Texaco
07.08.2015

Ответ технического отдела компании «Старлюб» на статью о жидкостях ATF, вышедшую в сентябрьском номере 2014 года журнала «За рулем»

В сентябрьском 2014 г. номере «За рулем» была опубликована статья М. Колодочкина и А. Шабанова, посвященная жидкостям ATF (стр. 131 – 135). ЧИТАТЬ СТАТЬЮ 

Прочитав первые абзацы статьи, мы сначала были приятно удивлены, так как о качественном и количественном (элементном) составе трансмиссионных масел обычно говорят неохотно. В понимании обычного потребителя существуют лишь определенные марки типа Dexron, Mercon, Toyota/Lexus Type IV и др. и, если добавить "красную" ATF к "больше похожей на оранжевую", то автоматическая коробка незамедлительно потеряет свои эксплуатационные свойства. Цвет красителя, добавленный для отличия трансмиссионного масла от других типов, на случай утечки, играет более существенную роль для обычного потребителя, чем физико-химические свойства. Забегая вперед, скажем, что наша радость была не долгой и, по мере дальнейшего чтения статьи, перерастала в возрастающее недоумение.

Достойны похвалы стремления уважаемых авторов этой статьи помочь читателям разобраться в существующем многообразии смазочных материалов и сделать выбор в пользу того или иного продукта. Вполне возможно, что часть читателей, прочитавших данную статью, сделала свой окончательный выбор на основании изложенного в ней. Но нельзя исключить и того, что эту статью не только прочитали, но и тщательно проанализировали изложенную в ней информацию достаточное количество читателей, которые поставили под сомнение факты, изложенные в статье. К таковым относятся и авторы статьи, которую вы сейчас читаете, уважаемые читатели «За рулем». Необходимость взяться за «перо» и довести, в первую очередь, до «непосвященных» читателей свою точку зрения на изложенное в вышеуказанной статье нас побудило множество нестыковок и некорректностей с технической точки зрения.

На стр. 131 приведен перечень параметров для сравнения жидкостей ATF, а именно (цитата):

  1. Потери на трение в коробке передач. Интересно, почувствует ли водитель разницу или нет?
  2. Влияние жидкости на эффективность передачи потока энергии от двигателя к трансмиссии. От этого зависит динамика и разгон топлива.
  3. Холодный пуск
  4. Защитные свойства жидкости. По темпу износа пар трения оценим близость ремонта или, не дай бог, замены коробки.

В тексте статьи мы не нашли ни одного достаточно аргументированного и технически обоснованного вывода по каждому из этих 4-х пунктов.

Начнем с выбора смазочных материалов для сравнительных оценки и испытаний (см. таблицу ниже). Первое, что бросается в глаза, некорректный подход к отбору кандидатов для тестирования -  часть жидкостей является минеральными (например Chevron Multi-Vehicle ATF), а часть синтетическими (например NGN Universal ATF).

Марка жидкости Castrol Chevron Formula Shell Mitasu Mobil 1 Motul NGN Totachi
Присутствие на этикетке и в описании продуктов слова «Synthetic» (синтетический) - - - +
(synthetic blend)
+
(synthetic blend)
+
(100% synthetic)
+
(100% synthetic)
+
(100% synthetic)

С одной стороны, наличие в описании продуктов и на этикетке слов Synthetic blend (синтетическая смесь) означает, что в основе товарного продукта смесь минеральных и синтетических масел (возможна смесь первых четырёх групп базовых масел по классификации API – Американского института нефти). Наличие слов 100% (full) Synthetic (полностью синтетическое) означает, что в основе товарного продукта либо смесь синтетических масел (3 и 4 групп базовых масел по классификации API), либо только 3 или только 4 группа базовых масел.  С другой стороны, отсутствие слов Synthetic или Synthetic blend не означает, что в основе товарного продукта только минеральное масло (1-ая группа базовых масел по классификации API). В этом случае, в основе товарного продукта может полностью отсутствовать минеральное масло (в основе товарного продукта 2 группа базовых масел), а может и присутствовать на все 100%.

