Cum se face uleiul de motor?
Fără a intra în prea multe detalii, uleiul de motor este un amestec de ulei de bază și aditivi. Baza se obtine fie din petrol (uleiuri minerale de motor), fie prin sinteza chimica (uleiuri de motor sintetice), fie prin amestecarea bazelor minerale si sintetice in proportii diferite (uleiuri de motor semisintetice). În sine, baza are un set de bază de proprietăți de lubrifiere și operaționale, dar utilizarea sa în motor este imposibilă fără adăugarea diferiților aditivi care permit luarea în considerare a diferitelor moduri și durate de viață a motorului.
Aditivii sunt substanțe care sunt adăugate uleiului de motor pentru a îmbunătăți, slăbi, stabiliza anumite proprietăți și caracteristici existente ale uleiului de motor sau pentru a obține ulei nou care este necesar pentru funcționarea normală a motorului.
Aditivii care sunt adăugați uleiului de motor în timpul producției îndeplinesc o varietate de sarcini, de la stabilizarea vâscozității la anumite temperaturi, până la curățarea pieselor interne ale motorului. Producătorii de ulei de motor nu dezvăluie compoziția și proprietățile aditivilor lor - acesta este secretul lor comercial, de fapt, acest lucru nu este necesar pentru consumatorul mediu. Este important ca un set echilibrat al acestor aditivi într-o anumită marcă de ulei să respecte anumite standarde adoptate în întreaga lume, precum și cerințe suplimentare pentru compoziția uleiului de motor de la producătorii de automobile.
Astfel, tocmai setul echilibrat de aditivi care sunt conținuti într-un singur ulei de motor este cel care îl face potrivit pentru utilizarea într-un anumit motor. Tonul în aceste chestiuni, desigur, este stabilit de dezvoltatorii de motoare.
În ce tipuri și grupuri sunt împărțite uleiurile de motor?
În funcție de diferitele proprietăți, uleiurile de motor sunt împărțite în grupuri în funcție de anumiți parametri:
1. După compoziția chimică a bazei (ulei mineral, semisintetic, sintetic).
2. După vâscozitate (clasificare SAE).
3. Conform setului de aditivi și calitate (clasificări API și ACEA)
4. Conform toleranțelor producătorilor de automobile (toleranțe la ulei).
Trebuie remarcat imediat că toate categoriile de mai sus nu descriu în mod direct ce ulei este mai bun și care este mai rău - toate aceste uleiuri sunt pur și simplu diferite și potrivite pentru diferite motoare. Prin urmare, pentru a alege uleiul de motor potrivit pentru mașina dvs., trebuie să știți care este uleiul potrivit pentru motorul dvs. Excepția, poate, este prima categorie - compoziția chimică a bazei, deoarece producătorii de mașini insistă rareori să folosească oricare dintre cele existente. De fapt, vom începe cu această categorie, dar înainte de asta, ar trebui spus câteva cuvinte despre ce este uleiul de motor în general.
De ce există atât de multe uleiuri de motor diferite?
Pentru că există multe motoare diferite și producătorii lor. Și fiecare dintre acestea din urmă are propriile tehnologii de producție.
De exemplu, dacă un motor este proiectat ca unul puternic pentru mașinile sport, celălalt este inițial destinat de către designeri pentru locuitorii orașului economic. Al treilea grup de motoare este proiectat mai mult pentru tractarea remorcilor și conducerea în zonele muntoase.
Există de fapt o mulțime de opțiuni pentru poziționarea de marketing a motoarelor. Și, în același timp, producătorul auto prevede inițial în termenii de referință pentru proiectanți anumite condiții pentru funcționarea viitoare a fiecărui motor. Sarcina acestuia din urmă este de a optimiza cât mai mult posibil proiectarea motorului pentru aceste condiții date.
