По мірі того, як ліміти викидів та цільові показники економії палива стають суворішими у всьому світі, зростає потреба в моторних оливах з нижчою в’язкістю для важких умов експлуатації, щоб допомогти досягти цих цілей. На зборах Lubrication Engineers’, Джон Петтінгілл, спеціаліст компанії Petro-Canada Lubricants, заявив, що компанія розробила і продемонструвала два прототипи оливи 0W-20 для важких дизельних двигунів.

Моторні мастила для важких умов експлуатації «мають вирішальне значення для забезпечення захисту двигуна та забезпечення довговічності важких дизельних двигунів», – сказав Петтінгілл. З цієї причини оливи для дизельних двигунів для важких умов експлуатації повинні забезпечувати такі функції:

• Ефективне змащення деталей двигуна
• Контроль зносу
• Контроль шламу та відкладень
• Зниження рівня сажі
• Нейтралізація кислот та контроль корозії
• Охолодження критично важливих деталей двигуна

Однак на додаток до всього цього, моторна олива має зберігати свої життєво важливі робочі характеристики. «Вона має протистояти зміні в’язкості, щоб перебувати в межах свого передбачуваного класу», – сказав Петтінгілл. «Мастило має контролювати окислення, що дуже важливо зараз, коли двигуни в процесі роботи нагріваються сильніше, ніж раніше. Воно повинно чинити опір летючості при високих температурах, щоб залишатися рідким і не переходити в пароподібний стан.  Насамперед, моторна олива повинна зберігати свою функцію в широкому діапазоні температур. Універсальні оливи повинні захищати як за дуже низьких, так і за дуже високих температур».

То навіщо промисловості потрібно мастило зі зниженою в’язкістю для важких умов експлуатації? «Моторні оливи з меншою в’язкістю дозволяють підвищити економію палива», – сказав Петтінгілл.  Найнижча в’язкість, дозволена в даний час для олив для важких дизельних двигунів з ліцензією API і схвалених OEM-виробниками на ринку Північної Америки, – це продукти API FA-4. Вони доступні в класах в’язкості 5W-30 та 10W-30, їх визначають високі термічні межі зсуву від 2,9 до 3,2 сантипуаз. HTHS моделює в’язкість за високих температур в екстремальних умовах навантаження».  Для порівняння, більш традиційні моторні оливи для важких умов експлуатації повинні мати HTHS 3,5 сП або вище, залежно від класу в’язкості олив або вимог OEМ.

Крім підвищення паливної економічності, моторні оливи з нижчою в’язкістю, що забезпечують захист двигуна, знижують експлуатаційні витрати автомобіля і зменшують викиди вихлопних газів. «Ви спалюєте менше палива, а значить, і викидів менше», – сказав він.

«У сфері моторних олив прийнято вважати, що в’язкість продукту корелює з витратою палива, і що мастило з нижчою в’язкістю дозволяє підвищити економію палива», – сказав Петтінгілл.  «Навіть у випадку олив FA-4, які були запущені у виробництво одночасно з останньою категорією CK-4, не було фактичного тесту економії палива, який ви мали б провести, щоб продемонструвати здатність економії палива FA-4. Таким чином, якщо у вас вищий клас з більш високим HTHS, ви будете використовувати більше палива в порівнянні з нижчим класом, що має нижчий HTHS».

«Завдання для нас полягає в тому, щоб дізнатися, чи можемо ми розробити моторну оливу для важких умов експлуатації з в’язкістю нижче за межі SAE 30 і FA-4, і при цьому забезпечити надійний захист двигуна?»  – сказав Петтінгілл. У відповідь Petro-Canada Lubricants розробила два прототипи олив 0W-20 для дизельних двигунів для важких умов експлуатації для польових випробувань. Склади моторної оливи 0W-20 для важких умов експлуатації відсутні на ринку Північної Америки. «Клас в’язкості визначається кінематичною в’язкістю при 100 градусах Цельсія», – пояснив Петтінгілл. «Отже, традиційні сорти, які ви, ймовірно, звикли бачити, – це 5W-40, 15W-40 або 10W-40, які мають вищу в’язкість. Клас SAE-30 був нещодавно прийнятий промисловістю та схвалений виробниками обладнання. Ми проводимо випробування ще нижче, щоб забезпечити підвищену економію палива у регіоні SAE-20». Однак, при використанні моторних олив з низькою в’язкістю виникають певні проблеми із рецептурою. Основне занепокоєння Petro-Canada було пов’язане з низькими значеннями HTHS мастил, оскільки вони могли ризикувати міцністю масляної плівки, необхідної для захисту критично важливих деталей двигуна. Це також було пов’язано з низькою в’язкістю базової оливи, тому що це також було потенційним ризиком для міцності плівки, яка могла збільшити летючість оливи при високих робочих температурах.