Считаем, что корректные сравнительные испытания следует проводить на жидкостях одного технологического уровня. Поэтому, на наш взгляд, в ряду отобранных кандидатов уместней смотрелась бы жидкость Chevron SYNTHETIC ATF Multi-Vehicle (если, конечно, у авторов не было желания заранее представить тот или иной продукт в более выгодном свете, и к слову, почему в анализ был взят устаревший, снятый с производства в 2012 году продукт, в настоящее время это Havoline Multi-Vehicle ATF). Либо один из возможных вариантов набора продуктов (см. таблицу ниже) для сравнительной оценки и испытаний, по нашему мнению, должен был выглядеть следующим образом, принимая во внимание сохранение набора брендов и одинаковую базовую основу товарных продуктов (в приведенном варианте полностью синтетическая базовая основа):


Castrol Chevron Mitasu Mobil 1MotulNGNShellTotachi
Марка жидкостиTransmax Full Synthetic Multi-Vehicle ATF Havoline Synthetic ATF Multi-Vehicle Premium Multi Vehicle ATF Synthetic ATFMulti ATFUniversal ATFSpirax S5 ATF XMulti-Vehicle ATF

Но, вернемся к сути и разберем подробнее:

  1. Потери на трение 
  2. и

  3. Влияние жидкости на эффективность передачи потока энергии от двигателя к трансмиссии.
  4. Во главу угла авторы статьи ставят кинематическую вязкость и индекс вязкости, безразмерную величину, рассчитанную на основании кинематических вязкостей при 40 и 100 оС, напрямую зависящую от введенного полимера загустителя. Слишком высокий индекс вязкости может проявиться в снижении эксплуатационных качеств, а именно, в разжижении трансмиссионной жидкости ввиду деструкции полимера загустителя.

    Определение потерь на трения по кинематической вязкости вызывает сомнения, так как, напомним, что кинематическая вязкость это, проще говоря, отношение динамической вязкости к плотности вещества, которое не аддитивно для мультивязкостных (загущенных) жидкостей. Более того, хотелось бы узнать, каким именно методом (оба стандартных метода испытаний ASTM D445 и ГОСТ 33 не предусматривают выдачу результата с временем истечения жидкостей более 200 сек.) была измерена кинематическая вязкость не ньютоновской жидкости (трансмиссионного масла) при -300 С? И, главное, с какой целью? Учитывая, что минусовые определения кинематической вязкости проводятся в основном для топлив.

    Если же результаты были теоретически рассчитаны (интерполированы), то еще раз обращаем ваше внимание на то, что для не ньютоновских, а тем более, загущенных полимером (или модификатором вязкости) жидкостей, результаты будут иметь слишком большую погрешность. Принимать во внимание такие расчётные данные не следует.

    Возможно, авторы хотели написать о динамической вязкости (отношение усилия сдвига к скорости сдвига), измеренной на вискозиметре Брукфильда. Где под «скоростью сдвига» понимается скорость, с которой смежные слои жидкости перемещаются относительно друг друга, что как раз и описывает влияние (а проще говоря - потери) жидкости на трение. Данное отношение имеет существенное отличие от кинематической вязкости – сопротивлению жидкости движению под действием силы тяжести. Последний физический закон без сомнения важен, но гидравлические потери (или гидравлическое сопротивление) больше зависят от конструкции узла, чем от гравитации.

    В качестве доказательств приведем несколько требований наиболее признанных во всем мире спецификаций (здесь и далее по тексту выдержки из оригиналов и на языке оригиналов). Обратите внимание, все результаты критических параметров измерений в Сантипуазах (единицах динамической вязкости), а не в Сантистоксах (единицах кинематической вязкости):

    Viscosity Specifications MERCON® V.

