Анализируем тесты и качество моторных масел

Автор: . 19 Янв 2013 в 4:14

Этот материал можно было бы озаглавить как “избранные наблюдения и соображения на тему анализа масляной отработки”. Так как по сути. ничем иным, как исследованием количественного и качественного состава продуктов износа отработавших масел в условиях одного двигателя,  это вроде бы и быть не может – нужно же хоть в названии какое-то разнообразие. В то же время, мне трудно вообразить, как вообще возможно “отогнать” два разных масла в как бы “равных” условиях реальной эксплуатации… Представить, что у какого-то среднестатистического индивида, получится два раза отъездить в примерно (хотя бы так) одинаковом (а как иначе?) режиме, с равным пробегом (единственное, что реально), равными оборотами (куда менее реально), моточасами и равной средней скоростью… почти нонсенс. Это будут два одинаковых по километражу, но неопределенно разных, по фактической нагрузке на двигатель, пробега. Как хотя бы в первом приближении сопоставить и усреднить такие разные режимы, как, например, длительность простоя на холостом (а одометр, в таком случае, вообще неподвижен), ну или, напротив, время работы на максимальных оборотах?Ответ – только моточасами, или же средней скоростью. Это будут лишь примерно равные, но не обязательно идентичные условия, так как можно, например, отстоять 10 часов на холостых, а затем “догнать” среднюю скорость до величины, которую другой автомобиль получит просто спокойным движением по трассе. В любом случае, для обеспечения сходимости такой методики, нужно доказать хотя бы тот факт, что на двух равных интервалах замены, пройденных на одном и том же масле, у вас обеспечивается достоверный результат, обеспечивается его сходимость. Требуется два последовательных пробега 10+10 тысяч км на одном масле, у которого сойдутся все цифры в пределах, вообще позволяющих утверждать о  хоть какой-то повторяемости результата. И если такое получится, затем рассмотрим третий интервал, на другом масле, и при показательной разнице в значениях увидим, “лучше”, или “хуже”, в конкретных цифрах, оно защищает двигатель от износа. После, возвращаемся на “предыдущее масло”, и цифры должны вернуться к исходным значениям (стать лучше, или хуже). Все просто? А теперь, сюрприз: пришлите (дайте ссылку) хотя бы одно подобное исследование…

Большинство подобных исследований совершаются по пробегу. Даже не по моточасам! Не учитываются и частности особенностей эксплуатационного периода – зима/лето, например. Только из-за разности прогревочного режима, или скорости запуска двигателя, можно насобирать “много лишнего” в результаты масляного анализа. Не бывает двух совершенно одинаковых пробегов. Они бывают у моторов в лабораториях. Или бывают в масштабных исследованиях типа этого. Откроем, например, 12 номер журнала “За рулем” за 2012 год. Увидим равные ДВС, равные пробеги, равные условия. Но очень бы хотелось бы увидеть рядом еще один двигатель, “эталонный”, с любым из масел, но “вне зачета”… для обеспечения уверенности в сходимости результатов. Гарантирую, что его показания “утонут”  в пределах погрешности общего фона измерений. Это масло не будет никак идентифицировано среди прочих. Подобные исследования рискованны именно тем, что при попытке проверить сходимость, слишком велик шанс признать отсутствие разницы. Тогда зачем же рисковать лишний раз? Журнал “За рулем”,  в такой ситуации, победителя все же выявил. Журнал “Авторевю” – не выявил проигравших. Данные у “За рулем” вы можете найти самостоятельно. Данные “Авторевю” уже не в первый раз перед вами:

res_out

Просуммировав износ, а затем сопоставив результаты для всех восьми исследованных образцов с разными пакетами присадок (малозольными и не очень, да и просто – разными), следует очевидный и однозначный вывод – в рамках предложенной методики, практической разницы между маслами нет. Методика, меж тем, предполагала крайне интенсивную нагрузку на двигатель в течение 10.000 км пробега, а также длительные простои на холостых. Эксперимента масштабнее и честнее в российской прессе пока не проводилось. У “Авторевю” значимой разницы нет. У “За рулем” ее чуть больше, чем нет.

