Вязкость моторного масла - один из главных параметров, по которому определяют, подходит ли конкретному автомобилю в условиях определённого диапазона температур. Но отнюдь не всегда точки зрения разных людей на этот счёт являются одинаковыми. Так что гораздо проще разобраться во всём самому и решить, какую жидкость заливать и почему.
Моторное масло смазывает все трущиеся детали механизма
Что называют вязкостью?
Вязкость моторного масла - это его способность сохранять свою текучесть, находясь между внутренними деталями движка автомобиля. Автомобильная моторная смазка выполняет очень важную функцию - она смазывает внутренние детали мотора, не давая им тереться друг об друга «на сухую», а также обеспечивает минимальную силу трения между ними. Невозможно создать такую смазку, которая бы не изменяла свои характеристики при повышении или понижении температуры двигателя. Показатели вязкости будут существенно варьироваться при езде, так как разброс температур между внутренними деталями двигателя очень высок и может достигать 140–150 градусов Цельсия.
Автопроизводители подбирают и определяют для каждой оптимальную текучесть масла, при которой коэффициент полезного действия будет максимальным, а износ движка, наоборот, минимальным. Именно поэтому лучше выбрать ту смазку, которая рекомендована фирмой-производителем автомобиля для конкретной модели, а не ту, что советуют друзья или даже специалисты из автосервиса.
Динамическая и кинематическая вязкость масла
Кинематическая вязкость масла определяет характеристики моторной жидкости при нормальной и повышенной температурах. Как правило, нормальной температурой считается 40 градусов Цельсия, высокой - 100 градусов. Измеряется кинематическая вязкость в сантистоксах. Кроме этого, эту величину можно измерить в капилляр-вискозиметрах - в этом случае определяют вытекание некоторого количества смазки через отверстие на дне резервуара за определённый промежуток времени.
Динамическая (абсолютная) вязкость никак не зависит от плотности самого вещества и определяет сопротивление, возникающее при перемещении с определённой скоростью слоёв масла, находящихся на небольшом расстоянии. Измеряется динамическая вязкость с помощью аппаратуры, имитирующей работу моторной жидкости в реальных условиях - ротационных вискозиметров.
Как правильно выбрать вязкость?
Для того чтобы как-то классифицировать смазки, а также облегчить поиск моторной жидкости с нужными характеристиками, был введён международный стандарт SAE.
SAE является индексом вязкости масла, он должен указываться на этикетке канистры. Но важно знать, что вязкость масла по SAE никаким образом не определяет качество смазки или её совместимость с конкретно вашим двигателем. За это отвечают другие индексы, также указанные на этикетке канистры.
SAE может иметь цифровое или цифробуквенное обозначение, это зависит от того, для какого типа климата подходит смазка. Всего существуют три вида сезонности:
- летние (обозначаются как SAE 20, SAE 30);
- зимние (SAE 20W, SAE 10W);
- всесезонные (тут маркировка уже «гибридная» - SAE 10W-40, SAE 20W-50).
Все зимние моторные жидкости имеют в индексе SAE букву W, которая означает winter (зима). Чтобы узнать, на какой минимальной температуре ваше авто заведётся с определённой моторной жидкостью, нужно отнять 40 от цифры, идущей перед буквой W. То есть если ваша смазка имеет индекс SAE 10W, то вы спокойно заведётесь при температуре в минус тридцать по Цельсию.
Цифры в индексе SAE, которые указывают «летнюю» составляющую вязкости смазки, то есть цифры после W, довольно-таки сложно перевести на понятный обывателю язык. Можно лишь сказать, что чем больше эти цифры, тем более вязкой будет жидкость при высоких значениях температуры. Чтобы узнать, подходит ли летнее или всесезонное масло для вашего мотора по вязкости, необходимо воспользоваться таблицей вязкости моторных масел. Однако не забудьте, что самый верный источник информации о том, какая вязкость масла лучше - это ваша автомобильная документация или на крайний случай консультация в официальном дилерском центре от производителя.
Что хуже - заниженная или завышенная вязкость?
Что будет происходить, если на низкой температуре вязкость масла будет выше нормы? Увеличится сила трения. Температура двигателя вследствие этого станет увеличиваться и остановится только тогда, когда вязкость упадёт до необходимой нормы (и, следовательно, уменьшится сила трения). С одной стороны, ничего плохого не случится, но двигатель будет работать при более высокой температуре, не рассчитанной производителями. А это может плохо сказаться на его ресурсе - детали станут быстрее изнашиваться. То есть, увеличивается вероятность поломки двигателя. А кроме этого, моторную жидкость придётся менять чаще, так как из-за высокой температуры она быстрее израсходуется.
Гораздо хуже и опаснее, когда вязкость смазки ниже, чем требуется. Вследствие этого значительно возрастёт расход смазки, а также есть вероятность, что мотор просто заклинит на высоких оборотах. Именно поэтому настоятельно рекомендуется выбирать моторные жидкости, имеющие допуск автопроизводителя.
Синтетика, полусинтетика, минералка - какое масло лучше?
Минеральное масло - это моторная жидкость, созданная из нефтепродуктов. Вследствие этого этот тип масел подразделяется на нефтяные и парафиновые. Они имеют определённую текучесть, а также строгий температурный режим, так что изменять эти параметры можно только с помощью присадок (из-за которых, кстати, жидкость быстро приходит в негодность).
Синтетическое масло является более универсальным аналогом минерального, так как синтетика - продукт синтеза определённых химических элементов, и изменяя его параметры, можно добиться практически любой вязкости, которая востребована на рынке автомобильных жидкостей.
Полусинтетическое масло - гибрид синтетики и минералки. Оно обладает многими плюсами как синтетической, так и минеральной смазки, но подобрать оптимальное для конкретного двигателя порой бывает очень сложно.
Существенная разница между тремя типами масел возникает только зимой, когда сильно выигрывает именно синтетика. За счёт своей химической структуры синтетическое масло обладает хорошей текучестью при низкой температуре, а также стабилизирует работу движка. И кроме этого, оно почти не боится окисления и гораздо дольше «выдыхается».
Классификация масла по другим параметрам
Кроме индекса SAE существуют другие индексы, классифицирующие моторные жидкости по классам качества. Например, стандарт API предусматривает две буквы латинского алфавита, первая буква - либо S (для бензинового двигателя), либо С (для дизеля). Вторая буква - это непосредственно сам класс качества. Чем она дальше находится в алфавите, тем позднее разрабатывался этот стандарт, и как следствие, тем выше качество моторной жидкости. Для бензиновых движков высшим классом качества является SM. Для дизельных - Cl-4 plus.
В стандарте ACEA классы качества записываются по-другому: с А1 по А5 для бензиновых моторов и с B1 по B5 для дизельных. Кстати, A5 и B5 по классификации ACEA имеют очень низкую вязкость, поэтому подходят только для определённых типов двигателей, так что будьте аккуратны с их эксплуатацией.
Заключение
Лучшая моторная жидкость - это та, которая будет полностью соответствовать инструкциям автопроизводителя и требованиям вашего автомобиля. К подбору моторной жидкости нужно подойти грамотно и правильно. Обращайте внимание на производителя, срок годности, тип и классификацию - это убережёт двигатель, продлит срок его службы. Но лучше всего искать те масла, которые указаны в документации на конкретную модель автомобиля как рекомендованные, и неважно при этом, насколько стар автомобиль, сколько тысяч километров вы проездили и что советуют «авторитетные» мнения.
