Свойства моторных масел и их свойства – Расшифровка основных показателей характеристики моторного масла

Классификация и свойства моторных масел

В качестве базовых чаще используют нефтяные (минеральные) дистиллятные масла различной вязкости, остаточные масла, а также смеси дистиллятных и остаточных компонентов. 

Применяют также масла гидрокрекинга и синтетические базовые компоненты, а также смеси нефтяных и синтетических компонентов (полусинтетические масла). 

Для получения сбалансированных композиций моторных масел, отвечающих комплексу требований, базовые масла в определенных пропорциях смешивают с антиокислительными, моюще-диспергирующими, противоизносными-противозадирными, антикоррозионными, депрессорными, вязкостными, антипенными и многими другими присадками. 

В настоящее время присадки составляют до 25% объема масла. Ожидается, что после 2005 года их содержание в маслах превысит 35%. При этом станет реальным вопрос создания масел, не сменяемых в течение всего срока эксплуатации двигателя. 
Как надо выбирать моторное масло?
Маслу требуются два свойства, на первый взгляд, исключающие друг друга. Во-первых, оно должно хорошо течь — проникая через систему тончайших каналов при любых температурах, в том числе и зимой, после «ночевки» при -30оС. 

Во-вторых, оно должно прилипать к поверхности металла: это свойство особенно важно для сверхвысоких температур — при пике нагрузок на двигатель, эксплуатируемый в летнюю жару. 

Решение проблемы заключается или в использовании «зимнего» и «летнего» масел, различных по свойствам, или в применении загущающих присадок — модификаторов вязкости. Вязкостные характеристики являются первыми и самыми важными элементами моторных масел. 

Сейчас приняты две классификации моторных масел: 
по вязкости 
по функциональным свойствам (качеству) 
При выборе автомобильного моторного масла необходимо учитывать следующее:

 

— Марку, тип, модель и год выпуска автомобиля 
— Стиль вождения автомобиля 
— Условия эксплуатации и степень нагрузки 
— Климатические условия и время года, в каких используется автомобиль.

Все моторные масла можно разделить по 3 признакам:
— Тип (минеральные, полусинтетические и синтетические) 
— Вязкость (сезонные или всесезонные, низковязкостные или густые) 
— Качество (бензиновые, дизельные, универсальные; высококачественные или низкого качества)

Выбирать моторное масло можно по такой схеме:
Для автомобилей СНГ, для автомобилей импортного производства выпуска до 1987г. а также для автомобилей с поношенными двигателями рекомендуются масла на минеральной основе, т. к. синтетические масла агрессивно воздействуют на материал, из которого изготавливают уплотнения, сальники и другие части для таких автомобилей. 

Для микроавтобусов и джипов рекомендуется использование полусинтетических масел. 
Для спортивных, гоночных и раллийных автомобилей рекомендуется использование синтетических моторных масел.
Минеральные моторные масла производят смешиванием базовых дистилятных и (или) остаточных масел. Изготовление происходит по классическим технологиям, которые дешевые и совместимы с большинством типов автомобильных двигателей. Современные технологии позволяют производить минеральные масла на высококачественном уровне, их можно использовать без ограничений в любых типах двигателей, за исключением требований, обусловленных рекомендациями завода-изготовителя.

Полусинтетические моторные масла изготавливают смешиванием минеральных и синтетических масел. Они обладают лучшими характеристиками, чем минеральные масла — улучшенная вязкостно-температурная характеристика, эффективней защита деталей и узлов двигателя от износа и отложений ржавчины, нагаров, шлаков и влияют на экономию топлива. Можно использовать во всех типах двигателей.

Синтетические моторные масла изготавливают при использовании дорогих и сложных технологий с использованием дорогой сырьевой базы. Они обладают высокими эксплуатационными характеристиками, могут использоваться при различных температурных и эксплуатационных режимах. Синтетические моторные масла целесообразно использовать в современных высокофорсированных двигателях (в т.ч. с турбо наддувом и катализатором). 

Потребитель моторного масла должен выбрать тот продукт, который отвечает требованиям фирмы-производителя автомобиля.
Классификация масел по вязкости (стандарт SAE J300)
В основе классификации по вязкости лежит стандарт SAE J300, разработанный Американской ассоциацией автомобильных инженеров (SAE), согласно которому классификация масел делится на 6 зимних классов (OW, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W) в зависимости от вязкости при — 18 С и пять летних классов (20,30,40,50,60) — по вязкости при 100 С. Индекс «W» (Winter) — означает зимнее. Сдвоенное обозначение указывает всесезонное назначение масла (например OW-40, 1OW-30). 

В обозначении всесезонного масла первое число указывает при какой температуре достигается значение динамической вязкости 30000сП (полное застывание масла). Второе число указывает кинематическую вязкость при 100 С. 

Принятый для летних классов числовой ряд приблизительно соответствует температуре воздуха в С, до которой допускается применение данного масла. 
Нижний предел рабочей температуры для 
зимних классов моторных масел
Класс       Предельная рабочая температура         Температура застывания 
0W                           -30                                                  -35 

5W                           -25                                                  -30 
10W                         -20                                                  -25 
15W                         -15                                                  -20 
20W                         -10                                                  -15 
25W                           -5                                                  -10 

Рабочий диапазон температуры для различных классов моторных масел по требованиям стандарта SAE
Класс                          Рабочая температура 
SAE 5W40                        -30 … +45 

SAE 10W40                      -25 … +45 
SAE 15W40                      -20 … +45 
SAE 20W50                      -10 … +50 
SAE 30W                           -5 … +35 

Классификация масел по функциональным свойствам API
Разработана API (American Petroleum Institute) совместно с ASTM (American Society for Testing and Materials) и SAE. 

