Все о характеристиках моторных масел
Характеристики моторных масел регламентируют стандарты международного уровня.
Содержание
Вязкость моторного масла
Характеристика определяет способность жидкого материала сопротивляться течению за счет внутреннего трения. Значение рассчитывают при разных условиях, поэтому различают два ее типа:
Индекс вязкости
Вязкость смазочных материалов меняется обратно пропорционально температуре. При нагревании масла показатель снижается, а при охлаждении – увеличивается. В продуктах разных марок изменение характеристики происходит с различной скоростью. Для измерения динамики существует специальное понятие – индекс вязкости. Чем выше его значение, тем меньше вязкостные свойства материала зависят от температуры. Продукты с большим индексом обеспечивают надежную защиту двигателя в разных климатических условиях. Масла с низким значением показателя эксплуатируются в узком диапазоне температур, так как при нагревании материалы утрачивают смазывающую способность, а при охлаждении быстро густеют.
Температура застывания
Показатель определяют в момент увеличения вязкости масла вплоть до потери текучести. В лабораторных условиях температурой застывания считают нижний предел, при котором жидкость в пробирке под наклоном 45 градусов не стекает в течение 1 минуты и остается неподвижной. Низкотемпературные характеристики масла напрямую зависят от состава, от качества компонентов. В продуктах переработки нефти вязкость возрастает при кристаллизации парафинов нормального строения. Поэтому основа проходит тщательную очистку или химическую модификацию для разветвления структуры компонентов и снижения температуры застывания. Синтетические масла имеют более однородный и прогнозируемый состав, что снижает порог кристаллизации и обеспечивает материалу стабильные свойства на морозе.
Температура вспышки
Величина этой характеристики зависит от вида и количества легколетучих фракций в составе масла. Температура вспышки косвенно указывает на потери масла на угар, испарение через вентиляционную систему картера. Параметр также позволяет оценить риск самопроизвольного воспламенения или взрыва материала при экстремальном нагревании.
Щелочное число (Total Base Number, TBN)
Общая щелочность моторного масла зависит от характеристик диспергирующих и моющих присадок, от антиокислительных свойств материала. Параметр указывает на стойкость продукта к окислению при высоких температурах и давлении в присутствии химически активных сред. От щелочного числа также зависит скорость образования отложений, величина межсервисного интервала. Характеристика определяется в (мг КОН/г). Значения щелочного числа варьируются в широком диапазоне. Выбор зависит от типа топлива, а точнее, от содержания серы, которая является главным окисляющим агентом. Например, в двигателях, работающих на мазуте, требуется высокая степень защиты, поэтому выбирают масло с показателем щелочности до 40 мг КОН/г. Моторы легковых авто работают с материалами 7–15 мг КОН/г.
Зольность
Сульфатная зола образуется при сгорании смазочного материала. Базовые масла очищаются и являются практически беззольными, но присадки вносят в состав нежелательные примеси, такие как магний, кальций, фосфор, цинк и другие. В процессе сгорания веществ на поверхности деталей двигателя образуются отложения, которые способствуют преждевременному воспламенению топливной смеси, то есть повышают детонацию. Зола также загрязняет каталитические нейтрализаторы выхлопных газов, сажевые фильтры. Соответственно, чем ниже показатель, тем меньше отложений на деталях.
Стандарты и спецификации
SAE J300
Классификация вязкостно-температурных свойств смазывающих материалов SAE J300 разработана американским обществом автомобильных инженеров Society of Automotive Engineers. Система делит масла на два типа: летние и зимние (маркировка W – winter). Для материалов, предназначенных для эксплуатации при низких температурах, дополнительно регламентируют предел прокачиваемости (тест MRV – Mini Rotary Viscometer) и проворачиваемости (CCS – Cold Cranking Simulator) коленвала. Для летних сортов определяют прочность на сдвиг при экстремальном нагревании (тест HTHS – High Temperature High Shear Rate). Класс вязкости по SAE J300 указывает на диапазон температур эксплуатации конкретной марки моторного масла. Обозначение всесезонных сортов сочетает два показателя: зимний и летний. Например, 5W-40.
