Кинематическая и динамическая вязкость масла. Классификация моторных масел по вязкости Кинематическая вязкость масла при 100 какая лучше

Вязкость моторного масла - основная характеристика, по которой выбирают смазочную жидкость. Она может быть кинематической, динамической, условной и удельной. Однако чаще всего для выбора того или иного масла пользуются показателями кинематической и динамической вязкости. Их допустимые показатели четко указывает производитель двигателя автомобиля (зачастую допускается два или три значения). Правильный подбор вязкости обеспечивает нормальную работу двигателя с минимальными механическими потерями, надежную защиту деталей, нормальный расход топлива. Для того, чтобы подобрать оптимальную смазку, необходимо тщательно разобраться в вопросе вязкости моторного масла.

Классификация вязкости моторных масел

Вязкость (другое название - внутреннее трение) в соответствии с официальным определением - это свойство текучих тел оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. При этом выполняется работа, которая рассеивается в виде тепла в окружающую среду.

Вязкость - величина непостоянная, и она меняется в зависимости от температуры масла, имеющихся в его составе примесей, значения ресурса (пробега мотора на данном объеме). Однако эта характеристика определяет положение смазывающей жидкости в определенный момент времени. А при выборе той или иной смазывающей жидкости для двигателя необходимо руководствоваться двумя ключевыми понятиями - динамической и кинетической вязкостью. Их еще называют низкотемпературной и высокотемпературной вязкостью соответственно.

Исторически так сложилось, что автолюбители по всему миру определяют вязкость по так называемому стандарту SAE J300. SAE - это аббревиатура названия организации Сообщества автомобильных инженеров, которое занимается стандартизацией и унификацией различных систем и понятий, используемых в автомобилестроении. А стандарт J300 характеризует динамическую и кинематическую составляющие вязкости.

В соответствии с этим стандартом существует 17 классов масел, 8 из них зимних и 9 летних. Большинство масел, используемых в странах СНГ имеют обозначение XXW-YY. Где XX - обозначение динамической (низкотемпературной) вязкости, а YY - показатель кинематической (высокотемпературной) вязкости. Буква W означает английское слово Winter - зима. В настоящее время большинство масел являются всесезонными, что и находит отражение в таком обозначении. Восемь же зимних - это 0W, 2,5W, 5W, 7,5W, 10W, 15W, 20W, 25W, девять летних - 2, 5, 7,10, 20, 30, 40, 50, 60).

В соответствии со стандартом SAE J300 моторное масло должно соответствовать следующим требованиям:

• Прокачиваемость. Особенно это актуально для работы двигателяпри низких температурах. Насос должен без проблем качать масло по системе, а каналы не забиваться загустевшей смазывающей жидкостью.
• Работа при высоких температурах. Тут обратная ситуация, когда смазывающая жидкость не должно испаряться, угорать, и надежно защищать стенки деталей за счет образования на них надежной защитной масляной пленки.
• Защита двигателя от износа и перегрева. Это касается работы во всех температурных диапазонах. Масло должно обеспечивать защиту от перегрева двигателя и механического износа поверхностей деталей во время всего эксплуатационного периода.
• Удаление продуктов сгорания топлива из блока цилиндров.
• Обеспечение минимальной силы трения между отдельными парами в двигателе.
• Уплотнение зазоров между деталями цилиндро-поршневой группы.
• Отведение тепла от трущихся поверхностей деталей двигателя.

На перечисленные свойства моторного масла динамическая и кинематическая вязкости влияют каждая по своему.

Динамическая вязкость

В соответствии с официальным определением, динамическая вязкость (она же абсолютная) характеризует силу сопротивления маслянистой жидкости, которая возникает во время движения двух слоев масла, удаленных на расстояние один сантиметр, и движущихся со скоростью 1 см/с. Единица ее измерения - Па с (мПа с). Имеет обозначение в английской аббревиатуре CCS. Тестирование отдельных образцов выполняется на специальном оборудовании - вискозиметре.

В соответствии со стандартом SAE J300 динамическая вязкость всесезонных (и зимних) моторных масел определяется так (по сути, температура проворачиваемости):

• 0W - используется при температуре до -35°С;
• 5W - используется при температуре до -30°С;
• 10W - используется при температуре до -25°С;
• 15W - используется при температуре до -20°С;
• 20W - используется при температуре до -15°С.

Также стоит отличать температуру застывания и температуру прокачиваемости . В обозначении вязкости речь идет именно о прокачиваемости, то есть, состоянии. когда масло может беспрепятственно распространиться по масляной системе в допустимых температурных рамках. А температура его полного застывания обычно на несколько градусов ниже (на 5...10 градусов).

Как вы можете видеть, для большинства регионов Российской Федерации масла со значением 10W и выше НЕ могут быть рекомендованы к использованию как всесезонное . Это находит прямое отражение в допусках различных автопроизводителей для машин, реализуемых на российском рынке. Оптимальными для стран СНГ будут масла с низкотемпературной характеристикой 0W или 5W.

Кинематическая вязкость

Другое ее название - высокотемпературная, с ней разбираться гораздо интереснее. Здесь, к сожалению, нет такой же четкой привязки, как у динамической, и значения имеют другой характер. Фактически эта величина показывает время, за которое некоторое количество жидкости выливается через отверстие определенного диаметра. Измеряется высокотемпературная вязкость в мм²/с (другая альтернативная единица измерения сантистокс - сСт, существует следующая зависимость - 1 сСт = 1 мм²/c = 0,000001 м²/c).

Наиболее популярные коэффициенты высокотемпературной вязкости по стандарту SAE - 20, 30, 40, 50 и 60 (перечисленные выше меньшие значения используются редко, например, их можно встретить у некоторых японских машинах, использующихся на внутреннем рынке этой страны). Если сказать в двух словах, то чем меньше этот коэффициент, тем масло жиже , и наоборот, чем выше - тем оно гуще . Лабораторные тесты проводят при трех температурах - +40°С, +100°С и +150°С. Прибор, при помощи которого проводят опыты - ротационный вискозиметр.

Три эти температуры выбраны не случайно. Они позволяют увидеть динамику изменения вязкости при различных условиях - нормальных (+40°С и +100°С) и критических (+150°С). Испытания проводятся и при других температурах (а по их результатам строятся соответствующие графики), однако эти температурные значения приняты за основные точки.

И динамическая и кинематическая вязкости напрямую зависят от плотности. Зависимость между ними следующая: динамическая вязкость является произведением кинематической вязкости на плотность масла при температуре +150 градусов по Цельсию . Это вполне соответствует законам термодинамики, ведь известно, что при повышении температуры плотность вещества уменьшается. А это значит, что при постоянной динамической вязкости кинематическая при этом будет снижаться (о чем соответствуют и ее низкие коэффициенты). И наоборот при снижении температуры кинематические коэффициенты увеличиваются.

Прежде чем перейти к описанию соответствий описанных коэффициентов, остановимся на таком понятии как High temperature/High shear viscosity (сокращенно - HT/HS). Это отношение температуры работы двигателя к высокотемпературной вязкости. Оно характеризует текучесть масла при испытуемой температуре, равной +150°С. Это значение было введено организацией API в конце 1980-х годов для лучшей характеристики выпускаемых масел.

Таблица высокотемпературной вязкости

Обратите внимание, что в новых версиях стандарта J300 масло с вязкостью SAE 20 имеет нижнюю границу, равную 6,9 сСт. Те же смазывающие жидкости, у которых это значение ниже (SAE 8, 12, 16), выделены в отдельную группу под названием энергосберегающие масла . По классификации стандарта ACEA они имеют обозначение A1/B1 (устаревший после 2016 года) и A5/B5.

Индекс вязкости

Существует еще один интересный показатель - индекс вязкости . Он характеризует снижение кинематической вязкости с увеличением рабочей температуры масла. Это относительная величина, по которой можно условно судить о пригодности смазывающей жидкости работать при различных температурах. Его вычисляют эмпирически, сопоставляя свойства при разных температурных режимах. В хорошем масле этот индекс должен быть высоким, поскольку тогда его эксплуатационные характеристики мало зависят от внешних факторов. И наоборот, если индекс вязкости определенного масла маленький, то такой состав очень зависит от температуры и прочих рабочих условий.

Другими словами можно сказать, что при низком коэффициенте масло быстро разжижается. А из-за этого толщина защитной пленки становится очень маленькой, что приводит к значительному износу поверхностей деталей двигателя. А вот масла с высоким индексом способны работать в широком температурном диапазоне и полностью справляться со своими задачами.