Точность прибора укладывается в диапазон – 5 ppm. Это 5 частей на миллион. Это всего 4 полных диапазона на весь испытательный пробег, большая часть которого – экстремальная нагрузка. То есть, утрируя, это часы с часовой стрелкой для марафонской дистанции – ее достаточно только для самого факта фиксации результата. Даже если некоторая часть продуктов износа оседает в масляном фильтре с окном фильтрации не лучше 20-30 мкм, распределение оставшихся продуктов износа идентично в пределах погрешности методики. Именно по этой причине,  существует достаточное основание для поиска либо иной методики, либо иного критерия. В “Журнале “За рулем”, как было сказано, наряду с этим фактом, мирно сосуществует их собственный тест, который… какую-то разницу все же выявил и победителя определил.

В общем, складывается парадоксальная картина: каждая попытка инструментально протестировать масло в настоящем двигателе, вне зависимости от выбранной методики, предпринимается без определения методологической погрешности. Результатом каждой из этих попыток, является некий количественный износ, численно балансирующий где-то около точности измерительного комплекса. Не в том смысле, что точности не хватает, а в том смысле, что погрешность – величина того же калибра. Далее, даже при условном наличии разницы, невозможно проследить корелляции между одинаковыми продуктами в разных тестированиях. Так, например, масло ZIC XQ, в тестировании “За рулем” проявило себя с лучшей стороны и не только с точки зрения износа… Что, однако, никак “не видно” в тесте “Авторевю”.

Почему столь трудозатратные тестирования вместо ответов, рождают только вопросы: почему нету двигателя “вне зачета”, с одним из использованных масел в картере? Как увидеть разницу между “одинаковыми” двигателями – кто сказал, что “износный фон” у двигателей одного типа – полностью одинаков? В двигателе килограммы железа и десятки квадратных сантиметров пятен контакта – а у всех деталей, не забывайте, есть допуски. Кто сказал, что двигатели ВАЗ столь же “одинаковы”, как двигатели Ford и между собой? Вполне может быть, что точность изготовления конкретного образца может сильно изменить фоновое содержание металла – 5 ppm, 15 ppm – это трехкратная разница. Но и то и то – пыль. Почему не определяется “стартовое” содержание продуктов износа? Двигатель внутри был стерилен, на момент начала испытания?  И потом, у “За рулем”, разница между маслами в количестве продуктов износа однозначно есть, у “Авторевю” – ее вообще нет. Может дело не в маслах, а в двигателях?! “Прикатанные” , а это, напомню, не самые передовые по технологиям и качеству изготовления двигатели ВАЗ, возможно, понизят металлические выделения на втором-третьем этапе замены масла и результат станет таким же, как у “Авторевю”, у “промытых” и прикатанных моторов Ford…

Кстати, когда вы тестируете масла на одном двигателе – двигатель предварительно промываете? Удаляете ли неизбежно остающиеся  (не удаленные) продукты износа? Вдруг, в одном случае, их осталось, скажем, 6 ppm (20%) железа из исходных 27 ppm ( это масло Mobil, из теста выше). Износ на хорошем масле, пусть будет в два раза ниже – 15 ppm (Shell).  Цифры вполне реальные. Складываем, получаем 15 + 6 = 21 ppm на том же пробеге, залив “самое лучшее” после “самого худшего”. Поднимаем глаза вверх и видим, что это… как все остальные масла из теста. Таким образом масло из “самого лучшего” превратилось в “обычное”. А меняя сильно кислую (чаще всего) среду на щелочную, каким образом вы учитываете гашение щелочности нового масла остатками старого?! Я имею в виду относительно распространенные “любительские” тестирования. Как это учитывается в дальнейшем и как влияет на результат?

Тестируете несколько одинаковых двигателей – откуда гарантия, что двигатели действительно “одинаковы”? В приведенных выше примерах, каждый из проведенных тестов, дает полностью различный результат. Один тест говорит про почти полное равенство, второй все же обнаруживает отличия.

