Follow us

Мастильні матеріали для електрокарів: звіт за новітніми тенденціями в галузі

В останні роки тенденції, пов’язані з електромобілями, є найбільш обговорюваними серед трибологів (трибологія – наука, що займається вивченням тертя і зносу вузлів машин і механізмів) та інженерів по мастильним матеріалам. Зовсім недавно був випущений «Звіт про нові проблеми і тенденції в трибології і розробці мастильних матеріалів – 2020» – це було масштабне трирічне дослідження, що охоплює досвід тисячі фахівців з усього світу. «Респонденти підтвердили, що попит на скорочення викидів і поліпшення економії палива буде і надалі представляти великий інтерес», – прокоментував один з творців звіту на недавньому вебінарі по доповіді. «Тенденції в сфері транспорту в основному визначаються державними постановами, які передбачають підвищення економії палива і скорочення викидів».

У дослідженні учасникам було запропоновано оцінити 21 тенденцію і технології в транспортному секторі з точки зору інтересу, який вони представлятимуть в майбутньому – 5 з 10 найпопулярніших виборів стосувалися тенденцій сегмента електромобілів. Більшість учасників припустили, що інтерес до просування гібридних транспортних засобів, чисто електричних транспортних засобів і мережевої інфраструктури зросте в найближчі п’ять-десять років. У звіті зазначалося, що продажі чистих електромобілів як і раніше стримуються обмеженнями по дальності руху електромобілів, а також виробничими і експлуатаційними витратами. «У короткостроковій перспективі гібридні автомобілі стануть провідним конкурентом для двигуна внутрішнього згоряння, тому що він являє собою краще зі старих і нових технологій», – коментують фахівці.

Офіційний представник Ford Motor Co. визнав в звіті, що індустрія рухається в напрямку збільшення кількості електрифікованих силових агрегатів і електромобілів, і прийшов до висновку, що мастильні матеріали будуть як і раніше грати важливу роль. «Промисловість мастильних матеріалів буде відігравати важливу роль, зокрема, в поліпшенні гібридних авто і електрокарів, де технології трансмісії зазнають величезних змін», – сказав технічний лідер Ford Motor Co. Аруп Гангопадхьяй. «Електродвигуни в трансмісії дуже сильно нагріваються і потребують охолодження. Рідини для автоматичних трансмісій сьогодні забезпечують охолодження, але є необхідність і можливості для удосконалення». Пітер Лі, штатний інженер з трибології в Південно-західному науково-дослідному інституті, попереджає про відсутність методів тестування мастильних матеріалів, які використовуються в електромобілях. «В мастильних матеріалах для двигунів і трансмісій існує безліч стандартів, для електромобілів ж вони абсолютно відсутні», – зазначив Лі. «Промисловість мастильних матеріалів повинна знайти спосіб розробити процедури оцінки мастильних матеріалів, які використовуються в електромобілях».

Звіт передбачає, що область трибології й змащення повинна буде допомогти виробникам у розробці нових типів транспортних засобів. «Нові мастильні матеріали будуть необхідні для вирішення проблем продуктивності акумуляторних електричних, гібридних і двигунів внутрішнього згоряння нового покоління», – відзначили спеціалісти. Хоча ринок електромобілів зростає, учасники опитування все ж описали кілька технологій і досягнень, які можуть забезпечити істотне підвищення ефективності використання палива в традиційних двигунах внутрішнього згоряння. Приклади включають в себе нові легкі матеріали, досягнення в області покриттів, нові конструкції головок циліндрів, нові цикли згоряння і конструкції двигунів.

Запобігання LSPI (передчасне запалювання паливної суміші в циліндрі): галузь моторних олив розробляє новий тест

З кожним роком екологічні вимоги до автомобільної промисловості стають все більш суворими. Основними з них є скорочення викидів СО2 та економія палива.

Виробники автомобілів використовують два підходи для задоволення цих вимог:

  • Скорочення обсягу двигуна: розробка зменшеної версії двигуна більшого розміру з такою ж потужністю. Зменшений двигун зменшує тертя поршнів, кулачків і підшипників, що призводить до поліпшення економії палива.
  • Скорочення оборотів двигуна: робота двигуна на більш низьких оборотах і більш високих крутних моментах за рахунок застосування високошвидкісних трансмісій або варіаторів (безступінчаста трансмісія) для поліпшення теплової динаміки двигуна і подальшого зменшення витрати палива.

В результаті багаторічних досліджень та експериментів, розробники двигунів винайшли T-GDI: турбокомпресори, пряме впорскування бензину (GDI) та систему газорозподілу, що поєднують високу потужність і крутний момент з поліпшеною економією палива. Але виявилося, що такі двигуни схильні до спонтанного виникнення феномену передчасного запалювання, так званого LSPI.

