масле?
2. зависит ли потеря P от испаряемости масла NOACK?

Согласно данным анализа более 1000 масел, присутствовавших на рынке в 1999-2000гг (Institute of Materials IOM):
Ответ (1) – нет
Ответ (2) – нет

Собственные исследования T.W. Selby тоже показали, что P присутствует в летучей фракции масла, но корреляции между «испарением» P и «испарением» масла в целом – нет.
Исходя из этого, было предложено ранжировать масла по летучести содержащихся в них P-присадок, а именно по т.наз Phosphorus Emission Index (PEI). PEI показывает, сколько мг фосфора улетучивается во время Selby-Noack Volatility теста на 1г свежего масла.

Результаты исследований были следующие:
— PEI коррелирует с уровнем P в нейтрализаторах, зависимость прямая.
— PEI коррелирует с уровнем эмиссии NOx, т.е. эффективностью работы нейтрализатора, зависимость прямая.
— наличие ряда других присадок может уменьшать PEI, в частности Ca, Mg
— PEI зависит от химической формы ZDDP

Раз PEI такой показательный, почему производители его игнорируют? Или он еще недостаточно исследован? и мы не все знаем?
Во всяком случае, посмотрев допуски, становится ясно, что в масляной индустрии пока еще ставится знак равенства между совместимостью масла с системами очистки ОГ и %-содержанием сульфатной золы, серы, фосфора, цинка. Это можно увидеть в таблице, которую я составил:

На самом деле знак равенства ставить нельзя, об этом говорят исследования, частично приведеннные выше. Сколько фосфора в масле это одно, а сколько его улетит это другое.
А теперь смотрим внимательнее на допуск API SN:

Phosphorus volatility! Та самая «потеря» фосфора из масла. Точнее, в данном тесте наоборот: измеряется не потеря, а остаток. Подробнее про тест Sequence III GB —

В других допусках ничего подобного я не видел. Но я надеюсь, в новых допусках неизбежно появятся тесты, похожие на Selby-Noack Volatility Test или Sequence III GB.

Вернемся к реальным примерам — в прошлой записи я приводил масло Ликви Моли, которое при своей полнозольности якобы совместимо с катализаторами:

Никакого обмана, хоть масло и полнозольное (ACEA A3), но исходя из соответствия допуску API SN, это масло не теряет фосфор килограммами. Почему тогда оговорка про DPF? Видимо, потому что, как показывают исследования, основной враг DPF это сера, а аналогичного теста для серы пока в допусках нет, только на содержание в %.
То же самое про масло Motul X-cess 5-40: допуск API SN действительно позволяет писать про совместимость с системами нейтрализации! Так что в бензиновые хоть с двумя нейтрализаторами лить можно, в дизельные с DPF — нежелательно.

Таким образом,
1) нейтрализаторы TWC есть сейчас у всех машин, кроме откровенного металлолома, и эти нейтрализаторы действительно постепенно копят в себе соединения фосфора и не копят или почти не копят соединения серы. При этом отложения к 100 тыс км пробега не достигают килограммовых залежей, но эффективность очистки выхлопных газов уменьшают в ряде случаев на несколько процентов, а в ряде и наполовину.
2) в некоторых машинах есть дополнительный накопительный нейтрализатор, который хуже регенерирует при наличии большого содержания серы в ОГ
3) для дизелей существуют разные комбинации систем очистки ОГ, при этом основной враг DPF, SCR и накопительных нейтрализаторов – сера, а враг окислительных нейтрализаторов – фосфор.

Из этого логично вытекают вопросы:
Как ограничить попадание фосфора в нейтрализаторы?
Первое – следить за технической исправностью двигателя и машины в целом. Необходимо нормальное функционирование поршневых колец, чтобы масло не попадало в камеру сгорания, адекватное сгорание топливо-воздушной смеси, адекватное охлаждение и проч.
Второе – использовать моторные масла с низкой склонностью к угару конкретно в вашей машине – косвенно об этом говорят показатели NOACK (чем меньше тем лучше) и температуры вспышки (чем больше тем лучше), но они не всегда коррелируют с угаром в конкретно вашей машине из-за особенностей режима эксплуатации и проч.факторов. Грубо говоря, нет угара – нет фосфора в нейтрализаторе.
Третье – использовать масла с допусками API SN и если нужно энергосберегающее – ILSAC GF-5, они тестируются на phosphorus volatility. Можно также использовать масла с пониженной зольностью типа ACEA C3, MB229.51 и т.п., но какой у них phosphorus volatility? Возможно ниже, чем у полнозольных, а возможно и нет, никто не сравнивал.
Четвертое – заправляться качественным бензином – в топливе тоже есть соединения фосфора

