Тихая английская деревушка Пэнгборн в пятидесяти милях к западу от Лондона, рядом с ней - типичное английское поместье. Но за увитыми плющом кирпичными стенами не графские покои, а моторные стенды, спектрометры, вискозиметры… Это головной технологический центр компании BP, где разрабатывают топливо и моторные масла под брендами Castrol, BP и Aral. Попади я сюда на три года раньше, программа нашего супертеста моторных масел претерпела бы значительные изменения.
История бренда Castrol началась в 1899 году, когда англичанин Чарльз Чиирс Вейкфилд зарегистрировал свою фирму CC Wakefield по производству смазочных материалов. Именно Вейкфилд придумал подмешивать касторовое масло к минеральному - так появился Castrol, смесь касторки и «минералки». В 1960 году фирма Вейкфилда была переименована в Castrol Ltd. Спустя шесть лет ее приобрел концерн Burmah Oil. А в 2000 году корпорация British Petroleum (BP) купила Burmah Oil с потрохами, в том числе и брендом Castrol. Поэтому когда мы сейчас говорим Castrol, неизбежно подразумеваем BP.
Технологический центр Castrol в Пэнгборне, где работают 350 инженеров и лаборантов, занимается разработкой продуктов под всеми «масляными» брендами группы BP - это собственно BP, Castrol и Aral. Отсюда же, из Англии, координируется научно-исследовательская работа в остальных 12 технологических центрах BP, разбросанных по всему миру.
Насколько загрязнен этот поршень? В Кастроле, равно как и у других производителей масла, это определяет человек, а не приборы. Глаза и опыт эксперта пока остаются самым точным инструментом для анализа отложений на деталях двигателя
Оборудование лабораторий в Пэнгборне, где проводят химмотологические тесты, мало отличается от того, что я видел в отечественном МИЦ ГСМ, куда мы отдавали наши образцы масел. Те же мультикапиллярные вискозиметры для замера вязкости. Те же титраторы для определения щелочного числа. И те же ICP-спектрометры, которые с точностью до миллиграмма на килограмм способны выявить содержание в масле загрязнителей, элементов износа и присадок.
В российских независимых лабораториях нет только установки Bruker для магнитного анализа структуры молекул.
- Таких всего пять в мире, - гордится руководитель европейского подразделения Castrol Пол Бисли. - Наша установка - единственная в Старом Свете, полтора года назад мы заплатили за нее 400 тысяч евро!
Именно анализ структуры молекул, по словам Бисли, - это ключ к поиску новых формул и технологий. Интересно, что перспективные разработки вместе с другими занятиями химмотологов (это сравнение с продукцией конкурентов, аналитика, работа с претензиями клиентов и так далее) англичане называют problem solving: «решение проблем». А большая часть времени уходит не на них, а на рутинные тесты: проверку товарных масел и регулярную инспекцию отработки, слитой у официальных дилеров. За год в Пэнгборне делают около 65 тысяч тестов. Представьте, какая мощная статистическая база! Именно она служит основой для экспериментальной работы у таких гигантов, как BP, Shell, Total или ExxonMobil.
Основа для экспериментальной работы в лаборатории - проверка базовых свойств товарных масел, как новых, так и отработавших положенный ресурс
А вот - климатическая камера, где смонтированы беговые барабаны. Туда можно поставить мотоцикл или легковушку, в двигатели которых залито экспериментальное масло, и робот будет гонять их по заранее утвержденной программе при температуре от минус 25°С до плюс 25°С. Любопытно, что мороз в подобной камере у фирмы Shell может быть куда крепче: до минус сорока. Не потому ли масло Shell Helix Ultra показало лучшие низкотемпературные свойства, нежели Castrol Magnatec, хотя класс вязкости (5W-30) был одинаков?
Есть в Пэнгборне и полтора десятка обычных моторных стендов. Но при нас на них были смонтированы отнюдь не самые современные двигатели. Мотор Nissan серии КА, к примеру, уже девять лет как снят с производства. Мерседесовский дизель ОМ 646 появился на свет в 2002 году, рядная «шестерка» BMW N54 с двумя турбонагнетателями - в 2006 году. А в отсеке для анализа отложений в двигателе был разобран на составные части старый добрый двадцатиклапанник Audi 1.8, который ставился еще на Audi ТТ первого поколения.
- Да, в тестах на выполнение заводских требований используются не самые современные агрегаты, но таковы условия сертификации, - поясняет Дэвид Тейлор, ответственный за работу с заказчиками. - Кстати, в ходе этих работ мы выяснили, что наше масло вдвое уменьшает количество нагара на клапанах по сравнению с продуктами конкурентов.
