Один из важнейших факторов износа – трение деталей. Для снижения трения в ДВС предусмотрена подсистема смазки. Она позволяет избежать непосредственного контакта микронеровностей за счет создания между ними стабильного масляного слоя с толщиной, превышающей величину шероховатостей деталей. Качество моторного масла, текущая степень его окисления (повышается в процессе эксплуатации) сказываются на эффективности образования масляной пленки и на потерях, связанных с трением. При работе ДВС в норме присутствует только гидродинамическое трение, однако в экстремальных режимах (запуск, низкие обороты под нагрузкой, предельно высокие обороты) имеет место также граничное или даже сухое трение. На старение двигателя особо негативное влияние оказывают именно режимы сухого и граничного трения, но и при номинальном режиме возникает естественный износ, обусловленный недостаточной чистотой поступающих в ДВС топлива и воздуха.
Качественное моторное масло – это важное условие для сохранения механической подсистемы ДВС. Однако качественные смазочные материалы не панацея, хотя бы потому что попадание пыли из внешней среды (с топливом и воздухом) полностью исключить не удается. Также любые нарушения, приводящие к недогоранию топлива в камере сгорания, смывают масляную пленку со стенки цилиндров, изнашивают ДВС, снижают его ресурс. Очистка ДВС от абразивных отложений, создание оптимальной шероховатости трущихся поверхностей (наношлифовка), восстановление чрезмерно изношенных деталей, создание тонких защитных покрытий для купирования режимов сухого трения и снижения порога гидродинамического трения – все эти манипуляции способствуют восстановлению механической подсистемы двигателя, существенно продлевают его ресурс.
О протекторах ДВС
Комплексное решение перечисленных задач защиты механической подсистемы ДВС возможно при помощи сложных химических составов, получивших название протекторов. Их важной особенностью (в отличие, например, от присадок к моторным маслам) является то, что они не изменяют свойств моторного масла. Масло выступает только в качестве транспорта, доставляющего протектор к трущимся деталям. По этой причине протекторы совместимы с различными видами смазок и сохраняют свое действие даже после замены масла, то есть обладают длительным пролонгированным эффектом (для типичный ДВС легковых автомобилей это обычно 30 000 – 40 000 км пробега). В противоположность протекторам присадки к маслам встраиваются в структуру смазки, поэтому, во-первых, их применение требует учета типа смазки, во-вторых –продолжительность их действия оказывается существенно ниже (800 – 1000 км пробега), так как в процессе эксплуатации масло окисляется, меняет свои свойства и присадка перестает правильно взаимодействовать с ним.
Развитие протекторов для ДВС оказалось возможным лишь в последние годы, благодаря достижениям науки и технологий, в частности супрамолекулярной (или надмолекулярной) химии.
Важность супрамолекулярной химии в отношении протекторов ДВС заключается в том, что простая смесь моющих, шлифующих и плакирующих компонентов сама по себе не будет обладать требуемым эффектом, поскольку каждый из компонентов должен работать только на поврежденном участке двигателя, на участке обладающим недостатком смазки. В противном случае будет происходить бесконтрольное шлифование и наращивание деталей ДВС, что может привести к его заклиниванию, то есть полному выходу их строя.
Эта непростая задача поиска и выявления поврежденных участков ДВС была решена с помощью достижений супрамолекулярной химии – супермолекул, представляющих собой хорошо определенные, дискретные олигомолекулярные образования, возникающие за счет межмолекулярной ассоциации нескольких компонентов в соответствии с некоторой «программой», работающей на основе принципов молекулярного распознавания. Именно супермолекулы распознают места, требующие «ремонта», и оставляют в них нужные активные компоненты протектора.
Среди известных разработок протекторов ДВС, выпускающихся серийно, известно только о протекторе TITAN28, созданном российскими учеными. Другие разработки, которые потенциально могли бы быть отнесены к классу протекторов, находятся пока на стадии лабораторных испытаний. Испытания же протектора TITAN28 не только оправдали все ожидания его создателей, но и превзошли их.
В состав протектора TITAN28 входят следующие компоненты:
* моющие компоненты на основе поверхностно-активных веществ;
* шлифующие компоненты на базе наноалмазов, полученных детонационным методом;
* плакирующие компоненты, в том числе дисульфида молибдена, нанокерамические материалы;
* «состав №28» – супермолекулярный кластер, способный обнаруживать на химическом уровне металлические поверхности, обладающие недостатком смазки, задерживаться в них, переносить и включать в работу остальные компоненты протектора.
Протектор TITAN28 позволяет до 2-3 раз продлевать ресурс двигателей внутреннего сгорания и предназначается для автомобилей с пробегом более 60 000 км. Его применение для ДВС таких автомобилей восстанавливает изношенные детали, снижает трение и биения трущихся элементов двигателя, улучшает качество сгорания топлива, повышает динамические характеристики двигателя, снижает расход топлива (до 15%) и масла, повышает эстетику работы двигателя, в том числе его повышает чистоту выхлопа и снижает шумовые эффекты.
Таким образом, протектор TITAN28 можно признать одной из важнейших научных разработок 2018 года, вышедшей за пределы лабораторий и ставшей доступной каждому. И отзывы автовладельцев, уже испытавших протектор в деле, только подтверждают это. Остается лишь поздравить создателей (и особенно руководителя проекта – Александра Черепанова) с большой научной победой.