    The pass/fail criteria are as follows:

    • 100ºC (ASTM D 445)  6.8 mm2/s min
    • –18?C (ASTM D 2983)  1,700 mPa·s max
    • –40?C (ASTM D 2983)  9,000 ±4k mPa·s
    • 100?C after ASTM D 5275  6.8 mm2/s min
    • 150?C after ASTM D 4683  2.6 mPa·s
    • 100?C after ASTM D 4683  5.7 mPa·s

    и

    Low-Temperature Fluidity DEXRON® III.

    The pass/fail criteria are as follows:

    • Report –10?C viscosity, no requirement
    • 1,500 cP maximum at –20?C
    • 5,000 cP maximum at –30?C
    • 20,000 cP maximum at –40?C
    • 2,000 cP maximum at –20?C for final drain from oxidation procedure
    • 2,000 cP maximum at –20?C for final drain from cycling procedure

    Viscosity Specifications DEXRON® III.

    Objective

    The objective is to determine viscosity of procedure fluid at 40°C and 100°C by ASTM designation D445.

    Pass/fail criteria

    There is no pass/fail criteria requirement – for information only.

    Большинство известных нам спецификаций, в части кинематической вязкости, предлагают лишь определение при 40 и 100 0С, а низкотемпературные и высокотемпературные свойства нормируются по динамической вязкости.

    На наш взгляд, корректно было бы говорить о гидравлических потерях, а не потерях на трение. Вот тогда, действительно, (цитата) «водитель почувствовал бы разницу». Жидкость для автоматических коробок передач это прежде всего гидравлическая жидкость, основная суть которой являться рабочей средой узла, передавать и создавать необходимые усилия.

    Подверженность аэрации или вспениванию – вот главные враги гидравлической жидкости, которые выливаются в «ватность», «задумчивость» или даже отказ коробки передач. Если авторы статьи действительно хотели выяснить «разницу для водителя», то надо было бы обратиться к другим испытаниям, на примере той же признанной спецификации DEXRON® III:

    Cycling Procedure Specifications

    This procedure covers DEXRON® III.

    Procedure fixture

    Performance of this procedure requires a Hydramatic 4L60 automatic transmission that is driven by a GM 5.7L L-98 engine. The engine and transmission are mounted on a procedure stand capable of cyclic operation with control of speed, load, temperatures and pressures.

    Procedure parameters

    Twenty thousand (20,000) accelerations through the 1–2, 2–3, and 3–4 shifts are performed at 40% throttle. Transmission sump temperature is maintained at 135?C. Engine speed, output shaft speed, output shaft torque, and acceleration times are all controlled during the cycle.

    Pass/fail criteria

    • The pass/fail criteria are as follows:
    • 1–2 shift time must be0.30 to 0.75 seconds for 20,000 cycles.
    • 2–3 shift time must be0.30 to 0.75 seconds for 20,000 cycles.
    • Viscosity at 100?C must be greater than 5.0 cSt.
    • TAN increase must be less than 2.0.
    • IR absorbance increase must be less than 0.30.
    • Brookfield viscosity of used fluid must be less than 2,000 cP at –20?C.
    • Transmission part condition must be equal to or better than that obtained with reference fluids.

    Обратите внимание, что введены временные нормы для переключения 1-2 и 2-3 передач и опять – норма по динамической вязкости.

    Vehicle Performance Procedure Specifications

    This procedure covers DEXRON® III.

    Procedure fixture

    Performance of this procedure requires the procedure be conducted in a 2005 Chevrolet Tahoe equipped with a 5.3-L engine and a Hydramatic 4L60E automatic transmission.

    Procedure parameters

    The fluid is compared to the reference fluid at three throttle settings (50%, 75%,and 100% throttle) and four sump temperatures (65?C, 90?C, 105?C, and 120?C).

    Pass/fail criteria

    • The procedure fluid must have essentially the same shift characteristics as the reference fluid and the shift time must be less than ± 10% of the reference fluid.

