Масла на базе PAG. Следующая ступень

По мере прогресса в автомобильном моторостроении и повышения нагруженности поршневых двигателей внутреннего сгорания возрастали и требования к смазочным материалам. На смену минеральным основам пришли гидрокрекинг и различные синтетические технологии. Однако поиски идеального масла продолжаются. И сегодня для ДВС реализована технология на базе полиалкиненгликолей (PAG), имеющих самые выдающиеся на текущий момент характеристики и при этом дружественных к окружающей среде.

Базовые масла, тем или иным образом получаемые из сырой нефти, во многом уже не соответствуют повышенным требованиям, предъявляемым к смазочным материалам, и все чаще заменяются высококачественными синтетическими маслами. К этому ведут как повышение температурных режимов работы двигателей в сочетании с ростом удельного давления в парах трения, так и стремление к увеличению межсервисных интервалов.

Для тех, кто активно использует легковой автомобиль, проезжая до сотни тысяч километров в год, а то и более, качество масла особенно актуально. Ведь у них на каждый год эксплуатации приходится несколько замен масла, а значит – несколько десятков тысяч километров двигатель работает уже на прилично отработанном масле. В отличие от тех, кто меняет масло раз в год, активные водители рискуют через три года остаться при новом на вид и еще вполне современном автомобиле, но с сильно изношенным двигателем.

Качество моторного масла проявляется при длительной работе в моторе – оно должно сохранять стабильные характеристики смазывания и раньше времени не окисляться. Будучи смесью базовой основы и пакета присадок, придающих необходимые моюще-диспергирующие, противоизносные и противозадирные, вязкостные и другие свойства, масло на нефтяной базе сильно зависит от выработки этих присадок. Однако долгие годы именно нефтяные углеводороды оставались практически безальтернативным источником базового масла, несмотря на существование основ, куда более подходящих по своим исходным свойствам для работы в двигателях.
 

PAG-масла десятилетиями работают в различных компрессорах, не теряя первоначальных свойств – как в холодильниках, так и под капотами автомобилей.

Новое – не использованное старое

На самом деле, PAG-масла, то есть полиалкиленгликоли, были открыты не вчера. Активные работы с ними начались еще в 30-х годах прошлого века. Уже тогда специалисты обратили внимание на их уникальные характеристики: высокий индекс вязкости, устойчивость к сдвигу и механическим нагрузкам, а также температурную стабильность. 

Собственно, и применение PAG в качестве моторных масел – не новость. Перед Второй Мировой войной на них обратили внимание создатели авиационных моторов, которые тогда были исключительно поршневыми. Во время самой войны они использовались ВВС США в двигателях самолетов разного типа: истребителей P-38s («Лайтнинг» – тяжелый двухмоторный истребитель компании Lockheed), истребителей-бомбардировщиков P-47s (P-47 Thunderbolt производства фирмы Republic), и бомбардировщиков B-25s (North American B-25 Mitchell).

Огромные расстояния и, соответственно, большие наработки летных часов двигателей, заставили конструкторов искать решение, продлевающее их ресурс и межсервисный интервал. Дело в том, что раньше воздушные бои велись вблизи от прифронтовых баз авиации, время жизни самолетов в воздухе было небольшим, и особой нужды в заботе о ресурсе не было – обычно самолет сбивали раньше, чем наступит износ. Но на Тихом океане надо было пролететь до тысячи километров перед вступлением в бой, а масса вылетов проходила впустую – противники просто не встречались. Вот тут и пригодились уникальные свойства PAG.

Использовали PAG и немецкие «Люфтваффе» – на самолетах, охотящихся за конвоями союзников в условиях крайнего севера. Тут пришелся весьма кстати высокий индекс вязкости. Ведь двигатели приходилось запускать «на холодную» при температурах до -60°C, а в работающем двигателе масло прогревалось до очень высоких температур. Авиационные поршневые двигатели являются высоко форсированными. Скорости вращающихся деталей достигают 2800 об/мин (вал) и даже 25000 об/мин (отдельные детали), удельные нагрузки на трущиеся поверхности – до 1200 кГ см. В двигателе масло попадает в различные температурные условия. Например, температура в камере сгорания составляет 1500-2500°С, температура днища поршня – до 300°С.