Данная классификация определяет допустимые пределы различных параметров с помощью различных испытательных двигателей, в том числе: чистоты поршня, износа поршневых колец и др.. 

Классификация моторных масел API разделена на 2 группы: 
— Моторные масла для бензиновых двигателей (классы SE, SF, SG,SH, SJ) 

— Моторные масла для дизельных двигателей (классы CC, CD, CE, CF, CG, CH)

Классификации эксплуатационных свойств моторных масел по API (American Petroleum Institute):
Класс                              Моторные масла для дизельных двигателей

CC                        Для двигателей с легким турбонаддувом и без него, работающих в умеренных                              условиях выпуска до 1983 г.

CD                       Для скоростных дизельных двигателей с турбонаддувом и высокой удельной                                 мощностью, которые требуют от масел высоких противозадирных свойств и                               предотвращения образования нагара. Для двигателей выпуска до 1990 г.

CE                       Для дизельных двигателей с сильным турбонаддувом, работающих при                                         исключительно высоких нагрузках. Для двигателей выпуска до 1990 г.

CF                       Для дизельных двигателей легковых автомобилей (заменил CD)

CF-4                    Улучшенный класс масел, заменяющий класс СЕ. Для двигателей выпуска до                                1994 г.

CF-2                    В основном совпадает с предыдущим классом, но масла данного класса                                      предназначены для двухтактных дизельных двигателей 
CG-4                   Для американских дизельных двигателей тяжелого транспорта выпуска после                              1994 г. 

CH-4                   Новый класс масел, предназначенных для тяжелого транспорта

Класс                             Моторные масла для бензиновых двигателей

SE                       Для бензиновых двигателей 1972-1980гг. выпуска

SF                       Моющие и противоизносные свойства масел этого класса выше. Соответствуют                             требованиям для бензиновых двигателей 1981-1988гг. выпуска

SG                       Масла данного класса обладают еще более высокими моющими и                                                противоизносными свойствами, лучше защищают от шламообразования и                                      продлевают срок службы двигателя. Соответствуют требованиям                                                большинства производителей двигателей до 1994 г.

SH                       Этот класс был введен в 1993 году. Испытания и предельные показатели                                     совпадают с классом SG, но методика проведения испытаний более жесткая.                             Соответствует двигателям выпуска до 1997 г.

SJ                        Новый класс масел, введенный в 1996 году. Разработан в соответствии с                                     более жесткими требованиями к выбросам и эксплуатационным свойствам                                 новых двигателей, выпущенных после 1997 г.

Классификация масел по функциональным свойствам ACEA
Разработана Ассоциацией европейских производителей автомобилей (ACEA) с учетом требований современных европейских автомобилей и условий их эксплуатации. Классификация ACEA делит моторные масла по типу двигателя на 3 группы: 
— Бензиновые двигатели (классы А1, А2, А3) 
— Дизельные двигатели легковых автомобилей (классы В1, В2, В3, В4) 
— Дизельные двигатели тяжелого транспорта (классы Е1, Е2, Е3, Е4)
Чем выше цифра, тем выше требования к маслам (исключения для классов А1 и В1). 

Требования к маслам от автопроизводителей
Ряд производителей автомобилей разрабатывают свои собственные требования к маслам, оценивая их качество на собственных двигателях. Только при эксплуатации двигателя с маслом, которое отвечает этим спецификациям, они принимают на себя полную гарантию производителя. Для этой цели автопроизводители вводят списки, в которые включены все проверенные и апробированные ими масла. К ним относятся: Mercedes-Benz, Volkswagen, BMW, Ford, Fiat … 

Производители масел стремятся получить допуски соответствующих автопроизводителей, что повышает престиж их торговых марок. 

Несколько примеров:

BMW вносит в список «специальных масел» масла со всеми проверенными и апробированными продуктами. Под специальными маслами подразумевают те масла, которые допускаются для всесезонной эксплуатации в двигателях. Условием для включения масел в специальный список являются испытания двигателя, которые разработаны BMW.

MAN в дополнение к классификации по API, спецификации MIL и CCMC требует испытания масел в двигателе MWM-B, а масел SHPD — в двигателе MAN D 2866, а с июня 1996 — в двигателях MAN M 3275 (QC 13-017) и в более мощном двигателе MAN M 3277. Соответствующие нормы имеют обозначения: 270 — для сезонных масел; 271 — для всесезонных масел; QC 13-017 — для масел SHPD (super high performance diesel oil — дизельное масло с высочайшими эксплуатационными свойствами), а также M 3275. Масла, которые прошли испытания в двигателе MAN M 3277 превосходят требования по ACEA E3-96.