Классы вязкости зимних моторных масел SAE J300
CCS, МПа-с. Max, при темп.,°С
MRV, МПа-с, Max, при темп.,°С
Кинематическая вязкость, мм 2 /с при 100 °С
HTHS, МПа-с. Min при 150 °С и 10 Л 6 с-1,
Классы вязкости летних моторных масел SAE J300
Класс вязкости SAE
Кинематическая вязкость, мм 2 /с при 100 °С
HTHS, МПа-с. Min при 150 °С и 10 Л 6 с-1,
Классификация разработана специалистами American Petroleum Institute (API) совместно с American Society for Testing and Materials (ASTM) и Society of Automobile Engineers (SAE). Система опирается на эксплуатационные характеристики моторных масел и устанавливает стандарты для бензиновых, дизельных, двухтактных моторов и трансмиссий. По API смазочные материалы делятся на три категории:
Классификация материалов внутри категорий начинается с буквы А (SA, SB, SC…) и далее в алфавитном порядке. Каждая последующая марка может использоваться в двигателях, для которых рекомендованы предыдущие. Категории с SA до SG являются устаревшими. Знак SH маркируют только в качестве дополнения к C. Начиная с SJ все категории действующие, а SN считается высшей на сегодняшний день. Марки масел с API CA до API CG-4 признаны устаревшими. Остальные категории действующие, высшей является API CK-4.
ILSAC
Классификация международного комитета по стандартизации и апробации моторных масел ILSAC (INTERNATIONAL LUBRICANTS STANDARDISATION AND APPROVAL COMMITTEE) – это результат совместного труда американской ассоциации American Automobile Manufacturers Association (AAMA) и японских специалистов Japan Automobile Manufacturers Association (JAMA). Стандарт устанавливает требования к смазочным материалам для бензиновых двигателей легковых автомобилей. Знак ILSAC получают масла с высокими показателями экономии топлива, энергосбережения, фильтруемости в условиях низких температур. Для продуктов характерна низкая испаряемость, стойкость к вспениванию и сдвигу, минимальное содержание фосфора. Категории моторных масел по ILSAC:
GF-2. Соответствует EC-II и API SJ. Категория включает все марки масел GF-1 и дополнительно 0W-20, 5W-20. Строгие ограничения по содержанию фосфора, улучшенные низкотемпературные свойства, стойкость к пенообразованию и образованию отложений;
GF-3. Соответствует EC-II и API SL. Улучшены противоизносные и противоокислительные свойства, снижена испаряемость, увеличены показатели экономии топлива, стабильности вязкостных свойств. Спецификация устанавливает строгие требования к долгосрочным последствиям влияния моторных масел на системы нейтрализации выхлопных газов;
GF-4. Соответствует API SM. Масла проходят испытания на топливную экономичность. Категория включает классы вязкости SAE: 0W-20, 5W-20, 5W-30, 10W-30. Улучшены моющие и противоизносные свойства, снижен риск образования отложений. Содержание фосфора – не более 0,08 %;
GF-5. Соответствуют API SM с жесткими требованиями к совместимости к системам катализаторов, к топливной экономичности, к испаряемости, к стойкости к образованию отложений. Спецификация устанавливает параметры совместимости с эластомерами, защиту систем турбонаддува, возможность применения биотоплива.
Знание основных характеристик необходимо для грамотного выбора моторного масла.
Словарь: все что нужно знать о смазочных маслах
Выбор моторных масел очень богат и разнообразен, а их упаковки имеют много обозначений и цифр. Все они крайне важны и необходимы. При покупке моторного масла важно знать как классы качества, так и важнейшие правила лицензий – в этом случае можно быть уверенным, что будет приобретено правильное масло.
Далее представлены некоторые важные термины (с объяснениями) в сфере маслохозяйства для тех, кто в меньшей или большей мере соприкасается с темой смазочных масел.
ACEA (Association des Constructeurs Européens de I`Automobile) – это Ассоциация европейских изготовителей автомобилей, которая была основана в 1991 году. Ассоциация представляет на уровне Евросоюза интересы 15 разных европейских производителей легковых автомобилей, грузовых автомобилей и автобусов. В число членов организации входят такие производители как BMW, Scania, Volkswagen, MAN, Volvo и т.д. Помимо этого в организацию ACEA также входят представители поставщиков присадок и производителей смазочных материалов, которые подбирают для спецификации испытательные методы и двигатели. Организация разрабатывает спецификации ACEA и в качестве испытательных машин в основном используются двигатели европейских производителей.
Спецификации ACEA объединяют лабораторные и технические требования, предъявляемые различными европейскими производителями транспортных средств к маслам. Спецификации также определяют основные требования к чистоте двигателя, стойкости к старению, противоизносной защите, расходу топлива и выбросу загрязняющих веществ.
В целях обеспечения постоянного роста качества моторных масел ACEA начала применять в декабре 2010 года новые классы ACEA. Классификация ACEA, изданная в 2010 году, определяет минимальные требования всех европейских производителей транспортных средств и двигателей:
• ACEA A/B, ACEA C – масла для бензиновых и дизельных двигателей легковых автомобилей;
• ACEA E – масла для мощных дизельных двигателей.