Автомобильное масло - незаменимый помощник любого автомобилиста. Оно обеспечивает смазывание трущихся между собой механизмов, сглаживание поверхностей, а также удаление излишнего мусора, возникающего при взаимодейтсвии деталей друг с другом.
От правильного выбора смазочных материалов зависит многое. Во-первых, качество выбираемых масел в дальнейшем определяет износостойкость автомобильных частей. Помимо этого, характеристики приобретаемого масла определяют способность функционировать в условиях различных температурных режимов. В-третьих, использование слабокачественной продукции влечет за собой увеличение зазоров между взаимодейтсвующими механизмами, которые сопровождается увеличением расхода топлива, износом дорогостоящих деталей и механизмов и рядом других серьезных проблем.
Вязкость как один из ключевых параметров моторного масла
Выбор моторных масел определятся различными параметрами. Но для многих покупателей ключевым параметром является вязкость смазочного материала. Благодаря такому параметру автомобильное масло дольше задерживается на поверхности двигателя, правильно распределяется между трущимися деталями.
Основные параметры вязкости
Анализируя информацию, которую производители заявляют на этикетках продукции, каждому покупателю следует отличать такие понятия, как вязкость кинематическая и динамическая. Они отличаются по плотности, единицам и методам измерения и используются для показателей разных классов смазочных материалов.
Кинематическая вязкость указывает на такое свойство масла, как его текучесть. Она определяется при нормальной и максимальной рабочих температурах. Обычно для испытания выбирают такие режимы, как сорок и сто градусов по Цельсию. Измеряется данная величина в сантистоксах.
По показателям кинематической вязкости рассчитывается индекс вязкости моторного масла. Если вы хотите выбрать действительно лучший смазочный материал, индекс должен быть более 200, его имеют обычно всесезонные масла.
Динамическая вязкость характеризует силу сопротивления при перемещении жидкостей друг относительно друга вне зависимости от плотности. Единица измерения - сантипуаз.
Международный стандарт, который регламентирует вязкость масел
На сегодняшний день самой популярной классификацией смазочных материалов является SAE. Данная спецификация признана единственным международным стандартом, на основании которого рассчитывается вязкость масла исходя из температурного режима среды.
Society of Automotive Engineers - аббревиатура, которая принадлежит Обществу Автомобильных Инженеров Соединенных Штатов Америки.
Вязкость моторного масла по SAE должна отвечать таким условиям:
- прокачиваемость - благодаря этому свойству в условиях минимальных температур обеспечивается быстрый доступ масла к маслоприёмнику;
- проворачиваемость - способствует повышению пусковых свойств, обеспечивает необходимое сопротивление и достижение пусковых оборотов в мороз;
- наиболее эффективная вязкость в жарких условиях;
- кинематическая вязкость - определяет класс вязкости моторных масел.
Спецификацию SAE употребляют при определении уровня вязкости смазочного материала, учитываются требования к маслам при выпуске новой продукции, а также для исследования и детального изучения старых и новых составов.
Виды масел в зависимости от температурного режима
Вязкость смазочных материалов может меняться при различных условиях. Она находится в прямой зависимости от температуры окружающей среды, от скорости прогрева механизмов, режима работы двигателя. При низких температурах вязкость для обеспечения запуска автомобиля в холодную погоду не должна быть слишком высокой. В условиях высоких температур - наоборот, смазывающий материал помогает обеспечивать надлежащее давление и создает защитный слой между поверхностями, которые соприкасаются.
По показателю вязкости смазочные материалы делятся на зимние, летние и всесезонные. Всесезонная продукция более удобна. Она является более энергосберегающей, а также такие масла можно не менять так часто, как материалы для определенного сезона.
Диапазоны рабочих температур для разных масел по SAE
Таблица наглядно демонстрирует, в условиях каких температур можно применять разные виды смазочных материалов.
Таблица вязкости моторных масел по температуре представлена ниже.
Таблица вязкости моторных масел имеет цифровые и цифробуквенные обозначения, благодаря которым определяют сезонность масла и окружающая температура.
Зимние масла
В качестве примера можно рассмотреть вязкость моторного масла 5w30. Расшифровка вязкости моторного масла для зимних масел следующая.
Для зимних масел создано международное обозначение буквой «w». При расчетах от цифры перед ней необходимо отнять 40, в результате получаем температурный режим, при котором можно использовать смазочный материал. Чтобы узнать температуру проворачиваемости двигателя, необходимо отнять 35.
Выше приведена таблица вязкости моторных масел по температуре. Зимние масла находятся в её верхней части.
Зимние смазочные материалы пригодны к использованию при таких температурных режимах:
- 0W - рекомендуемо к использованию при морозах до -35-30 о С;
- 5W - рекомендуемо к использованию при морозах до -30-25 о С;
- 10W - рекомендуемо к использованию при морозах до -25-20 о С;
- 15W - масло рекомендуемо к использованию при морозах до -20-15 о С;
- 20W - масло рекомендуемо к использованию при морозах до -15-10 о С.
Как было уже сказано, вязкость зимних масел также должна отвечать требованиям проворачиваемости, прокачиваемости (не должна быть выше шестидесяти тысяч сантипуаз) и обладать необходимой кинетической вязкостью.
Таблица вязкости моторных масел для холодных условий представлена ниже.
Летние виды смазочных материалов
Летняя продукция обозначена, согласно со стандартом, только цифрами (к примеру, SAE 30) и означает усредненный параметр, указывающий на вязкость материала в условиях работы при повышенных температурах.
Таблица вязкости моторных масел для летнего сезона имеет следующий вид.
Всесезонные масла
Всесезонные смазочные материалы применимы при различных тепловых режимах. В зависимости от сезона, вязкость способна меняться и обеспечивать надлежащую смазку механизмов автомобиля. Таким образом, масла для всех сезонов соответствуют критериям наивысшей вязкости проворачиваемости при холодах, и наименьшей - при жаре.
Они представлены в нижней части таблицы вязкости по температуре и состоят из комбинации летних и зимних масел.
Расшифровка следующая: допустим, вязкость моторного масла 5W-30: класс вязкости «5W» разрешает использование масла в холодный сезон, показывает, насколько легко запускается мотор в условиях низких температур; «30» - обозначает летний класс, с помощью этого показателя можно рассчитать возможность работоспособности при высоких температурах.
Выбор моторного масла по его вязкости
Как определить вязкость моторного масла? Это могут подсказать рекомендации производителя. Учитываются особенности строения двигателя, его нагрузки на смазочные материалы, уровень сопротивления, степень износа масленого насоса, степень возможного нагрева масла при разных режимах работы во всех местах мотора.
При выборе вязкости материала для зимнего сезона нужно учитывать средние температуры региона проживания. Правильный выбор масла поможет справиться автомобилю с холодным пуском, при котором возникает дополнительное трение и износ деталей. Таблица вязкости моторных масел поможет сориентироваться в большом выборе. Производители рекомендуют среди зимних масел использовать SAE 0W.
При выборе летнего масла нужно учитывать то, что детали в жаркое время года особенно могут перегреваться, обдув может быть недостаточным, поэтому масло должно быть вязким.
Заключение
Производители предлагают достаточно большой выбор смазочных материалов. Основной характеристикой которых является их вязкость. А она, в свою очередь, напрямую зависит от температурного режима.