Prin urmare, o mare varietate de diferite în volum, design și, de asemenea, important, materiale utilizate în producerea pieselor interne ale motoarelor. Și toți acești factori, la rândul lor, implică necesitatea de a înăspri cerințele pentru uleiul de motor care va fi utilizat. În același timp, unii parametri ai uleiului auto pentru diferite motoare se exclud reciproc.
De exemplu, toată lumea știe că pe măsură ce turația motorului crește, temperatura uleiului crește. În consecință, pe măsură ce temperatura uleiului crește, vâscozitatea acestuia scade. Știați că turația de funcționare a motorului este diferită pentru diferite motoare? Adică, dacă, de exemplu, într-o treaptă de viteză și la o turație a motorului de, să zicem, 3000, o mașină se deplasează cu o viteză de 110 km / h, atunci viteza celeilalte cu aceiași parametri este de 140, iar a treia - 160.
Evident, aceste trei mașini au nevoie de ulei cu parametri complet diferiți pentru funcționarea normală a motorului.
De ce trebuie să știi ce sunt uleiurile de motor?
Intrând în orice magazin de piese auto, vă puteți asigura cu ușurință că există o mulțime de uleiuri de motor diferite. Există mulți producători de ulei de motor, dar fiecare dintre ei oferă o gamă întreagă de mărci ale produselor lor pentru diferite motoare, condiții și chiar sezoane. Cum să înțelegi toate acestea și este necesar ca un șofer obișnuit să înțeleagă deloc acest lucru?
Din păcate, este necesar. Cert este că pe eticheta uleiului de motor nu veți găsi informații despre compatibilitatea acestuia cu motorul dvs., așa cum se întâmplă adesea cu alte piese de schimb. Acest lucru se datorează, în principal, că motoare diferite chiar și ale aceluiași model de mașină de la același producător sunt proiectate pentru uleiuri de motor cu proprietăți diferite, iar listarea tuturor motoarelor compatibile pe eticheta uleiului de motor este pur și simplu imposibilă. În plus, este adesea posibil să folosiți mai multe tipuri de ulei de motor simultan pentru un motor, ceea ce complică și mai mult sarcina.
Desigur, cea mai ușoară opțiune este să cumpărați ulei de motor tot timpul de la reprezentanța oficială a producătorului dvs. de mașini, spun ei, el știe cu siguranță ce ulei este potrivit pentru motoarele produse de acest producător. Aceasta nu este doar cea mai ușoară, dar poate cea mai corectă opțiune, dar departe de a fi cea mai ieftină și, în plus, nu toți șoferii au astfel de reprezentanțe oficiale în orașul lor sau nu departe de acesta.
În plus, utilizarea uleiului de motor autentic achiziționat de la un reprezentant autorizat al producătorului auto este potrivită mai ales pentru mașini noi sau aproape noi. Pentru motoarele cu kilometraj, „oficialele” nu au întotdeauna ceva de oferit.
Cu mulți ani în urmă, în 1873, profesorul John Ellis a reușit să obțină pentru prima dată ulei de motor. A petrecut mult timp studiind caracteristicile țițeiului. Numeroase experimente i-au permis să concluzioneze că are caracteristici excelente de lubrifiere.
Adăugând fluidul lubrifiant fabricat la mecanismul supapelor motoarelor cu abur, el a observat că mișcarea supapelor a devenit mult mai lină. Uzura pieselor a scăzut, timpul de funcționare al centralei a crescut. John și-a înregistrat descoperirea și a deschis prima producție de lubrifianți pentru motoare din lume.
Tehnologia de fabricație
Totul începe cu extracția țițeiului. Este filtrat, unde este curățat de componentele dăunătoare. Toate operațiunile se efectuează la întreprinderi specializate cu echipamente adecvate. Uleiurile de motor sunt împărțite în mai multe tipuri, fiecare dintre ele având componente și proprietăți diferite.
Mineralele sunt considerate cele mai ieftine. Sunt fabricate din ulei, care este supus filtrării și distilării standard. Sinteticele sunt clasa cea mai scumpă. Acestea se bazează pe substanțe obținute în urma manipulărilor chimice complexe cu produse din gaz și petrol. Un hibrid al compozițiilor de mai sus a început să fie numit semi-sintetice.