Индекс вязкости напрямую зависит от химического состава масла . В частности, от количества в нем углеводородов и легкости используемых фракций. Соответственно, минеральные составы будут иметь самый плохой индекс вязкости, обычно он находится в диапазоне 120...140, у полусинтетических смазывающих жидкостей аналогичное значение будет 130...150, а “синтетика” может похвастаться самыми лучшими показателями - 140...170 (иногда даже до 180).

Высокий индекс вязкости синтетических масел (в отличие от минеральных при их одинаковой вязкости по SAE) позволяет использовать такие составы в широком температурном диапазоне.

Можно ли смешивать масла разной вязкости

Довольно распространенной бывает ситуация, когда автовладельцу по какой-либо причине нужно долить в картер двигателя иное масло, чем то, которое уже находится там, особенно при условии, что они имеют разные вязкости. Можно ли так делать? Ответим сразу - да, можно, однако с определенными оговорками.

Основное, о чем стоит сказать сразу - все современные моторные масла можно смешивать между собой (разной вязкости, синтетику, полусинтетику и минералку). Это не вызовет никаких негативных химических реакций в картере двигателя, не приведет к образованию осадка, вспениваемости или другим негативным последствиям.

Падение плотности и вязкости при повышении температуры

Доказать это очень легко. Как известно, все масла имеют определенную стандартизацию по API (американский стандарт) и ACEA (европейский стандарт). В одних и других документах четко прописаны требования безопасности, в соответствии с которыми допускается любое смешивание масел таким образом, чтобы это не вызывало каких-либо разрушительных последствий для двигателя машины. А поскольку смазывающий жидкости соответствуют этим стандартам (в данном случае не важно, какому именно классу), то и требование это соблюдается.

Другой вопрос - стоит ли смешивать масла, тем более разной вязкости? Делать такую процедуру допускается лишь в крайнем случае, например, если в данный момент (в гараже или на трассе) у вас нет подходящего (идентичного тому, что находится в данный момент в картере) масла. В этом экстренном случае можно долить смазывающую жидкость до нужного уровня. Однако дальнейшая эксплуатация зависит от разницы старого и нового масел.

Так, если вязкости очень близки, например, 5W-30 и 5W-40 (а тем более производитель и их класс одинаковы), то с такой смесью вполне можно ездить и дальше до очередной смены масла по регламенту. Аналогично допускается смешивать и соседние по значению динамической вязкости (например, 5W-40 и 10W-40. В результате вы получите некое среднее значение, которое зависит от пропорций того и другого состава (в последнем случае получится некий состав с условной динамической вязкостью 7,5W-40 при условии смешивания их одинаковых объемов).

Также допускается к длительной эксплуатации смесь близких по значению вязкости масел, которые однако относятся к соседним классам. В частности, допускается смешивать полусинтетику и синтетику, или минералку и полусинтетику. На таких составах можно ездить длительное время (хотя и нежелательно). А вот смешивать минеральное масло и синтетическое, хотя и можно, но лучше доехать на нем лишь до ближайшего автосервиса, и там уже выполнить полную замену масла.

Что касается производителей, то тут аналогичная ситуация. Когда у вас есть масла разной вязкости, но от одного производителя - смешивайте смело. Если же к хорошему и проверенному маслу (в котором вы уверены, что это не подделка) от известного мирового производителя (например, таких как или ) добавляете похожее как по вязкости, так и по качеству (в том числе стандартам API и ACEA), то в таком случае на машине тоже можно ездить еще длительное время.

Также обратите внимание на допуски автопроизводителей. Для некоторых моделей машин их производитель прямо указывает, что используемое масло должно обязательно соответствовать допуску. В случае, если добавляемая смазывающая жидкость не имеет такого допуска, то длительное время на такой смеси ездить нельзя. Нужно как можно быстрее выполнить замену, и залить смазку с необходимым допуском.

Иногда возникают ситуации, когда смазывающую жидкость нужно залить в дороге, и вы подъезжаете к ближайшему автомагазину. Но в его ассортименте нет такой смазывающей жидкости, как и в картере вашего авто. Что делать в таком случае? Ответ простой - залить аналогичное или лучше. Например, вы пользуете полусинтетикой 5W-40. В этом случае желательно подобрать 5W-30. Однако тут нужно руководствоваться теми же соображениями, которые были приведены выше. То есть, масла не должны сильно отличаться друг от друга по характеристикам. В противном случае полученную смесь нужно как можно быстрее заменить на новый подходящий для данного двигателя смазывающий состав.

Вязкость и базовое масло

Многих автолюбителей интересует вопрос о том, какую вязкость имеет , и полностью масло. Он возникает потому что существует распространенное заблуждение, что у синтетического средства якобы вязкость лучше и именно поэтому «синтетика» лучше подходит для двигателя автомобиля. И напротив, якобы минеральные масла обладают плохой вязкостью.

На самом деле это не совсем так . Дело в том, что обычно минеральное масло само по себе гораздо гуще, поэтому на полках магазинов такая смазывающая жидкость зачастую встречается с показаниями вязкости такими как 10W-40, 15W-40 и так далее. То есть, маловязких минеральных масел практически не бывает. Другое дело синтетика и полусинтетика. Использование в их составах современных химических присадок позволяет добиться снижения вязкости, именно поэтому масла, например, с популярной вязкостью 5W-30 могут быть как синтетическими, так и полусинтетическими. Соответственно, при выборе масла нужно обращать внимание не только на значение вязкости, но и на тип масла.

Базовое масло

Качество конечного продукта во многом зависит от базы. Моторные масла не исключение. При производстве масел для двигателя автомобиля используют 5 групп базовых масел. Каждое из них отличается способом добывания, качеством и характеристиками

У различных производителей в ассортименте можно найти самые разные смазывающие жидкости, относящиеся к разным классам, однако имеющие одинаковую вязкость. Поэтому при покупке той или иной смазывающей жидкости выбор его вида - это отдельный вопрос, который нужно рассматривать, исходя из состояния двигателя, марки и класса машины, стоимости непосредственно масла и так далее. Что касается приведенных выше значений динамической и кинематической вязкости, то они имеют одинаковое обозначение по стандарту SAE. Но вот стабильность и долговечность защитной пленки у разных типов масел будут другими.

Выбор масла

Подбор смазывающей жидкости для конкретного двигателя машины - процесс достаточно трудоемкий, поскольку нужно проанализировать много информации для принятия правильного решения. В частности, кроме непосредственно вязкости желательно поинтересоваться моторного масла, его классами по стандартам API и ACEA, тип (синтетика, полусинтетика, минералка), конструкцию двигателя и много чего еще.

Какое масло лучше заливать в двигатель

Выбор моторного масла дол основывается на вязкости, спецификации API, АСЕА, допусках и тех важных параметрах, на которые вы никогда не обращаете внимание. Подбирать нужно по 4 основным параметрам.

Что касается первого шага - выбора вязкости нового моторного масла, то стоит отметить, что изначально нужно исходить из требований завода-изготовителя двигателя. Не масла, а двигателя! Как правило, в мануале (технической документации) имеется конкретная информация о том, смазывающие жидкости какой вязкости допускается использовать в силовом агрегате. Зачастую допускается применять два или три значения вязкости (например, ).

Обратите внимание, что толщина образуемой защитной масляной пленки не зависит от ее прочности. Так, минеральная пленка выдерживает нагрузку около 900 кг на квадратный сантиметр, а такая же пленка, образованная современными синтетическими маслами на основе эстеров уже выдерживает нагрузку 2200 кг на квадратный сантиметр. И это при одинаковой вязкости масел.

Что будет, если неправильно подобрать вязкость

В продолжение предыдущей темы перечислим возможные неприятности, которые могут возникнуть в случае, если будет выбрано масло в неподходящей для данного вязкостью. Так, если оно слишком густое:

• Рабочая температура двигателя будет повышаться, поскольку тепловая энергия будет отводиться хуже. Однако при езде на невысоких оборотах и/или в холодную погоду это можно не считать критическим явлением.
• При езде на высоких оборотах и/или при высокой нагрузке на двигатель температура может значительно возрасти, из-за чего возникнет значительный износ как отдельных частей, так и двигателя в целом.
• Высокая температура двигателя приводит к ускоренному окислению масла, из-за чего оно быстрее изнашивается и теряет свои эксплуатационные свойства.