Під терміном LSPI (Low Speed Pre Ignition), або також SPI (Stochastic Pre Ignition)  мається на увазі передчасне запалювання паливної суміші в циліндрах яке іноді трапляється в двигунах з прямим впорскуванням та турбонаддувом, що працюють в умовах руху з низькою швидкістю та великим навантаженням. З не зовсім зрозумілих причин, воно відбувається в поршневій  камері до моменту іскрового запалювання свічки, іноді викликаючи серйозні пошкодження циліндру. Вважається, що LSPI відбувається через   запалювання розрідженої паливом оливи, яка потрапляє в камеру згоряння через систему примусової вентиляції картера через втрату герметичності кілець, а також, в більшості випадків, через турбіну. LSPI призводить до значно більшого підвищення тиску в циліндрах, що, в свою чергу, може привести до пошкодження двигуна і його можливої ​​відмови.

Вирішенням проблеми LSPI зайнялася індустрія моторних олив, і в 2018 році запропонувала рішення цієї проблеми шляхом введення додаткової категорії моторних олив для легкових автомобілів API SN Plus. Новий тест двигуна, Sequence IX, був призначений для вимірювання здатності оливи запобігати LSPI. Sequence IX був перенесений в ILSAC GF-6 і його супутню категорію API SP, яка була офіційно представлена ​​1 травня цього року. Але, не дивлячись на весь час та зусилля, витрачені на розробку цієї нової специфікації моторної оливи для легкових автомобілів, здається, що вже існує проблема: забезпечення постійного захисту від передчасного запалювання в міру старіння оливи. Інтервали заміни оливи продовжують збільшуватися, при цьому більшість виробників обладнання рекомендують дотримуватися інтервалу заміни в 16 000 км для нормальних умов водіння. Це означає, що мастильні матеріали повинні забезпечувати захист протягом усього інтервалу роботи двигуна.

Моторна олива з часом піддається впливу важких умов експлуатації, включаючи високі температури і забруднюючі речовини. І тому вкрай важливим стає збереження   експлуатаційних характеристик мастильного матеріалу і його відповідність вимогам останніх модифікацій двигунів, які покращують економію палива і зменшують викиди.

Останні дослідження показали, що виробники оригінального устаткування і розробники мастильних матеріалів повинні дивитися на захист від LSPI протягом усього інтервалу заміни оливи. Ці дослідження були вивчені членами Міжнародного консультативного комітету по специфікаціям мастильних матеріалів, включаючи Ford, який розробив тест Sequence IX для API SN Plus, і General Motors, що розробив власний тест LSPI для специфікації Dexos1 Generation 2. Для вивчення довговічності захисту LSPI була сформована робоча група OEM-виробників, компаній-виробників присадок, Центру контролю випробувань ASTM, Південно-західного науково-дослідного інституту та випробувальних лабораторій Intertek. За останні кілька років було опубліковано кілька документів LSPI, всі з яких охоплюють дуже схожі області і показують, що калібрування двигуна і склад оливи можуть істотно вплинути на схильність до LSPI. У свою чергу, старіння оливи так само може впливати на схильність до LSPI.

LSPI не є постійною величиною, а змінюється як зі старінням оливи, так і з віком обладнання. Великі галузеві дослідження показали, що магній може знизити схильність до LSPI, а оливи, багаті магнієм, здатні усувати прецедент LSPI при випробуваннях двигуна. Було встановлено, що, за не зовсім зрозумілих причин, кальцій негативно впливає на LSPI, а видалення певної кількості кальцію зі складу мастила, який потім був доповнений магнієм, забезпечило пропускну здатність для тестів Sequence IX і GM LSPI. Хоча компанії з виробництва присадок використовували різні підходи, схоже, що всі вони прийшли до певного рівеню магнію в своїх останніх рецептурах API SN Plus, які повинні бути перенесені в ILSAC GF-6.

Дослідники підготували ряд зразків для оцінки різних підходів до пом’якшення LSPI. Перший принцип ґрунтувався на видаленні кальцію і додаванні магнію. У другому підході використовувалася велика кількість молібдену, а в третьому використовувалося значна кількість титану. Розробки новітніх тестів, які допоможуть визначити стійкість захисту LSPI, були профінансовані і повинні скоро розпочатися. Очікується, що тестова матриця, що підтверджує життєздатність нового методу тестування LSPI, буде коштувати близько 350 000 доларів, і фінансування буде надано членами цільової групи, включаючи компанії-виробники добавок Afton, Infineum, Lubrizol і Chevron Oronite, а також Ford, GM, Intertek і SWRI/ Крім того, Кевін Феррік, член організації API, зазначив, що API внесе близько 100 000 доларів в фінансування для підтримки цієї роботи. «API зазвичай не фінансує розробку тестів, але ми робимо виключення для цього тесту, з огляду на важливість LSPI для стандарту ILSAC GF-6», – пояснив він.

