Ученый-экспериментатор из петербургского Государственного технического университета продолжает делиться опытом, накопленным в ходе лабораторных и стендовых испытаний многочисленных присадок в моторные масла.

Стоит ли использовать восстанавливающие антифрикционые препараты, если применяешь хорошие масло и топливо?

Использование качественных топлив и масел является залогом долголетия и благополучия автомобиля, и спорить с этим глупо. Качественные моторные масла уже содержат пакеты присадок, улучшающих их свойства. Количество функциональных присадок к маслам также исчисляется десятками, а товарных - тысячами наименований.

Основные виды функциональных присадок следующие: вязкостные, или загущающие, корректирующие вязкостно-температурную характеристику; увеличивающие параметры маслянистости - антифрикционные, противоизносные и противозадирные присадки; депрессорные; приработочные; антиокислительные; антикоррозионные; моющие (диспергирующие) присадки; противопенные; консервационные и др.

Однако все эти функциональные присадки к маслам определяют работу сопряжения трения (трибологического сопряжения) в штатных условиях гидродинамического трения и никоим образом не учитывают реальное состояние поверхности цилиндров, поршневых колец, шеек валов и т.д. Они работают одинаково как на новом, так и на сильно изношенном двигателе, а ведь условия смазывания для различных стадий эксплуатации мотора сильно отличаются.

Особые условия работы силового агрегата реализуются на пусковых режимах. В момент пуска достаточно длительное время основные детали двигателя - цилиндро-поршневая группа, подшипники коленчатого и особенно распределительного валов работают «всухую». Чем ниже температура наружного воздуха, тем жестче условия пуска и тем больший износ претерпевают детали двигателя, особенно подшипники распредвала и цилиндры. Как известно, один холодный пуск двигателя при температуре наружного воздуха -20 °С эквивалентен 300 - 400 км пробега в летних условиях. В этой ситуации мотору все равно, что залито в его поддон - дорогая импортная «синтетика» или дешевая «минералка».

Наконец, кто сказал, что в красивую канистру дорогого и якобы качественного масла залито именно оно? Смекалка наших специалистов по подделкам любых товаров, в том числе и моторного масла, общеизвестна...

Именно в этих ситуациях и работают препараты рассматриваемого класса. Они влияют на состояние поверхностей деталей двигателя, формируя защитные антиизносные пленки, залечивая дефекты трения, производя полную очистку агрегата от отложений и нагаров. Двигатель, обработанный подобным препаратом, значительно менее чувствителен к качеству топлива и моторного масла.

Однако все вышесказанное нисколько не исключает необходимости использования качественных масел.

Каким образом восстанавливающие препараты влияют на «компрессию» в двигателе?

Традиционно считается, что главным параметром, определяющим условное давление конца сжатия, в просторечии называемое «компрессией», являются зазоры в замках поршневых колец. Величина этих зазоров зависит от износа верхней части цилиндров. Так, для бензиновых высокооборотных двигателей предельной считается величина зазора в 1 мм при установке поршня в положение ВМТ (верхней мертвой точки). Ухудшение компрессии, как известно, затрудняет пуск двигателя, способствует снижению мощности, росту расхода топлива и давления картерных газов. Казалось бы, единственным методом улучшения компрессии является восстановление образующей цилиндра - либо расточка блока, либо наращивание изношенного слоя в верхней части цилиндра.

Практически все производители присадок заявляют, что одним из положительных аспектов воздействия препаратов на двигатель является восстановление и выравнивание компрессии. Но обмеры двигателя, проводимые после стендовых испытаний с различными смазочными композициями, чаще всего не выявляют уменьшения зазоров в замках колец! Кому же тут верить?

Противоречия нет. Все опять же идет от часто встречающегося недопонимания физики процессов в двигателе. Дело в том, что тезис об исключительном влиянии зазоров в замках колец на компрессию безусловно справедлив только для нового двигателя с идеальным состоянием цилиндропоршневой группы. Если же на поверхностях цилиндров и поршневых колец имеются дефекты трения в виде царапин и сколов, образующихся обычно в процессе эксплуатации двигателя, то к известному пути протечек газа из камеры сгорания в картер двигателя через замки колец добавляется еще один - в местах неплотного прилегания колец к зеркалу цилиндра, образуемых дефектами трения. Простые оценки показывают, что если на поверхности цилиндра имеется 10 продольных царапин глубиной порядка 0,4 мм и шириной 0,25 мм, то суммарная площадь проходного сечения для протечки газа составит 1 мм, что по крайней мере в два раза больше, чем площадь проходного сечения в замке первого поршневого кольца в крайней степени износа двигателя. А ведь таких царапин может быть значительно больше десяти, да и размер их совсем необязательно столь малый! Могут возразить: мол, дефекты трения заполнены маслом, которое не пропустит газы. Однако масло не может выполнять функции уплотнителя из-за своей текучести.

Наличие протечек через дефекты поверхностей ЦПГ, в частности, объясняет неравномерность компрессии для различных цилиндров изношенного двигателя - ведь структура дефектов трения для каждого цилиндра случайна и строго индивидуальна. Восстанавливающие препараты, убирая основные дефекты трения и восстанавливая поверхности ЦПГ, ликвидируют составляющую протечек через места неплотного прилегания колец к цилиндрам и тем самым повышают и выравнивают компрессию в двигателе.

Каков механизм воздействия восстанавливающих препаратов на расход топлива и мощность двигателя?