Однако если залить в двигатель очень жидкое масло, то также могут возникнуть проблемы. Среди них:

• Масляная защитная пленка на поверхности деталей будет очень тонкой. Это значит, что детали не получают должную защиту от механического износа и воздействия высоких температур. Из-за этого детали быстрее изнашиваются.
• Большое количество смазочной жидкости обычно уходит в угар. То есть, будет иметь место .
• Возникает риск появления так называемого клина мотора, то есть, его выхода его из строя. А это очень опасно, поскольку грозит сложными и дорогостоящими ремонтами.

Поэтому, чтобы избежать подобных неприятностей старайтесь подбирать масло той вязкости, которую допускает производитель двигателя машины. Этим вы не только продлите срок его эксплуатации, но и обеспечите нормальный режим его работы в разных режимах.

Заключение

Всегда придерживайтесь рекомендаций автопроизводителя и заливайте смазочную жидкость с теми значениями динамической и кинематической вязкости, которая прямо им указана. Незначительные отклонения допускаются лишь в редких и/или аварийных случаях. Ну а выбор того или иного масла нужно проводить по нескольким параметрам , а не только по вязкости.

Кинематическая и динамическая вязкости масел

Вязкость (viscosity). Вязкость — это внутреннее трение или сопротивление течению жидкости. Вязкость масла, во-первых, является показателем его смазывающих свойств, так как от вязкости масла зависит качество смазывания, распределение масла на поверхностях трения и, тем самым, износ деталей. Во-вторых, от вязкости зависят потери энергии при работе двигателя и других агрегатов. Вязкость — основная характеристика масла, по величине которой частично делается выбор масла для применения в конкретном случае.

Вязкость масла зависит от химического состава и структуры соединений, составляющих масло, и является характеристикой масла как вещества. Кроме этого, вязкость масла также зависит и от внешних факторов — температуры, давления (нагрузки) и скорости сдвига, поэтому рядом с числовым значением вязкости всегда должны указываться условия определения вязкости.

Условия работы двигателя определяют два основных фактора, влияющих на определение вязкости — температура и скорость сдвига.

Вязкость масел определяется при температурах и скоростях сдвига, близких к реальным при эксплуатации. Если масло должно работать при низкой температуре(даже в течении короткого времени), то при этой же температуре должны быть определены и eго вязкостные свойства. Например, на все автомобильные масла, предназначенные для применения зимой, должны приводиться низкотемпературные характеристики.

Вязкость масла определяется при помощи двух основных типов вискозиметров (viscometers):

• вискозиметры истечения , в которых измеряется кинематическая вязкость по скорости свободного течения (времени вытекания). Для этой цели применяется капиллярный вискозиметр (capillary viscometer) или сосуды с калиброванным отверстием на дне — вискозиметры Энглера (Engler) , Сейболта (Saybolt), Редвуда (Redwood) . В настоящее время для стандартных определений применяется стеклянный капиллярный вискозиметр; он отличается простотой и точностью определения. Скорость сдвига в таком вискозиметре незначительна.
• ротационные вискозиметры (rotational viscometers), в которых определяется ди­намическая вязкость по крутящему моменту с установленной скоростью ротора или по скорости вращения ротора при заданном крутящем моменте.

Вязкость характеризуется двумя показателями — кинематической (kinematic viscosity) и динамической вязкостью (dynamic viscosity). Единицы измерения динами­ческой вязкости: P — пуаз (Р -poise) или сантипуаз сР (сР = mPa-s). Динамическая вяз­кость обычно определяется ротационным вискозиметром. Кинематическая вязкость, п -отношение динамической вязкости к плотности (h/r). Единицы измерения кинематичес­кой вязкости — стоке (St — stoke) илисантистокс (cSt — centistoke, I cSt = 1 мм 2 /с). Чис­ленные значения кинематической и динамической вязкости несколько различаются, в за­висимости от плотности масел. Для парафиновых масел кинематическая вязкость при тем­пературе 20 — 100°С превышает динамическую примерно на 15 — 23%, а для нафтеновых масел эта разница составляет 8 — 15%.

Кинематическая вязкость характеризует текучесть масел при нормальной и вы­сокой температурах. Методы определения этой вязкости относительно просты и точны. Стандартным прибором в настоящее время считается стеклянный капиллярный вискози­метр, в котором измеряется время истечения масла при фиксированной температуре. Стан­дартными температурами являются 40 и 100 °С.

Относительная вязкость определяется на вискозиметрах Сейболта, Редвуда и Энглера. Это сосуды с калиброванным отверстием на дне, через которое вытекает точно уста­новленное количество масла. При измерении времени вытекания заданная температура масла в вискозиметре должна поддерживаться с необходимой точностью. Универсальная вязкость Сейболта, определяемая по стандарту ASTM D 88, выражается в универсальных секундах Сейболта SUS(Saybolt Universal Seconds). Этот упрощенный метод определе­ния кинематической вязкости более широко применяется в США. В Европе чаще пользу­ются секундами Редвуда (Редвуда единицы — Redwood units) и градусами Энглера (Е°, Engler units). Градус Энглера — это число, показывающее во сколько раз вязкость масла превышает вязкость воды при 20°С, поэтому вискозиметром Энглера необходимо изме­рить время вытекания воды при 20°С.

Динамическая вязкость обычно определяется ротационными вискозиметрами. Вискозиметры разной конструкции имитируют реальные условия работы масла. Обычно выделяются крайние значения температуры и скорости сдвига. Основные методы определения вязкости моторных масел предусмотрены спецификацией SAE J300 APR97. Эта спецификация устанавливает значения степеней вязкости SAE для моторных масел и определяет порядок измерения необходимых параметров вязкости. Стандартные методы определения динамической вязкости можно разделить на две группы — низкотемпературная вязкость и высокотемпературная вязкость, определяемые в условиях близких к реальным условиям эксплуатации двигателя.

Характеристики низкотемпературной вязкости :

• обеспечивающая запуск холодного двигателя (maximumlow-temperature cranking viscosity), определяется при помощи имитатора запуска холодного двигателя CCS (ColdCranking Simulator) (ASTM D 5293);
• максимальная низкотемпературная вязкость, обеспечивающая прокачиваемость масла в двигателе (maximumlow-temperature pumping), определяется при помощи мини-ротационного вискозиметра MRV (Mini-RotaryViscometer) по методу ASTM D 4684;
• в качестве дополнительной информации о низкотемпературной вязкости, могут быть определены граничная (предельная) температура прокачивания по ASTM 3829 (borderline pumping temperature) и вязкость при низкой температуре и низкой скорости сдвига (low temperature, low shear rate viscosity), так называемая тенденция к желеобразованию или индекс желирования (gelation index). Определяется на сканирующем вискозиметре Брукфильда по методике ASTM D 51: (Scanning Brookfield method);
• фильтруемость (filterability) моторных масел при низкой температуре показывает тенденцию образования твердых парафинов или других неоднородностей, приводящих к закупориванию масляного фильтра. Некоторое влияние на фильтруемость может оказать наличие воды в холодном масле. Фильтруемость моторных масла определяется по стандарту «General Motors» GM 9099P «Тест на определение фильтруемости моторного масла»(Engine Oil Filterability Test-EOFT) и оценивается как снижение потока в %.

Характеристики высокотемпературной вязкости:

• Кинематическая вязкость , определяемая на стеклянном капиллярном вискозиметре при 100°С и низкой скорости сдвига (ASTM D 445).
• Вязкость при высокой температуре и высокой скорости сдвига HTHS , определяемая при температуре 150°С и скорости сдвига 10 6 с -1 Определяется: в Америке — с помощью имитатора конического подшипника TBS(TaperedBearing Simulator) (рис. 2.36) по методике ASTM D 4683, а в Европе — на вискозиметре Равенфильда иликонической пробке ТВР, аналогичной конструкции (Ravenfield Viscometer, Tapered-Plug Viscometer), по методикам СЕС L-36-A-90 или ASTM D 4741;
• Стабильность к сдвигу (shear stability) — это способность масла сохранять стабильную вязкость при продолжительном воздействии высокой деформации сдвига. Определяется: в Европе с помощью насос-форсунки Бош (Bosch injector), через которую 30 раз пропускается нагретое до 100°С масло и измеряется снижение вяз­кости (СЕС L-14-A-88), в Америке — также (ASTM D 6278) или в стендовом бензи­новом двигателе CRC L-38 после 10 часовой работы (ASTM D 5119).

