Энергосберегающие свойства моторного масла

Третий классификационный признак моторных масел (все три признака перечислены в главе 2) — энергосберегающие свойства, под которыми подразумевается способность масла уменьшать расход топлива путем снижения потерь на трение между деталями двигателя (главным образом между поршнями и цилиндрами, шейками коленчатого вала и подшипниками, в механизме газораспределения). Для измерения экономии топлива, получаемой при использовании энергосберегающего масла, разработаны и стандартизированы специальные методы испытаний, в ходе которых двигатели работают попеременно на эталонном, затем на классифицируемом масле и снова на эталонном. Испытываемое масло признается энергосберегающим, если экономия топлива равна или более требуемой величины. Например, согласно классификации, ранее принятой в США, энергосберегающим считалось масло, дающее, в сравнении с эталоном, экономию 1,7% и более; если же экономия превысит 2,5% — масло относится к энергосберегающим высокой категории. В последнее время метод испытания масел на экономию топлива пересмотрен, и требуемая величина экономии должна составлять от 0,5 до 1,4% в зависимости от вязкостного класса масла. Для масел новейшего класса API _ «sl» — создан новый метод испытания на экономию топлива и ее величина будет больше. Предусмотрен также контроль сохраняемости энергосбережения при длительной работе масла в двигателе.

Обозначение энергосберегающих масел

Обычно энергосберегающие масла обозначают двумя буквами EC (Energy Conserving), которые включают в маркировку масла после указания класса API, например, SAE 5W-30, API SJ/CF—4(ЕС). Римские цифры после букв ЕС указывают уровень получаемой экономии топлива (ЕС II — 2,5% или более).

Стандартная логограмма, наносимая на тару с маслами, сертифицированными API (см. рис. 5), имеет в центральном круге обозначение вязкостного класса по классификации SAE, в верхнем полукольце обозначение класса по API, а в нижнем — указание на наличие энергосберегающих свойств или их отсутствие (нижнее полукольцо не заполнено).

В европейской классификации моторных масел, принятой АСЕА, энергосберегающие масла выделены в самостоятельные категории, имеющие обозначения АСЕА А1-02, А5-02, В1-02 и В5-02. При стандартном испытании по европейскому методу эти масла обеспечивают экономию топлива не менее 2,5% в сравнении с эталонным маслом класса SAE 15W-40.

Японские и американские автомобилестроители разработали классификацию моторных масел, отвечающих их общим базовым требованиям. Эта международная классификация создана в рамках ILSAC (Международный комитет по стандартизации и одобрению смазочных материалов). В международную классификацию ILSAC введены три класса масел, обозначаемых GF-1, GF-2 и GF-3. По уровням эксплуатационных свойств и областям применения они идентичны маслам классов API SH, SJ и SL соответственно, но в отличие от последних они обязательно являются энергосберегающими.

До сих пор речь шла о величинах экономии топлива, получаемых в условиях стендовых испытаний. Естественно, возникает вопрос о реальной эффективности энергосберегающих масел в различных условиях эксплуатации транспортных средств. Многочисленные дорожные испытания подтверждают их эффективность как одного из средств получения экономии топлива, но ее величина существенно зависит от сочетания ряда факторов (короткие или длинные рейсы; езда в городских условиях, по автостраде, смешанные маршруты; квалификация водителей; время года, температура воздуха).

Эта зависимость обусловлена механизмами действия энергосберегающих масел, тем, как ежи уменьшают мощность трения двигателя, которой называют разность между его индикаторной и эффективной мощностью, т.е. мощностью, развиваемой газами в цилиндрах, и мощностью, отдаваемой коленчатым валом трансмиссии. В частном случае, при работе мотора на холостом ходу, эффективная мощность равна нулю, а индикаторная мощность равна мощности трения. С увеличением частоты вращения коленчатого вала мощность трения резко возрастает, но она довольно мало изменяется при изменении нагрузки, если частота вращения постоянна.

Мощность трения изменяется в зависимости от вязкости применяемого масла, причем есть некоторое оптимальное значение вязкое™, при котором мощность трения достигает минимума, а при дальнейшем снижении начинает вновь возрастать. В области низкой температуры вязкость масла всегда избыточна для обеспечения гидродинамического режима смазки, при котором трение происходит между его слоями без соприкосновения поверхностей деталей. Мощность трения достигает минимума для маловязкого масла, когда его температура ниже 100*0, а при дальнейшем повышении температуры наблюдается резкий рост мощности трения. При работе на высоковязком масле мощность трения очень велика при низкой температуре, но минимум потерь на трение сдвигается в область 130-140°С, а их рост при дальнейшем повышении температуры менее интенсивен.

Реют потерь на трение в области высокой температуры масла обусловлен тем, что гидродинамический режим смазки на части хода поршня переходит в граничный, при котором трение происходит между тончайшими слоями смазочного материала, связанными силами адсорбции с поверхностями деталей. В этом случае коэффициент трения зависит от структуры и свойств граничных слоев, а не от вязкости масла.

Энергосберегающие масла соединяют в себе преимущества маловязких масел, проявляющиеся в области низких температур, с малыми потерями на трение при граничной смазке. Последнее достигается введением в их состав присадок — модификаторов трения, которые прочно закрепляются на поверхности трущихся деталей и образуют мягкий «ворс» молекулярных размеров. Он легко деформируется в направлении движения и обеспечивает низкий коэффициент трения при граничном режиме смазки. Свой вклад в экономию топлива вносит и временное падение вязкости в зависимости от градиента скорости сдвига. Этот эффект проявляется сильнее при температуре масла ниже оптимальной.

В зависимости от типов двигателей и условий эксплуатации автомобилей, применение энергосберегающих маловязких всесезонных масел, содержащих модификаторы трения, дает в среднем экономию топлива при коротких поездках в города до 3-5,5%, на рейсах средней протяженности (город-пригород) до 2,2-2,8% и на дальних рейсах по благоустроенным дорогам до 2-3%. В зимних условиях экономия несколько больше названных среднегодовых значений.

Одновременное использование энергосберегающих моторных масел в двигателях и энергосберегающих трансмиссионных масел в агрегатах трансмиссий дает увеличение экономии топлива еще на 1,5-2,0%. Во всех случаях речь идет об экономии топлива в исправных автомобилях, которые при работе на обычных маслах не превышают установленные нормы расхода топлива. Энергосберегающие масла—не рекламный трюк, а реальность, результат использования высоких технологий в производстве моторных масел.