Далее… Допустим, нашли разницу. Разница есть. Осталось объяснить – сущие пустяки. Базы масел примерно одинаковы – примерно одинаковы и технологии их получения. В пределах технологий, производители получают плюс-минус одинаковые базовые продукты примерно равных свойств – гомогенизированная масляная основа. Производители присадок и выбранные пакеты присадок зачастую полностью одинаковы. Требования к маслам одного стандарта (десятки факторов и десятки стандартных тестов) – одинаковы. Вязкость (в пределах теста и диапазона вязкостей) – одинакова. Однако, допустим, одно масло в два раза менее изнашивает мотор, согласно проведенному тесту. И тест совершенно правильный. Вопрос: а за счет чего, собственно?! Взять тот же ZIC в тесте “Авторевю” – второе место с конца, по железу. В тесте “За рулем” – это победитель! Это как так?

Годами, в маслах, как единственная противоизносная присадка, используется только тот самый ZDDP… Берем “плохое масло” – добавляем ZDDP. 600 рублей за баночку. Плохое масло становится лучшим по износу?! По результатам “Авторевю”, урезанные по содержанию в т.ч. и той самой ZDDP, масла, ничем особым вообще не выделяются. Существует, кстати, немало научных работ как за ZDDP, так… и против. В одних научно доказывается, что снижает, во вторых – снижает, но что-то и ухудшает. На деле – дозировка не оказывает разницы. В моем тесте-двигателе, кстати, тоже.

Ожидать серьезной разницы можно не более, чем разницы вкуса Кока-колы и Пепси-колы между собой и ото всех других видов кол. Если ингредиенты и технологии примерно совпадают – с чего вообще быть серьезной разнице? Практически любая водочная реклама: “вода через пятерную фильтрацию”, “через 13 метров угольного фильтра”, “10-кратная система очистки”, “молоком и с глубины 5 километров”, “доставляется с альпийских склонов”. Ну и сильная разница в реале между такими продуктами? Но от коньяка-то легко можно отличить, не так ли?

Ответте мне лично на простой вопрос: берем два современных масла “из теста”, лучшее и худшее, по износу, разумеется. Одно аж в два раза лучше.
Логичный вопрос – базовые масла – по единой технологии, пакеты присадок – по единой технологии. Соотношения всех компонентов – примерно одинаковы. А одно В ДВА раза лучше? Много таких примеров в индустрии? Чтобы покрышки одной фирмы, например, имели тормозной путь в два раза хуже конкурента? Аккумулятор одинакового номинала и схожего конструктива – в два раза меньше емкость и в два раза меньше пусковой ток? Мерседес с 3 л двигателем, в два раза медленее BMW с 3 литровым двигателем? И все это, на минуточку, при полном соостветствииогромному количеству одинаковых требований и стандартов ACEA/API/ILSAC и т.д. То есть, берем две покрышки – твердость резины одна и та же, высота протектора – одна и та же, ширина – одинакова, все что могли измерить – одинаково, или близко. Технология – одинакова. И разница – в два раза? Невозможно? Разумеется, разница в пределах 10-15% в группе тестирования и еще меньше – при схожести цены и технологии, если выбросить явных аутсайдеров. Но там-то хоть есть заведомая разница в рисунке протектора!. А здесь – вот легко так и в два раза по износу… Смешно.

Рассмотрим частный случай, на примере подопытного автомобиля. Основные данные – в сводной таблице. Она перед вами.

xenum_wrx_45000

1.Условное начало измерений – момент замены масла в ДВС после пробега 15000 км. Суммарный износ по всем металлам – на среднем уровне и составляет 159 ppm. Режим эксплуатации на этом (первом) отрезке можно было бы назвать особо тяжелым – многочасовые простои на холостом. Средняя скорость 19-20 км/ч. Вместе с заменой масла, штатный термостат на 85 градусов был заменен на “горячий” термостат на 95 градусов.