Постойте, но как в исправном двигателе масло может попасть на клапаны? Хотя если допустить, что в современном моторе, где ради экономии топлива всеми правдами и неправдами пытаются снизить внутреннее трение, прежде всего за счет конструкции поршневых колец, масло может попадать из картера в цилиндры на такте впуска или через систему рециркуляции отработанных газов… В это можно поверить, если вспомнить историю с непомерным масляным аппетитом, к примеру, у двухлитровых турбомоторов Volkswagen-Audi. А заодно можно поверить и в конспирологическую теорию сговора автопроизводителей с нефтехимиками. Мол, первые устанавливают увеличенные межсервисные интервалы, но компенсируют их высокими нормами расхода масла. Сбыт у «масленщиков» не уменьшается, и при этом продукт можно сделать попроще и подешевле, так как масло в двигателе все время будет частично обновляться при доливе свежей порции. Все довольны. Кроме, разумеется, потребителя, которого опять обвели вокруг пальца.
Что на сей счет скажет Дэвид, в чью компетенцию как раз входит работа с заказчиками - концернами Ford, Volkswagen-Audi, Jaguar Land Rover, Volvo и BMW?
- Расход масла с заказчиком никогда не обсуждается. Автопроизводитель просто говорит нам, что расход на угар должен быть, к примеру, не выше 0,7 л на 1000 км. Все остальное - наша забота. К работе над новым двигателем мы подключаемся где-то за год до официального дебюта - на фазе финальных испытаний, когда мотор уже фактически готов. Обычно наша роль сводится к рекомендации увеличить проходное сечение масляных каналов или добавить масляные форсунки для охлаждения поршней, если таковые необходимы. Тем не менее год форы перед основными конкурентами - это серьезное преимущество. Разработка нового масла «с нуля» занимает около двух лет и обойдется тем, кто хочет создать свою оригинальную рецептуру, в пять-десять миллионов евро.
Доля полимерного загустителя (на фото) в современном масле - около 10%. Именно его молекулы не позволяют сильно разжижаться недорогой гидрокрекинговой «базе» при высокой температуре
Кстати, продукты под брендом BP - это не тот же самый Castrol, но подешевле. На российском рынке, за исключением BP 7000, они представляют собой по сути устаревшие масла, предназначенные для дизелей без сажевого фильтра и бензиновых моторов, адаптированных для стран третьего мира.
А сами кастроловцы предпочитают… Нет, обычная «минералка» для современных моторов не годится. Лучший выбор - это синтетика на основе полиальфаолефинов (ПАО) и эстеров, сложных эфиров, продуктов нейтрализации карбоновых кислот спиртами. Но Castrol, как Shell, Total и ExxonMobil, продолжает делать ставку на гидрокрекинговую «полусинтетику».
- Она обладает приемлемой термостабильностью, существенно дешевле ПАО и куда лучше растворяет присадки, - поясняет топ-менеджер Пол Бисли.
Тут стоит заметить, что крупные нефтехимические концерны не предлагают «полностью синтетического масла». Кастроловцы утверждают, что для того чтобы получить право так именоваться, в масле должно быть не менее 35% синтетических компонентов. Даже «топовые» масла содержат немало продуктов гидрокрекинга! Так что не спешите верить рекламным надписям на канистрах.
В своей климатической камере с беговыми барабанами концерн BP может испытывать не только автомобили, но и мотоциклы. Непосредственно управление, как это нынче заведено, возложено на робота, которого контролирует оператор
В своей климатической камере с беговыми барабанами концерн BP может испытывать не только автомобили, но и мотоциклы. Непосредственно управление, как это нынче заведено, возложено на робота, которого контролирует оператор
А чему же тогда верить? Допускам ACEA, API и автопроизводителей. Есть маркировка API SM или SN - значит, масло успешно прошло тест на «кипячение» при 371°С по методике ASTM D6417, за термостабильность основы и полимерного загустителя можно не переживать. Присвоен класс С1 или С4 по классификации ACEA - стало быть, масло можно смело заливать в современную иномарку, не опасаясь, что чересчур агрессивный пакет присадок раньше времени прикончит нейтрализатор.
А что нас ждет в ближайшем будущем? Какие перспективные двигатели у Кастрола сейчас в работе? Дэвид скрытен: «Бензиновый турбомотор с числом цилиндров больше одного, известного европейского производителя». Два, три цилиндра? Тенденция понятна - даунсайзинг, уменьшение рабочего объема плюс турбонаддув. А это означает еще и сокращение объема картера - и повышенные термические нагрузки на масло. Ведь турбомотор по определению более термонагружен, нежели атмосферник. И главным критерием станет не защита от износа. Она, как показал наш тест, практически одинакова, пока пакет присадок в масле не сработался, а основа стабильна. Во главе угла будет термостабильность. А наиболее критическими - именно термические нагрузки. Поэтому наш следующий масляный марафон будет проведен на автомобилях с турбомоторами, и особый акцент мы сделаем на случаях их непреднамеренного перегрева.