Номер года – это год издания соответствующей серии испытаний. Сравнительно «недавний» год указывает на то, что введено новое испытание, параметр испытания или предел значения. В большинстве случаев масло с более новым номером года более качественное и дорогое, нежели масло, которое отвечает старым и устаревшим требованиям. Номер издания (Issue) обновляют без изменения года только в том случае, если специфика-цию редактируют без внесения поправок в технические параметры, влияющие на эффективность масла. На большинстве упаковок масел отсутствует информация об издании спецификации. Эта информация может быть указана в листах описания производителя, которые часто публикуются в Интернете. Производитель должен по меньшей мере суметь предоставить информацию об издании спецификации.
API (American Petroleum Institute) – это Американский институт нефти, который выдает классификации API, распространенные в США и Азии.
Издание классификаций API происходит аналогично выдаче спецификаций ACEA. В качестве же испытательных машин в основном используются двигатели американских производителей. Система классификации API разделяет моторные масла только на две группы:
• API S – масла для бензиновых двигателей;
• API C – масла для дизельных двигателей.
Обозначение класса API, как правило, состоит из двух букв, первая из которых указывает на тип моторного масла и вторая на соответствие определенному стандарту качества. Чем дальше от начала алфавита находится вторая буква, тем выше качество масла, напр., масло API SJ более низкого качества, чем API SM. Американские производители двигателей не требуют альтернативы классам ACEA A и B, поскольку они не производят высокооборотистые дизельные двигатели для легковых автомобилей – в США не популярны легковые автомобили с дизельным двигателем. Стандарты API регулярно дополняют, а также ужесточают, и вторая буква классификации, в сущности, показывает, каким требованиям к качеству отвечает масло, а также в каком году действовали эти требования.
JASO – это спецификация и знак качества моторных масел для мотоциклов. Классы качества JASO подразделяются на группы M, требования которой распространяются на масла для четырехтактных двигателей и F, которая действует в отношении масел для двухтактных двигателей.
Масла группы M, в свою очередь, делятся на масла категории MA и MB, различающиеся величиной коэффициента трения, создаваемого в смазываемой муфте сцепления. Масла категории MA характеризуются высоким коэффициентом трения. Они не создают проблем в двигателях мотоциклов с высоким крутящим моментом при сравнительно небольшой муфте сцепления и идеально подходят для муфт сцепления. К классу MB относят масла, которые хотя и выполняют все остальные критерии спецификации JASO, но не достигают достаточно высокого коэффициента трения. Они лишь ограниченно применимы в мотоциклах с «чутким сцеплением».
Самые высокие требования к моторным маслам для четырехтактных двигателей в настоящее время определены стандартом JASO MA-2. Данный класс качества обозначает еще более высокие коэффициенты трения в муфте сцепления и, следовательно, максимальную совместимость с муфтами сцепления даже в случае с двигателями со сверхвысоким крутящим моментом.
Аббревиатура SAPS образуется от первых букв английских слов Sulphated Ash, Phosphorus и Sulphur, а английское слово low в русском языке означает «низкий». Следовательно, моторное масло с характеристикой low SAPS является маслом, которое содержит минимальное количество сульфатной зольности, фосфора и серы. Поскольку такие масла образуют мало золы, их также называют маслами low ash. Применения моторных масел low SAPS требуют именно современные транспортные средства.
Аббревиатура mid образуется от английского слова middle, что в русском языке означает «средний». Таким образом, моторные масла mid SAPS характеризуются средним содержанием сульфатной зольности, фосфора и серы.
SAE (Society of Automotive Engineers) – это организация, разработавшая классы вязкости, которыми обозначают текучесть масел для четырехтактных двигателей.
Классы вязкости указывают на текучесть масла и его зависимость от температуры, но не связаны напрямую с качеством масла. Первая цифра, за которой обычно следует буква W, показывает текучесть масла при низких температурах, то есть т.н. зимнюю вязкость (Winter). Вторая цифра показывает свойство масла сохранять достаточную густоту и при высоких температурах, то есть вязкость масла при 100 °C.
Чем меньше число зимнего класса (SAE 0W, 5W, 10W и т.д.), тем при более низких температурах масло остается жидким – это облегчает пуск двигателя и защищает холодный двигатель. Чем больше число летнего класса (SAE 30, 40, 50 и т.д.), тем выше вязкость масла при 100-градусной температуре и тем лучше оно сможет защитить двигатель при экстремальных условиях эксплуатации.
Вязкость отвечает за способность масла препятствовать износу поверхностей трения за счет образования масляной пленки. Также вязкость характеризует текучесть масла при определенной температуре. Каждое масло имеет индивидуальную зависимость вязкости от температуры. На изменение вязкости в зависимости от температуры влияют подобранное базовое масло и специальные присадки, например улучшители индекса вязкости (ИВ, или VI).