Mercedes Benz издает свои списки проверенных и апробированных масел и материалов (моторных и трансмиссионных масел, консистентных масел и смазок). Апробированные моторные масла перечислены на «листах»:
Лист 226.0/1 — сезонные/всесезонные масла для дизельных легковых автомобилей с турбо наддувом должны соответствовать и CCMC PD-1.
Лист 226.5 — сезонные/всесезонные масла для бензиновых и дизельных двигателей в соответствии с листом 226.1.
Лист 227.0/1 — сезонные/всесезонные масла для дизельных двигателей с длительным сроком замены масла и для двигателей грузовых автомобилей без турбо наддува (Е1-96).
Лист 227.5 — масла отвечают указанным на листе 227.1, но их можно использовать и для бензиновых двигателей.
Лист 228.0/1 — сезонные/всесезонные масла для всех дизельных двигателей с длительным сроком замены масла и для двигателей грузовых автомобилей с турбо наддувом (Е2-96).
Лист 228.2/3 — сезонные/всесезонные масла для всех дизельных двигателей с ещё более длительным сроком замены масла и для двигателей грузовых автомобилей с дизельными двигателями выпуска 1988г (Е3-96).
Лист 228.5 — всесезонные масла для дизельных двигателей с более длительным сроком замены масла и работающих в более тяжелых условиях эксплуатации двигателей (Е4-96).
Лист 229.1 — всесезонные масла для дизельных двигателей пассажирских автобусов.

VW/Audi — спецификация масла по норме 501.01 для использования в бензиновых и дизельных двигателях без турбо наддува. Апробированные масла использования в течении года должны соответствовать норме 500.00. Масла для дизельных двигателей с турбо наддувом соответствуют норме 505.00. В нормах VW, кроме требований ACEA/CCMC, указаны дополнительные требования к маслам. При этом идет речь не только о моторных и лабораторных исследованиях, а также о физико-химических свойствах.

Кроме вышеуказанных, существуют и другие фирменные спецификации масел, например:
Volvo: VDS, VDS-2;
Rover: RES 22OL G-4, RES 22 OL PD-2, RES 22 OL D-5;
MTU Type 1, MTU Type 1;
MACK EO-K, MACK EO-L;
Ford: (USA) E3E-M2C 153-E ;
Ford: (Europa) WSE-M2C 903 ;
General Motors: GM 6094M, GM 4718M, GM 4717 M.

www.Auto-32.com

свойства масел, виды, классификация и характеристики

Начинающие водители при эксплуатации своего первого автомобиля сталкиваются с множеством вопросов. Главный из них – это выбор масла для двигателя. Казалось бы, при сегодняшнем ассортименте продукции на полках магазинов нет ничего проще, чем подобрать то, что рекомендует производитель двигателя. Но количество вопросов о маслах не уменьшается. Поэтому начинающим важно знать все о моторных маслах, свойства масел, классификацию и технические характеристики. Ведь неверный подбор смазочных материалов для двигателя может привести к плачевным последствиям. Сегодня мы детально рассмотрим данный вопрос.

Функция

Элементы силовой установки любого автомобиля обязательно находятся во взаимодействии друг с другом. В процессе этого взаимодействия возникает трение между составными частями механизмов. Из-за серьезной нагрузки некоторых деталей и узлов, сила трения между ними может быть достаточно высокой. Чтобы максимально снизить эту силу, а вместе с ней и износ, применяются смазочные материалы.

Масло, кроме того, что снижает трение, еще и охлаждает детали, отводя тепло от деталей механизмов. Еще одна функция – очистительная. Жидкость вымывает грязь и продукты износа с деталей и узлов двигателя.

Состав

Производители изготавливают несколько видов моторных масел. Свойства масел разные и зависят от химического состава продукта. Если исходить из данного критерия, то все существующие продукты можно разделить на три огромных категории. Это минеральные, синтетические ГСМ и полусинтетические.

В основе любого смазочного материала лежит базовое масло и комплекс присадок. Характеристики, эксплуатационные качества можно точно определить только по химическому составу базы. Присадки необходимы, чтобы скорректировать или улучшить свойства. При помощи различных групп присадок можно существенно поднять эксплуатационные свойства моторных масел, даже если они изготовлены из не самой лучшей базовой основы. Однако, в условиях долгого их использования, и особенно при высоких нагрузках на двигатель, присадки распадаются и конечное качество смазочной жидкости, отработавшей в моторе хотя бы половину заявленного производителем срока, можно определить лишь по качеству базы.

Основа может быть минеральной или синтетической. В комбинации эти две основы дают полусинтетическую базу.

Моторные масла представляют собой углеводороды с определенным количеством углерода. Атомы углерода соединяются в прямые и длинные, а также в разветвленные цепи. Чем цепь атомов прямее, чем более высокими качествами будет обладать масло. К примеру, разветвленным молекулам гораздо проще свернуться в шар, так как они компактнее прямых молекул. Примерно так и выглядит процесс замерзания. Разветвленные атомы замерзнут при более высоких температурах, чем атомы в прямых цепях. Но нужно получить масло, которое состоит из прямых цепей углеводородов, чтобы в нем отсутствовали примеси, не было ненасыщенных связей, колец.

Продукты, получаемые непосредственно из сырой нефти, приходят в идеальное состояние через технологичный процесс фильтрации или менее изощренными методами. В минеральных маслах углеродные цепи разветвленные, а вот в гидрокрекинговых они выпрямляются. Однако, в последнем случае отборных молекул так получить не удастся. Что касается синтетического масла, то оно изготавливается из летучих, легких газов. Наращивается длина цепи до нужного количества углеродных атомов.