Mai multe despre subiect: numărul de bază al uleiului
Cum se face uleiul de motor: procesul de producție
Procesul modern de fabricare a lubrifianților pentru cea mai recentă tehnologie este împărțit în mai multe etape. În primul rând, se realizează prepararea materiilor prime, din care se obțin anumite fracțiuni de ulei. Pentru obținerea componentelor uleiurilor de motor se folosesc unități tehnologice speciale care efectuează prelucrarea uleiului în conformitate cu diagramele de flux.
După distilarea uleiului, se obțin fracții de ulei distilat:
- 350-420 grade;
- 420-500 de grade;
- Peste 500C.
Industria modernă de rafinare a petrolului deschide noi posibilități de distilare folosind o compoziție minimă fracționată. Rezultatul este mult mai multe uleiuri de bază.
În următoarea etapă, toate fracțiile sunt purificate la fabrici speciale de blocuri de ulei. Mai mult, curățarea poate fi efectuată în diferite moduri. Practic, se realizează purificarea selectivă a fracțiilor petroliere existente. Pentru aceasta se foloseste:
- Un amestec de tricrezol cu fenol;
- Ulei dezasfaltat, care face parte din propan.
Rezultatul este un rafinat rezidual al fracției de ulei. Hidrotratarea sa se realizează într-un catalizator permanent. Există o dezvoltare a rafinatului rezidual la o temperatură mai mare de 500°C. În etapa finală, uleiurile comerciale sunt obținute prin combinarea componentelor uleiului și aditivi speciali.
În fiecare zi, pe drumuri apar tot mai multe mașini de cea mai înaltă clasă. Desigur, producătorii de uleiuri de motor iau în considerare acest factor. Fiecare producător auto creează o specificație specială pentru producerea celui mai recent lubrifiant care se potrivește cu caracteristicile motorului mașinii. Ar trebui să protejeze în mod fiabil sistemul de propulsie și să-i prelungească durata de viață.
Una dintre caracteristicile uleiurilor de motor de bază este vâscozitatea (cu cât acest indicator este mai scăzut, cu atât este mai ușor să pompați ulei prin tuburi și canale înguste). Pentru a măsura așa-numitul. Vâscozitatea cinematică, care este raportul dintre vâscozitatea dinamică și densitate, utilizează standardul ASTM (American Society for Testing and Materials) D445, care măsoară cantitatea de ulei care curge sub gravitație prin secțiunea capilară a unui tub de sticlă. Apropo, multe dintre îmbunătățirile acestor dispozitive au fost făcute tocmai în laboratoarele ExxonMobil: dacă concizia este sora talentului, atunci necesitatea este în mod clar legată prin sânge de ingeniozitate.
Materialele sintetice oferă o protecție excelentă a conducerii chiar și în condiții extreme de funcționare. Este potrivit pentru mașini cu turbo sau mașini cu sarcini grele. Pentru mașinile noi cu motoare moderne, este de preferat să folosiți lubrifianți sintetici, aceștia vor preveni formarea carbonului, coroziunea și vor asigura funcționarea stabilă a unității de alimentare.
Vâscozitatea ridicată la cald este importantă pentru a proteja motoarele grele, în special motoarele sport, dar industria auto are acum alte priorități, spune Doug Dekman: turboalimentare, transmisii hibride, sisteme start-stop și dezactivare a cilindrilor individuali. Pentru astfel de motoare, „ascuțite” pentru economia de combustibil și reducerea emisiilor de gaze toxice și cu efect de seră, sunt necesare uleiuri cu vâscozitate scăzută - SAE0w20, 5w20. Acum aceasta este vâscozitatea cea mai scăzută, standardul SAE pur și simplu nu prevede valori mai mici. Prin urmare, în prezent, în rândul specialiștilor, se discută propuneri privind introducerea unei nomenclaturi pentru vâscozitățile ultra-scăzute ale uleiurilor de motor. Aceasta ne pune o altă problemă - protecția pieselor motorului la temperaturi ridicate, pe care însă o rezolvăm cu destul de mult succes.
