300 тисяч років до моторного масла

Все почалось приблизно 300 тисяч років тому, хоча це не точно. Поява на планеті Земля Розумної людини (Homo sapiens) призвела до низки подій, частину з яких можна віднести до дивовижних і корисних, як от винайдення колеса або писемності, а частину до безкінечних проблем-гойдалок, які людство спочатку створювало, потім намагалось вирішити. Наприклад, боротьба з голодом – боротьба з ожирінням, винайдення антибіотиків – зниження імунітету, економія часу – Low Speed Pre-Ignition. 

Так, саме нестримне бажання якомога швидше пересуватись у просторі стало драйвером спочатку приборкання диких коней, а потім винайдення двигуна внутрішнього згоряння. З часом їх стало так багато, що ми забруднили й перегріли планету шкідливими викидами. Тепер людство ставить перед собою задачу зменшити ці викиди, оскільки глобальне потепління набуло загрозливих масштабів. 

Чому викиди настільки шкідливі?

Мова йде не тільки про вуглекислий газ СО₂. Шкідливі викиди – це чадний газ (СО), неокислені молекули вуглеводнів, летючі органічні сполуки, аміак, оксиди азоту, тверді частинки, такі як сажа. Кожна з цих груп продуктів по-своєму шкодить природі, а отже – людині. Кислотні дощі, парниковий ефект, збільшення площі пустель, онкологічні захворювання, зникнення тварин і рослин  – далеко не повний перелік проблем, яких не стає менше.

Отже люди в особі урядів розвинених країн домовилось про контр-заходи. Нові автомобілі, що проходять першу реєстрацію (тобто починають експлуатуватись), мають право викидати в атмосферу шкідливих речовин не більше встановлених норм. Обмеження встановлюються в грамах на кілометр шляху. Для ілюстрації подаємо норми викидів для легкових авто, які діють в Європейському Союзі. Також під контроль попадають викиди і мотоциклів, і різних категорій комерційних авто, і вантажівок, і навіть позашляхової техніки. 

Таблиця норм викидів EURO 6e, в грамах речовин на км пройденого шляху
Введені у вересні 2023 року, чинні для 1-ї реєстрації авто з вересня 2024 року

Як вимірюються ці викиди, як часто оновлюються, на які види техніки поширюються – це інша велика тема, яка не є предметом даної статті. Ми спробуємо пояснити, як ці обмеження впливають на вимоги до моторного масла та вибір моторного масла. 

Головна тенденція – економія палива

Спочатку зменшення викидів пішло шляхом очищення вихлопних газів, а приблизно з 2010 року головним трендом стала економія палива. На першому етапі вимоги до моторного масла стосувалась його впливу на пристрої очистки вихлопних газів, такі як сажові фільтри та каталітичні нейтралізатори. Але найбільший ресурс зменшення викидів криється саме у зменшенні кількості використаного палива при проходженні тої самої залікової відстані. Менше палива означає, що й вищевказаних викидів (за умови, що робота з очищення вихлопних газів вже зроблена), буде пропорційно менше. 

Менші двигуни – менше забруднення 

Щоб згоряння палива було чистішим, вирішили перейти на двигуни з меншим робочим об’ємом: чим менший двигун, тим менша кількість викидів. Але потужність кожного класу авто не стала меншою. Навпаки! Наприклад, бензиновий двигун PSA PureTech 215 розвиває 215 к.с. при об’ємі всього 1,6л. Ще недавно двигуни 1,5 – 1,6л мали потужність біля 100 к.с. і викидали в повітря значно більше СО₂ та інших шкідливих продуктів згоряння. Колись літровий мотор видавав 50 к.с., зараз – 100 і більше «коней».

Турбонаддув став типовим елементом не спортивних, як раніше, а звичайних бензинових авто. А щоб досягти повного й швидкого згоряння палива стали застосовувати пряме впорскування бензину.  

Завчасне займання палива як побічний ефект

І тут на шляху людини до чистої планети виникла нова невідома проблема. ЇЇ назвали завчасним займанням (палива) на малих обертах, англійською Low Speed Pre-Ignition або LSPI. Це небажане й дуже шкідливе явище. Це коли повітряно-бензинова суміш загорається раніше потрібного моменту, в той час як поршень ще знаходиться в такті стиснення на шляху до точки подання іскри. Не важко здогадатись, що такі спалахи призводять як мінімум до різких перепадів тиску в камері згоряння та зменшення ефективності, а як максимум – до таких ударних навантажень на поршень, які в Німеччині називають Motor Kaputt. 

Цей ефект як правило проявляється на невисоких обертах 1500 – 2000 об./хв. при інтенсивному наборі потужності, тобто натисканні на педаль газу. Холодний двигун збільшує імовірність явища. Низька якість палива – теж.  

Роль моторного масла в ефекті LSPI

Як не дивно, було виявлено, що даний феномен проявляється в більшій чи меншій мірі залежно від складу моторного масла. В момент руху поршня вверх до ВМТ масло на стінках циліндрів встигає змішуватись з паливом і утворює мініатюрні краплі. Саме на малих обертах – встигає. На високих – не встигає. Вважають, що ці краплі спричиняють спалахи, подібно до займання паливної суміші в дизельних двигунах. Ці спалахи мають випадкову спорадичну природу, що ускладнює контроль за цим явищем. Відомо, що одні мастильні матеріали можуть збільшувати цей ефект, інші – зменшувати. Менше кальцію в складі присадок і видалення натрію зі складу масла зменшують імовірність LSPI. Фактично ці елементи зменшують октанове число палива. 

Однак забрати з масла кальцій та натрій – це забрати певні присадки зі своїм корисним для моторного масла функціоналом. Потрібно замінити їх іншими елементами з подібними властивостями. Нагадаємо, що сучасні присадки є багатофункціональними. Отже альтернативні сполуки мають замінити не одну функцію, а ввесь набір потрібних характеристик. На даний момент встановлено, що наявність бору та молібдену діє в бік зменшення ризику завчасного займання. 

В боротьбі з LSPI досягнуто чимало успіхів, але крапку ставити рано. Це відносно нова задача в сучасному автомобілебудуванні, спроби її вирішити тривають. Можливо, вона колись буде вирішена повністю, але на даний момент ми можемо говорити не про повне зникнення, а про зменшення імовірності виникнення даного явища. 

Оливи найновіших специфікацій в боротьбі з LSPI

Нові стандарти якості моторних олив API SP та ACEA C6 і C7 включають тести на ефект LSPI. Масло, яке відповідає даному стандарту, зменшує імовірність завчасного займання до мінімуму. Нагадаємо, що не лише масло, а насамперед конструкція двигуна, якість палива, оберти та температура двигуна є важливими чинниками у виникненні завчасного займання. Не варто очікувати чуда тільки від масла. Зрештою, дозвольте вам нагадати, що вічного двигуна не існує все одно. А от другої планети у нас нема. Доведеться вирішити й цю проблему. Була би вона одна…