Минеральные

Они изготавливаются из базового масла. Последнее производится непосредственно из сырой нефти. Чтобы получить в итоге смазывающий материал, сырье проходит процесс фильтрации посредством технологии селективной очистки. Далее из полученного материала удаляют парафины. Минеральные масла появились одними из первых и первые применялись для двигателей автомобилей. Сегодня продукция данной группы используется редко. Почему? По эксплуатационным свойствам данные масла сильно уступают продуктам синтетической и полусинтетической группы.

Химический состав минеральной основы очень зависит от качества базовой сырой нефти, пределов выкипания масляных фракций, технологий и степени очистки. Минеральная основа наиболее дешевая в производстве. Продукт получается прямой перегонкой нефти, молекулы имеют разную длину и разное строение. Из-за такой неоднородности масло имеет нестабильные вязкостно-температурные характеристики, высокую испаряемость. Также стоит отметить низкую устойчивость к окислению. Это самая распространенная основа моторных масел. Свойства масел хоть и ниже, но за счет доступной стоимости многие производители выбирают именно эту основу.

Минеральные базовые продукты поддаются улучшению и совершенствованию в двух направлениях. Первое направление – это очистка основы до такой степени, чтобы в составе оставалось лишь оптимальное количество смол, азота, серных соединений, кислот. Дополнительно вводят пакеты присадок, чтобы улучшить функциональные характеристики. Но увы, таким образом не получить продукт надлежащего качества. Второе направление – это очистка базового масла, при которой из состава полностью удаляют любые примеси. Также выполняется молекулярная модификация по технологии гидрокрекинга. В результате получается минеральное масло, обладающее рядом полезных характеристик для работы в тяжелых условиях и при высоких температурах.

Гидрокрекинговые масла

По стоимости продукция очень близка к минеральным маслам. Что касается качества, то продавцы уверяют потребителя, что у продукта есть все свойства синтетического моторного масла. Но опытный автовладелец понимает, что если бы все было так, то синтетические масла перестали бы производить за ненадобностью. На самом деле, продукция гидрокреинга ближе к «минералке» не только по стоимости, но и по технологии производства. Масла также изготавливаются из сырой нефти. Чем же тогда гидрокрекинг по химическим свойствам моторных масел лучше «минералки»?

Дело в том, что гидрокрекинговые смазочные жидкости проходят на этапе производства более глубокую технологию очистки. На первых этапах технология ничем не отличается от производства минеральных масел. А вот далее с помощью различных физико-химических методов из основы удаляют все нежелательные элементы. Это серные соединения, азот, битумные вещества, ароматические соединения. Далее удаляют парафины. Но естественно, избавиться от всех примесей посредством гидрокрекинга достаточно трудно. И это причина слабого качества минеральных смазочных жидкостей.

Интересно, что большее количество моторных масел, которые позиционируется производителем, как полусинтетические и полностью синтетические, по факту являются обыкновенными гидрокрекинговыми. Продукция Shell, ZIC, частично Castrol, Mobil и другие – все это гидрокрекинг.

Полусинтетика

Эта группа представляет собой смесь минеральной и синтетической базовых основ. В составе может содержаться до 40% синтетического продукта. Требования к производителям по соотношению основ нет, так же, как и нет четкого предписания по конкретному синтетическому компоненту. Основные свойства моторных масел данной группы находятся между минеральным и синтетическим. Характеристики лучше, чем у «минералки», но хуже, чем у синтетики.

Синтетические масла

Здесь вся продукция обладает исключительно качественными характеристиками по вязкости и температуре. Здесь температура застывания ниже, чем у минеральных аналогов. Индекс вязкости очень высокий. Это упрощает запуск двигателя зимой. Также масло этой группы отличается высокой степенью вязкости в рабочем диапазоне температур двигателя – масляная пленка не разрушится на тепловых режимах.

Продолжаем рассматривать особенности синтетических моторных масел. Свойства масел таковы, что синтетика имеет малую склонность к образованию лаковых отложений и нагара. Также можно выделить небольшую испаряемость и расход «на угар». Важно, что в синтетике используется минимальное количество присадок против загустевания. Особенно качественные сорта не содержат этих присадок и вовсе.

Все эти основные свойства моторных масел синтетической группы снижают общие механические потери и износ деталей двигателя. Но цена по сравнению с «минералкой» в 5 и более раз дороже.

Пакеты присадок

Даже самые лучшие и самые дорогие синтетические масла не способны долго сохранять свои характеристики при работе в двигателе. Причина тому – высокие нагрузки, в том числе и большие температуры. Мы рассмотрели виды и свойства моторных масел. Теперь нужно поговорить о присадках, которые и формируют свойства.

Присадки можно разделить на три основных группы – каждая рассчитана на определенные функции:

• Первая и самая обширная группа – функциональные. Это группа, обеспечивающая огромное количество положительных характеристик. Например, за счет этих присадок масло может обладать повышенным противоизносным эффектом, повышаются антиокислительные свойства моторных масел. За счет присадок не образуется пены, а детали двигателя надежно защищены от коррозии.

• Вторая группа – это так называемые вязкостные присадки. Вязкость, как известно – это одно из основных характеристик смазочных жидкостей. Функция данных присадок – повысить индекс вязкости и затем поддерживать его на определенном уровне вне зависимости от температурных режимов.

• Третья группа призвана повысить текучесть.

Классификация

Рассмотрим основные классификации и свойства моторного масла. Масла принято классифицировать по уровню вязкости, а также по энергосберегающим свойствам. Применяются разные системы классификации и маркировки. Они установлены международными стандартами. В США масла классифицируют по SAE и по API. Европейская система – ACEA. В России принято различать продукты по ГОСТ 17479.1-85.