Как ограничить попадание серы в DPF, накопительные нейтрализаторы, SCR и им подобные?
Первое – опять же следить за технической исправностью двигателя и машины в целом.
Второе – опять же заправляться качественным топливом: если содержание серы в маслах может отличаться не более чем в 1,5-2 раза, то в топливе в десятки раз!
Третье – опять же использовать моторные масла с низкой склонностью к угару – угару в конкретно в вашей машине.
Четвертое – использовать моторные масла с низким содержанием серы. При этом малозольное не равно малосерное, некоторые полнозольники тоже содержат в себе мало серы. Но не у всех есть возможность сделать анализ в лаборатории (да и не надо), а требования допусков по содержанию серы см в табличке выше. Т.е. если выберете среднезольные масла ACEA C3, Dexos2, MB 229.31, 229.51 и 229.52, BMW LL-04, то серы в них точно меньше. Именно поэтому для дизелей с DPF рекомендуются масла данных допусков.
Четвертое – периодически ездить более 100км/ч по трассе, чтобы были условия для регенерации нейтрализаторов. И избегать другой крайности — коротких поездок, когда образуется конденсат и SO3 превращается в H2SO4.

И еще, вместо P.S. – ИМХО. Нет смысла спрашивать какое масло лучше Х или Y? Малозольное или полнозольное? Логичнее спрашивать, а какой ZDDP в них используется, 2-метил-4-пентанол или 2-этил-гексанол? или другой? И с каким соотношением Zn:P? Как у этих масел с phosphorus volatility? Скорее всего вам никто не ответит на эти вопросы, равно как нет особого смысла искать правильного ответа на форумах или в магазинах, если вы не умеете отличать псевдопрофессионалов от профессионалов. Вот в анализе масла X фосфора 950ppm, а в масле Y – 750ppm, что напишут на форуме? Один напишет, что первое зачетное т.к. лучше противоизносные свойства, а другой напишет, что фосфор откладывается там где не надо и чем его меньше тем лучше. И оба будут частично правы, но в целом неправы, т.к. не знают точный состав обоих масел и возможных взаимодействий между компонентами. Так что в выборе моторных масел самое правильное пожелание – остерегайтесь подделки! И в прямом смысле, и в философском – ведь мы живем в эпоху подделки информации.

Для благодарных читателей визитка
© пециально для DRIVE2.RU
©
Lefravi 2015, update 2017

На что влияет сера и фосфор в моторном масле?

На что влияет сера и фосфор в моторном масле?

Сера и фосфор являются важными элементами, содержащимися в моторном масле.

Сера добавляется в моторное масло в виде органических соединений, которые обладают высокой стойкостью к высоким температурам и хорошей моющей способностью. Она также помогает защитить двигатель от коррозии и окисления.

Фосфор также добавляется в моторное масло в виде органических соединений, и он является одним из ключевых элементов, обеспечивающих защиту двигателя от износа. Фосфор образует фосфатные пленки на металлических поверхностях двигателя, что снижает трение и износ.

Таким образом, сера и фосфор оказывают значительное влияние на свойства моторного масла, в том числе на его моющие, защитные и смазывающие свойства.

Малозольные масла. Практика применения

Заменена масла

Моторные масла с низким содержанием серы, фосфора и сульфатной зольности появились достаточно давно. Международная классификация Ассоциации европейских производителей автомобилей ACEA выделяет для них специальный класс. Сегодня мы разберемся, на что влияет сульфатная зольность, сера и фосфор в моторных маслах и почему малозольные масла становятся все более востребованными. Разобраться в данном вопросе нам помогут специалисты компании Liqui Moly, ведущего немецкого производителя моторных масел и автохимии.

Сульфатная зольность характеризует масло по количеству металлосодержащих присадок, которые влияют на объем шлаков, образующихся при сгорании топлива. Для установления этого показателя масло в лабораторных условиях нагревают до температуры около 775 °C, получившийся остаток обрабатывают серной кислотой — до тех пор, пока зола не перестанет уменьшаться.

Эта зола содержит соединения фосфора, серы, цинка и других металлов. Высокая зольность может привести к отложениям в двигателе и в выхлопной системе. Но при этом данные химические элементы содержатся в присадках, которые защищают двигатель от износа, моют его, не дают маслу пениться, появляться коррозии, увеличивают срок службы масла и т. д.

Единицей измерения принято считать процентное соотношение несжимаемой золы и изначальной массы масла. Чем выше содержание присадок, тем больше уровень зольности, при этом избыток или низкое содержание металлических компонентов негативно сказывается на работе двигателя. Большое количество отложений может спровоцировать повышение температуры в двигателе либо привести к прогару выпускных клапанов или поршней из-за раннего воспламенения топлива. Фосфор, сульфатная зола и сера способны негативно повлиять на работу систем нейтрализации выхлопных газов.