Încercați și găsiți
Lista componentelor din compoziția uleiului de motor nu este un secret. Un ulei de bază este un ulei de bază, fie mineral (derivat din petrol într-un fel sau altul), fie sintetic (ExxonMobil folosește PAO). La uleiul de bază se adaugă pachete de aditivi, achiziționate de la companii specializate precum Lubrizol, Infineum, Ethyl sau Oronite. Toate acestea sunt substanțe binecunoscute, dar cantitatea lor în compoziția uleiului finit este principalul secret comercial.
profesie rară
După ce încăperile au fost umplute cu cele mai noi aparate de măsurare, laboratorul diviziei de teste, unde lucrează Barry Hills, face o impresie ciudată. Nu există spectrometre, viscozimetre exotice, cromatografe, alte piese de înaltă tehnologie. Barry este un expert senior în evaluarea depunerilor de carbon și a depunerilor de lac pe pistoane, iar pentru munca sa folosește doar o lupă iluminată și un suport pentru piston, deoarece niciun instrument de măsurare nu poate îndeplini această sarcină. Evaluarea vizuală necesită cunoștințe extinse și calificări foarte înalte (care, de altfel, trebuie confirmate periodic), deoarece, pentru a obține o cifră finală pe o scară de zece puncte, trebuie să luați în considerare aproximativ două sute de indicatori diferiți de curățenie a pistonului. Diviziile de cercetare ale ExxonMobil au doar trei experți cu astfel de calificări, așa că aceasta este o profesie cu adevărat rară. „Atât de rar”, spune Barry, „că atunci când mergem la o conferință, compania chiar ne interzice să zburăm în același avion. La urma urmei, pregătirea unui astfel de specialist calificat durează aproximativ 5 ani.
Pentru a găsi echilibrul aditivilor, zeci de mii de experimente, măsurători și teste sunt efectuate în laboratoare care ocupă o mare parte a imensei clădiri. Aici, folosind cele mai moderne echipamente, uleiurile de bază sunt amestecate, se selectează pachete de aditivi și componente individuale: modificatori de vâscozitate care asigură fluiditatea optimă a uleiului la temperaturi ridicate și scăzute, aditivi antiuzură și presiune extremă care protejează piesele de uzură, modificatori de frecare care ajută la reducerea consumul de combustibil, detergenți și dispersanți, curățarea suprafeței motorului de depunerile de carbon, precum și antioxidanți care previn oxidarea uleiului și aditivi anticorozivi. Atât uleiul de bază, cât și compușii finiți - „candidații” sunt testați pentru compatibilitatea cu diverse materiale - cu metale (oțel, cupru, aluminiu), polimeri și cauciuc, care alcătuiesc sigiliile și garniturile (benzile de cauciuc sunt ținute în ulei încălzit până la 150 ° C, după care se măsoară umflarea, elasticitatea și forța de rupere).
După măsurarea proprietăților de bază, uleiul este testat pe suporturile motorului. Standardele ASTM (American Society for Testing and Materials) prevăd un număr de astfel de teste și destul de stricte. De exemplu, pentru a certifica un ulei conform API SM, este necesar un test ASTM Sequence IIIG, care rulează un motor General Motors V6 Seria II de 3,8 litri 1996/1997 timp de 100 de ore la 3600 rpm cu o putere de 125 litri. și o temperatură a uleiului de 150 °C. În același timp, o serie de proprietăți ale uleiului de motor sunt verificate la fiecare 20 de ore, iar după finalizarea ciclului, motorul este dezasamblat pentru a evalua uzura și gradul de depuneri de carbon pe pistoane.