Даже в очень умеренных климатических условиях разница в температурах между двигателя и его деталей может достигать двухсот градусов. Международный стандарт SAE предлагает на выбор масла для разных сезонов. Универсальное масло - всесезонное. Но как показывает опыт автолюбителей, при слишком большой разнице в температурных режимах, больших морозах и слишком жарком лете всесезонные смазочные материалы - далеко не самые лучшие.
Выбирая класс вязкости смазочного материала для личного автомобиля, необходимо руководствоваться такими критериями:
- особенности строения автомобиля и мотора;
- степень коррозии деталей, уровень изношенности двигателя;
- основные режимы работы мотора;
- температуру в различные сезоны по региону.
Благодаря такому параметру, как вязкость, автомобильное масло может дольше задерживаться на поверхности двигателя, правильно распределяться между трущимися деталями, не допуская пересыхания.
Важнейшими эксплуатационными свойствами моторных масел являются: вязкостно-температурные (вязкость, индекс вязкости, температура застывания), противоизносные, противоокислительные, диспергирующие (моющие), коррозионные и др.
Вязкостно-температурные свойства. Вязкость и ее зависимость от температуры являются важнейшим показателем качества моторных масел.
От вязкости масла зависит его способность обеспечить жидкостное, гидродинамическое трение в подшипниках, а, следовательно, их нормальную работу. Вязкость масла влияет на изнашивание шеек коленчатого вала и вкладышей подшипников. От вязкости масла зависит количество отводимой от узла трения теплоты. Чем меньше вязкость, тем лучше охлаждается подшипник, так как через него прокачивается больше масла, а следовательно, и больше теплоты отводится вместе с ним из зоны трения.
Выбор оптимальной вязкости масла усложняется тем, что она очень зависит от температуры. Например, при понижении температуры от 100 до 50 °С вязкость может увеличиться в 4-5 раз. При охлаждении моторных масел до 0 С и тем более до отрицательных температур их вязкость увеличивается в сотни и тысячи раз.
За многие годы изучения зависимости вязкости от температуры было предложено много способов построения вязкостно-температурных характеристик и формул, выражающих эту зависимость. Но лишь немногие из них дают удовлетворительную сходимость результатов расчета и практического определения вязкости вискозиметром. Это объясняется в первую очередь тем, что масла представляют собой жидкости, молекулы которых, имея сложное строение, образуют различные структуры, зависящие как от молекулярной массы, так и от группового химического состава масла.
Для описания зависимости вязкости моторных масел от температуры практически используют уравнения Вальтера и советского химмотолога Рамайя.
Формула Вальтера в экспоненциальной форме имеет вид
где
- кинематическая вязкость, мм 2 /с,
при температуре t
,
°С;
Т
-
абсолютная температура;
а
-
коэффициент, зависящий от индивидуальных
свойств жидкости.
Для современных масел лучшие совпадения с опытными данными получаются при а = 0,6.
Формула Рамайя имеет вид
,
где
- динамическая вязкость масла;Т
-
абсолютная температура;
А и В - коэффициенты, постоянные для данного масла.
Формула
позволяет представить вязкостно-температурную
характеристику
масла в координатах аргумент 1/Т
-
функция
.
Практическое применение обеих формул показало удовлетворительное совпадение результатов расчета с опытными данными. Несколько большую точность дает формула Рамайя. Принципиальным недостатком этих уравнений является их эмпирический характер, не вскрывающий сущности физических явлений, происходящих в маслах при изменении их температуры.
На основе уравнений Вальтера и Рамайя построены и напечатаны специальные координатные сетки, на которых можно быстро построить вязкостно-температурные кривые различных моторных масел.
Практически
зависимость кинематической вязкости
от температуры можно изображать в трех
системах координат. В диапазоне температур
50-100 °С проще всего вязкостно-температурную
характеристику
строить в координатах t
и
(рис. 1).
При более широком диапазоне температур,
например, от
температуры застывания масла до 100 °С,
рекомендуется применять
сетку координат Рамайя (рис. 2).
Очень важной является задача количественной оценки крутизны вязкостно-температурной кривой. Предложено несколько таких оценочных параметров.
1. Отношение кинематиче ских вязкостей v so и v 100 . Этот простой и надежный параметр характеризует крутизну вязкостно-температурной кривой в относительно узком диапазоне температур прогретого масла, но не позволяет оценить ее в наиболее важной области низких температур, оказывающих решающее влияние на пусковые характеристики двигателя. Для моторных масел, применяемых летом или в условиях жаркого климата, v 50 /v 100 < 6; для масел, предназначенных к применению зимой и особенно в северных районах, v 50 /v 100 < 4.
2. Температурный коэффициент вязкости (ТКВ) при температурах от 0 до 100 °С
ТКВ 0 -100 = (v 0 - v 100)/v 50 .
При оценке крутизны вязкостно-температурной кривой в условиях низких температур ТКВ дает более четкую картину, чем отношение v 50 /v 100 . Для зимних масел ТКВ 0-100 <: 22, для всесезонных < 25, для летних < 35-40.
3. Индекс вязкости (ИВ). В современных отечественных и зарубежных стандартах для оценки крутизны вязкостно-температурной кривой применяют показатель ИВ, основанный на сравнении масла с двумя эталонами.
Один из этих эталонов характеризуется крутой вязкостно-температурной кривой, а другой - пологой. Эталону:
- с крутой кривой присвоен индекс вязкости, равный 0,
- а эталону с пологой кривой - 100.
Чем выше ИВ масла, тем более пологая вязкостно-температурная кривая и тем лучше масло для зимней эксплуатации.
На рис. 3 приведен график, поясняющий принцип определения вязкостно-температурных свойств масел с помощью ИВ. На графике изображены вязкостно-температурные характеристики трех масел: двух эталонных (верхняя и нижняя кривые) и одного исследуемого (средняя кривая).
Практически ИВ вычисляют по формуле (ГОСТ 25371-82)
ИВ = (v - v 1)/(v - v 2), или ИВ = (v - v 1)/v 3 ,
где v - кинематическая вязкость масла при 40 °С с ИВ = 0 и имеющим при 100 °С такую же кинематическую вязкость, как испытуемое масло, мм 2 /с; v 1 - кинематическая вязкость испытуемого масла при 40 °С, мм 2 /с; v 2 - кинематическая вязкость масла при 40 °С с ИВ = 100 и имеющим при 100 °С такую же кинематическую вязкость, как испытуемое масло, мм 2 /с; v 3 = v-v 2 .
Вязкостью называется свойство жидкости оказывать сопротивление при перемещении ее слоев под действием внешней силы. Это свойство является следствием трения, возникающего между молекулами жидкости. Различают динамическую и кинематическую вязкость.
Вязкость существенно меняется с изменением температуры. С понижением температуры взаимодействие между молекулами усиливается, и вязкость масла увеличивается. Так, например, при изменении температуры на 100 °С вязкость масла может изменяться в 250 раз. Учитывая линейный характер зависимости, можно по номограмме определить вязкость масла при любой температуре.
С повышением давления вязкость масла возрастает. Величины давления в масляной пленке, заключенной между трущимися поверхностями, могут быть значительно выше, чем сами нагрузки на эти поверхности. В масляной пленке коренного подшипника коленчатого вала двигателя величина давления достигает 500 МПа.
С повышением давления вязкость более жидких масел (с пологой вязкостно-температурной характеристикой) возрастает в меньшей степени, чем более вязких масел (с более крутой вязкостно-температурной характеристикой).
