То, что двигатель не сможет работать без смазки, стало понятно сразу, как только появились первые экземпляры двигателей внутреннего сгорания: в середине XIX столетия Этьенн Ленуар безуспешно пытался создать рабочий экземпляр ДВС, но все попытки неизменно заканчивались неудачами — поршень клинило в цилиндре, и мотор выходил из строя. Как только конструкция двигателя была доработана системами смазки и охлаждения, проблема исчезла. Так уже первые инженеры-двигателисты поняли, что новые поршневые двигатели потребуют не только топлива, но и других жидкостей — масла и антифриза.
Но для чего нужно масло? Ответ кажется очевидным: чтобы смазывать! Действительно, основная задача масла — надёжно разделять две металлические поверхности, и таким образом снижать коэффициент трения. Как это происходит, хорошо видно на рисунке снизу. Но про другие важные для моторного масла задачи обычно забывают. Мы же перечислим их: удаление продуктов износа и частиц несгоревшего топлива из пар трения, охлаждение нагретых деталей и защита поверхностей от коррозии (плёнка из масла предотвращает контакт «металл-металл» и «металл-воздух»).
И чтобы масло качественно выполняло каждую из вышеперечисленных задач, химикам приходится тщательно продумывать состав масла, а инженерам — не менее тщательно проверять свойства будущего продукта. Поэтому современное моторное масло — это сложная смесь, составленная из нескольких базовых масел и пакета присадок, которая должна удовлетворять множеству требований. Базовые масла (минеральные, полученные при перегонке нефти, или синтетические, производимые способом химического синтеза на специальных заводах) определяют базовые вязкостно-температурные свойства будущего готового продукта, который мы увидим на прилавках автомагазинов. А вот за остальные показатели (моющие, антикоррозийные и прочие) отвечает именно пакет присадок.
Процесс создания масла — штука сложная. Вначале из многих сотен образцов масел нужно выбрать те, что подходят по вязкости, испаряемости и другим химико-физическим показателям. Затем отобранные образцы испытываются на специальных установках — трибометрах, которые имитируют работу подвижных деталей в двигателе и позволяют получить информацию о характеристиках смазочных материалов еще до проведения более дорогих моторных испытаний. Например, один из трибометров имитирует работу поршневого кольца и стенки цилиндра, что позволяет определить тенденции износа в этой паре трения. В итоге, из сотен образцов, проверенных во время испытаний, до финиша доходят всего 2-3...
Оставшиеся «финалисты» подвергаются различным, наиболее тяжелым моторным испытаниям, в ходе которых исследуются эксплуатационные характеристики моторных масел. Во время этих испытаний воссоздаются самые разнообразные условия эксплуатации двигателя, например, режим частых коротких поездок или езда по скоростному шоссе. По окончании испытаний, двигатель снимается со стенда и разбирается для оценки его состояния, при этом большое внимание уделяется степени износа деталей и их чистоте.
Помимо стандартных моторных испытаний, в лабораториях есть климатические установки и мощностные стенды, в которых воспроизводят различные температурные режимы эксплуатации от африканской жары до сибирских холодов и имитируются различные режимы работы двигателя. Так что красивая канистра на прилавке магазина — это вовсе не произвольная композиция из базовых масел и присадок, как думают многие, а тщательно продуманный и проверенный продукт, создание которого занимает до 3-х лет.