Рассмотрим некоторые особенности методов определения вязкости. Вискозиметр Брукфильда — это прибор для определения низкотемпературной вязкости при низкой скорости сдвига. Он снабжен комплектом роторов разной величины и формы. Скорость можно менять ступенчато в широких пределах. Во время изменения скорость поддерживается постоянной. Крутящий момент является мерой кажущейся вязкости. Расстояние между статором и ротором сравнительно большое, поэтому счита­ется, что скорость сдвига низка и стенки сосуда вискозиметра не влияют на величину вязкости, которая в этом случае рассчитывается по силе внутреннего трения масла и называется вязкостью по Брукфильду (Brookfield viscosity) (в Па-с), или кажущейся вязкос­тью (apparent viscosity). Этим методом определяется кажущаяся вязкость автомобильных трансмиссионных масел при низкой температуре (по стандартам ASTM D 2983, SAEJ 306, DIN 51398).

Низкотемпературная вязкость запуска двигателя (low-temperature cranking viscosity) является показателем способности масла течь и смазывать узлы трения в холод­ном двигателе. Она определяется при помощи имитатора запуска холодного двигате­ля CCS (Cold Cranking Simulator) (DIN 51 377, ASTM D 2602). Имитатор CCS является ротационным вискозиметром с малым расстоянием между профилированным (не цилиндрическим) ротором и прилегающим к нему статором. Таким образом, имитируются зазоры в подшипниках двигателя. Специальным двигателем поддерживается постоянный крутящий момент при заданных температурах, а скорость вращения является мерой вязко­сти. Вискозиметр калибруется с применением эталонного масла. Применяется для опреде­ления вязкости запуска (cranking viscosity) в сантипуазах (сП) при разных заданных тем­пературах, соответственно с предполагаемой степенью вязкости SAE для моторного масла (-5° для SAE 25W; -10° для SAE 20W; -15° для SAE 15W; -20° для SAE 10W; -25° для SAE 5W и -30°С для SAE 0W).

Вязкость прокачивания (pumping viscosity) является мерой способности масла течь и создавать необходимое давление в системе смазки в начальной стадии работы холодного двигателя. Вязкость прокачивания измеряется в сантипуазах (сП = мПа с) и определяется согласно ASTM D 4684 на мини-ротационном вискозиметре MRV. Этот показатель важен для масел, способных желировать при медленном охлаждении. Таким свойством чаще всего обладают всесезонные минеральные моторные масла (SAE 5W-30, SAE 10W-30 и SAE 10W-40). При испытании определяется либо напряжение сдвига, необходимое для разру­шения желе, либо вязкость при отсутствии напряжения сдвига. Вязкость прокачивания определяется при разных заданных температурах (от -15° для SAE 25W до -40°С для SAE 0W). Прокачивание обеспечивается только для масел с вязкостью не более 60 000 mPa s. Наименьшая температура, при которой масло может прокачиваться, называется нижней температурой прокачивания, ее значение близко к наименьшей температуре эксплуатации.

Температурная зависимость вязкости при низкой температуре и ним напряжении сдвига (low temperature, low shearrate, viscosity/temperature dependent определяется по методике ASTM D 5133 при помощи сканирующего вискозиметр Брукфильда (Scanning Brookfield method). Этот показатель необходим для оценки способности масла поступать в систему смазки и к узлам трения в холодном двигателе после егодлительного пребывания при низкой температуре. Перед измерением масло должно пpoйти определенный цикл охлаждения, как и при определении равновесной температуре застывания (stable pour point). Такое испытание занимает много времени и применяется в основном при разработке новых рецептур масел.

Оценка фильтруемости масел по методу GM P9099 введена в категории SH, SJ и ILSAC GF-1, GF-2 для масел SAE 5W-30 и SAE 10W-30. Этот метод разработан фирмой «General Motors» и применяется ею с 1980 г. Он имитирует закупоривание масляного фильтра осадком, образующимся в присутствии воды и конденсата прорывающихся картерных газов при краткосрочной работе после длительной стоянки. Оценку проводят по относительному снижению скорости потока через фильтр при последовательном испытании масла и смеси масла с водой. Смесь приготавливают медленным перемешиванием в течем 30 с в закрытой мешалке 49,7 г масла, 0,3 г деионизированной воды и сухого льда. После перемешивания смесь в открытом сосуде выдерживают в печи при температуре 70°С в течение 30 мин. Затем ее охлаждают до 20 — 24 °С и выдерживают при этой температуре 48 — 50 ч. Снижение скорости потока не должно быть более чем на 50%.

Стабильность к сдвигу это способность масла сохранять постоянную величину вязкости под воздействием высокой деформации сдвига при эксплуатации. При быстром скольжении поверхностей трения достигается высокая скорость течения масла в узких зазорах и проявляется высокая деформация сдвига, которая вызывает деструкцию молекул полимеров (загустителей) входящих в состав масла. Устойчивость к деформации сдвига является важным показателем для масел, применяемых в современных высокоскоростных, высоконагруженных, мощных и малогабаритных двигателях. Способность масла сохранять стабильную вязкость определяется временем, в течение которого вязкость изменяется до определенной величины. Иногда пользуются показателем индекса стабильности к сдвигу SSI (shearstability index). Он определяется соотношением потери вязкости эффекта загущения полимерным загустителем, выраженное в %. SSI определяется разными методами: в Европе используют дизельную насос-форсунку конструкции Бош (Bosch injector) (CEC L-14-A-88). В Америке этот показатель определяется двумя методами — как в Eвpone (ASTM D 6278) или в стендовом бензиновом двигателе CRC L-; после 10-часовой работы (ASTM D 5119).

При сравнительно небольшой деформации сдвига, полимерные молекулы только раскручиваются, а после снятия напряжения, со временем, могут восстановить свою конфигурацию и вязкость. Такое снижение вязкости называетсявременным (temporary viscosity loss — TVL) и иногда наблюдается при определении HTHS вязкости на ротационном вискозиметре — имитаторе конического подшипника.

Зависимость вязкости от давления

При повышении давления, уменьшается оббьем и усиливается взаимное притяжение молекул и увеличивается сопротивление течению, вязкость масла увеличивается. При повышении температуры имеет место противоположный процесс и вязкость масла уменьшается.

При низкой температуре и высоком давлении вязкость масла в зацеплении шестерен , может увеличиться настолько, что масло станет твердой пластичной массой. Это явление оказывает определенное положительное действие, так как масло в пластичном состоянии не вытекает из зазора сопряженных поверхностей и уменьшает влияние ударных нагрузок на детали.

Вязкостно-температурные характеристики

С повышением температуры вязкость масла понижается. Характер изменения вязкости выражается параболой. Такая зависимость неудобна для экстраполяции для расчетов вязкости. Поэтому кривую зависимости вязкости от температуры строят полулогарифмических координатах, в которых эта зависимость приобретает практически прямой характер.

Индекс вязкости VI (viscosity index) — это эмпирический, безразмерный показатель для оценки зависимости вязкости масла от температуры. Чем выше численное значение индекса вязкости, тем меньше вязкость масла зависит от температуры и тем меньше наклон кривой.

Масло с более высоким индексом вязкости имеет лучшую текучесть при низкой температуре (запуск холодного двигателя) и более высокую вязкость при рабочей темпе­ратуре двигателя. Высокий индекс вязкости необходим для всесезонных масел и некото­рых гидравлических масел (жидкостей). Индекс вязкости определяется (по стандартам ASTM D 2270, DIN ISO 2909) при помощи двух эталонных масел. Вязкость одного из них сильно зависит от температуры (индекс вязкости принимается равным нулю, VI=0), а вяз­кость другого — мало зависит от температуры (индекс вязкости принимается равным 100 единиц, VI =100).. При температуре 100°С вязкость обоих эталонных масел и исследуемо­го масла должна быть одинаковой. Шкала индекса вязкости получается делением разницы вязкостей эталонных масел при температуре 40°С на 100 равных частей. Индекс вязкости исследуемого масла находят по шкале после определения его вязкости при температуре 40°С, а если индекс вязкости превышает 100, его находят расчетным путем.

Индекс вязкости сильно зависит от молекулярной структуры соединений, составляющих базовые минеральные масла. Наивысший индекс вязкости бывает у парафиновых базовых масел (около 100), у нафтеновых масел — значительно меньший (30 — 60), у ароматических масел — даже ниже нуля. При очистке масел их индекс вязкости, как правило, повышается, что в основном связано с удалением из масла ароматических соединений. Высоким индексом вязкости обладают масла гидрокрекинга. Гидрокрекинг является одним из основных методов получения масел с высоким индексом вязкости. Высокий индекс вязкости у синтетических базовых масел: у полиальфаолефинов — до 130, у полиэтиленгликолей — до 150, у сложных полиэфиров — около 150. Индекс вязкости масел можно повысить введением специальных присадок — полимерных загустителей.