При давлении (1,5-2,0)10 3 МПа минеральное масло затвердевает. Вводимые присадки в базовое масло способствуют сохранению несущей способности масляного слоя при увеличении нагрузки.
Вязкость является основным параметром при подборе масла, поэтому она всегда указана в маркировке масла. Для маркировки вязкость определяют при тех температурах, при которых работают узлы трения. Моторные масла для двигателей внутреннего сгорания маркируют по кинематической вязкости мм 2 /с (Сст) при температуре 100 °С, которая принята в качестве средней температуры масла в двигателе (картер, система смазки).
Для получения масел с хорошими вязкостно-температурными свойствами в качестве базовых используют маловязкие масла, имеющие вязкость менее 5 мм 2 /с при температуре +100 °С, и добавляют в них вязкостные присадки (загустители). В качестве присадок применяют такие полимерные соединения, как полиизобутилен, полиметакрилаты, полиалкилстиролы и др.
С понижением температуры объем макромолекул полимера уменьшается (молекулы «свертываются» в клубки). При повышении температуры клубки макромолекул «разворачиваются» в длинные разветвленные цепи, присоединяя молекулы базового масла, объем их становится больше, и вязкость масла возрастает.
Загущенные присадками масла обладают необходимым уровнем вязкости при положительных температурах 50-100 °С, пологой кривой изменения вязкости (рис. 4) и, следовательно, высоким индексом вязкости, равным 115-140. Такие масла получили название всесезонных, так как имеют одновременно свойства одного из зимних классов и одного из летних.
Рис. 4. Влияние вязкостной присадки на вязкость масла
при различных температурах:
1 – маловязкое масло; 2 – то же масло с вязкостной
присадкой (загущенное)
В системах смазки современных автомобильных двигателей применяются именно загущенные всесезонные масла. При их использовании мощность двигателя повышается на 3-7 % (что обеспечивается высоким индексом вязкости и способностью загущенных масел снижать вязкость в парах трения при высоких скоростях сдвига), облегчается пуск и сокращается время прогрева, снижаются механические потери на трение, и, как следствие, расход топлива, увеличиваются долговечность деталей и срок службы масел. Экономия топлива достигает 5 % при больших пробегах и 15 % при коротких пробегах в зимнее время с частыми пусками двигателя (рис. 5).
Рис. 5. Снижение расхода бензина при движении автомобиля
по мере прогрева двигателя
К недостаткам загущенных масел относят низкую стабильность загущенных присадок при высоких температурах, что вызывает ухудшение вязкостно-температурных характеристик масел при длительной бессменной работе их в двигателях.
Индекс вязкости (ИВ), оценивающий вязкостно-температурные свойства масел, является условным показателем, характеризующим степень изменения вязкости масла в зависимости от температуры и определяемый путем сравнения вязкости данного масла с двумя эталонными маслами, вязкостно-температурные свойства одного из которых приняты за 100, а второго - за 0 единиц.
Индекс вязкости определяют по номограмме (рис. 6), расчетным путем или по специальным таблицам. Для определения ИВ по номограмме необходимо знать значения кинематической вязкости масла при температурах +50 °С и +100 0 С.
Рис. 6. Номограмма для определения индекса вязкости моторных масел
Чем выше ИВ, тем более пологой кривой (рис. 7) характеризуется масло и тем лучше его вязкостно-температурные свойства. Из двух масел с одинаковой вязкостью при температуре +100 °С, но с разными ИВ, одно (1) можно применять только в теплое время, так как при низких температурах оно теряет подвижность, а другое (2) - всесезонно, так как оно обеспечит легкий пуск двигателя при низких температурах воздуха и жидкостное трение при рабочих температурах.
Рис. 7. Зависимость вязкости моторных масел от температуры
для различных значений индекса вязкости: 1 – ИВ 90; 2 – ИВ 140
Учитывая то обстоятельство, что вязкость масла и индекс вязкости определяют работоспособность узла трения, то в стандартах на масла эти параметры нормируются в количественном выражении. Для автомобильных масел ИВ должен быть не ме нее 90.
Поэтому при производстве моторных масел необходимо лю быми доступными и эффективными методами уменьшить зависимость вязкости масла от температуры, т. е. увеличить их ИВ и понизить температуру застывания. Это относится в первую очередь к зимним и всесезонным маркам масел.
Температурные характеристики моторных масел следующие:
Температура вспышки – самая низкая температура, при которой пары нагреваемого в стандартных условиях масла образуют с воздухом смесь, которая вспыхивает от открытого огня, но быстро гаснет из-за недостаточно интенсивного испарения.
Температура воспламенения – та температура, при которой пары нагреваемого в стандартных условиях масла образуют с воздухом такую смесь, которая воспламеняется и горит от открытого огня не менее 5 с. Температура вспышки является показателем пожароопасного масла. По ней можно судить о присутствии в масле летучих фракций, которые могут быстро испаряться в работающем двигателе и увеличивать расход масла на угар. Понижение температуры вспышки масла свидетельствует о разбавлении масла топливом.
Температура застывания (температура начала текучести) – самая низкая температура, при которой масло еще обладает некоторой текучестью. Определяемая в стандартных условиях температура застывания на 3 °С выше действующей температуры затвердевания, при которой в течение 5 с масло находится в неподвижном состоянии.
Температура помутнения – та, при которой появляются мелкие кристаллы парафина и масло мутнеет. В последующем кристаллы образуют каркас и масло теряет подвижность. Между кристаллами масло остается еще жидким и при сильном встряхивании текучесть масла может восстановиться. Температура помутнения зависит от скорости охлаждения, термической обработки масла и от механических воздействий.
Температура застывания служит предельной минимальной температурой разливки и, частично, эксплуатации масла. Минимальная температура эксплуатации моторных масел определяется по низкотемпературным характеристикам вязкости и перекачки.
Застывание - свойство, определяющее потерю текучести масла. При понижении температуры до определенной величины текучесть масла снижается, а при дальнейшем понижении оно застывает. С увеличением вязкости масла из него выделяются наиболее высокоплавкие углеводороды (парафин, церезин), а при полной потере текучести масла микрокристаллы твердых углеводородов (парафина) образуют пространственную кристаллическую решетку, связывающую все масло в единую неподвижную массу.
Температуру, при которой масло теряет текучесть, называют температурой застывания. Нижний температурный предел применения масла примерно на 8-12 °С выше температуры застывания, т.е.:
t ОВ = t 3 - (8-12) °C,
где: t ов - нижний температурный предел окружающего воздуха (применения данной марки моторного масла), 0 С;
t 3 - температура застывания определенной марки масла, регламентируемая стандартом, 0 С.
Снижения температуры застывания масел добиваются путем депарафинизации (частичного удаления парафинов) или добавлением присадок-депрессоров в процессе их производства. Депрессоры предотвращают образование кристаллической решетки, когда кристаллы парафина объединяются в объемные структуры. Понижая температуру застывания масла, депрессоры не влияют на его вязкостные свойства.
Противоизносные (смазываю щие) свойства характеризуют способность масла препятствовать износу поверхностей трения. Образующаяся на трущихся поверхностях прочная пленка исключает непосредственный контакт деталей. Высокие противоизносные свойства масла особенно востребованы при небольших частотах вращения коленчатого вала, когда высоки удельные нагрузки, а также когда геометрические формы или размеры деталей имеют существенные отклонения, что чревато задирами, схватыванием и разрушением трущихся поверхностей.
