Технологии Shell. Как моторное масло обеспечивает защиту тяжелых дизелей

Специалисты концерна «Шелл» рассказали об особенностях самого нового отраслевого стандарта моторных масел API СК-4. Разбираемся, как обеспечивается защита высокооборотистых тяжелых дизелей в соответствии с последними требованиями автопроизводителей.

Знаете, какой самый крупный экспонат знаменитого Миланского музея науки и техники? Дизель-электрическая подводная лодка S-506 «Энрико Тоти». Мы осмотрели ее бегло, в перерывах между презентациями. Больше времени не нашлось — полного рабочего дня едва хватило для изучения последних инноваций в области производства и применения моторных масел для тяжелых грузовиков. Бурные дискуссии продолжились на следующий день на автополигоне, где о преимуществах масла Shell Rimula рассказывали итальянские водители-дальнобойщики и гонщики команды Buggyra Racing, спортивного партнера англо-нидерландского нефтегазового концерна.

Конференции, организуемые подразделением Shell Lubricants для мировых СМИ, в последние годы стали доброй традицией. Техническим специалистам «Шелл» важно регулярно доносить до широкой аудитории новые знания в области отраслевых инноваций, чтобы помогать перевозчикам оставаться конкурентоспособными в своей среде. Что ж, внесем свою лепту в это начинание, рассказав обо всем увиденном и услышанном.

МЕНЬШЕ СО₂

«Среди специалистов существует расхожее мнение, будто с ростом популярности электромобилей потребность в топливе и смазочных материалах сократится», — задал тон для диалога с журналистами Ричард Такер, генеральный директор по технологиям Shell B2B Lubricants. И следом добавил, что не видит единой альтернативы для моторного топлива из углеводородов. По мнению эксперта, для транспорта будут использоваться все варианты двигателей и видов топлива, включая водород и электричество, однако приоритетное использование ДВС и дизельного топлива в сегменте большегрузного коммерческого транспорта сохранится.

Стандарт API CK-4 предусматривает новые, более требовательные стендовые испытания моторных масел.

Если говорить о дизельных двигателях, то за последние несколько десятилетий технологии сгорания топлива и нейтрализации отработавших газов существенно улучшились. Новые решения дизельного впрыска, системы рециркуляции (EGR) и нейтрализации (SCR) отработавших газов, фильтры твердых частиц (DPF) — борьба за чистоту окружающей среды не только кардинально изменила инженерные подходы в двигателестроении, но и ужесточила требования к моторному маслу, заставив уменьшить содержание фосфора, серы, сульфатной золы и других элементов, являвшихся залогом производительности моторных масел прежних поколений. По мере обновления парка техники происходил пересмотр классификации API (подробности — см. врезку).

С 1993 года, когда в Европе были приняты жесткие требования к токсичности, названные Евро-1, вплоть до 2015 года, когда вступили в силу нормы Евро-6, содержание в выхлопе окислов азота (NO_x) снизилось в 20 раз, твердых частиц — в 40 раз, а окиси углерода (СO) — в 90 раз. Столь оптимистичные результаты, однако, не стали причиной для завершения экологического марафона. Далее было решено переключиться на борьбу с другим вредом — парниковыми газами.

При эффективном антиокислительном и моющем действии масла в зоне поршневых колец возникает особый слой, который препятствует образованию отложений.

На самом деле эта история началась раньше, в 2010 году, когда Агентство по охране окружающей среды США (EPA) выпустило новые правила, направленные на сокращение уровня выброса парниковых газов (GHG), а Национальная администрация безопасности дорожного движения (NHTSA), в свою очередь, ужесточила требования по сокращению расхода топлива средних и тяжелых дизельных двигателей. Для соответствия вышеозначенным условиям производители двигателей представили свои новые разработки и зафиксировали тренд на использование смазочных материалов пониженной вязкости. В 2011 году в целях обеспечения необходимой защиты двигателей Ассоциация производителей двигателей (EMA) подала официальный запрос в API на разработку новой эксплуатационной категории моторных масел. На этапе разработки она получила название Proposed Category 11 или PC-11. Тогда же было принято решение выделить две подкатегории, обозначив их PC-11A и PC-11B, в конце 2016 года они получили обозначения CK-4 и FA-4.

Категория FA-4 является родоначальницей нового типа сервисных категорий энергоэффективных моторных масел и предназначенных для использования в двигателях последних моделей, работающих на топливе с содержанием серы до 15 ppm. Продукты категории FA-4 обладают пониженной динамической вязкостью HTHS (High Temperature High Shear), за счет чего обеспечивают высокую топливную экономичность.