2.4000 км, неоднократный перегрев двигателя “до красной зоны”, проблема с водяным насосом .

3.10000 км – контрольный промежуточный замер.

4.13000 км решение о замене масла по критически низкому щелочному – замена масла. Обратите внимание – почти трехкратное снижение суммарного износа, относительно первого измерения. Средняя скорость достигла величины 25 км/ч – это уже “обычно пробочная” эксплуатация.

5.На 1/3 жизненного цикла в масло добавлена 1,5 кратная доза противоизносной присадки и установелен термостат на 80 градусов.

6.К очередной замене, видим очень близкие результаты массового износа металлов. Усредненное пропорциональное распределение по всем продуктам износа примерно такое.
metals

Суммарный массовый износ за 45000 км пробега (более 2000 моточасов) составил величину всего 2,08 г от общей металлоемкости ДВС. С учетом стабилизации условий эксплуатации и почти двухкратного снижения темпа износа в течение двух последних замен масла, а также объективно тяжелых условий эксплуатации (как автомобиля, так и масла), ожидаемый суммарный износ металлов, из расчета на 10.000 км пробега, должен в дальнейшем составлять не более 0,3-0,4 г/10000 км. Что мы проверим в самом скором времени. При этом, как видно, до 50% его содержания приходится на железо. Вне всяких сомнений – это обеспечит если не вечный, то быссмысленно долгий ресурс. Срок гарантированной поддержки моделей по запасным частям у большинства производителей составляет 20-25 лет. Это сопоставимо с суммарным экономически целесообразным сроком владения практически любым автомобилем. С какой стороны не подходи к этому вопросу, величины пробегов свыше 500-600 ткм практически бессмысленны для любого частного владельца. Для таксистов и малой коммерческой техники, эти пробеги будут в 2-3 раза выше в абсолюте, но одинаковы по моточасам и, скорее всего, даже более выигрышны по износу, с учетом режима эксплуатации. Как вы ни старайтесь свести возможный капремонт к ремонту по износу – не получится. Для этого потребуется наскрести с двигателя несколько десятков граммов! Сколько не пытайтесь найти хотя бы один отремонтированный по износу современный двигатель – не получится. Измерять износ – бессмысленно. С любой точки зрения. Это ничего не говорит о качестве масла. С другой стороны, пробеги “рыночных” транспортных средств, находящихся в современном московском обороте, составляют величину в пределах 100-250 ткм (возраст 3-10 лет). И не более. Ну не успевает большинство эксплуатируемых автомобилей наездить больше, при средних скоростях передвижения около 20-25 км/ч. И тем не менее, огромное количество моторов из этих автомобилей уже подвергалось капитальному ремонту. Но ни разу причиной этого не был износ!

Следующая любопытная и часто используемая “в быту” характеристика – т.н. “щелочное число”. Показатель “моющих свойств” масла. Невероятно, но факт: “исследователи” часто берут стандарт для свежих масел D-2896 и в последствии “прикладывают” его к стандарту D-4739, наблюдая за его снижением в процессе работы масла в двигателе! Примеряя, буквально, рост в прыжке к росту сидя. Нормальными словами сложно объяснить, что я должен отвечать на вопрос типа “зачем вы тестировали свежие масла по D-4739?” А мне сразу несколько писем-претензий пришло на тему “почему щелочное ниже, чем у производителя”, хотя я специально дал ремарку по этому поводу. Не поверите, отвечаю, логика проще не бывает: хотелось бы сранивать сравнимые величины, а не сравнивать щелочность “свежего” масла с метрической линейкой, со щелочностью отработанного, измеренного по дюймовой. Стандарт D-2896 использует для титрования ядреную перхлорную кислоту, выжимая из моющего пакета свежего масла максимум возможной его щелочности. Для абсолютного большинства масел, это величина составляет примерно в 8-12 единиц, редко больше, а еще реже – меньше. Это красивое значение получается путем реакции в т.ч. и со слабыми солями кальция и магния, которые в действительности реальными моющими свойствами не обладают. Поэтому, для измерений масляной отработки, используется кислота послабее – гидрохлорная. Она “вытаскивает” из отработки только реальное значение, заведомо меньшее, но близкое к действительному запасу моющих свойств масла. Измерив сначала свежее, а затем и отработанное масло, по единой методике, можно примерно оценивать запас моющих свойств по его мере приближения к граничным значениям, установленным/определенным экспериментально. Отслеживать динамику, так сказать.