Друзі, маємо чудову новину для любителів Top Gear і The Grand Tour

Команда Gulf проведе автомобільну глобальну вікторину Global Virtual Quiz з Drive Tribe на їх каналі YouTube. (www.youtube.com/channel/UChiwLDIBJrV5SxqdixMHmQA).

Drive Tribe – це автомобільна онлайн-платформа, заснована ведучими The Grand Tour -Джеремі Кларксоном, Джеймсом Меєм і Річардом Хаммондом. Команда Gulf дуже рада співпрацювати з Drive Tribe і запускає пілотний проект на платформі Drive Tribe для зміцнення взаємодії Gulf з водіями по всьому світу.

Вікторина транслюватиметься в прямому ефірі на YouTube Тіффом Ніделлом, відомим британським автогонщиком і телеведучим. Він колишній спів-ведучий Top Gear і Fifth Gear.

Жива вікторина відбудеться в четвер, 21 травня онлайн, а також залишиться в запису на YouTube.

Повітря в мастильному матеріалі: в чому небезпека і як виробники вирішують цю проблему?

Повітря є одним з головних ворогів будь-якого мастильного матеріалу, в тому числі – моторної оливи. Виробники стикаються з жорстким фактом – тертя, ковзаючі і обертальні рухи деталей, для захисту яких призначені рідини, збільшують ймовірність потрапляння повітря в мастильний матеріал. Повітря має три варіанти взаємодії з мастилом: формування піни на поверхні, повітряні бульбашки в загальному обсязі, або розчинення. Більшу кількість часу можна спостерігати всі три варіанти. Негативний вплив повітря можна розділити на фізичну і хімічну (або біохімічну) шкоду.

Фізична шкода

Повітря має незначну в’язкість, отже, якщо бульбашки (піна або захоплене повітря) мігрують в зону контакту сторін, що несуть навантаження, дві поверхні з більшою ймовірністю вступають в контакт. Якщо призначення застосування мастила – коробка передач або турбіна, то це може призвести до катастрофічних наслідків і дуже дорогої відмови роботи системи. Захоплене повітря може посилити кавітацію, що також може призвести до катастрофічних збоїв. Захоплені повітряні бульбашки діють як зародки для розчиненого повітря, в подальшому утворюється повітряний міхур, який «лопається», в результаті, ударна хвиля може пошкодити металеві деталі.

Під час розпилювання емульсії мастильно-охолоджувальної рідини бульбашки можуть ЗАПОБІГТИ змащуванню поверхні, що призведе до недостатнього охолодження деталі.

Хімічна і біохімічна шкода

Коли кисень з повітря розчиняється в мастилі, він підсилює хімічне окислення та біологічний ріст мікроорганізмів. Саме тому «гарячі застосування», такі як змащення картера, страждають від окисного впливу, а захоплені бульбашки повітря або піни можуть бути каналом для розчинення повітря, оскільки вони збільшують площу поверхні розділу повітря/рідина.

Склянка газованої содової з бульбашками, – відмінна ідея, проте, що стосується повітря в мастилі – це загрожує поламкою систем і чималими витратами.

 

Позбавляємося від піни

Стабільність піни залежить від поверхневого натягу рідини, тому в засобах для запобігання або руйнування піни традиційно використовувалися рідини з більш низьким поверхневим натягом, ніж базова рідина.

До складу протипінних присадок, як правило, входять полідиметилсилоксан [PDMS] ( простіший представник силіконів) або поліакрилати. PDMS є ефективною протипінною хімією, але вона підходить не для всіх застосувань, тому іноді використовуються поліакрилати. Застосування включають в себе всі сфери, де вміст силіконів не допускається, наприклад, декотрі моторні оливи, або ядерна індустрія. Справа в тому, що силікони можуть підвищувати здатність базової олії захоплювати та розчиняти повітря.

Видалення повітря

Продуктивне видалення повітря важливе в гідравлічних рідинах в силу того, що виробники оригінального устаткування прагнуть до зменшення розмірів резервуара. Отже, відрізок часу, за який захоплені бульбашки повітря повинні піднятися на поверхню, перш ніж рідина знову почне перемішуватися в насосі, буде досить невеликий.

Нещодавно проведене фундаментальне дослідження вивчало характеристики рідини, що впливають на видалення повітря. Команда вчених аерувала гідравлічні рідини перед їх надходженням або поверненням в резервуар аксіально-поршневого насоса Bosch-Rexroth A10VSO, який зазвичай використовується в позашляховій, будівельній та вантажно-розвантажувальній техніці. Вони виявили, що гідравлічні рідини на основі базових олив API Групи I і Групи II виділяють повітря повільніше, стабілізують невеликі бульбашки повітря, створюють набагато більший шум в насосі і призводять до меншої ефективності роботи насоса.