Противоизносные свойства масла зависят от его вязкости, вязкостно-температурной характеристики, смазывающей способности, чистоты масла.
С повышением температуры масла адсорбционный слой ослабляется, а при достижении критической температуры 150-200 °С, на грани прочности пленки и сухого трения, разрушается. Масла с высокими противоизносными свойствами способны формировать для предупреждения изнашивания такой режим трения, который исключает непосредственный контакт трущихся поверхностей металлов. Поэтому возможное в данном случае изнашивание вызывается цикличностью нагрузок на отдельных участках поверхностей трения и усталостными разрушениями металла (усталостные трещины в галтелях коленчатых валов).
О смазывающей способности («маслянистости») масла судят по его химическому составу, вязкости, наличию присадок. На маслянистость влияют содержащиеся в маслах и обладающие высокими поверхностно-активными свойствами смолистые вещества, высокомолекулярные кислоты, сернистые соединения.
Правильный выбор вязкости масла в значительной мере влияет на скорость изнашивания. Высоковязкие масла при низкой температуре загустевают и плохо поступают к трущимся поверхностям деталей. В то же время пуск и прогрев двигателя на менее вязких (жидких) маслах облегчается, режим жидкостного трения наступает быстрее.
Для снижения потерь на трение в моторные масла вводят антифрикционные присадки, основой которых служат беззольные органические соединения, содержащие благородные элементы (никель, кобальт, хром, молибден). Малорастворимые поверхностно-активные вещества такого типа образуют в узлах трения многослойные защитные пленки с внедрением легирующих металлов в зону трения. Особое место при этом принадлежит молибдену, атомы которого способны связывать атомы железа и образовывать структуры, стойкие к питтингу (местному выкрашиванию металла), фреттинг-коррозии и др. Более того, только этот металл образует в результате окисления поверхностных слоев оксиды, температура плавления и твердость которых на порядок ниже, чем у металла поверхности трения.
Смазочные свойства моторного масла , как и масел для других машин и механизмов, обусловлены его вязкостью и маслянистостью, влияние и механизм действия которых различны.
Вязкость как свойство, связанное с внутренним (молекулярным) трением, проявляет себя при жидкостном (гидродинамическом) трении. Маслянистость же масла важна при возникновении граничного трения. В этих условиях прочность масляной пленки является решающим фактором, препятствующим непосредственному контакту трущихся деталей.
Установлено, что прочность масляной пленки зависит от полярной активности молекул масла, т. е. от их способности образовывать прочные слои строго ориентированных молекул.
Ориентировочное поле полярно-активных молекул образует на поверхности трущихся деталей своеобразный ворс. Чем длиннее полярно-активные молекулы масла и чем прочнее они соединяются с поверхностью трущихся деталей, тем выше маслянистость масла. Но это очень упрощенное объяснение, позволяющее понять лишь основную сущность этого явления.
В действительности в реальных условиях возникают обычно не мономолекулярные, а мультимолекулярные ориентированные слои, в которых внутримолекулярное трение приобретает особый характер, заключающийся в том, что происходит трение между отдельными слоями молекул, а не между отдельными молекулами. При соответствующем подборе полярно-активных веществ, входящих в масло, число слоев может доходить до тысячи и более, а их суммарная толщина до 1,5-2 мкм. С повышением температуры верхние слои, не имеющие прочной связи с поверхностью детали, дестабилизируются и разрушаются, но первый мономолекулярный слой разрушить трудно.
Экспериментально установлено, что коэффициент трения между деталями мало зависит от числа мономолекулярных слоев и практически одинаков как при одном, так и при нескольких десятках таких слоев. Этим можно объяснить тот факт, что достаточно добавить в масло очень немного веществ, обладающих высокой полярной активностью, как маслянистость масла, т. е. прочность его масляной пленки резко возрастает.
Процессы, связанные с маслянистостью, изучают на специальных машинах трения. Количественное определение смазывающих свойств масел ведут с помощью четырехшариковой машины (ГОСТ 9490-75*). Принцип действия этой машины заключается в следующем.
Три шарика диаметром 12,7 мм из стали ШХ-15 (подшипниковой серии) устанавливают неподвижно в виде треугольника в специальной чашеобразной обойме, в которую затем наливают испытуемое масло. На эти шарики накладывают сверху такой же шарик (четвертый), закрепленный во вращающемся, как у сверлильного станка, шпинделе.
Частота вращения шпинделя 1460±70 мин -1 . Проворачивание нижних шариков при испытании не допускается.
На
четырехшариковой машине проводят серию
определений, каждое из которых
выполняют на новой пробе испытуемого
масла и новых шариках. На машине определяют
критическую
нагрузку, нагрузку сваривания, индекс
задира и показа
тель
износа
.
При определении первых трех параметров
продолжительность испытаний
составляет 10
0,2
с, при оценке показателя износа - 60
0,5
мин. Режимосевой
нагрузки должен быть выдержан в
соответствии со стандартом.
Индекс задира и критическая нагрузка характеризуют способность масла защищать трущиеся поверхности от повреждений и задиров, а нагрузка сваривания оценивает предельную нагрузку, которую может выдержать данное масло. Показатель износа определяет влияние смазочного материала на изнашивание смазываемых поверхностей.
Его оценивают по диаметру пятен (следов) на всех трех нижних шариках. Измерения осуществляют посредством микроскопа с 24-кратным увеличением и отсчетной шкалой с ценой деления не более 0,01 мм. Каждое пятно измеряют в двух направлениях: в направлении скольжения и перпендикулярном ему.
Результатом считается среднее арифметическое всех измерений по трем нижним шарикам.
Принцип действия четырехшариковой машины показан на рис. 8.
Рис. 8. Принцип действия четырехшариковой машины
для определения противоизносных и противозадирных свойств масел:
а - схема нагружения шариковой пирамиды; б - схема
четырехшариковой обоймы; в - конструкция основного узла;
1 - неподвижные шарики; 2 - вращающийся шарик;
3 - исследуемое масло
Противоокислительные свойства характеризуются стойкостью масла к окислению и полимеризации в процессе работы двигателя, а также разложению при хранении и транспортировании.
Продолжительность работы масла в двигателе зависит от его химической стабильности, под которой понимается способность масла сохранять свои первоначальные свойства и противостоять внешнему воздействию при нормальных температурах.
На стабильность моторных масел оказывают влияние следующие факторы : химический состав, температурные условия, длительность окисления, каталитическое действие металлов и продуктов окисления, площадь поверхности окисления, присутствие воды и механических примесей. Повышенное давление воздуха ускоряет процесс окисления масла, так как усиливается процесс его взаимной диффузии с воздухом.
На процесс окисления решающее влияние оказывает температура . Масла, хранящиеся при температуре 18-20 °С, сохраняют свои первоначальные свойства в течение 5 лет. Начиная с 50-60 °С, скорость окисления удваивается с увеличением температуры на каждые 10 °С. Поэтому высокая тепловая напряженность деталей форсированных двигателей, с которыми приходится контактировать моторному маслу, и взаимодействие с прорывающимися в картер газами из камер сгорания (на такте сжатия их температура составляет около 150-450 °С для бензиновых двигателей и около 500-700 °С для дизелей) резко ухудшают условия их работы. Повышение тепловой напряженности моторных масел связано также с отдельными конструктивными решениями: использование наддува; применение герметизированной системы охлаждения (увеличивает температуру поршня на 10-20 0 С); уменьшение объема системы смазки двигателя; масляное охлаждение поршней и др.