Во время Второй мировой войны синтетические смазочные материалы, в том числе и на основе PAG, активно использовали военно-воздушные силы США и немецкие Luftwaffe.

После войны полиалкиленгликолевые масла «вышли на гражданку». В США на фоне конверсии сильно укрепившейся за годы войны промышленности как раз начинался бум в сфере бытовой техники. «Холодильник в каждый дом» – такой тогда был лозунг. При этом никому из производителей бытовых холодильников не улыбалась перспектива ежегодного обслуживания десятков миллионов бытовых холодильников. Да и потребители хотели один раз купив холодильник, чтобы он проработал двадцать лет. Кроме того, замена масла в компрессоре холодильного оборудования требует замены фреона, а это накладно. И тут снова выручили PAG – они десятилетиями работают в компрессорах, не теряя первоначальных свойств. Собственно, в компрессорах автомобильных кондиционеров также работают PAG-масла.

А чем же все это время занимались автопроизводители? Неужели они не обратили внимания на полиалкиленгликолевые масла? Конечно же, обратили – в 50-х годах, когда автовладельцы в разбогатевших после войны США стали ездить больше и дальше, не скупясь жечь дешевый бензин тоннами, производители автомобилей отметили уникальные свойства PAG в плане защиты двигателя. Эксперименты с PAG проводились вплоть до 70-х. С точки зрения основной функции масла результаты были хорошие, однако выяснились недостатки эксплуатационного плана.

В отличие от базовых масел нефтяного происхождения PAG оказались гидрофильными. То есть, они впитывают влагу и растворяются в воде. В закрытой среде холодильных компрессоров это не имело значения. Да и в авиационных моторах также было некритично, т.к. наработка часов авиадвигателя в любом случае, а тем более на войне – не такая, как в автомобиле, двигатель которого может работать до одной-двух тысяч часов в год (3-5 часов в день), не говоря уже о машинах такси. Кроме того, температурный режим автомобильного двигателя тех лет не способствовал быстрому испарению воды. Да и изготовлялся он не из алюминия, как сегодня - то есть попросту ржавел от присутствия влаги в масле.

В принципе, можно предположить, что при желании с гидрофильностью PAG химики могли справиться уже тогда. Однако выяснилась еще одна особенность – полиалкиленгликолевые масла в исходном виде не растворяются в других углеводородных основах. А теперь представим себе ситуацию, когда требуется долив масла, который выполнялся часто кем попало и когда попало: владельцем в гараже, заправщиком на заправке. Никак невозможно проконтролировать, чтобы владелец или механик случайно не долили в PAG-масло обычной минералки.

Очевидно, что наличие двух несмешиваемых основ в масле приведет к постоянным разрывам масляной пленки и очень быстрому выходу двигателя из строя – «стуканет» чуть ли не за первым поворотом. И сколько ни пиши предупреждений на крышке маслозаливной горловины, хоть табличку размером с коробку конфет рядом прикручивай – все равно случаи будут постоянно. А за ними, поскольку США страна юристов и прецедентного права – иски и бесконечные суды: не того цвета табличка, не на всех языках написано, нет подсветки таблички для замены масла в темноте, механик неграмотный… Поэтому от внедрения идеи в массовое производство решили отказаться.

Тем не менее эксперименты с PAG продолжались – уж очень привлекательны были их свойства. Так, в 1998 году Renault занялся разработкой так называемого «необслуживаемого» автомобиля ELLYPSE. Прототип должен был проехать как минимум 100 000 км без какого либо ремонта или обслуживания. Вот тогда снова вспомнили про PAG-масла. К счастью для индустрии автосервиса, от дальнейшего развития проекта отказались – показали ELLYPSE на нескольких выставках в 2002 году, на том и покончили. Хотя совсем тему PAG не оставили – RENAULT и FIAT продолжали исследования. Чем завершились непосредственно их изыскания, нам установить не удалось, но так или иначе исследователи химических концернов не оставляли попыток получить от PAG все возможное, и наконец это им удалось.
   