У современных всесезонных моторных масел с улучшителями ИВ вязкость однако зависит не только от температуры, но и от давления и градиента скорости сдвига. Градиент скорости сдвига получают при делении скорости движущейся детали (м/с) на толщину масляной пленки (м). Чтобы сделать выводы о вязкости используемого масла, уже некоторое время применяют вязкость HTHS (High Temperature High Shear). Данный параметр описывает поведение масла в смазочном отверстии при температуре 150°C и при высоком градиенте скорости сдвига, который типичен для высоких скоростей двигателя.
Для того чтобы всесезонные моторные масла с улучшителями индекса вязкости обеспечивали необходимую смазку также при высоких температурах и скоростях, в категории ACEA C установлены предельные значения вязкости HTHS. Моторные масла, у которых вязкость HTHS составляет менее 3,5 мПа∙с, также помогают снизить расход топлива, однако их нельзя применять в двигателях, не предназначенных для таких масел.
Индекс вязкости – это величина, которая характеризует зависимость вязкости от температуры: чем выше индекс вязкости, тем меньше текучесть масла зависит от температуры, т.е тем лучше масло выдерживает низкие и высокие температуры.
Значения индекса вязкости минеральных масел обычно находятся в диапазоне 90–110, у синтетических базовых масел индекс вязкости почти всегда превышает 140. Чем выше индекс вязкости, тем меньше энергии потребуется при холодном пуске двигателя или при низких температурах с такой же номинальной вязкостью масла.
Температура вспышки (flash point)
Параметром, который косвенно характеризует испаряемость моторного масла, является температура вспышки, или точка вспышки. Это самая низкая температура, при которой пары нагреваемого моторного масла при определенных условиях образуют смесь с воздухом, взрывающуюся при поднесении пламени (первая вспышка). При температуре вспышки моторное масло еще не воспламеняется. Температуру вспышки определяют при нагревании моторного масла в открытом или закрытом тигле. Результаты имеют разные значения, в закрытом тигле температура вспышки ниже на 20–25 °C.
При выборе моторного масла следует знать, что чем ниже температура вспышки моторного масла, тем оно интенсивнее испаряется и сгорает на высокотемпературных поверхностях, а также загрязняет двигатель золой, сажей и прочими продуктами горения. Более качественным является моторное масло, имеющее более высокое значение температуры вспышки. У современных моторных масел температура вспышки превышает 200 °C, обычно она равна 210–230 °C и выше.
Температура воспламенения (fire point)
Температура воспламенения моторного масла — это температура, при которой моторное масла при нагревании в открытом тигле (метод Бренкена) воспламеняется от огня и горит не менее 5 секунд. Температура воспламенения моторных масел выше температуры вспышки по меньшей мере на 20–30 °C. Температура воспламенения не является определяющим параметром в случае с моторными маслами.
Летучесть — свойство наиболее легких фракций моторного масла испаряться при высоких температурах, что выражается в процентах потери от испарения после нагревания моторного масла в течение часа при температуре 250 °C.
Для определения испаряемости, или летучести моторного масла, применяется метод Нок.
Если после нагревания в течение часа 1 000 г моторного масла при температуре 250 °C остается 850 г масла, это означает, что его летучесть составляет 15 % (минус 150 г).
В соответствии с требованиями ACEA, испаряемость моторных масел класса A1/B1 не смеет превышать 15 %, у масел классов A3/B3, A3/B4, A5/B5, C1, C2, C3, E4, E6, E7, E9 этот показатель должен быть меньше 13 % или равен 13 %, а у масел класса C4 испаряемость должна быть меньше 11 % или равна 11 %.
Если моторное масло слишком летуче, его придется чаще заливать в двигатель и поэтому расход масла будет высоким.
Температура затвердевания (setting point)
Температура затвердевания — температура, при которой масло перестает быть жидкостью и застывает. При охлаждении масло перестает течь под воздействием силы тяжести.
Температура затвердевания часто ниже температуры застывания на 3–5 °C. Затвердевание масла обусловлено кристаллизацией парафинов, которые присутствуют в базовом масле. При соединении кристаллов парафина консистенция масла становится твердой и похожей на воск.
Температура застывания (pour point)
Температура застывания (точка текучести) — это самая низкая температура, при которой масло еще обладает способностью течь.
Температура застывания (pour point) и температура затвердевания (setting point) характеризуют физические свойства смазочного материала при низких температурах.
Числа нейтрализации моторных масел
TBN — Total Base Number, или общее щелочное число
Общее щелочное число показывает количество кислоты, необходимой для нейтрализации щелочей, содержащихся в 1 грамме моторного масла (выражается в мг KOH, или гидроокиси калия). Таким образом, TBN описывает количество слабых и сильных щелочей в составе моторного масла.
TAN — Total Acid Number, или общее кислотное число
Общее кислотное число показывает количество гидроокиси калия (KOH) в миллиграммах, которое необходимо для нейтрализации свободных кислот, находящихся в 1 грамме моторного масла. Таким образом, TAN выражает количество слабых и сильных кислот, содержащихся в моторном масле.