Teste în natură
Lângă clădirea centrului de cercetare se află un garaj, în fața căruia sunt montate pe tamburi care rulează mai multe mașini. Timp de un an, ei, fără să părăsească locul (fără a socoti remorcarea până la garaj și înapoi la tobe), parcurg o sută de mii de mile (aproximativ 160.000 km). Ele sunt controlate de un computer, care, conform unui program dat, apasă pe accelerație pentru a simula diferite cicluri de conducere. Deoarece locul de testare este în aer liber, imită îndeaproape condițiile reale cu schimbările vremii reale.
Cu toate acestea, clima din Paulsboro nu este prea severă: iarna, temperatura medie este în jur de zero, vara - aproximativ 30 ° C. Testele riguroase de mediu ale uleiului de motor sunt efectuate de ExxonMobil în altă parte, în Las Vegas, unde mai multe vehicule de testare funcționează ca taxiuri. „Acolo testăm în prezent uleiurile noastre de motor cu vâscozitate ultra-scăzută”, spune Doug Dekman. „Și obținem rezultate foarte promițătoare: există atât economie de combustibil, cât și o protecție destul de suficientă a pieselor motorului.”
numere magice
Una dintre sarcinile importante cu care se confruntă dezvoltatorii este menținerea proprietăților de lubrifiere și protecție ale uleiurilor de motor pe o gamă largă de temperaturi. Această caracteristică este cel mai bine cunoscută consumatorilor, deoarece se află pe ambalajul oricărui ulei de motor sub forma unei specificații SAE (Society of Automotive Engineers - Society of Automotive Engineers of the United States), care descrie proprietățile vâscozitate-temperatură și constând ( pentru ulei multigrad) de două numere. Primul număr (cu litera W - Iarna) indică vâscozitatea de iarnă - cu cât aceasta este mai mică, cu atât uleiul va curge mai bine la pornirea motorului la temperaturi scăzute. Al doilea număr este vâscozitatea la cald, care este o măsură a capacității uleiului de a rămâne suficient de gros la temperaturi ridicate. Cu cât acest număr este mai mare, cu atât pelicula de ulei va fi mai groasă pe piesele unui motor fierbinte și va fi mai bine protejată, mai ales în condiții de generare intensă de căldură, caracteristice motoarelor sport „torsionale”.
În fotografie: termometrele scufundate în eprubete cu mostre de lubrifianți măsoară punctul de curgere al uleiului.
Un ideal de neatins
Cu câteva decenii în urmă, nimeni nu și-ar fi putut imagina că progresele în știința materialelor și în chimia ar face posibilă existența lubrifianților proiectați pentru durata de viață a mecanismului. Și acum uleiul de viteze este turnat în cutia de viteze o dată - la fabrică.
Poate o situație similară să devină realitate pentru uleiul de motor? „Pentru noi, chimiștii, un ulei etern care nu trebuie schimbat niciodată și care va dura toată viața unei mașini este ca Sfântul Graal pentru cavalerii din Evul Mediu”, râde Doug Dekman. - În ciuda creșterii semnificative a intervalelor de service - de mai multe ori în ultimele două decenii! — Nu cred că acest lucru este în mod fundamental posibil atâta timp cât folosim motoare cu ardere internă. Reducerea dimensiunii motorului și, în același timp, creșterea eficienței acestuia prin utilizarea unui număr de soluții de proiectare, cum ar fi injecția directă, turboalimentarea și altele, duc la o creștere a eficienței și, în același timp, fac motorul foarte încărcat. . Acest lucru contribuie la degradarea rapidă a uleiului de motor - acesta „îmbătrânește” rapid datorită cantității mari de radicali liberi formați în zona cu temperatură și compresie ridicate. În plus, în ulei apare cenușă abrazivă, ceea ce duce la uzura motorului. Deci, până când vom scăpa de motoarele cu ardere internă, iar acest lucru, evident, nu se va întâmpla curând, omenirea, din păcate, nu este destinată să vadă uleiul de motor „etern”.