Малозольные моторные масла при работе в современных двигателях со сложными системами нейтрализации выхлопных газов способствуют уменьшению уровня токсичных веществ почти на 80 %. А это значит, что в скором времени все или почти все владельцы новых автомобилей и производители масел перейдут на малозольные моторные масла, ведь катализаторы для бензиновых двигателей принципиально изменились с 90-х годов.

Так, в современных автомобилях системы нейтрализации отработанных газов могут самоочищаться, сжигая сажу, но справиться с золой, содержащей в себе большое количество твердых несгораемых частиц, не так уж и просто. От этого страдают и ячейки сажевых фильтров, забиваясь отложениями. Существует мнение, что по вине несгораемых частиц в масле образуются царапины на стенках цилиндров. Об этом и о современных малозольных маслах мы поговорили с техническим специалистом Liqui Moly, Алексеем Исаченковым.

— На что влияет сульфатная зольность?

— Существует оксидная зольность и сульфатная зольность. Оксидная зольность относится к компрессорным маслам. Параметр сульфатной зольности для моторного масла косвенно показывает содержание металлосодержащих присадок. Масла разделяются на категории Full SAPS, Low SAPS, Mid SAPS. SAPS (Sulphated Ash, Phosphorus and Sulphur) — это показатель масла по трем параметрам: сульфатная зола, фосфор и сера. Если мы откроем параметры ACEA или свежие API, то в них есть показатель нормирования сульфатной зольности и прописано содержание фосфора и серы.

— Какое масло можно считать малозольным?

— Это зависит от конкретного класса. Например, в классе ACEA С3 допускается не более 0,8 %. Масла называют малозольными, подразумевая, что они относятся к какой-то категории: либо Mid SAPS, либо Low SAPS. Малозольное масло — это не научный и не технический термин.

— Какое масло у Liqui Moly относится к малозольному?

— В первую очередь это серия масел Top Tec, но также масло Low SAPS, Mid SAPS присутствует в сериях Special Tec и Synthoil.

Моторное масло Liqui Moly

— Малозольные масла появились из-за экологических требований и применения в автомобилях сложных нейтрализаторов и сажевых фильтров?

— Если говорить про масла Low SAPS, то они действительно появились из-за требований к совместимости с системами нейтрализации выхлопных газов. Впервые в истории ограничения в масле коснулись содержания фосфора из-за окислительных нейтрализаторов с платиной. Появились такие катализаторы вследствие введения норм Евро 3. Атомы фосфора при взаимодействии с платиной дают невосстановимые вещества, от чего окислительные катализаторы быстро выходят из строя.

Для современного бензинового двигателя с многокаскадной системой очистки выхлопа необходимо строго малозольное масло. При работе современных дизельных двигателей, где установлен сажевый фильтр, в атмосферу поступает меньшее количество окислов азота. Это связано в первую очередь с тем, что в таких двигателях искусственно снижается температура в камере сгорания и ограничиваются параметры распыла топлива. Побочным продуктом такой работы является образование сажи в выхлопе.

Для таких двигателей желательно применять масло с малым количеством cеры, фосфора и металлосодержащих присадок, поэтому под нож попадают в первую очередь моющие щелочные присадки. Часть щелочных присадок переводится на неметаллическую основу. Они чуть менее стойкие и более дорогие, но если заливать в бак малосернистое дизельное топливо, то нагрузка на масло сильно сокращается.

В современных грузовых автомобилях установлены сажевые фильтры и системы нейтрализации отработанных газов, где используются жидкости AdBlue (более известны как «мочевина»), в результате почти нет проблем по закислению масла, а окислы азота восстанавливаются в выхлопе. Достигается оптимальный режим в камере сгорания, при этом конструкция двигателя нацелена на максимально низкий расход топлива и на достижение максимального КПД без роста выбросов в атмосферу.

В таких двигателях малозольные масла очень долго работают. Есть примеры, где интервал замены масла на грузовых автомобилях составляет 100 тыс. км, но при условии, что режим движения исключительно междугородный. Первой на такой интервал выходила Scania, у которой щелочность масла была выше 16, сульфатная зольность была 1,6 и выше. Это требование производителя, поскольку они устанавливают регламент по замене масла. В свою очередь, в бензиновых двигателях образование окислов азота из-за высокой температуры неизбежно, уже в некоторых странах на бензиновые двигатели стали устанавливать сажевые фильтры.

Отдельно я выделю азиатские автомобильные бренды, где в трехкомпонентных нейтрализаторах для восстановления окислов азота применяется родий (металл платиновой группы), который тоже не любит фосфор. Поэтому в нормах ILSAC фосфор нормируется еще строже, зато не ограничена сульфатная зольность.