Грань
Илья ХЛЕБУШКИН Фото автора и компании BP
Пока мой коллега Юрий Ветров инспектировал лаборатории Castrol в Пэнгборне, я отправился… в Италию, на Lamborghini - посмотреть, чем привлекли итальянцев кастроловские технологии «верхней» линейки моторных масел под общим названием Edge. По-нашему - «край, грань».
Если компания Shell делает акцент на моющих свойствах своих «топовых» масел Helix Ultra, а маркетинговая «фишка» корпорации ExxonMobil - набор разных «люксовых» масел серии Mobil 1 для двигателей с маленьким, средним и большим пробегом, то Castrol сделал ставку на так называемую технологию FST (Fluid Strength Technology - по-простому «усиленная жидкость»), благодаря которой на повышение давления в месте контакта деталей масло отвечает локальным повышением плотности пленки. Это и есть главная особенность масел серии Edge. Ведь в первую очередь современная «моторка» должна работать в малообъемных форсированных турбомоторах, у которых помимо высокой термонагрузки есть и пара других проблем, сильно усложняющих жизнь маслу.
Во-первых, это увеличение скорости сдвига разделяемых маслом деталей, растущей вслед за средними оборотами. А во-вторых - большие удельные нагрузки в наиболее критичных парах трения, то есть увеличение давления внутри масляного клина. К примеру, давление в зоне контакта кулачка распредвала с толкателем клапана может достигать 10 тонн на 1 см2! Для наглядности - так кувалда давит на лезвие бритвы или парочка слонов на кончик вашего указательного пальца. И пленка моторного масла, разделяя металлические поверхности, должна это давление выдерживать - чем дольше, тем лучше.
За счет чего? При помощи установки Bruker для магнитного анализа структуры молекул химмотологи подобрали хитрый комплекс присадок FST противозадирного и противоизносного ряда. Какие конкретно - секрет, но принцип их действия сродни тем составам, что у нас принято называть кондиционерами металла или модификаторами трения.
Заключается он в следующем: в состав масла вводятся химически активные молекулы, которые в моменты пиковых нагрузок под воздействием высокого контактного давления (являющегося своего рода катализатором) вступают во взаимодействие с поверхностью металла. От этих молекул отделяются радикалы функциональной группы - проще говоря, активные элементы, которые взаимодействуют с металлом (связываются с катионами его кристаллической решетки) и образуют принимающие на себя основной удар твердые соединения - своего рода дополнительный барьер, локально и мгновенно возникающий между соударяющимися поверхностями и не допускающий «холодного сваривания» или выкрашивания трущихся поверхностей. Но сухого трения при этом не происходит - температура плавления этого «барьера» ниже, чем у самого металла, поэтому при сдвиге контактный слой сразу же плавится. Причем вязкость расплава (и, соответственно, несущая способность смазывающей пленки) - выше, чем у масла, не испытавшего повышенного давления.
Сложно? Настолько, что для разработки и испытания линейки масел Edge инженерам Castrol пришлось изобретать специальные тесты. Первый - для оценки способности масла предотвращать соприкосновение металлических поверхностей при высоком удельном давлении. К кулачку распредвала и клапану установленной на стенд головки блока подключают по электроду - и по их замыканиям подсчитывают частоту и длительность «сухих» контактов при разной нагрузке. Инженеры уверяют, что с добавлением в масло «волшебных» молекул FST число подобных контактов может быть на 40% меньше.
Второй натурный тест, оценивающий стойкость масла к деградации, - фактически «убой» тестового двигателя. Подопытные агрегаты «до упора», то есть до разрушения масляной пленки и возникновения сухого трения, гоняют на максимальных оборотах - в таких условиях мотор до предела термонагружен, у него наиболее велика вероятность быстрого износа деталей. Масло Castrol Edge 0W-40, к примеру, не выдержало и разрушилось через 148 моточасов, но это эквивалентно пробегу 22728 км, что больше межсервисного интервала большинства автомобилей! Именно о подобном запасе прочности мы говорили, подводя итоги нашего теста масел.
Конечно, в реальности никто не будет неделями безостановочно ездить со вдавленной в пол педалью газа. Но запас прочности масляной пленки важен, особенно для производителей суперкаров. Мне показали, как в моторы купе Lamborghini Aventador и Gallardo на заводе заливают масло Castrol Edge - причем его же используют для гоночных машин монокубка Lamborghini Blancpain Super Trofeo. Рекомендованный срок замены масла в двигателях болидов Lamborghini Gallardo LP 570-4 - раз в 10 тысяч километров!
В двигателях Lamborghini Gallardo LP 570-4 монокубка Lamborghini Blancpain Super Trofeo масло должно выдерживать минимум два сезона
Запас несущей способности масляной пленки рассчитывали, ориентируясь на самое нагруженное место двигателя — в зоне контакта кулачка распредвала с толкателем клапана
