Моторные масла с низкой вязкостью. Что такое индекс вязкости моторного масла

Важнейшими эксплуатационными свойствами моторных масел являются: вязкостно-температурные (вязкость, индекс вязкости, температура застывания), противоизносные, противоокислительные, диспергирующие (моющие), коррозионные и др.

Вязкостно-температурные свойства. Вязкость и ее зависимость от температуры являются важнейшим показателем качества моторных масел.

От вязкости масла зависит его способность обеспечить жидкостное, гидродинамическое трение в подшипниках, а, следовательно, их нормальную работу. Вязкость масла влияет на изнашивание шеек коленчатого вала и вкладышей подшипников. От вязкости масла зависит количество отводимой от узла трения теплоты. Чем меньше вязкость, тем лучше охлаждается подшипник, так как через него прокачивается больше масла, а следовательно, и больше теплоты отводится вместе с ним из зоны трения.

Выбор оптимальной вязкости масла усложняется тем, что она очень зависит от температуры. Например, при понижении температуры от 100 до 50 °С вязкость может увеличиться в 4-5 раз. При охлаждении моторных масел до 0 С и тем более до отрицательных температур их вязкость увеличивается в сотни и тысячи раз.

За многие годы изучения зависимости вязкости от температуры было предложено много способов построения вязкостно-температурных характеристик и формул, выражающих эту зависимость. Но лишь немногие из них дают удовлетворительную сходимость результатов расчета и практического определения вязкости вискозиметром. Это объясняется в первую очередь тем, что масла представляют собой жидкости, молекулы которых, имея сложное строение, образуют различные структуры, зависящие как от молекулярной массы, так и от группового химического состава масла.

Для описания зависимости вязкости моторных масел от температуры практически используют уравнения Вальтера и советского химмотолога Рамайя.

Формула Вальтера в экспоненциальной форме имеет вид

где - кинематическая вязкость, мм 2 /с, при температуре t , °С; Т - абсолютная температура; а - коэффициент, зависящий от индивидуальных свойств жидкости.

Для современных масел лучшие совпадения с опытными данными получаются при а = 0,6.

Формула Рамайя имеет вид

,

где - динамическая вязкость масла;Т - абсолютная температура;

А и В - коэффициенты, постоянные для данного масла.

Формула позволяет представить вязкостно-температурную характеристику масла в координатах аргумент 1/Т - функция
.

Практическое применение обеих формул показало удовлетворительное совпадение результатов расчета с опытными данными. Несколько большую точность дает формула Рамайя. Принципиальным недостатком этих уравнений является их эмпирический характер, не вскрывающий сущности физических явлений, происходящих в маслах при изменении их температуры.

На основе уравнений Вальтера и Рамайя построены и напечатаны специальные координатные сетки, на которых можно быстро построить вязкостно-температурные кривые различных моторных масел.

Практически зависимость кинематической вязкости от температуры можно изображать в трех системах координат. В диапазоне температур 50-100 °С проще всего вязкостно-температурную характеристику строить в координатах t и (рис. 1). При более широком диапазоне температур, например, от температуры застывания масла до 100 °С, рекомендуется применять сетку координат Рамайя (рис. 2).

Очень важной является задача количественной оценки крутизны вязкостно-температурной кривой. Предложено несколько таких оценочных параметров.

1. Отношение кинематиче ских вязкостей v so и v 100 . Этот простой и надежный параметр характеризует крутизну вязкостно-температурной кривой в относительно узком диапазоне температур прогретого масла, но не позволяет оценить ее в наиболее важной области низких температур, оказывающих решающее влияние на пусковые характеристики двигателя. Для моторных масел, применяемых летом или в условиях жаркого климата, v 50 /v 100 < 6; для масел, предназначенных к применению зимой и особенно в северных районах, v 50 /v 100 < 4.

2. Температурный коэффициент вязкости (ТКВ) при температурах от 0 до 100 °С

ТКВ 0 -100 = (v 0 - v 100)/v 50 .

При оценке крутизны вязкостно-температурной кривой в условиях низких температур ТКВ дает более четкую картину, чем отношение v 50 /v 100 . Для зимних масел ТКВ 0-100 <: 22, для всесезонных < 25, для летних < 35-40.

3. Индекс вязкости (ИВ). В современных отечественных и зарубежных стандартах для оценки крутизны вязкостно-температурной кривой применяют показатель ИВ, основанный на сравнении масла с двумя эталонами.

Один из этих эталонов характеризуется крутой вязкостно-температурной кривой, а другой - пологой. Эталону:

- с крутой кривой присвоен индекс вязкости, равный 0,

- а эталону с пологой кривой - 100.