Низкая щелочность – первый звонок к замене масла. Моющие присадки, из всех компонентов масла, срабатываются первыми. Лабораторный порог находится на уровне 1-2 единиц абсолютного значения, хотя существуют и более строгие, щадящие двигатель нормы типа “до минус 50%” номинала – но это далеко от московских реалий и немецких двигателей.

Нетрудно подсчитать, что для большинства масел “-50%” будет составлять 3-4 единицы по D-4739, “занижающему” для самых распространенных пакетов присадок на 10-15%, относительно D-2896.

Обратите внимание – я проводил именно стресс-тестирование: во всех трех случаях, щелочность непосредственно перед заменой была далеко за пределами нормы. “Перебег” по маслу составлял около 7-5 тысяч км – не стоит повторять такие эксперименты на своем автомобиле. Последний раз, масло было заменено при значении щелочности даже ниже предела измерения прибора, но и другие пробы были столь же критическими.

Причина подобного результата, не только целый ряд перегревов, но и сравнительно высокая точка термостатирования двигателя, которая была выбрана преднамеренно. На данный момент, в автомобиль уже установлен “древний” термостат с температурой открытия около 80 градусов, что при полном открытии поддерживает температуру около 89-90 градусов, при температуре моторного масла всего около 75-80 градусов. Все это технологические нормы автомобилей 80-90-х годов. При отсутсвии непредвиденных факторов, это позволяет ожидать значительно более низкие темпы снижения запаса моющих свойств – в Сети достаточно протоколов от “холодных” машин, когда за пробег 10-12 тысяч км изменение щелочности было минимальным. В пределах 20-30% от первоначального щелочного числа. Про это мы поговорим чуть ниже, а теперь, внимание, вопрос: допустим, вы измерили щелочное число не как все, а правильно. По единому стандарту. В паспорте было написано 10. Реально, по D-4739 – это 8. Немало – хорошее полнозольное масло. Вопрос: от какой точки будем отсчитывать фактическое снижение? Если вы не делали промывку, значительную часть щелочности тут же загасит несливаемый остаток масла. Фактически, вы добавляете щелочь в кислоту. В моем случае, когда масло было очень сильно “перекатано” в автомобиле, снижение щелочности непосредственно после заливки, составило впечатляющие –33%! Практически мгновенно.

Процедура была такова: была взята “нулевая” проба после 40 минут работы (80 км по МКАД) автомобиля на свежем масле, в сравнении с пробой, взятой непосредственно из канистры с чистым маслом. Вывод – залив свежее масло в автомобиль, с хорошо поездившим маслом и без предварительной промывки, вы тут же потеряли более 1/3 его моющих свойств. При эксплуатации автомобиля по трассе, в щадящем режиме, с высокой средней скоростью,  заменой масла вовремя, такого криминала, разумеется, не произойдет…

Но мне пока не попадалось автомобиля с пробегом 10-12 ткм по Москве (больше – редко приезжают), у которого были бы столь же безоблачные значения щелочности, как у авто за границей. Исключения бывают, я их тоже публиковал, и они закономерны: это или “холодный” дизель, или автомобиль, в который масло доливают каждые 1000 км – нету повода для радости, мягко говоря. Щелочность – последняя проблема такого мотора. Легальные исключения также возможны – “холодный” бензиновый ДВС с эксплуатацией по трассе – именно к этому варианту стараюсь приблизиться в данный момент, установив “холодный” термостат и продолжив исследования. Принципиальное отличие моего автомобиля, в данном случае, нулевой расход и, следовательно, нулевой же долив масла на всем протяжении пробега 15+15+15 ткм. Уезжаем с максимумом по щупу, приезжаем на момент замены  масла с ним же. Визуально – ровно на том же месте все три раза. Корректность измерения – абсолютная. Масло не обновляется вообще, двигатель заведомо исправен. В последнем случае, уровень даже вырос на 1,5 мм за счет добавления масла с ZDDP. Доливая масло – вы вообще непонятно что измеряете, если, конечно, измеряется какая-то тенденция и из измерений делаются какие-то далекоидущие выводы,  а речь не идет о разовом контрольном измерении актуального состояния масла.