SBN — Strong Base Number, или щелочное число для определения сильных кислот
Щелочное число для определения сильных кислот показывает количество кислоты, которое потребуется для нейтрализации сильных щелочей, содержащихся в 1 грамме моторного масла. Таким образом, SBN выражает количество сильных щелочей, прежде всего неорганических щелочей, присутствующих в моторном масле, что крайне редко встречается на практике.
SAN — Strong Acid Number, или число сильных кислот
Число сильных кислот показывает количество щелочи, необходимой для нейтрализации сильных кислот, содержащихся в 1 грамме моторного масла (выражается в мг KOH). Таким образом, SAN показывает количество сильных, или неорганических кислот, в составе моторного масла.
Характеристики моторных масел
Калькулятор перевода литров моторного масла в кг
Перевод моторного масла из литров в килограммы. Онлайн калькулятор
Характеристики моторных масел показывают, как ведет себя масло в разных температурных и нагрузочных режимах, и тем самым помогают автовладельцу правильно подобрать смазывающую жидкость для двигателя. Так, при выборе полезно обращать внимание не только на маркировку (в частности, вязкость и допуски автопроизводителей), но и технические характеристики моторных масел, таких как кинематическая и динамическая вязкости, щелочное число, сульфатная зольность, испаряемость и прочие. Для большинства автовладельцев эти показатели не говорят совершенно ничего. А на самом деле в них скрыто качество масла, его поведение при нагрузках и другие эксплуатационные данные.
Так, вы подробно узнаете о следующих параметрах:
Основные характеристики моторных масел
Теперь перейдем непосредственно к физическим и химическим параметрам, которые характеризуют все моторные масла.
Вязкость — основное свойство, за счет которого определяется возможность использовать продукт в двигателях разных типов. Она может быть выражена в единицах вязкости кинематической, динамической, условной и удельной. Степень тягучести моторного материала определяется двумя показателями — кинематической и динамической вязкостями. Эти параметры наряду из сульфатной зольностью, щелочным числом и индексом вязкости составляют основные показатели качества моторных масел.
Кинематическая вязкость
График зависимость вязкости от температуры моторного масла
Кинематическая вязкость (высокотемпературная) — основной эксплуатационный параметр для всех видов масел. Это отношение динамической вязкости к плотности жидкости при той же температуре. Кинематическая вязкость не влияет на состояние масла, она определяет характеристики температурных данных. Данный показатель характеризует внутреннее трение состава или его сопротивление собственному течению. Описывает показатели текучести масла при рабочей температуре +100°С и +40°С. Единицы измерения — мм²/с (сантиСтокс, сСт).
Простыми словами, этот показатель показывает вязкость масла от температуры и позволяет оценить, насколько быстро оно будет густеть при снижении температуры. Ведь чем меньше масло меняет свою вязкость при изменении температуры тем выше качество масла.
Динамическая вязкость
Динамическая вязкость масла (абсолютная) показывает силу сопротивления масляной жидкости, возникающий во время движения двух слоев масла, удаленных друг от друга на расстоянии 1 см движущихся со скоростью 1 см/с. Динамическая вязкость — произведение кинематической вязкости масла на его плотность. Единицы измерения данной величины — Паскаль-секунды.
Проще говоря, она показывает влияние низкой температуры на сопротивление пуску двигателя. А чем меньше динамическая и кинематическая вязкость при низких температурах, тем легче будет смазочной системе прокачивать масло в мороз, а стартеру крутить маховик двигателя при холодном запуске. Большое значение также имеет индекс вязкости моторного масла.
Индекс вязкости
Скорость падения кинематической вязкости с ростом температуры характеризуется индексом вязкости масла. По индексу вязкости оценивают пригодность масел для данных условий работы. Чтобы определить индекс вязкости сопоставляют вязкость масла при различных температурах. Чем он выше, тем меньше вязкость зависит от температуры, а значит и лучше его качество. Если говорить в двух словах, то индекс вязкости показывает «степень разжижения» масла. Это безразмерная величина, т.е. не измеряется в каких-либо единицах — это просто цифра.
Чем ниже индекс вязкости моторного масла, тем сильнее масло разжижается, т.е. толщина масляной пленки становится очень маленькой (из-за чего возникает повышенный износ). Чем выше индекс вязкости моторного масла, тем меньше масло разжижается, т.е. обеспечивается необходимая для защиты трущихся поверхностей толщина масляной пленки.
Масла с высоким индексом обеспечивает работоспособность двигателя в более широком температурном диапазоне (окружающей среды). Следовательно обеспечивается более легкий пуск двигателя при низких температурах и достаточная толщина масляной пленки (а значит и защита двигателя от износа) при высоких температурах.