Термоокислительную ста бильность определяют как устойчивость масла к окислению в тонком слое при повышенной температуре методом оценки прочности масляной пленки.
Для замедления реакций окисления и уменьшения образования отложений в двигателе в масла вводят противоокислительные присадки.
Детергентно - диспергирующим (моющим) свойством масла называют его способность препятствовать слипанию углеродистых частиц и удерживать их в состоянии устойчивой суспензии, что значительно снижает процессы образования лаковых отложений и нагара на горячих поверхностях деталей двигателя.
При использовании масел с хорошими диспергирующими свойствами детали двигателей выглядят чистыми, как бы вымытыми, отсюда и появление термина «моющие».
Диспергирующие свойства масел оценивают в баллах от 0 до 6 по методу ПЗВ. Образование лаковых отложений на деталях двигателя, работающего на маслах с моющими присадками, уменьшается в 3-6 раз, т.е. с 3-4,5 до 0,5-1,5 балла.
Моющие присадки бывают зольными и беззольными. Зольные присадки содержат бариевые и кальциевые соли сульфикислот (сульфонаты), а также алкилфеноляты щелочноземельных металлов бария и кальция. Масла с зольными присадками в количестве 2-10 %, сгорая, образуют золу, прилипающую к поверхности деталей. Беззольные моющие присадки не образуют золы при сгорании масел, так как не содержат металлов.
Коррозионные свойства масел зависят от наличия в них органических кислот, перекисей и других продуктов окисления, сернистых соединений, неорганических кислот, щелочей и воды.
Коррозионность свежего масла, в котором присутствуют природные органические кислоты и сернистые соединения, незначительна, но резко возрастает в процессе эксплуатации. Присутствие в свежих маслах органических (нафтеновых) кислот связано с их неполным удалением в процессе очистки.
Коррозионное действие масел связано также с содержанием в них 15-20 % сернистых соединений в виде сульфидов и. компонентов остаточной серы, которые при высоких температурах приводят к выделению сероводорода, меркаптанов и других активных продуктов. В условиях высоких температур сернистые соединения особенно агрессивны по отношению к серебру, меди, свинцу. В процессе использования масла содержание кислот в нем возрастает в 3-5 раз, что зависит от его химической стабильности, содержания антиокислителей и условий работы.
Оценку коррозионной стойкости производят по кислотному числу, которое для свежих масел не превышает 0,4 мг КОН на 1 г масла. В коррозионном отношении эта концентрация практически не опасна.
Коррозионные процессы в двигателях замедляют нейтрализацией кислых продуктов путем введения антикоррозионных присадок; замедлением процессов окисления путем добавления в масла антиокислительных присадок; созданием на поверхности металла (при изготовлении деталей) стойкой защитной пассивированной пленки из органических соединений, содержащих серу и фосфор.
Известны присадки и ингибиторы коррозии и их композиции, которые снижают все виды износа.
Подбор масла с оптимальными значениями эксплуатационных свойств зависит от конструкции и режима работы узла трения.
Вязкость - одно из важнейших свойств масла, имеющее многостороннее эксплуатационное значение. От вязкости в значительной степени зависит режим смазки пар трения, отвод тепла от рабочих поверхностей и уплотнение зазоров, энергетические потери в двигателе, его эксплуатационные свойства. Быстрота пуска двигателя, прокачивание масла по системе смазки, охлаждение трущихся поверхностей деталей и их очистка от загрязнений также зависят от вязкостно-температурных свойств масла.
Масла повышенной вязкости используются для высоконагруженных, низкооборотных или работающих в условиях напряженного теплового режима двигателей. При этом, чем выше вязкость масла в работающем двигателе, тем надежнее уплотнения, меньше вероятность прорыва газов, ниже угар масла. Поэтому масла с большой вязкостью применяют в случаях, когда двигатель изношен, зазоры увеличены или условия эксплуатации характеризуются высокой запыленностью, повышенной температурой, изменяющимися в больших пределах нагрузками.
Масла с меньшей вязкостью применяют для легконагруженных высокооборотных двигателей. Они облегчают пуск двигателя, лучше прокачиваются по системе смазки и очищаются от механических примесей, обеспечивают хороший отвод тепла от рабочих поверхностей деталей.
Температура масла значительно влияет на его кинематическую вязкость. С понижением температуры вязкость увеличивается, а с повышением - уменьшается. Чем меньше перепад вязкости в зависимости от температуры, тем в большей степени масло удовлетворяет эксплуатационным требованиям.
Увеличение вязкости масел с понижением температуры приводит к значительным трудностям при использовании автомобилей, особенно в зимнее время года при пуске двигателей. При отрицательных температурах в диапазоне от -10 °С до -30 °С резко увеличивается момент сопротивления проворачиванию коленчатого вала двигателя, медленнее достигается минимальная пусковая частота вращения, ухудшается подача масла к трущимся поверхностям деталей.
Надежный пуск бензиновых двигателей осуществляется при значениях частоты вращения коленчатого вала в пределах 35 - 50 мин -1 при температуре окружающего воздуха -10 0 С... -20 0 С, а дизелей с различным способом смесеобразования - в среднем в интервале 100 - 200 мин -1 при температуре 0 0 С. Вязкость моторного масла, при которой пусковая система современных двигателей различной конструкции не обеспечивает вращения коленчатого вала, изменяется в пределах (4 - 10) ·10 3 мм 2 /с. Поэтому для обеспечения пуска двигателя в холодное время моторные масла должны обладать низкой вязкостью при отрицательных температурах.
Мир моторных масел наполнен разнообразными параметрами, отвечающими за разные свойства и качества смазочных материалов. Одних только классификаций моторных масел насчитывается несколько штук, и на каждом автомобильном рынке предпочтение отдается своей классификации. С индексом вязкости тоже не всё так просто. Все мы давно привыкли классифицировать вязкость масла по SAE. Данная классификация довольно проста для понимания и любой автовладелец без труда с её помощью может подобрать масло для летней и зимней эксплуатации либо «всесезонку». Но в последние годы в обиход автомехаников вошел новый «индекс вязкости» - HTHS. Поскольку споры вокруг этого термина не утихают по сей день, мы решили посвятить этой аббревиатуре новую статью по моторным маслам.
Начать следует с того, что HTHS - это не «индекс вязкости», как его нередко называют. Если расшифровать аббревиатуру и дословно перевести её на русский язык, то HTHS - это «высокотемпературная вязкость при высокой скорости сдвига». HTHS измеряется в миллипаскалях в секунду. Наиболее распространенный метод испытания ASTMD 4683. Этот метод включает в себя определение вязкости масла при высокой температуре (150 о С) и высокой скорости сдвига 106 с-1 .По сути, этот показатель определяет толщину масляной плёнки в динамике - то есть при высокой температуре масла и высокой скорости сдвига.