Вязкость моторного масла - один из главных параметров, по которому определяют, подходит ли конкретному автомобилю в условиях определённого диапазона температур. Но отнюдь не всегда точки зрения разных людей на этот счёт являются одинаковыми. Так что гораздо проще разобраться во всём самому и решить, какую жидкость заливать и почему.

Моторное масло смазывает все трущиеся детали механизма

Что называют вязкостью?

Вязкость моторного масла - это его способность сохранять свою текучесть, находясь между внутренними деталями движка автомобиля. Автомобильная моторная смазка выполняет очень важную функцию - она смазывает внутренние детали мотора, не давая им тереться друг об друга «на сухую», а также обеспечивает минимальную силу трения между ними. Невозможно создать такую смазку, которая бы не изменяла свои характеристики при повышении или понижении температуры двигателя. Показатели вязкости будут существенно варьироваться при езде, так как разброс температур между внутренними деталями двигателя очень высок и может достигать 140–150 градусов Цельсия.

Автопроизводители подбирают и определяют для каждой оптимальную текучесть масла, при которой коэффициент полезного действия будет максимальным, а износ движка, наоборот, минимальным. Именно поэтому лучше выбрать ту смазку, которая рекомендована фирмой-производителем автомобиля для конкретной модели, а не ту, что советуют друзья или даже специалисты из автосервиса.

Динамическая и кинематическая вязкость масла

Кинематическая вязкость масла определяет характеристики моторной жидкости при нормальной и повышенной температурах. Как правило, нормальной температурой считается 40 градусов Цельсия, высокой - 100 градусов. Измеряется кинематическая вязкость в сантистоксах. Кроме этого, эту величину можно измерить в капилляр-вискозиметрах - в этом случае определяют вытекание некоторого количества смазки через отверстие на дне резервуара за определённый промежуток времени.

Динамическая (абсолютная) вязкость никак не зависит от плотности самого вещества и определяет сопротивление, возникающее при перемещении с определённой скоростью слоёв масла, находящихся на небольшом расстоянии. Измеряется динамическая вязкость с помощью аппаратуры, имитирующей работу моторной жидкости в реальных условиях - ротационных вискозиметров.

Как правильно выбрать вязкость?

Для того чтобы как-то классифицировать смазки, а также облегчить поиск моторной жидкости с нужными характеристиками, был введён международный стандарт SAE.
SAE является индексом вязкости масла, он должен указываться на этикетке канистры. Но важно знать, что вязкость масла по SAE никаким образом не определяет качество смазки или её совместимость с конкретно вашим двигателем. За это отвечают другие индексы, также указанные на этикетке канистры.

SAE может иметь цифровое или цифробуквенное обозначение, это зависит от того, для какого типа климата подходит смазка. Всего существуют три вида сезонности:

• летние (обозначаются как SAE 20, SAE 30);
• зимние (SAE 20W, SAE 10W);
• всесезонные (тут маркировка уже «гибридная» - SAE 10W-40, SAE 20W-50).

Все зимние моторные жидкости имеют в индексе SAE букву W, которая означает winter (зима). Чтобы узнать, на какой минимальной температуре ваше авто заведётся с определённой моторной жидкостью, нужно отнять 40 от цифры, идущей перед буквой W. То есть если ваша смазка имеет индекс SAE 10W, то вы спокойно заведётесь при температуре в минус тридцать по Цельсию.

Цифры в индексе SAE, которые указывают «летнюю» составляющую вязкости смазки, то есть цифры после W, довольно-таки сложно перевести на понятный обывателю язык. Можно лишь сказать, что чем больше эти цифры, тем более вязкой будет жидкость при высоких значениях температуры. Чтобы узнать, подходит ли летнее или всесезонное масло для вашего мотора по вязкости, необходимо воспользоваться таблицей вязкости моторных масел. Однако не забудьте, что самый верный источник информации о том, какая вязкость масла лучше - это ваша автомобильная документация или на крайний случай консультация в официальном дилерском центре от производителя.

Что хуже - заниженная или завышенная вязкость?

Что будет происходить, если на низкой температуре вязкость масла будет выше нормы? Увеличится сила трения. Температура двигателя вследствие этого станет увеличиваться и остановится только тогда, когда вязкость упадёт до необходимой нормы (и, следовательно, уменьшится сила трения). С одной стороны, ничего плохого не случится, но двигатель будет работать при более высокой температуре, не рассчитанной производителями. А это может плохо сказаться на его ресурсе - детали станут быстрее изнашиваться. То есть, увеличивается вероятность поломки двигателя. А кроме этого, моторную жидкость придётся менять чаще, так как из-за высокой температуры она быстрее израсходуется.

Гораздо хуже и опаснее, когда вязкость смазки ниже, чем требуется. Вследствие этого значительно возрастёт расход смазки, а также есть вероятность, что мотор просто заклинит на высоких оборотах. Именно поэтому настоятельно рекомендуется выбирать моторные жидкости, имеющие допуск автопроизводителя.

Синтетика, полусинтетика, минералка - какое масло лучше?

Минеральное масло - это моторная жидкость, созданная из нефтепродуктов. Вследствие этого этот тип масел подразделяется на нефтяные и парафиновые. Они имеют определённую текучесть, а также строгий температурный режим, так что изменять эти параметры можно только с помощью присадок (из-за которых, кстати, жидкость быстро приходит в негодность).

Синтетическое масло является более универсальным аналогом минерального, так как синтетика - продукт синтеза определённых химических элементов, и изменяя его параметры, можно добиться практически любой вязкости, которая востребована на рынке автомобильных жидкостей.

Полусинтетическое масло - гибрид синтетики и минералки. Оно обладает многими плюсами как синтетической, так и минеральной смазки, но подобрать оптимальное для конкретного двигателя порой бывает очень сложно.

Существенная разница между тремя типами масел возникает только зимой, когда сильно выигрывает именно синтетика. За счёт своей химической структуры синтетическое масло обладает хорошей текучестью при низкой температуре, а также стабилизирует работу движка. И кроме этого, оно почти не боится окисления и гораздо дольше «выдыхается».

Классификация масла по другим параметрам

Кроме индекса SAE существуют другие индексы, классифицирующие моторные жидкости по классам качества. Например, стандарт API предусматривает две буквы латинского алфавита, первая буква - либо S (для бензинового двигателя), либо С (для дизеля). Вторая буква - это непосредственно сам класс качества. Чем она дальше находится в алфавите, тем позднее разрабатывался этот стандарт, и как следствие, тем выше качество моторной жидкости. Для бензиновых движков высшим классом качества является SM. Для дизельных - Cl-4 plus.

В стандарте ACEA классы качества записываются по-другому: с А1 по А5 для бензиновых моторов и с B1 по B5 для дизельных. Кстати, A5 и B5 по классификации ACEA имеют очень низкую вязкость, поэтому подходят только для определённых типов двигателей, так что будьте аккуратны с их эксплуатацией.

Заключение

Лучшая моторная жидкость - это та, которая будет полностью соответствовать инструкциям автопроизводителя и требованиям вашего автомобиля. К подбору моторной жидкости нужно подойти грамотно и правильно. Обращайте внимание на производителя, срок годности, тип и классификацию - это убережёт двигатель, продлит срок его службы. Но лучше всего искать те масла, которые указаны в документации на конкретную модель автомобиля как рекомендованные, и неважно при этом, насколько стар автомобиль, сколько тысяч километров вы проездили и что советуют «авторитетные» мнения.

Начнем с азов. Любая жидкость в данном случае масло, применяемая в сложных механизмах, имеет свою вязкость. Оставим в покое химию, хотя она, безусловно, делает смазку именно тем продуктом, за который мы платим деньги.

Рассмотрим одно из важнейших физических свойств — вязкость масла. Несмотря на то, что параметр непосредственно зависит от химического состава, это чистая физика. Вязкость напрямую зависит от температуры масла и от давления.

Демонстрация текучести масла на компараторе вязкости

Оба этих фактора регулируются системами двигателя:

• охлаждения;
• вентиляции картера.

Абсолютное значение – динамическая вязкость. Более гибкая величина (зависит от нескольких факторов) – кинематическая. По традиционной системе СГС (сантиметр-грамм-секунда), измеряется вязкость в пуазах (динамика) и стоксах (кинематика). Существуют и другие единицы измерения.

Что такое вязкость масла?