Высококачественные минеральные моторные масла обычно имеют индекс вязкости — 120-140, полусинтетические 130-150, синтетические 140-170. Это значение зависит от применения в составе углеводородов и очистной глубине фракций.
Тут нужен баланс, и при выборе стоит учитывать требования производителя мотора и состояние силового агрегата. Однако чем выше индекс вязкости — тем в более широком температурном диапазоне можно использовать масло.
Испаряемость
Чем выше вязкость масла, тем ниже у него показатель испаряемости по Ноак. Конкретные значения испаряемости зависят от типа базового масла, то есть, устанавливается производителем. Считается, что неплохая испаряемость находится в диапазоне до 14%, хотя встречаются в продаже и масла, испаряемость которых достигает 20%. У синтетических масел это значение, как правило, не превышает 8%.
В целом можно сказать, что чем ниже значение испаряемости по Ноак — тем меньше угар масла. Даже небольшая разница – в 2,5 … 3,5 единицы – способна отразиться на расходе масла. Более вязкий продукт угорает меньше. Особенно это актуально для минеральных масел.
Коксуемость
Простыми словами понятие коксуемость — это способность масла образовывать в своем объеме смолы и нагары, которые, как известно, являются вредными примесями в смазывающей жидкости. Коксуемость напрямую зависит от степени ее очистки. В том числе на это влияет, какое базовое масло было использовано изначально для создания готового продукта, а также технология производства.
Оптимальным показателем для масел с высоким уровнем вязкости является значение 0,7%. Если же масло имеет низкую вязкость, то соответствующее значение может находиться в пределах 0,1…0,15%.
Сульфатная зольность
Сульфатная зольность моторного масла (sulphate ash) — показатель наличия присадок в масле, которые включают органические соединения металлов. При эксплуатации смазки все присадки и добавки вырабатываются, — выгорают, образуя ту самую золу (шлаки и нагар), которая оседает на поршнях, клапанах, кольцах.
Сульфатная зольность масла ограничивает способность масла накапливать зольные соединения. Данное значение указывает, какое количество неорганических солей (золы), которые остаются после сгорания (испарения) масла. Это могут быть не только сульфаты (ими “пугают” автовладельцев, машины имеющие двигатели из алюминия, который “боится” серной кислоты). Измеряется зольность в процентах от общей массы состава, [% масс].
В целом же, зольные отложения забивают сажевые фильтры и дизельных машин и катализаторы у бензиновых. Однако это справедливо в случае, если имеет место значительный расход масла двигателем. Стоит отметить, что наличие серной кислоты в масле гораздо критичнее, чем повышенная сульфатная зольность.
В составе полнозольных масел количество соответствующих добавок может немного превышать 1% (до 1,1%), у среднезольных — 0,6. 0,9%, у малозольных — не превышать 0,5%. Соответственно, чем это значение ниже — тем лучше.
Малозольные масла, так называемые Low SAPS (имеют маркировку по ACEA C1, C2, C3 и C4). Являются лучшим вариантом для современного автотранспорта. Обычно применяют в машинах с системой нейтрализации выхлопных газов и авто работающих на природном газе (с ГБО). Критическими значениями зольности для бензиновых двигателей является значение 1,5%, для дизельных моторов — 1,8%, а для дизельных двигателей высокой мощности — 2%. Но стоит отметить, что малозольные масла не всегда являются малосеристыми, поскольку малая зольность достигается более низким щелочным числом.
Полнозольные присадки, они же Full SAPA (с маркировкой ACEA A1/B1, A3/B3, A3/B4, A5/B5). Негативно влияют на фильтры DPF, а также имеющиеся трехступенчатые катализаторы. Такие масла не рекомендуется использовать в моторах, оборудованных экологическими системами Euro 4, Euro 5 и Euro 6.
Высокая сульфатная зольность обусловлена наличием в составе моторного масла моющих присадок, содержащих металлы. Такие компоненты необходимы для предотвращения нагаро- и лакообразования на поршнях и придания маслам способности нейтрализовывать кислоты, характеризуемой количественно щелочным числом.
Щелочное число
Данная величина характеризует, как долго масло может нейтрализовать вредные для него кислоты, которые вызывают коррозионный износ деталей двигателя и усиливают процессы образования различных углеродистых отложений. Для нейтрализации используется гидроксид калия — KOH. Соответственно щелочное число измеряется в мг КОН на грамм масла, [мг КОН/г]. Физически это означает, что количество гидроксида эквивалентно по своему действию пакету присадок. Так, если в документации указано, что общее щелочное число (TBN — Total Base Number) равно, например, 7,5, то это значит, что количество КОН составляет 7,5 мг на грамм масла.