Категория CK-4 введена для обеспечения преемственности и возможности замены всех предыдущих категорий, как это диктует один из основных принципов системы лицензирования и сертификации моторных масел API. Масла категории CK-4 могут быть применены в двигателях, которые требуют использования любой из ранее введенных категорий моторных масел API. В новом классе масел, в сравнении с предыдущим (CJ-4), достигнуты преимущества по трем важнейшим характеристикам: сопротивлению сдвига, устойчивости к окислению, контролю аэрации. Стоит добавить, что продукты категории CK-4 предназначены как для магистральных грузовиков, так и для внедорожной техники. Они обеспечивают повышенную защиту от падения вязкости, износа, отложений, а также совместимость с любыми устройствами доочистки отработавших газов.

Важнейшую роль в процессе разработки стандарта CK-4 сыграл концерн «Шелл». Об уровне вовлеченности говорит следующий факт: Дэн Арси, технический директор глобального подразделения «Шелл» по работе с производителями двигателей, возглавил независимую проектную группу по разработке новой категории масел. В эту группу, ответственную за определение и разработку новых требований и соответствующих методов испытаний продукции, также были включены представители компаний-производителей двигателей, смазочных материалов и присадок.

Масла и образующиеся при его работе продукты не должны вызывать коррозию деталей двигателя.

«Новый стандарт API CK-4 изменил границы испытаний в ответ на изменение в конструкции и условиях эксплуатации двигателей, — говорит Дэн Арси. — Один из тестов, разработанных специально для этой категории масел, — Mack T13 стал на данный момент наиболее требовательным испытанием на определение степени окисления масел. Моторные масла с высокой стойкостью к окислению лучше сохраняют свои свойства, помогая поддерживать чистоту двигателя, уменьшая износ деталей и повышая эффективность его работы. Для наших потребителей это означает уверенность в том, что двигатель их автомобиля в надежных руках, благодаря чему они могут сосредоточиться на достижении действительно важных целей в своей жизни».

В Милане «Шелл» представил два новых продукта из линейки Shell Rimula, соответствующих требованиям стандарта API CK-4, — это усовершенствованные моторные масла Shell Rimula R4L и Rimula R5LE, подходящие для использования во всех двигателях, произведенных до 2017 года. Новые масла Shell Rimula CK-4 уже появились в продаже на российском рынке. Стоит отметить, что сегодня нашим перевозчикам доступны и альтернативные линейки масел нового стандарта. Ранее сообщалось, что компания «ЛУКОЙЛ» включила в свой ассортимент моторные масла для коммерческого транспорта, соответствующие новейшим международным спецификациям API CK-4 и FA-4, — два продукта и два варианта вязкости.

Моторные масла Shell Rimula R4L и Rimula R5LE отвечают требованиям самого нового отраслевого стандарта API. Подходят для всех двигателей, произведенных до 2017 года.

БОЛЬШЕ ДВУХ ПРОЦЕНТОВ

До сих пор речь шла о контрольных характеристиках масел, получаемых в условиях стендовых испытаний. Естественно, возникает вопрос о реальной эффективности моторных масел в разных условиях эксплуатации транспортных средств. На конференции в Милане специалисты «Шелл» доложили об успешном проведении совместно с производителями и потребителями полевых испытаний масел нового стандарта CK-4 в реальных условиях эксплуатации. Общая протяженность пути составила 64 млн км — этого хватит, чтобы обогнуть земной шар более 1500 раз.

Задача проекта Starship Initiative — показать доступные способы экономии энергии в реальных условиях перевозки грузов.

Отдельным пунктом глобальной исследовательской программы значилось определение влияния вязкости моторных масел на топливную экономичность. Здесь картина такая: в условиях реальной эксплуатации масла класса вязкости 5W-30 обеспечивают экономию топлива 0,8–1,6 % в сравнении с эталонным маслом 10W-40. Что интересно, в разных странах и континентах цифры экономии могут существенно отличаться. Например, в Германии, где в испытаниях участвовали грузовики Volvo Trucks, DAF, MAN, Scania, Daimler и Iveco, экономия, в среднем, составила 2,81 %, а в Китае на большегрузных автомобилях марок FAW, Dongfeng, Foton, JAC цифры улучшения экономичности были скромнее — всего 0,89 %.