Российская классификация

В зависимости от уровня вязкости, различают зимние, летние, а также всесезонные смазки. Обозначаются масла цифрой и буквой. Буква “з” рядом с цифрой говорит о том, что используется присадки для загустения. Чем больше цифра в маркировке, тем выше уровень вязкости. В зависимости от двигателя и типа масла, в маркировке могут присутствовать индексы – 1 или 2. 1 – это бензиновое масло, 2 – дизельное. Если буква в обозначении без индекса, то это универсальный продукт.

SAE

В этой редакции выделяют 6 видов масел для зимы и 5 для лета. Зимние обозначаются буквой W – 0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W. Для лета они имеют маркировку цифрами – чем выше цифра, тем более вязкое масло. Свойства моторных масел, их маркировка в этом варианте более понятны даже новичку.

API

По характеристикам и эксплуатационным свойствам по этой системе продукты обозначаются следующим образом. S – для бензиновых двигателей, а С – для коммерческого дизельного транспорта. Маркировка состоит из двух букв – первая говорит о категории продукта. Вторая гласит про уровень эксплуатационных качеств. Чем дальше буква расположена от начала латинского алфавита, тем более качественная жидкость. Например, класс масла с маркировкой SL значительно выше, чем SJ. Универсальные смазочные жидкости имеют индекс SG/CD, SJ/CF.

Заключение

Мы рассмотрели моторные масла, характеристики и свойства, маркировку. С помощью этой статьи начинающие автовладельцы легко разберутся в особенностях смазочных материалов. Стоит сказать, что иногда можно отступать от рекомендаций производителя, выбирая масло для двигателя более высокой или низкой вязкости. Но, как правило, завод может рекомендовать продукты с разной вязкостью. Каждый водитель выбирает для себя наиболее оптимальный вариант исходя из климатических условий. Всесезонным считается масло 15W40.

Основные свойства масел

Плотность и удельный вес

Плотность вещества — это соотношение его массы к объему (кг/м3), а удельный вес — соотношение массы определенного объема вещества к массе соответствующего объема воды при 20°С. Плотность и удельный вес зависят от температуры.

Вязкость

Вязкость — это одна из важнейших характеристик масел, которая характеризует внутреннее трение, определяет текучесть и способность обеспечить гидродинамический (жидкостной) режим смазывания. Вязкость зависит от температуры, в диапазоне рабочих температур (обычно от минус 30°С до 150°С) вязкость минеральных масел изменяется в тысячи раз.

Различают кинематическую и динамическую (абсолютную) вязкость. Первая, характерная для простых масел при положительных температурах, определяется в капиллярных вискозиметрах, а вторая — для загущенных (всесезонных) масел и масел при отрицательных температурах, определяется в ротационных вискозиметрах, ее величина зависит не только от температуры, но и от градиента скорости сдвига.

Кинематическую вязкость в технической системе единиц измеряют в Стоксах (Ст) или сантистоксах (сСт), а в системе СИ в м2/с или в мм2/с.

Динамическая вязкость представляет собой произведение кинематической вязкости на плотность жидкости, в технической системе ее измеряют в сантипуазах (сП), а в системе СИ — в миллиПаскаль-секундах (мПас), где 1 сП= 1 мПа-с.

Моторные масла, как и большинство смазочных материалов, изменяют вязкость в зависимости от своей температуры. Чем ниже температура, тем больше вязкость и наоборот.

Всесезонное масло работает в диапазоне температур от -35 (холодный пуск зимой) до 150-180ºС (работа двигателя летом под полной нагрузкой), что соответственно вызывает многократное изменение его вязкости.

Чтобы обеспечить холодный пуск двигателя (проворачивание коленвала стартером и прокачивание масла по системе смазки) при низких температурах, вязкость не должна быть очень большой.

При высоких температурах масло не должно иметь очень малую вязкость, чтобы создавать прочную масляную пленку между трущимися деталями и необходимое давление в системе.

Для обеспечения необходимой вязкости во всем диапазоне рабочих температур всесезонные моторные масла изготавливают из маловязкой основы и полимерных загущающих присадок (модификаторов вязкости). Основа, имеющая небольшую вязкость, обеспечивает нужные низкотемпературные характеристики. Молекулы загущающих присадок представляют собой “клубки” полимеров (веществ, молекулы которых состоят из большого числа повторяющихся звеньев), “набухающие” при нагревании, что сохраняет достаточную вязкость при высокой температуре.

Вязкость загущенного всесезонного масла зависит также и от скорости перемещения его слоев относительно друг друга. С ее увеличением вязкость временно снижается, поскольку “клубок” полимерной присадки “растягивается” и оказывает меньшее сопротивление перемещению слоев.

Способность снижать вязкость в зависимости от скорости уменьшает потери на внутреннее трение в масле и, соответственно, потери мощности двигателя. Например, при движении поршня от верхней или нижней мертвой точки его скорость возрастает и в определенный момент возникает гидродинамический режим смазки (масло полностью разделяет поверхности деталей). Полимерная загущающая присадка в это время понижает вязкость масла, тем самым снижая потери мощности, развиваемой двигателем.