Чем больше будет щелочное число — тем дольше масло сможет нейтрализовать действие кислот, образующихся при окислении масла и сгорании топлива. То есть, им можно будет дольше пользоваться (хотя на этот показатель еще оказывают влияние другие параметры). Низкие моющие свойства — это плохо для масла, поскольку в таком случае на деталях будет образовываться несмываемый нагар.
При работе масла в двигателе щелочное число неизбежно снижается, а нейтрализующие присадки срабатываются. Такое снижение имеет допустимые пределы, по достижении которых масло не сможет защищать от коррозии кислотными соединениями. Что касается оптимального значения щелочного числа, то раньше считалось, что для бензиновых двигателей оно будет равно примерно 8. 9, а для дизельных — 11. 14. Однако у современных смазочных составов щелочное число обычно ниже, вплоть до 7 и даже 6,1 мг КОН/г. Обратите внимание, что в современных двигателях нельзя использовать масла со щелочным числом 14 и выше.
Низкое щелочное число в современных маслах сделано искусственно в угоду действующим экологическим требованиям (ЕВРО-4 и ЕВРО-5). Так, при сжигании этих масел в двигателе образуется малое количество серы, что положительно сказывается на качестве выхлопных газов. Однако масло с низким щелочным числом зачастую недостаточно хорошо защищает детали двигателя от износа.
А значит оптимальным ЩЧ не всегда должно быть максимальное или минимальное число.
Плотность
Под плотностью понимается густота и вязкость моторного масла. Определяется при температуре окружающей среды +20°С. Измеряется в кг/м³ (реже в г/см³). Она показывает отношение общей массы продукта к его объему и напрямую зависит от вязкости масла и коэффициента сжимаемости. Определяется базой масла и базовыми присадками, а так же сильно влияет на динамическую вязкость.
Если испарение масла будет высоким, то плотность будет увеличиваться. И наоборот, если масло имеет небольшую плотность, и одновременно с этим высокую температуру вспышки (то есть, низкое значение испаряемости), то можно судить о том, что масло сделано на качественном синтетическом базовом масле.
Чем выше плотность, тем хуже масло проходит по всем каналам и зазорам в двигателе, а из-за этого усложняется вращение коленчатого вала. Это приводит к его увеличенному износу, отложений, количества нагара и повышенному расходу топлива. Но и малая плотность смазки тоже плохо — из-за нее образуется тонкая и нестабильная защитная пленка, ее быстрое выгорание. Если двигатель чаще работает на холостых оборотах или в режиме старт-стоп, то лучше использовать менее плотную смазочную жидкость. А при длительном движении на больших скоростях — более плотную.
Поэтому, все производители масел придерживаются диапазона плотности выпускаемых ими масел в диапазоне 0,830. 0,88 кг/м³, где только крайние диапазоны считаются высшим качеством. А вот плотность от 0,83 до 0,845 кг/м³ — это признак эстеров и ПАО в масле. А если плотность составляет 0,855… 0,88 кг/м³ — это означает, что было добавлено слишком много присадок.
Температура вспышки
Это самая низкая температура, при которой пары нагреваемого моторного масла при определенных условиях образуют смесь с воздухом, взрывающуюся при поднесении пламени (первая вспышка). При температуре вспышки моторное масло еще не воспламеняется. Температуру вспышки определяют при нагревании моторного масла в открытом или закрытом тигле.
Это показатель наличия в масле легкокипящих фракций, что определяет способность состава образовывать нагар и сгорать при соприкосновении с горячими деталями двигателя. У качественного и хорошего масла значение температуры вспышки должно быть как можно выше. У современных моторных масел температура вспышки превышает +200°C, обычно она равна +210. 230°C и выше.
Температура застывания
Значение температуры по Цельсию, когда масло теряет физические свойства, характерные жидкости, то есть, застывает, становится неподвижным. Важный параметр для автолюбителей, проживающих в северных широтах, да и другим автовладельцам, кто часто запускает двигатель «на холодную».
Хотя на самом деле в практических целях значение температуры застывания не используется. Для характеристики работы масла в мороз существует другое понятие — минимальная температура прокачиваемости, то есть, минимальная температура, при которой масляный насос в состоянии прокачать масло в системе. А она будет немного выше, чем температура застывания. Поэтому в документации имеет смысл обращать внимание именно на минимальную температуру прокачиваемости.
Присадки
Кроме этих основных характеристик моторных масел также можно встретить и дополнительные результаты лабораторных анализов на количество цинка, фосфора, бора, кальция, магния, молибдена и других химических элементов. Все эти присадки улучшающие характеристики масел. Они защищают от задиров и износов двигатель, а также продлевают работу самого масла, не давая ему окислятся или лучше держать межмолекулярные связи.