Такая существенная разница объясняется еще и тем, что разные двигатели по-разному реагируют на энергоэффективные масла, говорят инженеры «Шелл». И добавляют, что одновременное использование энергосберегающих моторных масел в двигателях и энергосберегающих трансмиссионных масел в агрегатах трансмиссии дает увеличение экономии топлива еще на 1,5 %. Во всех случаях речь идет об экономии топлива в исправных автомобилях, которые при работе на обычных маслах не превышают установленные нормы расхода топлива.

ЛИТРЫ, ТОННЫ, КИЛОМЕТРЫ

Разработка более эффективных и экологичных продуктов, сотрудничество в области разработки требований к смазочным материалам и горючему невозможна без совместной работы и тесного сотрудничества с автопроизводителями. Примером такого сотрудничества можно назвать совместную работу Shell Lubricants и Airflow Truck Company над проектом Starship Initiative, инновационным грузовиком, на примере которого компании планируют показать доступные способы экономии энергии в реальных условиях перевозки грузов. Грузовик будет использовать флагманские продукты «Шелл» — полностью синтетическое моторное масло Shell Rotella SAE 5W-30 API FA-4, трансмиссионное масло Shell Spirax и пластичную смазку Shell Gadus.

Специальные обучающие программы дают наглядные примеры, как работает масло в современном моторе.

В свой первый рейс по дорогам США Starship («Звездолет»)  отправится в 2018 году. Эф-фективность будет измеряться по нескольким показателям, в том числе расстоянию, пройденному на 1 л топлива, и количеству топлива, необходимому для транспортировки 1 тонны груза с максимальной разрешенной скоростью.

Представляя этот проект, Дэн Арси отметил, что к 2050 году население Земли вырастет до 9 млрд человек, произойдет двукратный рост спроса на энергоносители, доля городского населения достигнет 75 %, а число автомобильной техники составит 2 млрд единиц. Это приведет к увеличению потребления энергии и, следовательно, возрастет потребность в топливе и смазочных материалах. При этом необходимо соблюдать требования по охране окружающей среды. «Эти факторы представляют собой энергетическую проблему, решение которой невозможно без использования инновационных технологий», — заключил эксперт.

РИЧАРД ТАКЕР
ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ДИРЕКТОР ПО ТЕХНОЛОГИЯМ SHELL B2B LUBRICANTS:

Наш главный плюс в том, что мы работаем в тесном контакте с автопроизводителями и производителями двигателей. Совместные решения позволяют быстрее подстраиваться под современные условия, отслеживая тренды, которые проявляются в отрасли. Если говорить о снижении затрат на эксплуатацию транспортных средств, то переход на премиальные продукты позволяет перевозчикам значительно увеличить сервисные интервалы. Например, переход на масла категории API CK-4 позволил перевозчикам в США увеличить межсервисный интервал для тяжелых грузовиков с 50 до 75 тыс. миль. Большой резерв экономии дает комплексное применение продуктов Shell, в нашем ассортименте есть широкая линейка трансмиссионных масел и пластических смазок. Помимо смазочных материалов, «Шелл» еще предлагает сопутствующие сервисы. Например, Shell LubeAnalysts — мониторинг состояния масла в узлах и агрегатах. Комплексный подход к применению смазочных материалов и своевременный мониторинг состояния автопарка позволяют сократить эксплуатационные затраты примерно на четверть.

СПРАВКА

Наиболее известная классификация моторных масел по областям применения и уровню эксплуатационных свойств, используемая в международном масштабе, — классификация API (American Petroleum Institute). Она подразделяет моторные масла на две категории: S (Service) и С (Commercial), к которой отнесены дизельные масла для грузовых автомобилей, автобусов, строительной и специальной техники. В каждой из этих категорий уровни эксплуатационных свойств масел обозначаются буквами английского алфавита. Введение в классификацию API каждого нового класса было обусловлено существенным ужесточением или изменением требований к эксплуатационным свойствам масел нового поколения. Вплоть до начала 2017 года действовали четыре сервисные категории моторных масел API: CH-4, CI-4, CI-4+, CJ-4. Категория CJ-4, самая совершенная из этого списка, была введена в 2007 году и определила минимальные пороги содержания фосфора, серы и сульфатной золы в моторном масле, так как без этого моторные масла невозможно было применять в дизельных двигателях, использующих фильтры твердых частиц DPF. Появившаяся в 2010 году на новых автомобилях система SCR не сформировала дополнительных требований к моторным маслам, в результате в двигателях, оснащенных этой системой, можно применять моторные масла категории CJ-4.