Это достаточно сложное понятие. С теоретической точки зрения – это сопротивление течению жидкости (антипод текучести). С точки зрения практической физики – сопротивление формируется силой трения между частицами, из которых состоит масло.

Демонстрация зависимости вязкости масла от температуры

В первую очередь, от вязкости зависят смазывающие свойства моторного масла. Благодаря правильному балансу, смазка равномерно распределяется и удерживается на поверхности деталей. Снижается трение, механизмы меньше изнашиваются, на их движение тратится меньше энергии. Побочный эффект – экономия топлива.

Поскольку вязкость масла зависит от температуры и давления, необходимо придать химическому составу такие характеристики, которые позволят моторному маслу сохранять параметры при любых условиях эксплуатации.

Нельзя допускать, чтобы в пределах рабочей температуры двигателя, свойства технических жидкостей менялись. Для уточнения этого параметра, рядом с числовым значением вязкости так или иначе указывается условие, при котором производится измерение. Это информация для лаборантов. а не покупателей смазки.

Автопроизводители выставляют совершенно конкретные требования изготовителям смазочных материалов, особенно в плане вязкости. Поэтому, при подборе моторного масла, следует обращать внимание именно на этот параметр.

При использовании моторного масла с нарушениями заводских рекомендаций, вязкость либо не будет соответствовать температурным условиям, либо ее значение будет непредсказуемо меняться.

Это может привести к следующим неприятностям:

1. Смазка загустеет и затруднится её перемещение по масляным каналам;
2. Толщина рабочей пленки не будет соответствовать требованиям мотористов-изготовителей;
3. Масло не удержится в рабочей зоне, металл останется «голым».

В результате возникнет масляное голодание, и эффект сухого трения. Детали будут перегреваться и ускоренно изнашиваться, что неминуемо приведет к поломке двигателя.

Последствия масляного голодания двигателя

Кинематическая, динамическая и относительная вязкость моторного масла

Базовый (абсолютный) параметр – это динамическая вязкость масла. Если нанести на поверхность с тарированной гладкостью, масляное пятно площадью 1 см², то для движения его со скоростью 1 см/с потребуется определенное усилие. По отношению этой силы к площади пятня – определяется динамическая вязкость. Эту величину обычно рассчитывают под различные значения температуры. Измеряется в миллипаскалях, разделенных на время в секундах: мПа/с.

Кинематическая вязкость масла связана с его плотностью, и непосредственно зависит от температуры механизма , в котором применяется смазка. Поскольку сертификационные измерения производятся в диапазоне рабочих температур двигателя (от +40°С до + 100°С), это и есть главный эксплуатационный показатель моторного масла. Максимальное допустимое значение температуры: + 150°С.

Параметр непосредственно связан со значением динамической вязкости, и представляет собой её соотношение к плотности жидкости. Разумеется, измерение проводится в одинаковых температурных условиях для абсолютной вязкости и плотности. Единица измерения – квадратный метр за секунду: м²/с.

Относительная вязкость моторного масла – это число, определяющее разность превышения над вязкостью дистиллированной воды . Оба измерения также производятся при одинаковой температуре: +20°С. Единица измерения вязкости масла – градус Энглера (E°). Этот способ измерения вспомогательный, на его основе не определяется маркировка моторного масла. Но без этой процедуры (результаты обязательно отражаются в протоколах) невозможно получить заводской допуск для конкретной марки автомобилей.

Международный стандарт вязкости масел и виды смазок

Разумеется, маркировка на емкостях со смазочными материалами, не подразумевает наличие формул и единиц измерения из учебника физики. Обозначение упрощенное и формализованное.

Типовые значения степеней вязкости по SAE приняты давно, между всеми производителями смазочных материалов и автомобильными концернами достигнуты соглашения. Стандарт действует на всех континентах, его можно найти на упаковке любого бренда.

Способ определения вязкости нефтепродуктов — видео

Методика определения вязкости постоянно совершенствуется. Сегодня применяется редакция SAE J300, по которой все смазочные материалы (для моторов) подразделяются на 11 групп (классов). При этом, предыдущие редакции имеют обратную совместимость с новыми.

Классификация по сезонам применения:

1. Для зимней эксплуатации применяется маркировка определения низкотемпературной вязкости W: (SAE 0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W).
2. Летние моторные масла обозначаются так: (SАЕ 20, 30, 40, 50, 60).

Поскольку нахождение автомобилей в строго определенных условиях встречается не часто, в основном применяются так называемые всесезонные моторные масла (могут быть минеральными, синтетическими, или полусинтетическими). В зависимости от условий эксплуатации, применяется комбинированная маркировка: SАЕ 0W-30, SAE 15W-40, SAE 20W-50 и пр.
Примерный перечень зависимости классификации от температуры показан в таблице:


Для нормальной работы двигателя, кинематическая вязкость моторного масла определяется двумя значениями. Первая цифра означает принадлежность к условиям зимней эксплуатации двигателя.

Правильно подобранная смазка должна обеспечить холодный запуск движка при заданной температуре. То есть, те самые показатели скорости течения масла, которые определяются в лабораториях при различных температурах, применяются на практике. Если залить жидкость с неправильным значением по SAE, коленчатый вал может просто не провернуться при вполне нормальной температуре -25°С.

Если же показатель вязкости для летней эксплуатации (вторая цифра) не будет соответствовать температуре окружающей среды, масляное пятно не удержится в зоне контакта движущихся деталей, и мы получим эффект «сухого трения».

А в самом критическом случае – смазка может дойти до точки кипения. Тогда характеристики быстро деградируют, и вместо технологичной технической жидкости в картере будет смесь отдельных фракций. Тут и до капитального ремонта недалеко.

Методики измерения кинетической вязкости масла

1. Низкотемпературная вязкость – способность прокачиваться через систему маслопроводов после запуска двигателя. Определяется по универсальным (для всех участников SAE классификации) методике ASTM D 4684 и ASTM D 5293. В стендовых условиях имитируется холодный пуск мотора и прогон технической жидкости по тарированным трубкам. Можно использовать ротационный вискозиметр, но в нем не учитываются силы поверхностного натяжения. При этом определяется минимально возможная температура, при которой сохраняются заявленные показатели вязкости. Кроме того, проверяется способность жидкости уверенно проходить через масляный фильтр. Силы давления насоса вполне достаточно, чтобы порвать загустевшим маслом мембрану. Методика проверки принята стандартом GM 9099 P.
2. Высокотемпературная вязкость оценивается на образцах из той-же партии. Кинематические характеристики проверяются с помощью капиллярного вискозиметра при типичной температуре прогретого двигателя: 100°С. Методика имеет название ASTM D 445. Затем жидкость прогревается до температуры 150°С. Это пиковые значения, когда масло касается раскаленной нижней части поршня. В этом диапазоне скорость сдвига (один из показателей кинематической вязкости) не должен выходить за установленный стандарт. Верхний предел оценивается по методике ASTM D 4683 или ASTM D 4741.

Существует еще оценка стабильности к сдвигу при одновременном воздействии температуры и механики. Проверка производится на специальной тарированной форсунке, в течение 10 симулированных рабочих часа.

Кроме того, для полного соответствия допуску, любой автопроизводитель может предложить собственный тест, который моделирует температурные и нагрузочные ситуации, характерные для конкретного двигателя.

И если производитель смазки хочет получить дополнительный сертификат, он вынужден проходить все испытания. Это влечет за собой определенные затраты, зато открывает дорогу к новым рынкам и потребителям.

Наиболее успешные тесты учитываются при выборе ОЕМ поставщика расходных материалов.

Заключение

При выборе смазки не обязательно помнить (или иметь под рукой) все перечисленные в материале формулы или методики. Достаточно прочитать на этикетке заводские данные вязкости по стандарту SAE, и найти в перечне допусков ваш автомобиль. Под этими комбинациями символов и цифр, скрываются многостраничные отчеты о проведенных испытаниях.

Как выбрать масло ориентируясь на его вязкость — видео

Идеальный вариант подбора масла – выяснить, с какой торговой маркой заключено ОЕМ соглашение на поставку расходных материалов у вашего автопроизводителя. В этом случае вы точно будете уверены, что кинематическая вязкость моторного масла соответствует вашему мотору.

Выбор моторного масла – серьезная задача для каждого автолюбителя. И главный параметр, по которому должен осуществляться подбор – это вязкость масла. Вязкость масла характеризует степень густоты моторной жидкости и ее способность сохранять свои свойства при температурных перепадах.

