Масло. Часть V. Вечный двигатель.
В 1996 году независимый американский журнал "Consumer report" (коммерческий тираж около 7 миллионов, не публикует рекламы, привлеченный бюджет - 21 миллион долларов в год) опубликовал результаты масштабного исследования качества моторных масел: обследованию поочередно подверглись 75 моторов такси Нью-Йорка, которые после капремонта накатали по 96 тысяч километров каждый. Среди исследуемых вопросов рассматривались отличия качества минеральных масел от синтетических в принципе, влияние интервалов замены на ресурс - под сомнение был поставлен так называемый "3000 mile oil interval" интервал замены масла, эквивалентный 5000 км, крайне распространенный в США. В альтернативу ему был предложен интервал около 10000 км. Всего в тесте поучаствовало 20 марок масла двух классов вязкости, каждое их которых исследовалось в трех разных моторах. Дополнительно был проведен тест для масла "Mobil 1" с интервалом, увеличенным примерно до 20.000 км.
Вывод тестирования был сенсационен,
и на первый взгляд, еще и неожиданно оптимистичен. Кратко он может быть сформулирован так: "все масла защищают одинаково хорошо". Ссылку на этот тест часто приводят в форумных баталиях. Очень странно было бы обойти его вниманием в нашем материале.
Разницы не оказалось ни между маслами разных категорий, ни между маслами разных типов, не обнаружено никакого положительного эффекта от ранней замены масла. Также не обнаружено увеличения износа при интервале 20000 км.
Подробнее можно ознакомиться с условиями и результатами теста вот по этой ссылке:
http://www.xs11.com/xs11-info/xs11-info/articles/51-consumer-reportstruth-motor-oils-july-1996.html
Повторю, вывод прост: все масла одинаково (достаточно) хороши.
Тему исследований масел можно было бы закрывать в принципе.
Однако, даже если отвлечься от специфики современных "горячих" по режиму термостатирования моторов типа BMW, должно ли это означать практически полную разоренность рынка ремонта моторов в мире? Раз все масла "одинаковы", обеспечивают практически равную и, что немаловажно, достаточную защиту для вашего мотора, по крайней мере, на момент 1996 года, то статья ремонта моторов в бюджете автосервиса уже тогда должна была бы стать ничтожной.
Логично возразить: двигатель прошел всего около 100 тысяч километров, тест просто слишком короток. Не учтены факторы "холодных" стартов, что явно ускорило бы износ. Поэтому все сервисы, скорее всего, загружены моторами со значительно большим пробегом. Кстати, вполне возможно, что отчасти это правда - наверняка можно найти в сервисе и моторы с пробегом в несколько сотен тысяч километров. Пробег до первого капремонта во времена советского такси составлял до 300-400 тысяч километров. Для такси (норматив суточного пробега - 300-400 км в день) это всего 3-4 года, но для обычной эксплуатации - 12-15 лет и более! В ремонте, таким образом, сейчас должны находится почти сплошь автомобили середины 90-х. На практике же, капремонта требуют моторы возраста 5-7 лет и менее, с пробегами в пределах 150-200 тысяч километров т.н. "городской" эксплуатации. Двигатель без капремонта до 300 ткм - редкий вид. Современный немецкий мотор в абсолютно исправном состоянии и пробегом более 150 ткм - сенсация. Могу засвидетельствовать это по результатам осмотра и измерения нескольких сотен моторов только за последние два года. Ну так что, может и правда "недокатали"?
Обратимся к результатам теста:
"We measured wear on connecting rod bearings by weighing them to the nearest 0.0001 gram. Wear on the key surface of each bearing averaged 0.240 gram - about the weight of seven staples. Again, all the tested oils provided adequate protection."
Износ шатунного вкладыша составил 0,24 г. Кстати, в рассматриваемом двигателе от Chevy Caprice V6 их 12 - итого, около 3 грамм за 100 ткм - с таким уловом стыдно идти в палатку "Вторчермета", но запомним эту цифру. Масса типичного вкладыша составляет около 25 грамм. Это эквивалентно всего 0,1% износа по массе на каждые 10000 км пробега. Практически не существует вещественных категорий, массовая потеря в 1% от которых, привела бы к качественному изменению их функциональности. При сохранении линейной тенденции износа, за 1.000.000 км получим величину около 10%. Вот тут уже, скорее всего, будет о чем задуматься. Аналогичные относительные массовые потери при нормальном износе будут характерны для поршневых колец, поршней и т.д. По всему следует, что свой теоретический "миллион км "по износу" рассматриваемые моторы намотают, что кстати вполне правдоподобно - форумы любителей американских машин содержат информацию о типичных минимальных пробегах 250-300 тысяч миль в личном пользовании. По всему выходит - продолжай журнал тест сколько угодно долгое время, серьезного ремонта можно было бы ждать еще очень долго.
Пробеги коммерческого транспорта - отличный индикатор предельного ресурсного пробега "по износу". Типичные силовые агрегаты - низкооборотистые дизели. Типичный режим эксплуатации - трасса, в установившемся режиме движения - практически постоянные обороты. Мотор холодный. Условия движения - почти идеальные. Результат: пробег до капремонта "по износу" - до 1.5-2 миллионов километров. Подробнее тут: http://www.avtmotors.ru/iveco-models/stralis/sravnenie.html Данные по капремонту таких моторов - часть коммерческой составляющей затрат на амортизацию - цифры ожидаемого пробега многократно "проверены" бухгалтерией.
В общем, нету ничего удивительного в том, что нормально работающее масло в нормальных условиях его (масла) эксплуатации, обеспечивает ресурс двигателя достаточный для того, чтобы проблемы преждевременного ремонта попросту не существовало.
Как показано ранее, состав и технологии производства большинства масел на рынке схожи, во многом даже одинаковы и более того - стандартизованы как методологически, так и технологически. Какая логика должна объяснять заметное различие эксплуатационных показателей идентичных жидкостей? До какой степени должны отличаться "лучшие" от "худших" представителей множества, если оно практически упорядочено по целому ряду критериев? Среди всех жителей планеты, диапазон результатов в беге на 100 метров будет, очевидно, лежать в диапазоне от 9 секунд до бесконечности. Но это множество катастрофически сузится, если в него войдут только участники чемпионата мира...
Критерии отбора (стандартизация) моторных масел формировались как минимум на протяжении последних 80 лет.
Современные моторы на протяжении десятилетий изготавливаются из одних и тех же материалов, одними и теми же фирмами по одним и тем же технологиям. Одно и то же масло "рекомендовано" для целого ряда разных двигателей от разных производителей, причем эта универсальность обеспечена чаще всего 3-7% содержания самого продукта - присадками. Например, поменяли "рекомендованный" пакет на другой - сменились единицы процентов состава, сменились и "рекомендации" - основа осталась прежней, но эта масло теперь "не подходит". Сменились, к тому же, не качественные, а всего лишь количественные характеристики. Вещества стало не 5, а, например, 3 % по объему и вроде как не смейте лить теперь эту жидкость в этот конкретный мотор этого конкретного производителя - подобное абсурдное понимание присутствует в сознании подавляющего числа потребителей.
Вернемся к исследованиям...
Вот еще одно достаточно известное видео, на этот раз о BMW с M20B25 со "стендовым" пробегом в 1.600.000 км.
Результаты износа красноречивы:
Кулачки распредвалов - 3 и 4 тысячных мм - впускной/выпускной соответственно.
Износ блока цилиндров - немногим более тысячной.
Износ вкладышей - 5 десятитысячных мм.
До 400 тысяч км расход масла отсутствовал в принципе.
В среднем, за все исследование - всего около литра масла на 500 тысяч километров - естественный и незначительный износ поршневой группы.
Цифры и факты мне вполне знакомые по результатам осмотра достаточного количества реальных моторов типа M20, M50, M30, разумеется с заметно меньшим пробегом по одометру, если "меньшими" можно назвать реальные пробеги в 350-400 тысяч километров. Но это были реальные моторы с "реальным" пробегом при использовании "среднего" масла - мало кто разоряется в России хотя бы на "полную" синтетику для подобных автомобилей. Это был не рафинированный тест масла высшего качества по стандартизированному ездовому циклу в лабораторных условиях. У меня лично и до этого теста не было никаких сомнений, что животные в неволе живут дольше, чем в дикой природе. Взяли "заневоленный" M20B25, выставили его на рабочий режим и поехали километры мотать - получили практически полное отсутствие износа - можно и дальше было бы ездить с тем же успехом. То есть, 1.600.000 км - мотор практически в расцвете. Жаль, впрочем, что не замеряли фактические характеристики оставшейся мощности - было бы еще показательнее, хотя ничего бы по сути не изменило. Чтобы укатать такой мотор полностью, 4-х потраченных лет было бы явно мало. Поэтому не думаю, что когда-нибудь мы увидим подобный тест до фактического "пропадания компрессии" - у испытателей терпения не хватит...
Аналогичный пробег в 1000000 миль на реальном двигателе Ford без капремонта ДВС.
(На всякий случай: в США скручивание пробега - уголовное преступление).
Если кратко рассмотреть факторы, благоприятно влияющие на состояние мотора, то это будут, очевидно:
1.Режим движения, теоретически близкий к бесконечно долгой работе на постоянных оборотах в зоне максимального момента. Это самое главное.
2.Эксплуатационная температура ДВС - большинство пробегов в сотни тысяч км - у дизелей. В частности, Mercedes серии ОМ и подобных. КПД дизельного двигателя выше - средняя температура ниже. Ранние моторы BMW, а также многие современные "недомоторы" малолитражек имеют рабочую температуру ДВС в интервале 80-90 градусов. Это достаточно близко к режиму "дизелей". Тоже самое относится практически ко всем "спортивным" моторам, низкая температура которых определяется высокой степенью форсировки и желанием отодвинуть в связи с этим порог детонации смеси. Этот фактор будет крайне важен при частичных нагрузках - пробки, прогревы и т.д.
Теперь рассмотрим еще один любопытный эксперимент, наглядно иллюстрирующий вышесказанное:
http://www.autoreview.ru/_archive/section/detail.php?ELEMENT_ID=115136&SECTION_ID=4970
Восемь масел на восемь практически идентичных моторов. Индикаторами износа являются массовые показатели присутствия металлов в масляной отработке - такие частицы имеют размеры единицы мкм и не улавливаются полнопоточными фильтрами с бумажной шторой - тонкость ее фильтрации лишь десятки мкм. Практически все, что "отслоилось" от пар трения в результате нормального износа - содержится в масле. Гарантированная точность спектрометра Horiba Activa-S - 5%. Раствор столь мелких частиц износа в масле - заведомо гомогенный (однородный).
И что же мы имеем в итоге?
Условия тестирования (почти все время "скорость — 130 км/ч, третья передача, 6000 об/мин.") с одной стороны - предельно возможные - двигатель сделал близкое к практически достижимому количеству тактов - это возможный максимум "механического" износа отнесенный к удельному пробегу. С другой стороны - давление в системе смазки максимальное, охлаждение - оптимальное. То есть, перед нами типичный случай интенсивного, но "естественного износа" - гражданский мотор в почти гоночных условиях.
Цитата: "В итоге за девять недель автомобили пройдут 10000 км, совершат 45 холодных и 72 «полухолодных» пуска, а их двигатели проработают по 100 часов с нагрузкой при 6000 об/мин и 54 часа на холостых оборотах."
Итак, в среднем по группе, с "двигателей" стрясли 22 мг/кг железа, единицы мг/кг олова, около десятка мг/кг алюминия за 10000 км.
При плотности масла около 0,86 и объеме картерной заливки такого мотора около 4 л, это дает около 75 мг железа и около 30 мг алюминия - это продукты износа распредвалов, гильзы цилиндра, юбки поршней и т.д.
Может быть это много? Попробуем посчитать на примере мотора BMW M50B25 (это один из практических "миллионников" от BMW):
Номинал поршня M50B25 - 84 мм. Вопрос, что взять за основу "износа под капремонт"? Первый ремонтный размер под расточку - 0,25 мм. Выше этого быть не может по определению. Так как вопрос номинально теоретический, то даже предлагаю не обсуждать, будет ли вообще работать ДВС с таким износом - вполне вероятно и заведется, но это точно состояние под капремонт. На старых отечественных ДВС, типа ЗМЗ 402, первый ремонтный размер достигал 0,5 мм. Допуск на выработку составлял 0,15 мм. После достижения таких показателей, блок точили под первый ремонт. У BMW есть еще и промежуточные варианты. Первый ремонт под повторное хонингование - 0,08 мм. Считаем эту величину близкой к глубине хона (0,05-0,1 мм). Кстати, у гильзованных чугуном блоков BMW с пробегом 300-350 ткм, хон еще может быть едва-едва виден. Для удобства счета возьмем 0,1 мм как предел возможностей эксплуатационного состояния ЦПГ. Итак, при 84 номинале, 84,1 мм - пределе износа, 75 мм - ходе поршня, получим величину около 1 см.куб. на 1 цилиндр. При плотности чугуна около 7,7 - около 7,7 грамм на цилиндр. Поправку на неравномерность износа - давайте по-максимуму возьмем - делим напополам. И умножаем на количество цилиндров - 6. Получаем что-то около 20 грамм. Это теоретически "идеальный" случай - блок вполне себе близок к рабочему состоянию (отсутствуют задиры, каверны и проч.). А вот кольцам может быть не очень хорошо - компрессионное кольцо имеет массу около 10 г. Всего их 2x6=12. Маслосъемные - составные, по 2,5 г каждое. Сепаратор не считаем. Итого, что-то около 180 г. При суммарном предельном износе не более 10%, кольца накрошат нам еще что-то около 10 грамм... Что-то еще причитается с поршней, вкладышей, распредвалов - все эти детали также имеют заводские допуска на износ в пределах 1% от линейных размеров. В общем, как ни крути, естественный расход металла для мотора средних габаритов до капремонта должен составить десятки грамм. А среди лидеров рейтинга должны быть железо и алюминий.
А теперь смотрим: Фокусы "с маслом" проехали свой 10.000-й подмосковный "Леман" на маслах среднего качества и средней ценовой категории, суммарно потеряв около 100 мг с каждого двигателя. Это около 0,1 г металла при практически предельно возможном износном трении! К 100.000 км наберется целый грамм. А к 2-3 граммам износа, автомобиль уже надоест настолько, что мотор будет желание умышленно заклинить и выбросить целиком.
Именно поэтому, нельзя без слез (радости, разумеется) смотреть на типичное форумное обсуждение масляного неофита типа "я сдал в лабораторию ряд масляных отработок, масло "А" показало снижение продуктов износа в двое, по сравнению с маслом "Б". Масло "А" - лучше, буду лить только его. Доказано практикой." После смотришь на цифры, абсолютное снижение составило... 10 мг/кг... Сразу же возникают вопросы: даже не такие, как "а как же удалось обеспечить равные условия испытаний?" (к различиям в массовом износе от замера к замеру мы еще вернемся в следующей части материала). Возникает другой, главный вопрос: а если бы 1 мг/кг был бы - совсем хорошо было бы? Вы какую зарплату желаете: 10000000000000 евро, или 20000000000000? А лошадиных сил в автомобиле - 10000, или 20000? На какой пробег рассчитываете, после снижения износа "в двое" - в 20.000.000 км против 10.000.000 км? Вон там, чуть выше, 1.6 миллиона км круглосуточно ждали 4 года. Ездить не устанете? Нет, если динамика изменений вашего общего анализа крови обещает продолжительность жизни в 3000 лет, то все вышеперечисленные величины, несомненно, вам буду полезны - выбирайте большую!
Хорошо, трех рассмотренных выше примеров вроде мало, они неубедительны, подумаешь - все они - сплошь симулякры - то ли еще можно найти в этом вашем интернете. Настоящего профи не проведешь: ясно же, что все они куплены, неправильно измерены, не имеют никакого отношения к действительности. Вот если бы взяли 100 одинаковых моторов, разные масла, разные владельцы, разные вязкости, разные пробеги...
Да пожалуйста: вот почти 200 моторов BMW S62 (М5/E39):
http://www.m5board.com/vbulletin/attachments/e39-m5-e52-z8-discussion/98127d1264806943-oil-thread-actual-data-194-uoas-s62s-bmw-s62-engine-data.xls
Разные масла, разные условия эксплуатации, разные интервалы замены, разные состояния двигателей, разные манеры езды, и что в итоге?!
В среднем,
5 мг/кг алюминия
4,5 мг/кг меди
12,5 мг/кг железа
Я хорошо знаю эти моторы, их состояние может быть бесконечно долго "номинальным", при адекватных условиях эксплуатации. Тоже самое относится к другим моторам серии S, а также к гражданским моторам первого поколения - разницы, кроме 10-15% форсировки в общем-то никакой и нет. Соотношение полученных данных с "Фокусами" почти линейное, с поправкой на алюминиевые гильзы. Металлоемкость ожидаемо большая - мотор V8, но и объем масла в картере также больше в два раза - полученные цифры пропорциональны. Температура всех "S" моторов у BMW низкая - точки открытия термостатов всего около 80 градусов (в данном случае, 79). Поэтому рабочие тепловые режимы примерно аналогичны "Фокусам". А вот "пришпоривание" может им даже проигрывать - все же это агрессивная, но повседневная уличная эксплуатация. Ни о каких постоянных "6000 оборотах", очевидно, речи не шло.
Итак, кратко подведем итоги очередной части:
Сделаем обобщение из первых частей материала: подавляющее большинство масел делается по аналогичным технологиям из единого сырья.
Также напоминаю, что подавляющее большинство современных моторов, делаются по аналогичным технологиям, в которых воплощены аналогичные конструкторские и технологические принципы и решения, из столь же одинаковых материалов.
При обеспечении нормальных условий эксплуатации мотора и масла, разные масла одинаково хороши и способны обеспечить достаточный ресурс двигателя, при чрезвычайно длительном сохранении номинальных эксплуатационных характеристик. Чем ближе условия эксплуатации к практически идеальным, тем абсолютно измеримая разница между маслами меньше. На практике, она может быть близка к пределу методологической погрешности.
С точки зрения ресурса, все современные масла одинаковы и одинаково хороши. Пока масло "работает" - износ находится далеко за гранью теоретически и практически требуемого предела.
Почему же, вопреки очевидному, большинство современных немецких высокотехнологичных моторов VAG, BMW и Mercedes едва преодолевают гарантийный рубеж в 2-3 года (при условии "пробочной" эксплуатации), в то время, как "привет из прошлого" - почти все моторы означенных Форд-Фокусов, Тойот, Рено, Пежо, Лада и т.д. - большого количества того, "что двигается, но не ездит" чаще всего разменивают отметку в 250-300 тысяч (10-15 лет эксплуатации в аналогичных условиях) без серьезного вмешательства в ЦПГ?!
О причинах этого скоро поговорим в Продолжении