Индекс вязкости

Индекс вязкости (сокращенно VI, от английского Viscosity Index) безрамерный показатель характеризует зависимость вязкости масла от изменения температуры. Чем больше индекс вязкости, тем меньше вязкость масла изменяется при колебании температуры. Он зависит от углеводородного состава масла, наличия вязкостных (загущающих) присадок, глубины очистки масляных фракций. Для минеральных масел без вязкостных присадок индекс вязкости составляет 85-100, масла с вязкостными присадками и синтетические масла-компоненты могут иметь индекс вязкости 120-150. У маловязких глубокоочищенных масел индекс вязкости может достигать 200.

Температура вспышки

При повышении температуры из масла выделяются пары, которые при поднесении открытого огня вспыхивают. Эта температура называется температурой вспышки, которую можно измерять либо в открытом (Cleveland), либо закрытом тигле (Pensky-Martens). Показатель характеризует наличие в масле легкокипящих фракций, он связан с испаряемостью масла в процессе эксплуатации.

Температура застывания

Температура застывания — это самая низкая температура, при которой масло еще полностью не потеряло текучесть при наклонении пробирки, в которой его охладили. Температура застывания характеризует момент резкого увеличения вязкости при снижении температуры, или кристаллизации парафина вместе с повышением вязкости в такой степени, что масло становится твердым.

Щелочное число (TBN) и кислотное число (TAN)

В процессе эксплуатации в смазочных маслах накапливаются кислые и/или щелочные продукты, которые образуются в результате окисления, разрушения молекул базового масла и присадок, загрязнения масел, в том числе, накопления в них продуктов неполного сгорания топлива, сажи. Общее щелочное число (TBN) и общее кислотное число (TAN) анализируются в лабораторных условиях. TBN выражается через количество гидроокиси калия в миллиграммах, эквивалентное количеству всех щелочных компонентов, содержащихся в 1 г. масла (мг КОН/г). TAN выражается через количество гидроокиси калия в мг, необходимое для нейтрализации кислых продуктов, содержащихся в 1 г. масла (мг КОН/г).

Свойства моторного масла

Для чего же в двигателе нужно масло? На первый взгляд, ответ очевиден – для уменьшения трения между деталями путём их смазки. Однако, это далеко не единственное свойство моторного масла, а при современных технологиях производства материалов и обработки их поверхностей, возможно, уже и не основное. Все его свойства вытекают из функций, которые масло должно выполнять в моторе, а их, помимо собственно снижения трения деталей, ещё как минимум четыре:

• защита от износа
• очищение мотора от продуктов его «жизнедеятельности»
• охлаждение
• сохранение эластичности резинополимерных деталей

Смазывание.

Пробежимся вкратце по физической сути этих функций: со смазыванием, как наиболее очевидной задачей масла, всё понятно. Уменьшается трение и, как следствие, энергопотери на его преодоление. Здесь нужно понимать, что при замене пары трения металл-металл на пару трения масло-масло трение не станет нулевым. Какая-то часть мощности двигателя всё же будет расходоваться на преодоление трения между слоями масла. И величина этих затрат напрямую зависит от такого свойства, как вязкость. Подробно об этом можно будет почитать в статье по вязкости моторных масел, а в общем, чем больше вязкость, тем больше затраты энергии на её преодоление. Надпись на банке вида 5w-40 как раз и обозначают эту вязкость, в данном случае нам интересна вторая цифра, варьирующаяся в пределах от 20 до 60 (для моторных масел).

Защита от износа.

Весьма близко к функции смазывания относится и функция защиты от износа, поскольку понятно, что при трении двух твёрдых тел эти тела будут изнашиваться, то есть портиться. Менее очевидно свойство современных масел задерживаться на поверхностях даже при выключенном двигателе, что даёт возможность уменьшить износ при запуске двигателя, а большая его часть как раз и происходит в этот момент. Один из всемирно известных брэндов (угадайте кто:)) даже назвал в честь этого свойства линейку своих масел. Это, кстати, не значит, что у масел других производителей этого свойства нет, просто в данном случае было решено выпятить это в рекламных целях. Ну и хорошо, у нас есть наглядное подтверждение вышенаписанному.

Очищение.

Ещё один пример монетизации свойств масел хитрыми маркетологами – рекламная компания другого известного брэнда, акцентирующего внимание на моющих свойствах моторного масла. Но отмыть грязь с двигателя мало, нужно ещё и удержать её от повторного оседания на поверхность. Всем этим и занимается связка моющих и диспергирующих присадок, накапливающих в себе всю отмытую и вновь поступившую в объём масла грязь, не давая ей слипаться и, превращаясь в большие частицы, портить поверхность деталей, а то и закупоривать тонкие масляные каналы. И напрасно некоторые автолюбители бракуют масло, быстро темнеющее в процессе эксплуатации. Это всего лишь показатель активной работы этой свойства масла. Причём потемнеть оно может уже после нескольких километров пробега, ничего страшного в этом нет. Ну, в случае особо запущенного двигателя, в который впервые залили хорошее масло с высокими моющими свойствами, можно сократить пробег до следующей замены в два раза. Гораздо подозрительнее, когда после 5-8 тысяч километров пробега масло такое же светлое, как при заливке. Поскольку в процессе работы любого ДВС неизбежно возникает загрязнение двигателя, получается, раз грязи нет в масле, значит она осталась на двигателе.

Охлаждение.

