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.
Характеристики моторных масел
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:
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 |
Поэтому логично, что ученые задались целью разработать метод анализа безопасности растительных масел, лишенный упомянутых недостатков классических стандартных методов. Результат такой работы – CDR FoodLab® – аналитическая система для определения показателей качества растительных масел и животных жиров.
Кинематическая вязкость моторного масла при 40 и 100 градусах
О значении кинематической вязкости я уже писал в статье, где разбирал вязкость SAE, но немного освежу информацию и здесь. Чтобы вы понимали, что это за показатель, зайдем издалека. Масло в двигателе не сохраняет одну стабильную температуру, во время движения она постоянно меняется и может достигать 140-150 градусов. На приборную панель выводятся показания температуры охлаждающей жидкости, которая в норме не превышает 90 градусов, температура масла же в основном далека от этого показателя.
Как связана кинематическая вязкость и стандарт SAE J300
При нагреве масло становится жиже, и чем выше температура, тем выше текучесть масла. Стандарт SAE J300 прописывает значения вязкости разных марок масел при высоких и низких температурах. Об отрицательных температурах мы поговорим ниже.
Вторая цифра вязкости по SAE – это и есть высокотемпературное значение, то есть какая максимальная и минимальная вязкость при 40 и 100 градусах должна быть у масла, чтобы оно могло называться Xw-20, Xw-30, Xw-40 и т.д. Большинство водителей думает, что это указание на климат, при котором может использоваться масло, но это в корне не верное утверждение. Это показатель вязкости масла при рабочих температурах.
Зачем это нужно. Двигатели имеют совершенно разные конструкции, в зависимости от модификации, отличается расстояние между трущимися элементами, толщина масляных каналов. От текучести масла при рабочей температуре зависит толщина масляной пленки и проходимость его по масляным каналам, при недостаточной вязкости пленка будет недостаточно толстой, движущиеся детали трутся друг об друга и наступает их износ. При избыточной вязкости масло не сможет прокачаться по каналам и наступит масляное голодание, пленка на трущихся деталях будет слишком толстой, что приведет к перегрузке и перегреву. Речь идет о толщине, равной микронам, но все же для двигателя важны и такие значения.
Как измеряется кинематическая вязкость
Специальным прибором, который измеряет время, необходимое образцу для истечения при заданной температуре. Измеряется в мм2/с. Для масел разной вязкости по SAE приняты разные пороги вязкости при 40 и 100 градусах, чаще всего при оценке масла обращают внимание на вязкость при очень высокой температуре, то есть при 100 градусах по Цельсию. Посмотреть стандарты вы можете в таблице ниже.
| Класс вязкости | Динамическая вязкость при 150 градусах и высокой скорости сдвига |
|---|---|
| 20 | 2.6 |
| 30 | 2.9 |
| 40 | 2.9 для классов 0W-40, 5W-40, 10W-40 |
| 40 | 3.7 для классов 15w-40, 20W-40, 25W-40 и 40 |
| 50 | 3.7 |
| 60 | 3.7 |
Кинематическая вязкость при выборе моторного масла
С этим все понятно, выбираем масла только в той категории вязкости по SAE, которая рекомендована производителем двигателя. Но здесь мы видим следующую картину: у каждого производителя свой показатель кинематической вязкости, который не выбивается за рамки стандарта SAE, но все же может иметь значительную разницу. Здесь тоже нельзя оценивать масла: больше – значит лучше.
Если кинематическая вязкость стоит на самой высокой границе стандарта, такое масло покажет высокие защитные качества, будет хорошо удерживаться на деталях (хотя эта способность зависит не только от вязкости), но при этом усилит сопротивление деталей, то есть вызовет перегрев и потребует бОльших затрат топлива для движения. Масла с вязкостью у нижней границы хорошо смажут детали, потребуют меньших затрат топлива для их движения, но при перегрузке могут не создать необходимую защиту, то есть подходят в основном для спокойной езды.
Динамическая вязкость моторного масла CCS и MRV
Этот показатель определяет низкотемпературные характеристики масла и тоже относится к стандарту SAE J300, в нем обозначается первой цифрой и буквой W. Большинство водителей определяет применяемость масла в зимний период в своем климате только по этим двум символам в маркировке SAE, но по своему опыту могу сказать, что не стоит. Некоторые масла с маркировкой 10W могут иметь более выдающиеся низкотемпературные характеристики, чем масла 5W, если рассматривать показатели динамической вязкости. Этот показатель напрямую зависит от состава масла, то есть его основы. К примеру, большое влияние на низкотемпературные качества оказывает ПАО, синтетика лучше сохраняет текучесть в мороз, чем минеральные или полусинтетические масла. Так что при выборе смотрите на показатель динамической вязкости CCS или MRV – чем он дальше от верхнего порога, тем лучше.
CCS и MRV – что это и как определяется
И кратко определимся, что это за показатели. CCS (Cold Crank Simular) – имитация холодного пуска, определяет максимальную вязкость при заданной отрицательной температуре, которая позволит запустить двигатель штатными системами запуска. Вязкость CCS определяется при температурах от -10 до -35 градусов Цельсия, установленная температура зависит от класса масла по SAE, показатели для каждого класса можете посмотреть в таблице ниже.
MRV (Mini Rotary Viscometer) – тест на прокачиваемость. В данном случае определяется максимальная динамическая вязкость масла, при которой оно прокачается по каналам во все пары трения в момент пуска мотора. То есть первый тест определяет, при каких температурах пуск будет возможен, а второй тест – при каких он будет безопасен, без длительного масляного голодания деталей. Этот показатель определяется при температуре от -15 до -40 градусов Цельсия, тоже зависит от класса вязкости по SAE.
| Класс вязкости | Имитация холодного пуска CCS | Прокачиваемость MRV |
|---|---|---|
| 0W | 6200 при -35 | 60000 при -40 |
| 5W | 6500 при -30 | 60000 при -35 |
| 10W | 7000 при -25 | 60000 при -30 |
| 15W | 7000 при -20 | 60000 при -25 |
| 20W | 9500 при -15 | 60000 при -20 |
| 25W | 13000 при -10 | 60000 при -15 |
Учитывайте, что в тестах до указанной температуры остужается именно масло. В реальных условиях температура двигателя редко опускается до того же значение, что и температура окружающего воздуха. К примеру, если зимой у вас за окном -35 градусов, двигатель должен простоять без работы двое суток, чтобы масло в нем остыло до такой же температуры.
До недавнего времени контроль качества и безопасности растительных масел осуществлялся различными стандартными методами, среди которых – как химические, так и приборные (газожидкостная хроматография).
Щелочное число и кислотное число — параметры масла, которые расскажут о его остаточном ресурсе
Часто в процессе эксплуатации механизмы внезапно выходят из строя, казалось бы, без причины. Однако анализ работавшего в механизме масла покажет существенные отклонения его характеристик от нормы, например, снижение щелочного числа и, как следствие, повышение кислотного.
Кислотное число (КЧ) – это мера содержания кислот в масле, определяемое, как правило, для индустриальных масел, которые предназначены для систем без картера.
Щелочное число (ЩЧ) – это мера запаса щелочности масла, определяемое, как правило, у моторных масел, которые используются в системах с картером. Картер, в данном случае, является сборником кислот, образующихся в масле при сгорании топлива и попадающих туда при прорыве продуктов сгорания.
Изменение двух параметров масла — кислотного и щелочного чисел — явления взаимосвязанные. Значение КЧ в процессе эксплуатации всегда становится выше, а ЩЧ ниже. Именно баланс между этими двумя показателями — критерий, показывающий остаточный ресурс смазочного материала.
Масло, вступая в реакцию с кислородом, подвергается необратимому разложению – окислению, что ведет к образованию шлама, лакообразных отложений, коррозии и в итоге выходу техники из строя.
Для замедления начала окисления применяют антиокислительные присадки (антиоксиданты), а в моторные масла ещё и высокощелочные моющие присадки (детергенты). Первые – противодействуют окислению, вторые – нейтрализуют вредные кислоты, образующиеся при сгорании топлива. Но защищая масла, и те и другие присадки исчерпываются, что отражается на показателях КЧ и ЩЧ.
Увеличение КЧ относительно свежего рабочего масла говорит о степени деградации масла или загрязнении кислотами. А снижение ЩЧ о степени исчерпания запаса щелочности, способной нейтрализовать кислоты.
И если КЧ в моторном масле стало больше, чем ЩЧ, то данный показатель говорит о начале активного смолообразования. И в результате образовывается не только шлак, нагар и шлам, оседающий на самых прогретых частях двигателя, но и происходит разъедание деталей, таких как турбина, клапаны, поршневые кольца.
Как определяются данные числа?
Оба числа определяют титрованием, результат которого выражают в мг гидроксида калия (КОН), необходимом:
- для нейтрализации кислых компонентов в 1 г масла – в случае определения КЧ,
- для нейтрализации избытка кислоты, который потребовался для нейтрализации запаса щелочности 1 г масла – в случае ЩЧ.
При титровании на КЧ применяют щелочь — раствор гидроксида калия (КОН), а для ЩЧ — кислоту, и чаще всего соляную, при этом результат в обоих случаях выражают в мг КОН на 1 г масла, исходя из того, что 1 единица ЩЧ нейтрализует 1 единицу КЧ.
Процесс анализа в лаборатории SGS:
- Отбирается проба масла.
- В нее добавляется реагент с известной концентрацией вещества.
- Наполненная емкость ставится в автоподатчик прибора.
- Прибор определяет щелочное число масла, оценивая достижение точки эквивалентности и рассчитывает результаты по графику. По точке эквивалентности вычисляется щелочное число или кислотное число образца в миллиграммах.
Если простыми словами, то суть тестирования сводится к расчету количества щелочи или кислоты, которое требуется для того, чтобы сделать кислотно-щелочной баланс масла нейтральным.