Попробуем разобраться, в каких единицах должна измеряться вязкость, какие функции она выполняет и почему она играет огромную роль в работе всей двигательной системы.

Работа двигателя внутреннего сгорания предполагает непрерывное взаимодействие его конструктивных элементов. Представим на секунду, что мотор работает “на сухую”. Что с ним произойдет? Во-первых, сила трения повысит температуру внутри устройства. Во-вторых, произойдет деформация и износ деталей. И, наконец, все это приведет к полной остановке ДВС и невозможности его дальнейшего использования. Правильно подобранное моторное масло выполняет следующие функции:

• защищает мотор от перегрева,
• предотвращает быстрый износ механизмов,
• препятствует образованию коррозии,
• выводит нагар, сажу и продукты сгорания топлива за пределы двигательной системы,
• способствует увеличению ресурса силового агрегата.

Таким образом, нормальное функционирование моторного отдела без смазывающей жидкости невозможно.

Важно! Заливать в мотор транспортного средства нужно только то масло, вязкость которого соответствует требованиям автопроизводителей. В этом случае коэффициент полезного действия будет максимальным, а износ рабочих узлов – минимальным. Доверять мнениям продавцов-консультантов, друзей и специалистов автосервисов, если они расходятся с инструкцией к автомобилю, не стоит. Ведь только производитель может знать наверняка, чем стоит заправлять мотор.

Индекс вязкости масла

Понятие вязкости масел подразумевает способность жидкости к тягучести. Определяется она с помощью индекса вязкости. Индекс вязкости масла – это величина, показывающая степень тягучести масляной жидкости при температурных изменениях. Смазки, имеющих высокую степень вязкости, обладают следующими свойствами:

• при холодном запуске двигателя защитная пленка имеет сильную текучесть, что обеспечивает быстрое и равномерное распределение смазки по всей рабочей поверхности;
• нагрев двигателя вызывает увеличение вязкости пленки. Такое свойство позволяет удерживать защитную пленку на поверхностях движущихся деталей.

Т.е. масла с высоким значением индекса вязкости легко адаптируются под температурные перегрузки, в то время как низкий индекс вязкости моторного масла свидетельствует о меньших способностях. Такие вещества имеют более жидкое состояние и образуют на деталях тонкую защитную пленку. В условиях отрицательных температур моторная жидкость с низким индексом вязкости затруднит пуск силового агрегата, а при высокотемпературных режимах не сможет предотвратить большую силу трения.

Расчет индекса вязкости осуществляется по ГОСТу 25371-82. Рассчитать его можно с помощью онлайн-сервисов сети Интернет.

Кинематическая и динамическая вязкости

Степень тягучести моторного материала определяется двумя показателями – кинематической и динамической вязкостями.

Моторное масло

Кинематическая вязкость масла – показатель, отображающий его текучесть при нормальных (+40 градусов Цельсия) и высоких (+100 градусов Цельсия) температурах. Методика измерения данной величины основывается на использовании капиллярного вискозиметра. При помощи прибора измеряется время, требуемое для истечения масляной жидкостипри заданных температурах. Измеряется кинематическая вязкость в мм 2 /с.

Динамическая вязкость масла также вычисляется опытным путем. Она показывает силу сопротивления масляной жидкости, возникающий во время движения двух слоев масла, удаленных друг от друга на расстоянии 1 сантиметра и движущихся со скоростью 1 см/с. Единицы измерения данной величины – Паскаль-секунды.

Определение вязкости масла должно проходить в разных температурных условиях, т.к. жидкость не стабильна и изменяет свои свойства при низких и высоких температурах.

Таблица вязкости моторных масел по температуре представлена ниже.

Расшифровка обозначения моторного масла

Как отмечалось ранее, вязкость – это основной параметр защитной жидкости, характеризующий ее способность обеспечивать работоспособность автомобиля в различных климатических условиях.

Согласно международной системе классификации SAE, моторные смазки могут быть трех видов: зимние, летние и всесезонные.

Масло, предназначенное для зимнего использования, маркируется цифрой и буквой W, например, 5W, 10W, 15W. Первый символ маркировки указывает на диапазон отрицательных рабочих температур. Буква W – от английского слова “Winter” – зима – информирует покупателя о возможности использования смазки в суровых низкотемпературных условиях. Она имеет большую текучесть, чем летний аналог, для того, чтобы обеспечить легкий запуск при низких температурах. Жидкая пленка мгновенно обволакивает холодные элементы и облегчает их прокрутку.

Предел отрицательных температур, при которых масло сохраняет работоспособность следующий: для 0W – (-40) градусов Цельсия, для 5W – (-35) градусов, для 10W – (-25) градусов, для 15W – (-35) градусов.

Летняя жидкость имеет высокую вязкость, позволяющую пленке крепче “держаться” на рабочих элементах. В условиях слишком высоких температур такое масло равномерно растекается по рабочей поверхности деталей и защищает их от сильного износа. Обозначается такое масло цифрами, например, 20,30,40 и т.д. Данная цифра характеризует высокотемпературный предел, в котором жидкость сохраняет свои свойства.

Важно! Что означают цифры? Цифры летнего параметра ни в коем случае не означают максимальную температуру, при которой возможна работа автомобиля. Они – условные, и к градусной шкале отношения не имеют.

Масло с вязкостью 30 нормально функционирует при температуре окружающей среды до +30 градусов по Цельсию, 40 – до +45 градусов, 50 – до +50 градусов.

Распознать универсальное масло просто: его маркировка включает две цифры и букву W между ними, например, 5w30. Его использование подразумевает любые климатические условиях, будь то суровая зима или жаркое лето. В обоих случаях, масло будет подстраиваться под изменения и сохранять работоспособность всей двигательной системы.

Кстати, климатический диапазон универсального масла определяется просто. Например, для 5W30 он варьируются в пределах от минус 35 до +30 градусов Цельсия.

Всесезонные масла удобны в использовании, поэтому на прилавках автомагазинов они встречаются чаще летних и зимних вариантов.

Для того чтобы иметь более полное представление о том, какая вязкость моторного масла уместна в вашем регионе, ниже представлена таблица, показывающая диапазон рабочих температур для каждого типа смазывающей жидкости.

Усредненные диапазоны работоспособности масел

Разобравшись, что означают цифры в вязкости масла перейдем к следующему стандарту. Классификация моторного масла по вязкости затрагивает также стандарт API. В зависимости от типа двигателя, обозначение API начинается с буквы S или C. S подразумевает бензиновые моторы, С – дизельные. Вторая буква классификации указывает на класс качества моторного масла. И чем дальше эта буква находится от начала алфавита, тем лучше качество защитной жидкости.

Для бензиновых двигательных систем существую следующие обозначения:

• SC –год выпуска до 1964 г.
• SD –год выпуска с 1964 по 1968 гг.
• SE –год выпуска с 1969 по 1972 гг.
• SF –год выпуска с 1973 по 1988 гг.
• SG –год выпуска с 1989 по 1994 гг.
• SH –год выпуска с 1995 по 1996 гг.
• SJ –год выпуска с 1997 по 2000 гг.
• SL –год выпуска с 2001 по 2003 г.
• SM –год выпуска после 2004 г.
• SN –авто, оборудованные современной системой нейтрализации выхлопных газов.

Для дизельных:

• CB –год выпуска до 1961 г.
• CC –год выпускадо 1983 г.
• CD –год выпускадо 1990 г.
• CE –год выпускадо 1990 г., (турбированный мотор).
• CF –год выпускас 1990 г., (турбированный мотор).
• CG-4 –год выпускас 1994 г., (турбированный мотор).
• CH-4 –год выпускас 1998 г.
• CI-4 – современные авто (турбированный мотор).
• CI-4 plus – значительно выше класс.

Что одному двигателю хорошо, то другому грозит ремонтом

Моторное масло

Многие автовладельцы уверены, что выбирать стоит более вязкие масла, ведь они – залог долговечной работы двигателя. Это серьезное заблуждение. Да, специалисты заливают под капоты гоночных болидов масло с большой степенью тягучести для достижения максимального ресурса силового агрегата. Но обычные легковые машины оборудованы другой системой, которая попросту захлебнется при чрезмерной густоте защитной пленки.

О том, какую вязкость масла допустимо использовать в двигателе той или иной машины, описано в любом руководстве по эксплуатации.

Ведь до запуска массовых продаж моделей, автопроизводители проводили большое количество тестов, учитывая возможные режимы езды и эксплуатацию технического средства в различных климатических условиях. Благодаря анализу поведения мотора и его способности поддерживать стабильную работу в тех или иных условиях, инженеры устанавливали допустимые параметры моторной смазки. Отклонение от них может спровоцировать снижение мощности двигательной системы, ее перегрев, увеличение расхода топлива и многое другое.

