Как масло защищает двигатель: тестируем Castrol MAGNATEC с технологией DUALOCK

Технология DUALOCK

Создание масел — сочетаний базовых масел и сложной композиции присадок — это фундаментальный труд, подразумевающий несколько лет кропотливой разработки каждого продукта. 

Castrol — один из тех производителей, которые тратят немало сил и времени на такие разработки. Одно из последних научных достижений наших инженеров — технология DUALOCK.

Если совсем уж не углубляться в тонкости химии, DUALOCK — сложное химическое соединение, которое представляет собой новое поколение противоизносных присадок Castrol. Но ничего не мешает объяснить, как это работает, на примере тестов, проводимых при сертификации масел по спецификациям API (Американский институт нефти) и ACEA (Ассоциация европейских производителей автомобилей).

Моторные масла Castrol MAGNATEC с технологией DUALOCK

Как обычное масло влияет на износ

Первое поколение моторных масел Castrol MAGNATEC было представлено еще в 1996 году. Их появление связано с распространением двигателей с электронным впрыском. Производители автомобилей заявили, что прогрев больше не нужен — можно ехать сразу после запуска. Действительно, на карбюраторном автомобиле сразу после холодного пуска особо-то и не поедешь, а тут запросто. Но одновременно с этим, исследования указывали на то, что 75% износа двигателя приходится как раз на момент пуска мотора и его прогрев.

Традиционные цинкофосфатные противоизносные присадки, впервые запатентованные основателем Castrol Чарльзом Уэйкфилдом еще в 1935 году, в силу своих свойств начинают работать лишь после достижения маслом температуры в 60 градусов Цельсия. Лишь к 80 градусам на поверхности металла создается защитная пленка — трибохимический реакционный слой, препятствующий износу двигателя. А это значит, что до прогрева двигатель с обычным маслом изнашивается максимально интенсивно.

Моторные масла Castrol MAGNATEC с технологией Intelligent molecules позволили защитить двигатель — противоизносные компоненты начинали работать с момента пуска. Принцип их работы прост — полярно заряженные головные группы притягиваются к местам, где в данный момент происходит износ. В результате образуется защитная пленка, но уже без привязки к температуре масла.

Городское движение как фактор износа

За последующие пару десятков лет изменились и двигатели, и само дорожное движение. Загруженность дорог выросла. Исследование Global Traffic Scorecard, которое провела международная компания INRIX, показало, что водители в таком крупном мегаполисе как Москва, проводят в пробках в среднем 210 часов в год. Подобный режим движения подразумевает большое количество остановок и продолжительную работу двигателя на холостом ходу. Вместе с тем, именно в этот момент двигатель подвержен большему износу. Нагрузка на детали двигателя при движении по городу в пробках на 66% выше, чем по трассе.

Более того, исследования, проведенные британским университетом Лидса совместно с Castrol на примере бензинового двигателя BMW, показали следующее. Показатель, указывающий на повышение износа двигателя — maximum share stress (максимальное напряжение сдвига) в газораспределительном механизме имеет линейную зависимость от частоты вращения коленчатого вала. Средний износ толкателей и кулачков распределительного вала при 800 об/мин оказался значительно выше, чем при 4000 об/мин. А ведь именно газораспределительный механизм — то самое место, где в силу граничного характера трения, противоизносные присадки наиболее эффективно демонстрируют свою работоспособность.

Нагрузка на важные детали двигателя на холостом ходу на 66% выше, чем при движении по трассе

Собственно, эти исследования и определили характер задачи для наших инженеров при разработке инновационной технологии DUALOCK. Надо было не просто сохранить преимущества противоизносных компонентов, но и дополнить их новыми соединениями, снижающими износ газораспределительного механизма в режиме вождения в пробках.

Исследования и разработка заняли более десяти лет, на начальном моменте инженеры располагали «набором» из 126 потенциальных молекул, было произведено и протестировано свыше 12 тысяч образцов масел. В рамках полевых испытаний тестовые автомобили прошли 3 миллиона километров. У некоторых автомобилей удалили термостат из системы охлаждения двигателя, чтобы усложнить условия работы масла. В итоге осталась одна молекула.

Новые противоизносные компоненты работают совместно с молекулами Intelligent molecules, которые использовались в масле предыдущего поколения Castrol MAGNATEC. Оба вещества усиливают противоизносный эффект друг друга. В результате они создают на поверхности металла плотный и равномерный защитный слой, сохраняющийся на поверхности вплоть до температур в 150 градусов. Новую молекулу назвали DUALOCK — от Dual (двойной) и Lock (замок). Это название символизирует синергию двух веществ.

Износ двигателя при использовании таких масел как минимум вдвое меньше, чем требуют стандарты API и ACEA.

Визуализация взаимодействия молекул Intelligent и DUALOCK

100 часов на износ кулачков распредвала

При сертификации моторных масел международные организации — например, API, ACEA или ILSAC (Международный комитет по стандартизации и сертификации смазочных материалов) — проводят десятки лабораторных и моторных тестов. Ученые определяют, в том числе, влияние масла на топливную экономичность, коррозию и износ подшипников, а также износ других деталей двигателя.