Так чи є у розробників можливості поліпшити піноутворення і виділення повітря? Виробники переконані, що гібридні технології піногасника, засновані на комбінації поліакрилатів і силіконів, – це крок вперед для застосувань, де потрібні як видалення повітря, так і низьке піноутворення. Вся справа в досягненні балансу, можна скласти комбінації силіконів і поліакрилатів, які будуть ефективніші як при випробуваннях на видалення повітря, так і при запобіганню піноутворення, ніж ці компоненти окремо.

Продукти Gulf ліцензувалися API під умовним позначенням API Service і сертифікаційними знаками Starburst і Shield

Перше ліцензування нових стандартів моторних олив для легкових автомобілів ILSAC GF-6A і GF-6B і новітнього стандарту API – API SP розпочалося 1 травня 2020 року. Завдання оновлених специфікацій – задоволення потреб в продуктивності сучасних бензинових двигунів і двигунів наступного покоління, включаючи двигуни з турбонаддувом і безпосереднім уприскуванням бензину (TGDI). Їх розробка велася більше семи років. API розробили нові стандарти продуктивності у відповідь на прохання автовиробників про введення більш надійних моторних олив, вони представляють собою результати роботи виробників базових олив, присадок та безпосередньо самих двигунів спрямованих на те, щоб представити такі необхідні продукти людям, які використовують ці транспортні засоби кожен день.

Продукти, сертифіковані в рамках програми EOLCS, мають право відображати дві мітки: сервісний символ API Service «Donut» («пончик») і сертифікаційні знаки “Sturburst” («зоряний вибух» або «зірочка»), а тепер і новий знак API «Shield» («щит»), який призначений для олив класу GF-6B, SAE 0W-16, що відповідають API SP.

Ми раді повідомити вам, що 15 продуктів компанії Gulf ліцензувалися API під умовним позначенням API Service і сертифікаційними знаками Starburst і Shield в 1-й день запуску ліцензування цих нових категорій.

Тип продукту Назва продукту SAE-Grade Категорія обслуговування API, класифікація та специфікація ILSAC, відповідно до якої ми отримали ліцензію API
Синтетика Gulf Ultrasynth Protect 0W-16 API SP Resource Conserving, SN Plus, ILSAC GF-6B
Gulf Ultrasynth GDI 0W-20 API SP Resource Conserving, SN Plus, ILSAC GF-6A
5W-20 API SP Resource Conserving, SN Plus, ILSAC GF-6A
5W-30 API SP Resource Conserving, SN Plus, ILSAC GF-6A
10W-30 API SP Resource Conserving, SN Plus, ILSAC GF-6A
5W-40 API SP, SN Plus
10W-40 API SP, SN Plus
Напівсинтетика Gulf TEC GDI 5W-20 API SP Resource Conserving, SN Plus, ILSAC GF-6A
5W-30 API SP Resource Conserving, SN Plus, ILSAC GF-6A
Мінеральна Gulf MAX GDI 5W-20 API SP Resource Conserving, SN Plus, ILSAC GF-6A
5W-30 API SP Resource Conserving, SN Plus, ILSAC GF-6A
10W-30 API SP Resource Conserving, SN Plus, ILSAC GF-6A
10W-40 API SP, SN Plus
15W-40
20W-50

 

ILSAC GF-6 має чудову продуктивність, в порівнянні з ILSAC GF-5 з точки зору:

– економії палива

– довговічності двигуна

– захисту від зносу для зупинки на холостому ході

– мінімізації низького попереднього запалювання *

* Характерний для транспортних засобів з прямим уприскуванням з турбонаддувом, що працюють в умовах низької швидкості і високого навантаження

 

Специфікація ILSAC GF-6A замінить специфікацію ILSAC GF-5, представлену сертифікаційною маркою Starburst, і забезпечить новий рівень експлуатаційних характеристик моторної оливи для двигунів внутрішнього згоряння з іскровим запалюванням.

Специфікація ILSAC GF-6B забезпечить ті ж характеристики, що й GF-6A, але з додатковою вимогою HTHS для забезпечення потенційних переваг економії палива. Вона представлена новим сертифікаційним знаком API Shield. ILSAC GF-6B призначена тільки для олив класу в’язкості 0W-16 і не має зворотної сумісності.

Стандарти API розробляються в рамках процесу акредитації Американського національного інституту стандартів API, гарантуючи, що стандарти API визнані не тільки за їх технічну суворість, але і за їх акредитацію третьою стороною, що полегшує прийняття державними, федеральними та міжнародними регуляторами.

Сподіваємось, що ці оливи скоро з’являться на українському ринку.