Сера — имеет противозадирные свойства. Фосфор, хлор, цинк и сера — противоизносные свойства (упрочняют масляную пленку). Бор, молибден — уменьшают трение (дополнительный модификатор для максимального эффекта снижения износа, задиров и трения).
Но кроме улучшений они имеют и обратные свойства. В частности, оседают в виде нагара в двигателе или попадают в катализатор, где накапливаются. Например, для дизелей с DPF, SCR и накопительных нейтрализаторов сера — враг, а для окислительных нейтрализаторов враг — фосфор. А вот моющие присадки (детергенты) Ca и Mg при сгорании образуют золу.
Защитные свойства присадок зависят от способов изготовления и качества сырья, поэтому их количество не всегда показатель лучшей защиты и качества. Поэтому у каждого автопроизводителя для применения в конкретном моторе есть свои ограничения.
Срок службы
В большинстве автомобилей моторное масло меняется в зависимости от пробега машины. Однако на некоторых марках смазывающих жидкостей на канистрах прямо указывают срок их действия. Это обусловлено химическими реакциями, происходящими в масле в процессе его работы. Обычно выражается в количестве месяцев беспрерывной работы (12, 24 и Long Life) или количестве километров.
Таблицы параметров моторных масел
Для полноты информации приведем несколько таблиц, где приведена информация о зависимости одних параметров моторного масла от других или от внешних факторов. Начнем с группы базовых масел в соответствии со стандартом API (API — американский институт нефти). Так, масла делятся по трем показателям — индексу вязкости, содержанию серы и массовой доле нафтенопарафиновых углеводородов.
| Классификация API | I | II | III | IV | V |
|---|---|---|---|---|---|
| Содержание насыщенных углеводородов, % | 90 | >90 | ПАО | Эфиры | |
| Содержание серы, % | >0,03 | 120 |
В настоящее время на рынке представлено большое количество присадок в масло, которые определенным образом меняют его характеристики. Например, присадки, уменьшающие количество выхлопных газов и повышающие вязкость, антифрикционные присадки, очищающие или продлевающие срок службы. Для понимания их разнообразия имеет смысл собрать информацию о них в таблицу.
| Группа свойств | Типы присадок | Назначение |
|---|---|---|
| Защита поверхностей деталей | Детергенты (моющие) | Предохраняют поверхности деталей от образования отложений на них |
| Дисперсанты | Предотвращают осаждение продуктов износа двигателя и деструкции масла (минимизирует образование шлама) | |
| Противоизносные и противозадирные | Снижают трение и износ, предотвращают схватывание и задир | |
| Антикоррозионные | Предотвращают появление коррозии деталей двигателя | |
| Преобразование свойств масла | Депрессорные | Снижают температуру застывания. |
| Модификаторы вязкости | Расширяют температурный диапазон применения, повышают индекс вязкости | |
| Защита масла | Антипенные | Препятствуют образованию пены |
| Антиокислители | Предотвращают окисление масла |
Изменение некоторых параметров моторного масла из перечисленных в предыдущем разделе напрямую влияет на работу и состояние двигателя автомобиля. Это можно отобразить в таблице.
| Показатель | Тенденция | Причина | Критический параметр | На что влияет |
|---|---|---|---|---|
| Вязкость | Увеличивается | Продукты окисления | Возрастание в 1,5 раза | Пусковые свойства |
| Температура застывания | Увеличивается | Вода и продукты окисления | Нет | Пусковые свойства |
| Щелочное число | Снижается | Срабатывание моющих присадок | Снижение в 2 раза | Коррозия и снижение ресурса деталей |
| Зольность | Увеличивается | Щелочные присадки | Нет | Появление отложений, износ деталей |
| Механические примеси | Увеличивается | Продукты износа оборудования | Нет | Появление отложений, износ деталей |
Правила подбора масла
Как указывалось выше, выбор того или иного моторного масла должен основываться не только на показаниях вязкости и допусках автопроизводителей. Кроме этого, существует еще три обязательных параметра, которые нужно учитывать:
На первый пункт во многом зависит то, какого типа масло — синтетика, полусинтетика или полностью минеральное. Желательно, чтобы смазывающая жидкость обладала такими эксплуатационными характеристиками:
Перечисленные показатели качества моторного масла зачастую являются критическими, и если их значения будут ниже нормы, то это чревато недостаточным смазыванием отдельных деталей двигателя, их чрезмерным износом, перегреванием, а это, как правило, приводит к снижению ресурса как отдельных частей, так и двигателя в целом.
Каждый автолюбитель должен периодически следить за уровнем моторного масла в картере, а также за его состоянием, поскольку от этого напрямую зависит нормальная работа двигателя. Что касается выбора, то его следует выполнять, опираясь, в первую очередь, на рекомендации производителя двигателя. Ну, а приведенная выше информация о физических свойствах и параметрах масел, наверняка помогут вам сделать правильный выбор.