«Ризик був частково знижений за рахунок використання перевіреної технології присадок, яка є загальною для продуктів API CK-4», – сказав Петтінгілл. «Розробка такої оливи – це дуже новаторський підхід, тому дослідні зразки 0W-20 були ретельно перевірені з частим відбором проб та випробуваннями в рамках програми аналізу відпрацьованої оливи для перевірки критичних робочих характеристик під час випробувань палива. Ми хочемо переконатися, що ці мастила будуть ефективними та безпечними». Перед випробуваннями обом прототипам олив 0W-20 були присвоєні коди випробувань для запобігання потенційній похибці. Нові оливи отримали назви Test Oil Grey та Test Oil Beige. Два різних склади 0W-20 мали деякі подібні характеристики;  в обох були однакові цільові значення в’язкості базової оливи та однакова кінематична в’язкість. Обидва мастила були також створені з використанням базових олив Групи III, а також одного і того ж пакета присадок.  Продукти відрізнялися типом використовуваного модифікатора в’язкості.  “Test Oil Grey містить гребінчастий полімер, а Test Oil Beige – зірчастий полімер”, – сказав Петтінгілл. “В іншому, фізичні характеристики того, що повинно відповідати вимогам до в’язкості 0W-20, дуже схожі”. Умови випробувань були суворими. «Вони дійсно пройшли серйозне випробування, тому ми вважаємо, що якщо вони зможуть витримати випробування у справді важких умовах, то легші умови експлуатації не мають стати проблемою», – сказав він. Для випробувань використовувалися вантажівки ProStar International, оснащені двигунами Navistar MaxxForce N13. Це були далекомагістральні маршрути із максимальним завантаженням до 140 000 фунтів повної маси транспортного засобу.  «Це вважається серйозним випробуванням», – сказав Петтінгілл.  Вантажівки «споживають багато палива, тому що вони настільки завантажені, що справді випробовують оливи».

За словами Петтінгілла, обрані методи є загальноприйнятими в галузі методами випробувань, що часто зустрічаються у звітах про аналіз відпрацьованої оливи.  Методи випробувань включали ASTM D445 для кінематичної в’язкості при 100° C, ASTM D2896 для загального лужного числа, ASTM D664 для загального кислотного числа, ASTM E2412 для окиснення та ASTM D5185 для вмісту заліза. Після завершення випробувань в’язкість Test Oil Beige вийшла за межі класу SAE 20 в область SAE 30. Test Oil Grey зберігала задану в’язкість протягом усього випробування. “Це свідчить про те, що Test Oil Grey збереже здатність до економії палива краще, ніж Test Oil Beige, тому що не загусне”, – сказав Петтінгілл. «Хороша новина для продуктів 0W-20 полягає в тому, що ми не спостерігаємо швидкого виснаження оливи та не бачимо швидкого збільшення кислотності. Ймовірно, одним із ключових факторів, що забезпечують ці сильні якості, є те, що ці мастила 0W-20 створені на основі високоякісних базових олив Групи III, що, швидше за все, забезпечує покращену синергію між присадками та базовими оливами у цих продуктах».

«Головне, що ми продемонстрували на наших власних польових випробуваннях при екстремальних максимальних навантаженнях, що надійний захист двигуна можливий з оливами 0W-20». – Джон Петтінгілл, Petro-Canada Lubricants

За матеріалами https://www.lubesngreases.com/