Все масла по этому параметру можно разделить на две группы: полновязкие и маловязкие. Наиболее массовые полновязкие моторные масла имеют HTHS от 3,5 мПа/с и выше. У маловязких масел по HTHS этот показатель находится в диапазоне 2.6 до 3.5 мПа/с. Чем выше этот показатель, тем толще защитная плёнка на смазываемых деталях при рабочей температуре двигателя, а значит, и выше защита двигателя. Следовательно, полновязкие масла намного лучше защищают двигатель, чем масла с низкой вязкостью по HTHS. Зачем же производители масел и, что самое удивительное, производители двигателей создали масла с более тонкой защитной плёнкой при высокой температуре масла? Ответ найдем в европейских экологических требованиях стран Евросоюза и Японии. В последние годы Япония и Евросоюз очень жестко регламентируют уровень вредных выбросов в атмосферу. Борьба идет за сокращение каждой доли процента в ежегодных отчетах правительств. Естественно, к автотранспорту, как к главному загрязнителю воздуха, предъявляются наиболее жесткие требования. И нередко эти требования вступают в конфликт с ожиданиями потребителей. Так стало и с моторными маслами. Использование масел с малой вязкостью приводит к существенному снижению трения в двигателе, что приводит снижению расхода топлива и вредных выбросов CO2 в атмосферу. Не случайно эти масла также получили название «энергосберегающих». И хотя экономия на топливе оказалась не очень заметной, количество двигателей, предназначенных для использования моторных масел с низким HTHS, за последние несколько лет сильно выросло.
Более низкая HTHS вязкость обеспечивает энергосберегающие свойства масла, что позволяет снизить расход топлива и, как следствие, снизить уровень выбросов вредных веществ в атмосферу. Жесткие требования норм экологичности двигателей, на которых настаивают законодатели в западных странах, - основной мотиватор для автопроизводителей к снижению HTHS вязкости современных моторных масел. Именно этим и объясняется столь быстрый рост продаж масел такого типа и дальнейшая тенденция к снижению вязкости HTHS. Например, с 1 апреля 2013 года, ассоциацией автомобильных инженеров SAE был введен новый летний класс вязкости 16, что соответствует HTHS вязкости 2.3 мПа*С.
Стоит отметить, что производители двигателей не настаивают на том, что в двигатели, спроектированные под масла с низкой вязкостью по HTHS, необходимо заливать только такое масло. Выбор остается за потребителем и за сервисной компанией, которая обслуживает автомобили. В самых современных двигателях можно использовать и обычное полновязкое масло, если оно соответствует всем прочим спецификациям автопроизводителя либо спецификации по ACEA.
«Вообще, это сугубо технический параметр, который не знаком даже многим автослесарям, не говоря уже о конечных потребителях, - говорит Георгий Горшков, технический специалист компании «Сибиндустритехмаш» (официальный дистрибьютор смазочных материалов «Шелл») . - Но у нас так уж повелось в стране, что есть определенная категория автовладельцев, которые привыкли самостоятельно вникать во все особенности не только обслуживания, но и ремонта автомобиля, поэтому и данному параметру в последнее время на просторах российского интернета на различных форумах придается определенное значение. Люди спорят о том, насколько он важен и какой индекс HTHS должен быть у масла для конкретной модели двигателя».
Масла с низким HTHS. Хорошо или плохо?
Однозначно ответить на этот вопрос, конечно, нельзя. Даже если не принимать в расчет экологические и ресурсосберегающие свойства таких масел, которые являются безусловным благом для окружающей среды, у масел с низким HTHS немало преимуществ. Масла такого типа позволяют снизить расходы на топливо. Экономия по разным данным составляет от 3 до 5%, впрочем, этот показатель сильно зависит от манеры вождения. Также отмечается небольшое увеличение мощности («приемистости») двигателя, поскольку снижается расход энергии на трение.
Но к сожалению, есть и обратная сторона. Масла такого типа хуже защищают двигатель. Скептики утверждают, что применение такого масла не всегда оправдано, а небольшая экономия топлива и сокращение вредных выбросов за счет применения таких масел никак не компенсирует повышение риска преждевременного износа двигателя, который несут в себе масла с низким HTHS.
«Применение масел с низким HTHS - это палка о двух концах. С одной стороны, повышаются эксплуатационные характеристики двигателя: экономичность, приемистость. С другой стороны, есть определенный риск, что в экстренной ситуации двигатель окажется недостаточно защищенным от трения. Используя масло с высоким HTHS, вы лишаете владельца автомобиля экономии топлива, но повышаете надежность защиты двигателя, - комментирует Георгий Горшков. - Но вот чего делать точно нельзя - так это использовать масло с низкой вязкостью HTHS в двигателе, который для этого не предназначен».
Дело в том, что в моторах, спроектированных для использования в них масел с пониженным HTHS, имеется ряд существенных отличий:
Уменьшены зазоры между трущимися поверхностями, применена более высокая точность сборки и подгонки деталей двигателя друг к другу.
Используются масляные насосы высокой производительности, чтобы создавать необходимое давление при использовании более жидкого масла.
Используются широкоповерхностные подшипники, в которые масло высокой вязкости поступает медленнее.
На поверхности трущихся деталей наносится специальный микропрофиль (микроаналог хонингования), который удерживает маловязкое масло на стенках как можно дольше.
Естественно, если двигатель не имеет такой «подготовки», использовать маловязкое масло на нём нельзя. Это приведет к очень быстрому износу. В 1997 году научно-исследовательским центром Toyota было проведено исследование влияния вязкости HTHS на износ деталей цилиндропоршневой группы при работе в разных температурных режимах. Масла проверялись на двигателе Toyota 1.6 DOHC. Исследование показало, что при использовании масел с HTHS ниже 2.4 мПа*С и при температуре масла 90 о С износ поршневых колес увеличивается только в том случае, если обороты двигателя превышают 5000 об/мин. А вот при температуре масла 130 о С резкое усиление износа поршневых колец происходит при использовании масла с HTHS от 2.6мПа*С, начиная с 2000 обмин, в то время как масла с вязкостью HTHS от 3 мПа*С и выше продолжают защищать кольца даже при такой высокой температуре.
Наиболее опасны такие масла для двигателей, уже имеющих определенный износ. Дело в том, что абразивные частицы (сажа, пыль и т.п.), которые, как правило, присутствуют в не новом двигателе, могут привести к тому, что тонкая масляная плёнка, которую создает масло такого класса, разрывается, и начинается незащищённое трение, формируются локальные перегревы, которые потом приводят к очень быстрому выходу деталей из строя. Слишком большие зазоры и неоптимальный режим работы топливной системы, работа мотора на малых оборотах и в режиме прогрева, приводят к тому, что топливо попадает в масло, снижая и без того малую вязкость и ухудшая его смазочные свойства. Впоследствии топливо из масла испаряется, но его первоначальные характеристики уже не восстанавливаются.
На российском рынке, по словам Георгия Горшкова, доля масел с низкой вязкостью HTHS пока довольно мала. Это связано как с общим состоянием автомобильного парка, так и с тем, что экологические требования в нашей стране пока не настолько жёсткие, как в Европе.
Из энергосберегающих масел самым востребованным в России сегодня является летний класс SAE с HTHS вязкостью 2,9 мПа*С. Небольшую долю рынка занимают масла с классом по SAE 20 и с HTHS вязкостью 2,6 мПа*С. Объемы продаж таких масел невелики, это связано с особенностями рынка. В настоящий момент доля таких двигателей на российском рынке не так высока.
Стоит отметить, что и в Европе далеко не все автопроизводители готовы рисковать. К примеру, если мы посмотрим довольно свежие спецификации ведуших европейских автоконцернов, — BMW LL-04, MB 229.51, VW 504 00/507 00, Renault 0710/0720, то убедимся, что они настаивают на применении масел, вязкость которых по HTHS составляет не меньше 3,5 мПа/с.