    Таких спецификаций множество, но все они сходятся в одном, ни один производитель автоматических коробок передач или жидкостей ATF, не предусматривает выводов по кинематической вязкости или коэффициенту трения. Напротив, авторы статьи считают возможным оперировать этими параметрами. На каком основании?

  5. Холодный пуск (цитата):
  6. «...Основные физико-химические показатели – вязкость и индекс вязкости, температура вспышки и застывания...»

    По первым двум параметрам - вязкость и индекс вязкости мы, надеюсь, понятно изложили наши возражения. Поговорим о низкотемпературных свойствах. 

    Удивило отнесение «температуры потери текучести», которую в статье неверно назвали как «температура замерзания», к пусковым характеристикам. Поясняем: температура потери текучести (или «pour point» в зарубежных методах испытаний) - это самая низкая температура, при которой масло еще способно течь под действием силы тяжести. Собственно, это та температура, которая на 3 оС выше температуры застывания (solidification point) – температуры, при которой жидкость остается в неподвижном состоянии 5 секунд при наклоне испытуемого образца. Кроме этого, обращаем внимание авторов статьи, что необходимо указывать метод и желательно лабораторию, выдавшую подобные результаты, ввиду как минимум 2-х причин:

    • Согласно ГОСТ 20287 воспроизводимость результата = +/- 6 оС (см. также п. 6.2.3.при испытании масел) для метода А (температура потери текучести), и +/- 8 оС для метода Б (температура застывания). Если же испытания проводились согласно метода ASTM D97 то прецизионность метода (воспроизводимость в данном случае) = +/- 9 оС.
    • Результат измерений обоими методами выдается всегда кратным трем (т.е. всегда должен делиться на три). Результаты «-40», «-34», «-46»  и подобные выданы не корректно.

    Но, вернемся к сути, ключевое словосочетание которой – «под действием силы тяжести». Авторы смогут объяснить, как и куда при холодном пуске автомобиля (к примеру) жидкость ATF утекает под действием силы тяжести? Возможно, после объяснения, нам станет понятным как это перенести на преимущества одной жидкости перед другой.

    В свою очередь, хотим обратить внимание на действующие спецификации, и чтобы соблюсти «единство подхода», приведем в пример уже известную спецификацию DEXRON III :

    Low-Temperature Fluidity Specifications

    This procedure covers DEXRON® III.

    Objective

    The objective is to determine actual viscosity at –10, –20, –30, and –40?C of the new fluid and the used fluid from Oxidation and Cycling procedures.

    Procedure fixture

    Performance of this procedure requires a Brookfield viscometer (Model LVT), Brookfield viscometer stand, No. 4 spindle, procedure tube for fluids, cell rack and turntable, refrigerated cold box, and temperature readouts.

    Procedure parameters

    Place procedure fluid in oven at 50?C for half an hour, then remove and let stand at room temperature for half an hour. Put fluids in cold box and stabilize for 16 hours. Remove and immediately place in Brookfield viscometer. Attach spindle and run viscosity procedure at selected temperatures.

    Pass/fail criteria

    The pass/fail criteria are as follows:

    • Report –10?C viscosity, no requirement
    • 1,500 cP maximum at –20?C
    • 5,000 cP maximum at –30?C
    • 20,000 cP maximum at –40?C
    • 2,000 cP maximum at –20?C for final drain from oxidation procedure
    • 2,000 cP maximum at –20?C for final drain from cycling procedure

    Как видите, речь идет о динамической вязкости, а не о неизвестно откуда взявшейся норме по кинематической вязкости в 5000 сСт (сантистокс), выбранной авторами статьи в качестве одного из ключевых параметров для сравнения.