Моторное масло в двигателе

Почему класс вязкости так важен в работе механизмов? Представьте на минуту мотор изнутри: между цилиндрами и поршнем есть зазор, величина которого должна допускать возможное расширение деталей от высокотемпературных перепадов. Но для максимального коэффициента полезного действия этот зазор должен иметь минимальное значение, предотвращая попадание в двигательную систему выхлопных газов, образующихся во время горения топливной смеси. Для того, чтобы корпус поршня не нагревался от соприкосновения с цилиндрами, и используется моторная смазка.

Уровень вязкости масла должен обеспечивать работоспособность каждого элемента двигательной системы. Производители силовых агрегатов должны добиться оптимального соотношения минимального зазора между трущимися деталями и масляной пленой, предотвращая преждевременный износ элементов и повышая рабочий ресурс двигателя. Согласитесь, доверять официальным представителям автомобильной марки безопаснее, зная, каким путем эти знания были получены, чем верить “опытным” автомобилистам, полагающимся на интуицию.

Что происходит в момент запуска двигателя?

Если ваш “железный друг” простоял всю ночь на морозе, то наутро показатель вязкости залитого в него масла будет в несколько раз выше расчетной рабочей величины. Соответственно, толщина защитной пленки будет превышать зазоры между элементами. В момент запуска холодного мотора происходит падение его мощности и повышение температуры внутри него. Таким образом, возникает прогрев мотора.

Важно! Во время прогрева нельзя давать ему повышенную нагрузку. Слишком густой смазочный состав затруднит движение основных механизмов и приведет к сокращению срока эксплуатации автомобиля.

Вязкость моторного масла в рабочих температурах

После того, как двигатель прогрелся, активируется система охлаждения. Один цикл работы двигателя выглядит следующим образом:

1. Нажим на педаль газа повышает обороты мотора и увеличивает нагрузку на него, в результате чего увеличивается сила трения деталей (т.к. слишком вяжущая жидкость еще не успела попасть в междетальные зазоры),
2. температура масла повышается,
3. степень его вязкости снижается (увеличивается текучесть),
4. толщина масляного слоя уменьшается (просачивается в междетальные зазоры),
5. сила трения снижается,
6. температура масляной пленки снижается (частично с помощью охлаждающей системы).

По такому принципу работает любая двигательная система.

Вязкость моторных масел при температуре – 20 градусов

Зависимость вязкости масла от рабочей температуры очевидна. Так же, как очевидно то, что высокий уровень защиты мотора не должен снижаться в течение всего периода эксплуатации. Малейшее отклонение от нормы может привести к исчезновению моторной пленки, что в свою очередь негативно отразится на “беззащитной” детали.

Каждый двигатель внутреннего сгорания, хоть и имеет схожую конструкцию, но обладает уникальным набором потребительских свойств: мощностью, экономичностью, экологичностью и величиной крутящего момента. Объясняются эти различия разницей моторных зазоров и рабочих температур.

Для того, чтобы максимально точно подобрать масло для транспортного средства, были разработаны международные классификации моторных жидкостей.

Предусмотренная стандартом SAE классификация информирует автовладельцев об усредненном диапазоне рабочих температур. Более четкие представления о возможности использования смазочной жидкости в определенных автомобилях дают классификации API, ACEA и т.д.

Последствия заливки масла повышенной вязкости

Бывают случаи, когда автовладельцы, не знают, как определить требуемую вязкость моторного масла для своего автомобиля, и заливают то, которое советуют продавцы. Что случится, если тягучесть окажется выше требуемой?

Если в хорошо прогретом двигателе “плещется” масло с завышенной тягучестью, то для мотора опасности не возникает (при нормальных оборотах). В этом случае, просто повысится температура внутри агрегата, что приведет к снижению вязкости смазки. Т.е. ситуация придет в норму. Но! Регулярное повторение данной схемы заметно снизит моторесурс.

Если резко “дать газу”, вызвав увеличение оборотов, степень вязкости жидкости не будет соответствовать температуре. Это приведет к превышению максимально допустимой температуры в моторном отсеке. Перегрев вызовет повышение силы трения и снижение износостойкости деталей. Кстати, само масло также потеряет свои свойства за достаточно короткий промежуток времени.

О том, что вязкость масла не подошла транспортному средству, моментально узнать вы не сможете.

Первые “симптомы” появятся лишь через 100-150 тысяч км пробега. И главным показателем станет увеличение зазоров между деталями. Однако, определенно связать завышенную вязкость и быстрое снижение ресурса мотора не смогут даже опытные специалисты. Именно по этой причине официальные автомастерские зачастую пренебрегают требованиями производителей транспортных средств. К тому же им выгодно производить ремонт силовых агрегатов автомобилей, у которых уже закончился срок гарантийного обслуживания. Вот почему выбор степени вязкости масла – сложная задача для каждого автолюбителя.

Слишком низкая вязкость: опасна ли она?

Моторное масло

Погубить бензиновые и дизельные двигатели может низкая степень вязкости. Этот факт объясняется тем, что при повышенных рабочих температурах и нагрузках на мотор текучесть обволакивающей пленки повышается, в результате чего не без того жидкая защита попросту “обнажает” детали. Результат: повышение силы трения, увеличение расхода ГСМ, деформация механизмов. Долгая эксплуатация автомобиля с залитой низковязкостной жидкостью невозможна – его заклинит практически сразу.

Некоторые современные модели моторов предполагают использование так называемых “энергосберегающих” масел, имеющих пониженную вязкость. Но использовать их можно только если имеются специальные допуски автопроизводителей: ACEA A1, B1 и ACEA A5, B5.

Стабилизаторы густоты масла

Из-за постоянных температурных перегрузок вязкость масла постепенно начинает уменьшается. И помочь восстановить ее могут специальные стабилизаторы. Их допустимо использовать в двигателях любого типа, износ которых достиг среднего или высокого уровня.

Стабилизаторы позволяют:

Стабилизаторы

• увеличивать вязкость защитной пленки,
• снижать количество нагара и отложений на цилиндрах мотора,
• сокращать выброс вредных веществ в атмосферу,
• восстанавливать защитный масляный слой,
• достигать «бесшумности» в работе двигателя,
• предотвращать процессы окисления внутри корпуса мотора.

Использование стабилизаторов позволяет не только увеличить срок между «масляными» заменами, но и восстановить утраченные полезные свойства защитного слоя.

Разновидности специальных смазок, применяемых на производствах

Смазка веретенного машинного вида обладает низковязкостными свойствами. Использование такой защиты рационально на моторах, имеющих слабую нагрузку и работающих на больших скоростях. Чаще всего, применяется такая смазка в текстильном производстве.

Турбинная смазка. Ее главная особенность заключается защите всех работающих механизмов от окисления и преждевременного износа. Оптимальная вязкость турбинного масла позволяет использовать его в турбокомпрессорных приводах, газовых, паровых и гидравлических турбинах.

ВМГЗ или всесезонное гидравлическое загущенное масло. Такая жидкость идеально подходит для техники, используемой в районах Сибири, Крайнего Севера и Дальнего Востока. Предназначено такое масло двигателям внутреннего сгорания, оборудованным гидравлическими приводами. ВМГЗ не подразделяется на летние и зимние масла, потому что его применение подразумевает только низкотемпературный климат.

В качестве сырья для гидромасла выступают маловязкие компоненты, содержащие минеральную основу. Для того, чтобы масло достигло нужной консистенции, в него добавляют специальные присадки.

Вязкость гидравлического масла представлена в таблице ниже.

ОйлРайт – еще одна смазка, применяемая для консервации и обработки механизмов. Она имеет водостойкую графитовую основу и сохраняет свои свойства в диапазоне температур от минус 20 градусов Цельсия до плюс 70 градусов Цельсия.

Выводы

Однозначного ответа на вопрос: “какая вязкость моторного масла самая хорошая?” нет и не может быть. Все дело в том, что нужная степень тягучести для каждого механизма – будь то ткацкий станок или мотор гоночного болида – своя, и определить ее “наобум” нельзя. Требуемые параметры смазывающих жидкостей вычисляются производителями опытным путем, поэтому при выборе жидкости для своего транспортного средства в первую очередь руководствуетесь указаниями разработчика. А уже после этого вы можете обратиться к таблице вязкости моторных масел по температуре.