В случае выхода из строя многоступенчатых систем нейтрализации выхлопа, стоимость замены сопоставима со стоимостью двигателя. В нашей стране очень редко меняют такие системы, обычно сажевый фильтр и нейтрализатор варварски удаляют из автомобиля. Такое вмешательство в конструкцию автомобиля приводит к побочным последствиям: помимо увеличения выбросов в атмосферу в таких автомобилях увеличивается расход топлива и они склонны к накоплению топлива в моторном масле.

— Почему большинство людей рекомендуют использовать обычные полнозольные масла?

— Моющие свойства маслу обеспечивают щелочные присадки. Почти всегда это различные соединения металлов. Исключением являются щелочные присадки на основе органики, но их применяют достаточно редко из-за высокой стоимости и малой стойкости. Самые массовые моющие присадки — это химические соединения кальция, противоизносные присадки содержат цинк, противозадирные присадки содержат фосфор.

Полнозольное масло лучше моет, лучше защищает от износа, но, правда, само дает больше отложений при попадании в камеру сгорания. Поэтому всегда нормы сульфатной зольности должны быть грамотно подобраны. Для старых автомобилей необходимо масло с высокой щелочностью, а малозольное масло в таких двигателях будет иметь не очень большой срок службы.

Стоит также учитывать регионы, где эксплуатируют автомобиль. В странах, где продают бензин не выше класса Евро 3, стоит сократить интервалы замены масла. Если при такой эксплуатации менять масло раз в 15 тыс. км, то за первую половину пробега кислоты «съедят» щелочные присадки, после чего будет закисляться база, что приведет к образованию шлама в двигателе.

Но бывают исключения. Когда, к примеру, малозольное масло необходимо заливать даже в двигатели старой конструкции, а именно в ситуации, когда в качестве топлива используется газ. В двигателях, переведенных на работу с бензина на газ, меняется характер горения в цилиндрах. Полнозольные масла могут давать очень большое количество отложений в зоне поршневых колец, ведь топливо изначально газообразное и до момента сгорания оно может реагировать по-другому с различными присадками. Поэтому во избежание износа шатунно-поршневой группы лучше использовать любое масло Liqui Moly из серии Top Tec. Можно также использовать масло Optimal 5w-30, которое не является полностью малозольным, но благодаря использованию современного пакета присадок не дает отложений в газовых двигателях. В таких маслах мы на канистре, прямо на этикетке указываем яркую аббревиатуру SNG (компримированный (сжатый) природный газ (метан)) и LPG (сжиженный нефтяной газ (пропан-бутан)).

— Как малозольные масла влияют на работу современных двигателей?

— Необходимо обязательно выделить проблемы LSPI (Low Speed Pre-ignition), когда речь идет о нежелательном раннем зажигании. Эти проблемы касаются малообъемных двигателей, оснащенных турбокомпрессорами и прямым впрыском топлива. В подобных двигателях опасно заливать масло с большим содержанием кальция. Так, General Motors в своих моделях требует применять dexos 1 Generation 2, и на основе этого допуска вышел стандарт API SN plus. Поэтому правильно подобранное масло помогает предотвратить LSPI. Там, где малозольные масла рекомендуют автопроизводители, без них не обойтись.

— В двигателях с алюминиевыми блоками с никасиловым и алюсиловым покрытием необходимо применять исключительно малозольное масло?

— Изначально эти покрытия применялись в мотоциклетных двигателях, а мотоциклетные масла не отличаются малозольностью. В современных автомобилях лучше не играть с выбором масла. Например, «Мерседес» в легковой линейке AMG и Brabus требует строгого применения масла с допуском 229,5, а это полнозольное масло со щелочью около 10. В таких двигателях процесс горения настроен именно так, чтобы обеспечивать максимальную отдачу мощности, но при этом автомобили должны укладываться в экологические нормы.

Чаще всего мы сталкиваемся с ситуацией, когда потребитель заливает масло, неправильно подобранное к автомобилю или к условиям эксплуатации. Если в автомобиль не внесены изменения в конструкцию, то мы рекомендуем заливать исключительно тот класс масла, который установил автопроизводитель, но, учитывая некоторые регионы эксплуатации в России, иногда мы рекомендуем сократить сроки замены масла по следующим причинам:

1) на рынке еще встречается контрафактное или некачественное топливо. Бывает, что топливо, не предназначенное для автомобилей, попадает на автозаправки и продается как сортовое автомобильное топливо. Мошенники, добавляя в топливо для разной спецтехники различные присадки, умудряются даже получить паспорт качества какого-нибудь НПЗ;

2) в случаях продолжительной работы двигателя на холостом ходу. Это касается зимней эксплуатации. Например, 20 минут такой эксплуатации эквивалентно 100–150 км пробега для автомобильного масла и шатунно-поршневой группы, и к концу межсервисного пробега при такой эксплуатации масло уже не обеспечит должную защиту. Многие автопроизводители даже указывают необходимость сокращать сроки замены масла в 2 раза при длительных прогревах двигателя.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *