Моторные масла. Стандарт - API SERVICE
CI-4.
С 5 сентября 2002 года официально вступила в действие новейшая категория качества - API SERVICE
CI-4 на масла для высоконагруженных дизельных двигателей. Появление этого нового стандарта на моторное масло вызвано изменениями в конструкции автомобильных дизельных двигателей в соответствии с требованиями понижения токсичности отработанных газов. В частности, в выхлопе двигателей, выпускаемых с 1 октября 2002 года, предусматривается двукратное снижение содержания NOX (окислов азота) по сравнению с нормами 1998 года.
Необходимо пояснить, что чем выше давление и температура рабочего цикла в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, тем больше образуется окислов азота – соединений, оказывающие весьма вредное воздействие на легкие человека. Предыдущие снижения уровня NOX на дизелях были достигнуты за счет изменения конструкции поршней, промежуточного охлаждения воздуха и уменьшения угла опережения подачи топлива. За счет перечисленных мер, "растягивающих" процесс сгорания, уровень NOX в выхлопе был снижен до предела (за это, правда, пришлось "расплачиваться" снижением экономичности дизелей). С целью дальнейшего снижения содержания NOX большинство производителей двигателей были вынуждены использовать схему рециркуляции выхлопных газов (EGR - Exhaust Gas Recirculation).
В системах EGR, небольшое количество выхлопного газа подается на вход к впускному коллектору, чтобы "разбавить" поступающий воздух (уменьшить количество кислорода). Это разбавление понижает давление в камере сгорания и максимальную температуру, поэтому при сгорании образуется меньше NOX (окислов азота). Промежуточное охлаждение перепускаемого выхлопного газа улучшает процесс наполнения за счет возрастания плотности воздуха, поступающего в цилиндры, что, в свою очередь, увеличивает мощность двигателя.
Если, с одной стороны, использование перепуска выхлопных газов снижает образование NOX (окислов азота) и при этом позволяет восстановить экономичность двигателей, то с другой,
использование охлажденных выпускных газов создает ряд проблем, которые требуют существенного улучшения эксплуатационных характеристик смазочного материала.
Во-первых, повышенной антикоррозионной защиты, поскольку охлаждение горячих выхлопных газов приводит к конденсации водяного пара и образованию большего количества коррозионно-активных кислот. Сера, содержащаяся в топливе, при сгорании образует соединения, которые, растворяясь в водяном конденсате, превращаются в серную кислоту, попадающую через систему впуска в цилиндры двигателя. Для нейтрализации этой кислоты требуется моторное масло с повышенной щелочностью (TBN) чтобы предотвратить коррозионный износ. Тем более, что в двигателях с EGR допускается использование топлива с содержанием серы до 0,5 % по весу.
Во-вторых, моторное масло API SERVICE
CI-4 обязано иметь более высокие диспергирующие свойства по сравнению с маслом категории API
CН-4, т.к. снижение максимальной температуры сгорания, ведущее к снижению выделения NOX, приводит к образованию большего количества сажи из-за уменьшения эффективности сгорания топлива. В двигателях с EGR до 8-10 % топлива не догорает и превращается в сажу, часть которой, в конечном счете, попадает в масло. Такое насыщение масла сажей может иметь несколько последствий: повышение вязкости масла (сажа действует как физический загуститель), забивание фильтров и рост абразивного износа.
Молекулы моюще-диспергирующих присадок в масле обволакивают частицы загрязнений и не дают частицам сажи слипаться, а пока частицы сажи находятся в мелкодисперсном состоянии, все перечисленные выше последствия проявляются минимально.
И,
в-третьих, рабочая температура масла постоянно повышена (до 130°С), т.к. охладитель в двигателе работает дважды, охлаждая сначала детали двигателя, а затем выхлопные газы, что снижает эффективность работы системы охлаждения. Это требует от масла API SERVICE
CI-4 более высокой стабильности к термическому окислению, во избежание роста вязкости и образования высокотемпературных отложений.
Все вышеперечисленные свойства тщательно проверяются при аттестации моторного масла на категорию API
CI-4. Проводится ряд длительных моторных испытаний на двигателях с EGR, в которых оценивается влияние насыщения сажей масла на износ клапанов, износ цилиндропоршневой группы и подшипников, ресурс фильтров. Дополнительно производится проверка высокотемпературной вязкости и холодной прокачиваемости, а также совместимость с материалом манжет. Кроме того, масло API
CI-4 должно меньше угорать по сравнению с маслом API
CH-4.Снижение расхода масла API
CI-4 (на угар) достигнуто за счет ужесточения такого показателя как летучесть, т.е. снижения потерь на испарение под воздействием горячих газов (при рабочей температуре 700°F ≈ 370°С).
При высокой температуре (150°С) масло категории API
CI-4 должно сохранять вязкость, достаточную для обеспечения пленки между трущимися деталями (не менее 3,5 сР). В процессе производства всесезонных масел SAE xW-30 возникает проблема совмещения противоположностей, т.к. для обеспечения низкой летучести и высокотемпературной вязкости (HTHS) предпочтительно использовать масла с высокой вязкостью, а для легкого проворачивания двигателя в мороз нужна малая вязкость. Тонкая балансировка между этими условиями заставляет использовать особо высококачественные базовые масла с высоким индексом вязкости – гидрокрекинговые или синтетические. Эффективность прокачки масла в двигателе, запускаемого в мороз, оценивается при температуре минус 20°С путем измерения вязкости масла, содержащего 5 % сажи.
И, в дополнение, в новом стендовом тесте проверяется совместимость масел API
CI-4 с четырьмя обычно используемыми материалами уплотнений - нитрилом, силиконом, полиакрилатом и фторуглеродным материалом.
Особо следует отметить что, хотя масла API
CI-4 разработаны для двигателей с системой перепуска отработанных газов, они также обеспечивают лучшую защиту и для обычных дизелей (без EGR) и, полностью заменяя все ранние спецификации API CH-4, CG-4 и CF-4, могут применяться в двигателях, для которых указаны масла этих категорий. Масла API
CI-4 значительно превосходят все перечисленные выше по следующему ряду эксплуатационных свойств:
• насыщение сажей меньше влияет на вязкость масла;
• усилена защита против преждевременной блокировки масляных фильтров;
• усилена защита от износа деталей двигателя, особенно головки шатуна;
• усилена защита против коррозии подшипников;
• лучше показатели окислительной стабильности при высокой температуре;
• меньше расход масла (на угар);
• лучше защита двигателя при холодном запуске (лучше холодная прокачиваемость);
• увеличен ресурс уплотнений.
С учетом того, что российские топлива вырабатываются из сернистых нефтей, вполне понятно, почему использование масла API SERVICE CI-4/SL (ранее API CH-4/SJ) значительно повысило ресурс и надежность работы высоконагруженных двигателей.
Технический директор “ОЙЛ 76 ПЕТЕРБУРГ” канд. техн. наук Павлюшнев В.И.