О части механизмов воздействия уже было сказано - это снижение потерь трения в двигателе и повышение компрессии, влияние который на термодинамический процесс сжатия и сгорания-расширения аналогично увеличению степени сжатия в двигателе.

Степень снижения расхода топлива после обработки двигателя восстанавливающими препаратами определяется типом двигателя, степенью его износа и режимом работы. Для значительной степени износа эффект будет большим.

Снижение расхода топлива максимально на режимах холостого хода и малых нагрузок. Это объясняется тем, что влияние механических потерь на таких режимах весьма значительно и их существенное уменьшение способствует ощутимому снижению расхода топлива. Так, для бензиновых двигателей, для режимов холостого хода и малых нагрузок уменьшение расхода топлива составило 15 - 20% - пропорционально снижению мощности механических потерь.

С увеличением нагрузки на двигатель степень влияния механических потерь на показатели мотора уменьшается, соответственно - падает эффект обработки. Для тех же двигателей на режимах больших нагрузок снижение расхода топлива может реально составить 3 - 5%. Однако в целом, по режимам городского цикла, можно прогнозировать уменьшение расхода на 5 - 12% в зависимости от исходного состояния силового агрегата.

У дизельных двигателей после их обработки восстанавливающими препаратами эффект снижения удельного расхода топлива меньше, чем у бензиновых. Это объясняется большими значениями механического кпд этого класса ДВС по сравнению с высокооборотными бензиновыми. Так, по результатам стендовых испытаний у дизельных двигателей эффект составил 2 - 4% на режимах больших нагрузок, 7 - 10% - на режимах холостого хода и малых нагрузок.

Как влияет обработка двигателя восстанавливающим препаратом на расход масла?

Влияет, и достаточно сильно. У всех двигателей, обработанных восстанавливающими препаратами, отмечалось снижение расхода масла на угар. Однако степень эффекта различна у каждого из моторов. Для объяснения этого факта еще раз обратимся к современной теории ДВС.

Какая величина расхода масла на угар является оптимальной? Для автовладельца, с точки зрения минимизации затрат на эксплуатацию, - наверное, нулевая. В принципе, это можно обеспечить - либо совсем не заливая масло в поддон двигателя, либо никогда не заводя его. Если же масло в поддоне есть, оно должно выполнять свои функции, основной из которых является смазывание узлов двигателя, в частности, цилиндропоршневой группы. При этом неизбежно какой-то слой масла оставляется на поверхности цилиндров поршневыми кольцами при их движении от ВМТ к НМТ (нижней мертвой точке). Толщина этого слоя невелика - 3 - 20 мкм, но на него с момента его открытия поршнем начинает действовать мощный тепловой поток со стороны нагретых газов. Под действием этого потока часть масляной пленки испаряется и сгорает. Поэтому определенный процент угара масла неизбежен. Очевидно, что его величина будет определяться количеством масла, попавшего в камеру сгорания, а следовательно - режимом работы, состоянием поршневых колец, степенью износа цилиндра, сортом и качеством масла. В современных автомобильных бензиновых двигателях эта величина на номинальном режиме не должна превышать 0,2 -0,4% от расхода топлива, для автомобильных дизельных двигателей - 0,8% от расхода топлива, судовых средне- и малооборотных дизелей - 1,5 - 2,0 %.

Описанный процесс угара масла присутствует на любой стадии износа двигателя и в большинстве случаев является основным, определяющим расход масла. Однако, как известно, пропуск масла в камеру сгорания поршневыми кольцами не является единственной статьей расхода масла. Если вы давно не меняли маслоотражательные колпачки на клапанах или в свое время слегка сэкономили на них, то для попадания масла в камеру сгорания появляется еще один путь - через направляющие втулки клапанов. По клапанам в цилиндр изношенного двигателя может попасть масла больше, чем через поршневые кольца. Кроме того, рост давления картерных газов, обусловленный износом, увеличивает потери масла через систему вентиляции картера. Пары масла вместе с картерными газами поступают в воздушный фильтр двигателя и оттуда - на впуск в цилиндры. В моторах с турбонаддувом небольшая составляющая расхода масла определяется потерями в турбокомпрессоре.

Очевидно, что обработка двигателя восстанавливающими препаратами вряд ли улучшит состояние маслоотражательных колпачков и уменьшит потери масла в турбокомпрессоре. Однако восстановление рабочих поверхностей цилиндров и поршневых колец с залечиванием дефектов трения приводит к резкому уменьшению пропуска масла в камеру сгорания. Можно легко показать, что количество масла, осевшего в микротрещинах и царапинах на поверхности цилиндра, сравнимо и даже превышает массу масляной пленки, оставленной на поверхности цилиндра поршневым кольцом. Кроме того, как уже говорилось ранее, восстановление поверхностей деталей ЦПГ влечет за собой уменьшение давления картерных газов и, следовательно, потерь масла через систему вентиляции картера.

Отсюда и разная степень влияния обработки. Неизношенный двигатель и так масло практически не расходует. Если у двигателя полностью «стерты» поршневые кольца, старые маслоотражательные колпачки, а в верхней части цилиндров визуально определяется «ступенька износа», то никакая обработка уже не поможет. Если же степень износа средняя, как чаще всего и бывает в практике использования рассматриваемых препаратов, то можно ожидать значительного эффекта снижения расхода масла на угар.

А. Шабанов, кандидат технических наук. Кафедра ДВС СПбГТУ

"5 Колесо"