    Что касается (цитата):

    «...температуру замерзания: этот параметр входит в описание всех ATF и косвенно свидетельствует  о том, на базе какой основы сделана жидкость – синтетической или полусинтетической…»

    Это слишком косвенно, ввиду использования производителем депрессорных присадок. Правильнеебыло бы хроматографически изучить углеводородный состав – содержание предельных углеводородов и их тип. Тип углеводородов, например, % соотношения ненасыщенных и насыщенных углеводородов и их строение (парафин, нафтен, изопарафин и т.д.) определяет группу базовых масел, что является основанием для отнесения продукта к минеральным или синтетическим продуктам.

    И хотя это не относится к низкотемпературным или пусковым свойствам жидкости, пару слов о выделении «Температуры вспышки» в качестве «основных физико-химических показателей», для общей картины нашего понимания статьи.

    Температура вспышки (или flash point) - это минимальная температура, при которой пары жидкости, в нашем случае ATF, образуют смесь с воздухом, которая вспыхивает при поднесении открытого огня, но обязательно гаснет (из-за недостатка давления насыщенных паров). Если смесь горит 5 секунд или более – это температура воспламенения.

    Чем важна температура вспышки и почему она бессмысленна в контексте рассматриваемой нами статьи?

    Температура вспышки указывает присутствие в жидкости (или масле, как угодно) лёгких фракций, что увязано на структуру базового масла и косвенно указывает на возможный расход масла на угар. Но лишь косвенно. Прежде всего, температура вспышки - это показатель пожароопасности.

    Flash Point Specifications

    This procedure covers MERCON®  V.

    Pass/fail criteria

    • The pass/fail criterion is 180?C minimum.

    Flash Point Specifications

    This procedure covers DEXRON® III.

    Pass/fail criteria

    • The pass/fail criterion is 170?C minimum.

    Как видите, нормы здесь больше факультативные, и если авторы хотели помочь автомобилисту понять смысл понятия расхода масла на испарения, то следовало обратиться к стандартному методу, упомянутому в спецификации:

    Noack Volatility Procedure Specifications

    This procedure covers MERCON®  V.

    Objective

    The objective is to determine evaporation of a procedure fluid at high temperature and –40?C

    Brookfield viscosity of used fluid.

    Procedure parameters

    The fluid is weighed initially, then heated with slight vacuum to 150?C for two hours. After cooling, the fluid is reweighed.

    Pass/fail criteria

    • The pass/fail criteria currently include:
    • Viscosity change after modified Noack
    • ASTM D 2983, from –40°C Brookfield viscosity = 2k mPa·s, maximum
    • Evaporation loss = 10%, maximum

    И, наконец, последнее.

  7. Защитные свойства жидкости. По темпу износа пар трения оценим близость ремонта или, не дай бог, замены коробки.(цитата):
  8. «…Мы исследовали износ двух моделей – зубчатого зацепления и подшипника скольжения,… И здесь мы обнаружили разброс результатов…».

    И в этом случае у авторов отсутствует ссылки на нормативные документы, регламентирующие проведение испытаний (ГОСТ, ASTM, DIN и пр.), конкретные данные воспроизводимости и сходимости результатов, продолжительности испытаний («очень долго» это сколько – несколько недель, месяцев, лет?).

    Проанализировав таблицу со сводными результатами и выводы авторов, сделанные на основе этих результатов, вынуждены в очередной раз обратить внимание авторов на действующие спецификации, и чтобы соблюсти «единство подхода», приведем в пример уже известную спецификацию MERCON  V:

    Wear Procedure

    This procedure covers MERCON® V.

    The objective of this procedure is to determine the fluid anti-wear characteristics by ASTM D2882 (80°C, 6.9 mPa), ASTM D 5182 (1,450 rpm, 150°start temperature), ASTM D4172 (40 Kg load, 2 hours), ASTM D3233 (Method B), and ASTM D2782 (9-lb. load, 150°C, 10 minutes).

    Procedure fixture

    Performance of these procedures requires all necessary equipment and hardware to procedure the fluid according to ASTM D 2882, ASTM D 5182,

    ASTM D 4172, ASTM D 3233, and ASTM D 2782.