Очередная польза от масла – охлаждение деталей цилиндропоршневой группы, с ним соприкасающихся. Тоже очень важная функция, поскольку никакого другого охлаждения у поршня и поршневых колец нет. При тепловом расширении этих деталей выше расчётных показателей клина, скорее всего не будет, но зазор между цилиндром и поршнем уменьшится, увеличив вероятность непосредственного их соприкосновения. Чревато повышенным износом. А самое главное, что при неохлаждаемом поршне повышается температура топливной смеси, что способствует появлению детонации, которая ещё больше нагревает поршень, и так далее, по замкнутому кругу…

Сохранение уплотнений.

Последняя из основных функций – сохранение в рабочем состоянии всевозможных резинок, используемых в двигателе. Крайне неприятная картина получится, если вдруг при запуске двигателя в холодную погоду через убитый сальник вытечет всё масло. Поскольку больше о сальниках заботиться «некому», масло специально тестируют на совместимость с материалами уплотнений и добавляют специальные присадки, сохраняющие их эластичность.

Вот такими полезными свойствами обладает масло в моторе, поэтому считаю вполне справедливым утверждение о том, что масло – это ещё одна деталь двигателя, параметры которой, кстати, учитываются при инженерных расчётах этого самого двигателя. Так что заливка масла с «нерасчётными» характеристиками примерно равна по последствиями с установкой некондиционной детали. Существенно уменьшает ресурс двигателя и в перспективе выливается в капитальный ремонт.

Моторные масла и их назначение

10.03.2014

Гарантированный срок хранения моторных масел — 5 лет со дня производства. Дата производства обычно нанесена на боковой поверхности канистры в формате день/месяц/год. Правила хранения моторного масла требуют, чтобы в помещении была нормальная влажность и температура не должна превышать 60°C. Также нельзя замораживать масла. Это значит, что температура хранения не должна быть ниже температуры застывания (Poor point).

 

 

МОТОРНЫЕ МАСЛА

Товарные масла и их назначение

Технология получения товарных масел довольно сложная и трудоем­кая. Базовое масло получают смешиванием дистиллятного (полученно­го из мазута) и остаточного (полученного из гудрона), прошедших соот­ветствующие виды очисток от нежелательных компонентов (смол, сернистых соединений, высокозастывающих компонентов и др.). Затем к базовому маслу, отвечающему требованиям стандарта по ряду физико-химических показателей качества, добавляют комплекс присадок. При добавлении присадок учитывают их совместимость, т.е. присадки должны выполнять только свои функции, для которых они предназначены, не ухудшая других качеств масла и не влияя на действие других присадок. Кроме того, присадки не должны выпадать в осадок и разлагаться при хранении масел. Учитываются и эксплуатационные фак­торы работы масел: температура, давление, наличие цветных металлов и сплавов, вид топлива и др. Поэтому состав присадок (а соответствен­но и масел) для двигателей (бензиновых и дизельных, малофор­сированных и высокофорсированных, турбонаддувных и без турбонаддува) различен.

Механический коэффициент полезного действия двигателя в значительной степени зависит от потерь энергий на трение, которые могут быть уменьшены за счет образования оптимального режима трения. Как известно, наиболее Малы потери на трение и износы при гидродинамической (жидкостной) смазке, зависящей от вязкости масла. 6 условиях гидродинамического трения (смазки) работают подшипники коленчатого вала.

Много узлов работает в условиях полужидкостного или граничного трения, коэффициент которого зависит от качества масла, часто называ­емого маслянистостью, от наличия соединений, способных образовы­вать масляную, пленку на металле. К таким узлам относятся, например, пара «шейка — вкладыши подшипников коленчатого вала» в момент пуска двигателя, поршневые кольца в момент нахождения поршня в вер­хней мертвой точке (когда вязкость масла и скорость поршня имеют минимальные значения).

Основное назначение моторных масел:

уменьшение износа трущихся деталей и снижение коэффициента трения, уменьшение потерь мощности на трение;

охлаждение трущихся деталей;

уплотнение зазоров;

предохранение поверхностей от коррозии.

Моторные масла должны обеспечивать надежный пуск двигателя при любой температуре, малый расход масла и топлива при работе двигате­ля, большой срок работы без замены. Для этого масла должны обладать определенными эксплуатационными качествами, которые зависят от типа двигателя, его конструктивных особенностей, режима работы, условий эксплуатации, применяемого топлива. Эксплуатационные ка­чества масел характеризуются рядом физико-химических показателей, которые не являются постоянными, а изменяются по мере совершенст­вования автомобильного транспорта и другой техники,

Для чего необходимо знать вязкость и индекс вязкости масел

Одним из показателей качества масла является его вязкость (сила внутреннего трения). От ее значения зависят техническое состояние двигателя, расход топлива и масла. По вязкостным показателям подбирается масло для определенного двигателя в зависимости от кон­струкции, технического состояния, условий эксплуатации, сезонности и других факторов. Значение вязкости масла входит в его маркировку в виде цифрового индекса, например, M-8B-I, М-10Г2 где цифры 8 и 10 обозначают значение кинематической вязкости в мм²/с при 100°С. Ис­пользование маловязких масел (тем более загущенных — всесезонных) позволяет экономить топливо. Но, с другой стороны, использование ма­ловязкого масла может стать причиной повышенного износа деталей, в том числе абразивного, увеличения расхода масла на угар. Например, расход масла М-5з/12Г1 на угар больше по сравнению с расходом на угар масла М-12Г1. Но применение масел с повышенной вязкостью свя­зано с увеличением механических потерь, ухудшением пуска двигателя, увеличением пусковых износов. Масла подбирают такой вязкости, кото­рая обеспечивала бы надежную смазку, небольшой расход на угар, легкий пуск двигателя, отвод теплоты и др. Оптимальное значение вяз­кости масла в каждом конкретном случае обеспечивает минимальный износ деталей двигателя, достаточную скорость подачи масла к цилиндрам, максимальный отвод теплоты (масло отводит 1,5…4,5% теплоты, выделяемой при сгорании топлива), уплотнение зазоров (это, в свою очередь, обеспечивает минимальный прорыв отработавших газов в масляный картер и расход масла на угар). Масла, в зависимости от вязкостных свойств, используются при зимней и летней эксплуатации. Использование зимой летних сортов масел ведет к дополнительному расходу топлива до 8%; использование зимних масел летом — к повы­шенному износу двигателя, ‘увеличению расхода масла на угар.