Революция свершилась!

Наконец, химики нашли способ синтеза поилалкиленгликолей, при котором структура их молекул обеспечивает смешивание с углеводородными маслами, как нефтяными, так и синтетическими. А также снижает гидрофильность до значений, несущественных с точки зрения использования PAG в качестве моторных масел. При этом все преимущества PAG сохранены, а их немало. Выше мы уже упоминали о главных их них.



Еще раз отметим, что PAG характеризуются очень высоким индексом вязкости, то есть их вязкость меньше изменяется в широком диапазоне температур, чем у других базовых масел. А это значит, что можно использовать меньше присадок-загустителей. В нефтяные базовые масла добавляют специальные молекулы, представляющие собой очень длинные цепочки атомов. В холодном масле они плавают, скрутившись в микроскопические комочки, и никак не влияют на вязкость масла. Когда же масло нагревается, загустители распрямляются, и начинают сцепляться между собой, не давая маслу разжижаться слишком сильно.



Проблема присадок-загустителей в том, что они подвержены механическому разрушению – они попросту ломаются в процессе эксплуатации масла, соответственно его индекс вязкости падает. С PAG такой проблемы нет – эти масла сами по себе способны сохранить достаточную вязкость даже в нагретом двигателе. При этом PAG обеспечивают и более щадящий холодный пуск – это происходит именно благодаря поляризации. Заряженные молекулы притягиваются к металлу, поэтому минимальная масляная пленка остается на парах трения даже после длительной стоянки, и в первые мгновения после старта двигатель уже не работает «на сухую», что обычно является одним из основных факторов износа.

Низкая зольность PAG и отсутствие склонности к коксообразованию значительно снижают нагарообразование в двигателе. Особенно это заметно на дизельных двигателях, у которых при наличии сажевого фильтра декларируется интервал замены масла в 30 тыс. км. Практика эксплуатации подконтрольного редакции журнала autoExpert автомобиля Volkswagen Transporter Т5 на PAG-масле XENUM XPG показывает, что режим сероочистки сажевого фильтра включается вдвое реже. Это означает не только то, что сам фильтр прослужит дольше. Намного важнее, что меньше нагара образуется в самом двигателе, который режимом самоочищения не оснащен. 

PAG-масло обладает большей теплоемкостью, чем PAO, поэтому значительно эффективнее охлаждает двигатель. Высокая стабильность и прочность (несущая способность и устойчивость к сдвигу) масляной пленки снижает нагрузки и потерю энергии в поршневой системе, что сказывается снижением расхода топлива. Что, учитывая его постоянно растущую стоимость, позволяет в определенной мере компенсировать более высокую стоимость PAG-масел.

Для сравнения, стоимость 4-х литров масла XENUM XPG равняются по стоимости 5 литрам PAO-масла той же марки. А ведь стоит учесть еще и экономию на продлении ресурса двигателя, хотя ее и трудно посчитать для конкретного автомобиля.

XENUM XPG PAG призвано защищать двигатель в самых экстремальных режимах работы, а при обычной ежедневной эксплуатации, работает, соответственно, на увеличение безопасного для двигателя интервала замены. А поскольку, как уже было сказано, обеспечена полная растворимость с другими углеводородными базами, масло может быть залито в двигатель после другого синтетического или полусинтетического масла – его остатки ничем не повредят сверх обычного (остатки загрязнений т.п.). При повторной же замене XENUM XPG можно уверенно рассчитывать на максимально возможную чистоту и защищенность мотора.
   
Подготовил Денис Петров

Опубликовано в журнале autoExpert №4`2016. Использование материалов возможно только со ссылкой на источник. взято с http://autoexpert.com.ua/stati/masla-smazki/9852-pag-sleduyushhaya-stupen.html​