Отдельно обратите внимание на “фоновое” значение продуктов износа – “не слилось” около 20% металлов. Это 1/5 часть всех продуктов износа. Предположим, что примерно те же 20% достались мне в наследство и при предыдущей замене – показатель совокупного износа там был схожий. Это позволит оценочно уточнить совокупный предполагаемый износ данного ДВС на уровне 0,27 г от всей металлоемкости двигателя на пробеге 10.000 км.
При плотности масла около 0,8 и объеме масла около 8 л, это примерно 2,7 грамма на 100.000 км пробега. То есть, даже в условиях жутких московских пробок, запас двигателя по износу бессмысленно большой.

Отдельно был исследован момент разницы методик забора масла – дренаж через пробку и через масляный щуп. Результаты оказались идентичны.

Примечательно поведение нитрида бора – модификатора трения, входящего в состав данного масла в виде коллоидного раствора мельчайших частиц, размером на два порядка меньше пор масляного фильтра. Количественно, это около 1800-2000 ppm в свежем масле – что-то немногим менее 2 г на литр. Очевидно, что отмечаемое всеми владельцами заметное снижение шумовых характеристик, вызвано не только эффектами в гидродинамике, но и эффектами при контактном трении – примерно до 50% препарата, судя по результатам лабораторной пробы, постоянно присутствует на металле. После замены масла, содержание частиц в свободном состоянии снизилось до величины 189 ppm, то есть, примерно на порядок. Ожидаемо, что эффект от присадки, таким образом, со следующей заменой масла (при переходе на масло другого типа) должен заметно снизится. С другими модификаторами трения, например, в Motul 300V, происходит подобная ситуация, правда исходное содержание молибдена в нем не превышает 700-800 ppm.

В довершение, актуальный, на данный момент, протокол: масло после пробега 2000 км в почти “идеально” холодном двигателе:

Разница в щелочности, после пробега почти точно 2000 км, составила всего 6,22-6,07=0,15 единицы. Не сомневаюсь, что темпы заметно не ускорятся. Стандартные кальциевые пакеты, как считается, демонстрируют хорошую временную стабильность на фоне новомодных беззольных детергентов-дисперсантов типа сукцинимида бора, например. Не ждите, что к следующему измерению, щелочность вдруг рухнет. В прочем, посмотрим. Единственное серьезное изменение, повторюсь, установка 80-градусного термостата и это должно быть заметно. Все остальное – на прежнем уровне.

P.S.FAQ наполняется по результатам комментариев.
P.P.S.Молодцы те, кто заметил, какой именно характеристики масла я вообще не коснулся. Эти люди, как выяснилось, догадываются, о чем пойдет речь в следующей части “Про масло”.

взято с http://bmwservice.livejournal.com/53692.html

VN:F [1.9.22_1171]
Rating: 5.5/10 (2 votes cast)
VN:F [1.9.22_1171]
Rating: 0 (from 0 votes)
Анализируем тесты и качество моторных масел, 5.5 out of 10 based on 2 ratings
Рубрики: Автомобильщина

Обсуждение
Отзыв Нина Сергеевна Арсеньева Февраль 17, 2014

Спасибо за подробную интересную статью. Если есть еще продолжение, дайте, пожалуйста, ссылку. Обязательно прочитаю.

VA:F [1.9.22_1171]
Rating: 0.0/5 (0 votes cast)
VA:F [1.9.22_1171]
Rating: +1 (from 1 vote)
Ваш отзыв