    Procedure parameters

    The fluid is tested at various loads, pressures, and temperatures in different wear procedures.

    Pass/fail criteria

    The pass/fail criteria are as follows:

    ASTM D 2882 10 mg weight loss maximum

    ASTM D 5182 11 load stage pass

    ASTM D 4172 0.61 mm wear scar diameter, maximum (average of 2 procedures)

    ASTM D 3233 750 lbs minimum (2 procedures)

    ASTM D 2782 0.6 mm maximum burnish width, no scoring

    Исходя из вышеизложенного, мы считаем, что сравнительные испытания жидкостей проведены некорректно, приведенные в сводной таблице результаты интерпретируются авторами без привязки к общепринятым критериям и стандартам.

    В большей своей части, формально предъявляемые требования типа "нагрузки сваривания", "пятна износа" или "индекса задира" имеют одну общую беду – они не отражают прямую пропорцию с ресурсом самого агрегата трансмиссии, поскольку металлоемкость такого узла как, АКПП исчисляется десятками килограмм, в то время как цифры приведенные в таблице являются миллиграммами на килограмм.

    Попробуйте взвесить весь узел «зубчатого зацепления», приведенного вами в статье, и сопоставить с результатами износа приведенными в таблице составившими 3,6 мг на 1 кг масла (для Chevron Multi-Vehicle ATF), или в 864 мл.

    При обсуждении результатов, на наш взгляд, необходимо (в обязательном порядке) привести прецизионность - методологическую погрешность метода. Учитывая требования известных нам спецификаций к износным методам испытаний, хотелось бы услышать обоснование примененного «метода лунок», каким образом он соотносится с нагрузками в реальном узле - АКПП (а на деле различных нагрузок и условий эксплуатации)?

    И если уж быть последовательными до конца, то авторы напрасно не затронули очень важную характеристику – термоокислительную стабильность жидкостей. На примере уже известной спецификации DEXRON III:

    Oxidation Procedure

    This procedure covers DEXRON® III.

    Objective

    The objective is to determine the oxidation resistance, thermal stability, and corrosion protection characteristics of a procedure fluid.

    Procedure fixture

    The procedure fixture consists of an electric motordriven Hydra-matic 4L60E automatic transmission. The motor drives a converter with the stator installed in the reverse position.

    Procedure parameters

    The transmission is driven at 1755 rpm under no load, at 163?C converter-out temperature for 300 hours, with air introduced at 90 cc per minute and a fluid flow rate of 0.086 ± 0.003 L/s.

    Procedure parts evaluated

    All of the internal transmission parts are rated for sludge, varnish, deterioration, wear, or abnormal conditions.

    Pass/fail criteria

    • Parts must be essentially free of sludge and varnish.
    • The difference between the 300-hour and 0-hour sample TAN values must not be greater than 3.25.
    • The Brookfield viscosity of the final sample at –20?C must not exceed 2000 cP.
    • The increase in carbonyl group absorbance in final sample must not exceed 0.45 over that of 0-hour sample.
    • The kinematic viscosity at 100?C must not be lower than 5.5 cSt during the procedure.
    • Fluid level must be measurable at all times.
    • Transmission part condition must be equal to or better than that obtained with reference fluids.
    • Tubular cooler brazed alloy condition must be acceptable.

    Свежая трансмиссионная жидкость, обладающая лучшими трибологическими характеристиками, но худшими термоокислительными характеристиками по сравнению с другой жидкостью, в процессе эксплуатации может вызвать больший износ и нарушить нормальное функционирование автоматической коробки передач ввиду накопления отложений продуктов окисления, к примеру влияющих на работу клапанов-соленоидов в наиболее распространенных традиционных 4-х 5-ти ступенчатых коробках передач

    В заключении хотелось бы отметить, что в тексте статьи мы не нашли ни одного достаточно аргументированного и технически обоснованного вывода по каждому из 4-х параметров, заданных авторами в начале статьи.