Один из ключевых тестов, используемых API и ILSAC, это стандартный тест ASTM 6891 (Sequence IVA). Он оценивает противоизносные характеристики «холодного масла». Тест проводится на новом двигателе Nissan KA24E и состоит из ста часовых циклов, каждый их которых разбит на два этапа.

Сначала двигатель работает 50 минут на 800 об/мин, а температура масла достигает 49 градусов. Потом его запускают еще на 10 минут на 1500 об/мин, температура масла повышается до 59 градусов. Из-за низкой температуры масла традиционные противоизносные присадки в рамках испытания не активируются.

После окончания теста двигатель разбирают. Износ каждого кулачка и толкателя замеряют в семи контрольных точках и рассчитывают среднее арифметическое. Показатель для прохождения теста (категория API SN) — износ не более 90 микрометров. 

С маслом Castrol MAGNATEC кулачки распредвала изнашиваются как минимум вдвое меньше — не более 40 микрометров, а технология DUALOCK доводит этот показатель до значений ниже 30 микрометров.

На левых снимках — кулачки, прошедшие типовой тест Sequence IVA — ASTM D6891. Справа кулачки с повышенным износом. Фото: swri.org

И еще 300 часов на износ

Еще один показательный тест применяют при сертификации ACEA. Он более современный, так как принят в 1999 году, а последняя ревизия утверждена в 2016 году. В появление этого теста внесли большой вклад ведущие исследователи и разработчики, не обошлось и без участия BP — концерна в который сегодня входит Castrol.

Тест проходит на 150-сильном двигателе Mercedes-Benz OM646LA. Это четырехцилиндровый турбодизель объемом 2.2 л. Испытание проводят на протяжении 305 часов. Основным для ACEA контрольным параметром установлен максимально допустимый износ кулачка и толкателя распределительного вала. Контрольными параметрами в тесте выступают состояние поршней, цилиндров, колец, цепи механизма газораспределения, а также износ подшипников, повышение вязкости, степень полировки стенок цилиндра и образование нагара на деталях в двигателе.

Первые два часа двигатель прирабатывается, затем работает в различных режимах — на холостом ходу, в режиме стоп-старт, при частичной нагрузке и на полной мощности. 

Тест показывает, что моторные масла Castrol MAGNATEC с технологией DUALOCK обеспечивают минимум вдвое меньший износ кулачка, чем это предусмотренного контрольными показателями — 50-60 мкм. Моторные масла Castrol MAGNATEC предыдущего поколения тоже перевыполняют план по тесту, уступая новому Castrol MAGNATEC с технологией DUALOCK примерно на 30%.

Почему в тестах используют эти конкретные двигатели? Именно на них лучше всего проявляются противоизносные характеристики смазочных материалов. Специально для проведения таких тестов выпускаются моторы, которые порой уже не устанавливаются на серийные автомобили. При этом информативность и актуальность исследований крайне высоки, в том числе и для современных ДВС.

Таким образом, благодаря новой технологии DUALOCK износ деталей двигателя снижается на 50% как при прогреве, так и в городском режиме вождения с частыми остановками.

Лазеры и атомные технологии в тестировании

Высокоточные научные тесты позволяют лучше определить, как работает масло и молекулы его противоизносных компонентов. Таких методов несколько.

Лазерная спектроскопия с генерацией суммарной частоты. Проведенные кафедрой химии Кембриджского университета исследования сильно помогли в разработке оценки эффективности работы моторных масел Castrol MAGNATEC с технологией DUALOCK.

Спектроскопия наглядно показывает, как молекулы противоизносных компонентов, которые используются в Castrol MAGNATEC с технологией DUALOCK, формируют защитный слой. Исследования показали, что молекулы располагаются в строгом порядке: молекулы DUALOCK чередуются через 5 молекул Intelligent molecules.

Лазерная спектроскопия

Атомная силовая микроскопия позволяет получать точные данные о том, как именно и где формируется защитный слой. «Большой каньон» на иллюстрации ниже — работа противоизносных компонентов. Рельеф обусловлен теми самыми Intelligent molecules. Защитный слой формируется именно там, где происходит граничное трение и сопутствующий ему износ. Такое поведение характерно для предыдущего поколения масел Castrol MAGNATEC. На картинке справа можно увидеть совместную работу молекул двух поколений, то есть технологии DUALOCK — равномерное защитное покрытие.

Сканирующий атомно-силовой микроскоп позволяет выполнить визуализацию действия молекул на металлической поверхности

Розничный ассортимент Castrol MAGNATEC с технологией DUALOCK

Вот так моторное масло Castrol MAGNATEC c технологией DUALOCK защищает двигатель вашего автомобиля от износа как во время прогрева двигателя, так и при движении автомобиля в пробках. 

17 апр. 2020 г.
Просмотры: 378