Как связана классификация масел по SAE и HTHS?
HTHS вязкость напрямую связана с классами вязкости по SAE, поскольку этот тип вязкости определяет стабильность масла при высоких температурах и является одним из параметров определения летнего класса вязкости по стандарту SAE J300 для моторных масел.
Например, если HTHS вязкость составляет 2,6 мПа*С, то данное моторное масло будет соответствовать классу SAE Xw20.А если HTHS вязкость составляет 3,7 мПа*С, то данное моторное масло будет уже относиться к классу SAE Xw50.В обоих случаях зимний класс вязкости может быть любым.
Дальнейшие перспективы
Несмотря на уже существующие опасения автопроизводителей, на данный момент ассоциация автомобильных инженеров SAE готова к тому, чтобы продолжить и дальше снижать HTHS. Уже анонсированы летние классы вязкостей: 12, 8 и 4 с еще более низкими HTHS вязкостями, для достижения максимальной энергоэффективности, но только тогда, когда поступят соответствующие запросы от автопроизводителей. Но таких запросов пока не поступало.
Основной парк автомобилей, требующих низкую HTHS вязкость, - это гибриды, двигатели которых представляют собой две совмещенных силовых установки: ДВС, работающий в паре с электродвигателем. Если этот сегмент рынка покажет существенную динамику продаж, то в скором времени мы можем стать свидетелями появления на рынке масел, вязкость которых по HTHS снижена до 2.0 мПа*С. Но в настоящий момент такой необходимости у рынка нет.
Основным параметром при выборе моторного масла является степень его вязкости. Многие автолюбители слышали этот термин, встречали его на этикетках канистр с маслом, но вот что означают изображенные там цифры и буквы, а также зачем нужно применять эту технологическую жидкость с определенной степенью вязкости на определенном моторе, знают не все. Сегодня мы раскроем секреты вязкости моторных масел.
Прежде всего, определим значимость степени вязкости масла для двигателя. В двигателе множество деталей, которые во время работы соприкасаются друг с другом. В «сухом» двигателе работа таких деталей продлится недолго, так как из-за взаимного трения они истачиваются и относительно быстро выходят из строя. Поэтому в двигатель заливают моторное масло – техническую жидкость, которая покрывает все трущиеся детали масляной пленкой и предохраняет их от трения и износа. У каждого масла есть своя степень вязкости – то есть, состояние, в котором масло остается достаточно жидким для выполнения своего главной функции (смазки рабочих частей двигателя). Как известно, в отличие от охлаждающей жидкости, температура которой во время езды всегда стабильна и находится на уровне 85-90 градусов, моторное масло более подвержено воздействию внешних и внутренних температур, колебания которых весьма существенны (при некоторых условиях эксплуатации масло в двигателе разогревается до 150 градусов).
Чтобы избежать закипания масла, вследствие которого может быть нанесен ущерб двигателю машины, специалисты по изготовлению этой технической жидкости определяют его вязкость – то есть способность оставаться в рабочем состоянии при воздействии критических температур. Впервые степени вязкости масла были определены специалистами Американской ассоциации автомобильных инженеров (SAE). Именно эта аббревиатура встречается на упаковках масла. Следом за ней идут цифры, разделенные латинской буквой W (она означает приспособленност ь моторного масла к работе при низкой температуре) – например, 10W-40.
В этом ряду цифр 10W обозначает низкотемпературн ую вязкость – порог температуры, при которой двигатель автомобиля, заправленный этим маслом, может завестись «на холодную», а масляный насос прокачает техническую жидкость без угрозы сухого трения деталей мотора. В указанном примере минимальной температурой является «-30» (от цифры, стоящей перед буквой W отнимаем 40), в то время как, отняв от цифры 10 цифру 35, получаем «-25» — это так называемая критическая температура, при которой стартер сможет провернуть мотор и завестись. При этой температуре масло становится густым, но его вязкости все еще хватает, чтобы смазать трущиеся части двигателя. Таким образом, чем больше цифра перед буквой W, тем при меньшей минусовой температуре масло сможет пройти через насос и оказать «поддержку» стартеру. Если же перед буквой W стоит 0, то это означает, что масло прокачается насосом при температуре «-40», а стартер прокрутит двигатель при минимально возможной температуре «-35» — естественно, учитывая жизнеспособность аккумуляторной батареи и исправность .
Цифра «40», стоящая после буквы W в приведенном нами примере, обозначает высокотемператур ную вязкость – параметр, определяющий минимальную и максимальную вязкость масла при его рабочих температурах (от 100 до 150 градусов). Считается, что чем число после буквы W больше, тем вязкость моторного масла выше при указанных рабочих температурах. Точной информацией о том, с какой высокотемператур ной вязкостью масло необходимо для определенного двигателя, располагает исключительно производитель автомобиля. Так что рекомендуем соблюдать требования автопроизводител я к моторным маслам, которые обычно указываются в руководстве по эксплуатации.
Определяется степень вязкости масла по принятой международной номенклатуре SAE J300, в которой масла по степени вязкости делятся на три типа: зимние, летние и всесезонные. К зимним маслам по степени вязкости относят жидкости с параметрами SAE 0W, SAE 5W, SAE 10W, SAE 15W, SAE 20W. К летним маслам по степени вязкости относят жидкости с параметрами SAE 20, SAE 30, SAE 40, SAE 50, SAE 60. Наконец, к самым распространенным в настоящее время маслам по степени вязкости относятся всесезонные — SAE 0W-30, SAE 0W-40, SAE 5W-30, SAE 5W-40, SAE 10W-30, SAE 10W-40, SAE 15W-40, SAE 20W-40. Они – наиболее практичные из всех, так как их температурные параметры оптимально сбалансированы для применения при различных критических температурах.
Чтобы подобрать масло с оптимальной для вашего двигателя степенью вязкости, нужно руководствоватьс я двумя правилами.
1. Выбор степени вязкости масла по климатическим условиям. Не секрет, что масло с одной и той же степенью вязкости (например, SAE 0W-40) будет вести себя по-разному, когда автомобиль эксплуатируется в регионе страны с жарким или, напротив, холодным климатом. Поэтому при подборе масла нужно помнить, что чем выше температура воздуха в регионе, в котором эксплуатируется автомобиль, тем больше должен быть класс вязкости моторного масла, который можно определить по цифре, стоящей перед буквой W. Вот как выглядят температурные режимы, при которых рекомендуется использовать масло с той или иной степенью вязкости:
SAE 0W-30 — от -30° до +20°C;
SAE 0W-40 — от -30° до +35°C;
SAE 5W-30 — от -25° до +20°C;
SAE 5W-40 — от -25° до +35°C;
SAE 10W-30 — от -20° до +30°C;
SAE 10W-40 — от -20° до +35°C;
SAE 15W-40 — от -15° до +45°C;
SAE 20W-40 — от -10° до +45°C.
2. Выбор степени вязкости масла по сроку . Чем старше автомобиль, тем более изнашиваются в нем трущиеся пары – детали, которые в процессе работы силового агрегата соприкасаются друг с другом, и зазоры между ними увеличиваются. Соответственно, чтобы эти детали и в дальнейшем могли выполнять свои функции, необходимо, чтобы масляная пленка на их поверхностях была более вязкой. То есть, для двигателей, выработавших половину своего ресурса, необходимо покупать масла с большей степенью вязкости, а для новых – с меньшей.