От значения вязкости зависит прокачиваемость по масляной системе, отвод тепла от трущихся поверхностей, их чистота. Это обес­печивает масло с меньшей вязкостью. Для уплотнения зазоров в изно­шенных двигателях при работе с повышенными давлениями требуются масла с более высокой вязкостью. В двигатели легковых авто­мобилей при падении давления в масляной системе иногда заливают высоковязкие авиационные масла типа МК-22, МС-20,чего делать не следует. Вязкость этих масел в среднем в два раза больше допустимой для масел легковых автомобилей. В данной ситуации следует выяснить причину падения давления в системе и ус­транить ее. В критическом случае, как исключение, возможно кратковре­менное применение масла МС-20 (оно выпускается без присадок).

Если при падении давления в масляной системе объем масла в кар­тере повышается, значит в него попало несгоревшее топливо (или антифриз) и его необходимо срочно заменить.

Вязкость не является величиной постоянной, она изменяется с изме­нением температуры. Качественными маслами являются те, которые имеют небольшую вязкость при отрицательных температурах и обес­печивают хорошую текучесть, минимальные пусковые износы, а при рабочих температурах имеют высокую вязкость (то есть вязкость остается стабильной независимо от температуры) и хорошие смазочные свойства. Для характеристики вязкостно-температурных свойств масел существует ряд показателей: значение вязкости при температурах 100, 50, О, -18°С, соотношение вязкостей при различных температурах, вяз­костно-температурные коэффициенты, индексы вязкости.

 

Междуна­родным показателем вязкостно-температурных свойств масел является индекс вязкости.

Индекс вязкости —безразмерная условная величина, характеризую­щая степень изменения вязкости с изменением температуры, наклон вязкостно-температурной кривой. Чем меньше изменяется вязкость с изменением температуры, тем выше индекс вязкости. Качественными маслами (по вязкостно-температурным свойствам) являются масла с индексом вязкости выше 100. В первую очередь это всесезонные с индексом вязкости выше 125. Сезонные масла (зимние и летние) могут иметь индекс вязкости менее 100.

С целью улучшения вязкостно-температурных свойств масел, повы­шения индекса вязкости готовят так называемые загущенные масла. Их получают из маловязких индустриальных масел типа веретенного, турбинного, трансформаторного и др. с высоким индексом вязкости путем добавления вязкостных (полимерных) присадок. Например, марка масла М-5з/10Г1 обозначает, что данное масло имеет товарную вяз­кость, равную 10 мм²/с при 100°С, а приготовлено оно из масла с началь­ной вязкостью 5 мм²/с при 100°С добавлением вязкостных присадок (буква з — загущенное, а не зимнее). Загущенные масла готовятся для всесезонного использования.

Работа на загущенных маслах обеспечивает эксплуатацию двигателя в широком диапазоне температур. Их использование экономически це­лесообразно: облегчается пуск двигателя зимой (при пуске срабатывает вязкость масла, из которого приготовлено товарное), снижаются пуско­вые износы двигателя, уменьшается расход топлива и масла. Например, зимние масла M-8B1, М-8Г1 обеспечивают пуск двигателя без применения средств облегчения пуска до температур -10°С, тогда как всесезонное масло М-6з/10Г1 обеспечивает пуск двигателя до темпера­тур -22…-25°С.-

Кроме вязкостных свойств, масла должны иметь хорошую масля­нистость, прочную масляную пленку. Создать такую пленку для работы в современных двигателях за счет соединений, входящих в состав ба­зового масла, как отмечалось выше, не удается. Высокая вязкость масла не предопределяет прочности масляной пленки. Например, многим известен нигрол (старое название трансмиссионного масла), имеющий высокую вязкость при 20°С, который при нагреве до 40°С и выше течет как вода, теряя при этом смазочные свойства. Для предот­вращения износа, сваривания металлических поверхностей, задира и т.п. к маслам добавляют противозадирные, противоизносные, анти­фрикционные присадки.

Как облегчить пуск двигателя при отсутствии необходимого масла

Для масел, работающих при низких температурах окружающего воз­духа, большое значение имеет их подвижность. Масла, обладающие очень большой вязкостью или потерявшие подвижность, использовать нельзя. Практикой установлено, что пуск двигателя зависит не от потери подвижности (в зависимости от температуры застывания рекомендова­лось использовать масла на 10…15°С выше этой температуры), а от зна­чения пусковой вязкости —чем она меньше, тем быстрее обеспечивает­ся необходимая частота вращения коленвала.