Чем выше ИВ масла, тем более пологая вязкостно-температурная кривая и тем лучше масло для зимней эксплуатации.

На рис. 3 приведен график, поясняющий принцип определения вязкостно-температурных свойств масел с помощью ИВ. На графике изображены вязкостно-температурные характеристики трех масел: двух эталонных (верхняя и нижняя кривые) и одного исследуемого (средняя кривая).

Практически ИВ вычисляют по формуле (ГОСТ 25371-82)

ИВ = (v - v 1)/(v - v 2), или ИВ = (v - v 1)/v 3 ,

где v - кинематическая вязкость масла при 40 °С с ИВ = 0 и имеющим при 100 °С такую же кинематическую вязкость, как испытуемое масло, мм 2 /с; v 1 - кинематическая вязкость испытуемого масла при 40 °С, мм 2 /с; v 2 - кинематическая вязкость масла при 40 °С с ИВ = 100 и имеющим при 100 °С такую же кинематическую вязкость, как испытуемое масло, мм 2 /с; v 3 = v-v 2 .

Вязкостью называется свойство жидкости оказывать сопротивление при перемещении ее слоев под действием внешней силы. Это свойство является следствием трения, возникающего между молекулами жидкости. Различают динамическую и кинематическую вязкость.

Вязкость существенно меняется с изменением температуры. С понижением температуры взаимодействие между молекулами усиливается, и вязкость масла увеличивается. Так, например, при изменении температуры на 100 °С вязкость масла может изменяться в 250 раз. Учитывая линейный характер зависимости, можно по номограмме определить вязкость масла при любой температуре.

С повышением давления вязкость масла возрастает. Величины давления в масляной пленке, заключенной между трущимися поверхностями, могут быть значительно выше, чем сами нагрузки на эти поверхности. В масляной пленке коренного подшипника коленчатого вала двигателя величина давления достигает 500 МПа.

С повышением давления вязкость более жидких масел (с пологой вязкостно-температурной характеристикой) возрастает в меньшей степени, чем более вязких масел (с более крутой вязкостно-температурной характеристикой).

При давлении (1,5-2,0)10 3 МПа минеральное масло затвердевает. Вводимые присадки в базовое масло способствуют сохранению несущей способности масляного слоя при увеличении нагрузки.

Вязкость является основным параметром при подборе масла, поэтому она всегда указана в маркировке масла. Для маркировки вязкость определяют при тех температурах, при которых работают узлы трения. Моторные масла для двигателей внутреннего сгорания маркируют по кинематической вязкости мм 2 /с (Сст) при температуре 100 °С, которая принята в качестве средней температуры масла в двигателе (картер, система смазки).

Для получения масел с хорошими вязкостно-температурными свойствами в качестве базовых используют маловязкие масла, имеющие вязкость менее 5 мм 2 /с при температуре +100 °С, и добавляют в них вязкостные присадки (загустители). В качестве присадок применяют такие полимерные соединения, как полиизобутилен, полиметакрилаты, полиалкилстиролы и др.

С понижением температуры объем макромолекул полимера уменьшается (молекулы «свертываются» в клубки). При повышении температуры клубки макромолекул «разворачиваются» в длинные разветвленные цепи, присоединяя молекулы базового масла, объем их становится больше, и вязкость масла возрастает.

Загущенные присадками масла обладают необходимым уровнем вязкости при положительных температурах 50-100 °С, пологой кривой изменения вязкости (рис. 4) и, следовательно, высоким индексом вязкости, равным 115-140. Такие масла получили название всесезонных, так как имеют одновременно свойства одного из зимних классов и одного из летних.

Рис. 4. Влияние вязкостной присадки на вязкость масла

при различных температурах:

1 – маловязкое масло; 2 – то же масло с вязкостной

присадкой (загущенное)

В системах смазки современных автомобильных двигателей применяются именно загущенные всесезонные масла. При их использовании мощность двигателя повышается на 3-7 % (что обеспечивается высоким индексом вязкости и способностью загущенных масел снижать вязкость в парах трения при высоких скоростях сдвига), облегчается пуск и сокращается время прогрева, снижаются механические потери на трение, и, как следствие, расход топлива, увеличиваются долговечность деталей и срок службы масел. Экономия топлива достигает 5 % при больших пробегах и 15 % при коротких пробегах в зимнее время с частыми пусками двигателя (рис. 5).

Рис. 5. Снижение расхода бензина при движении автомобиля

по мере прогрева двигателя

К недостаткам загущенных масел относят низкую стабильность загущенных присадок при высоких температурах, что вызывает ухудшение вязкостно-температурных характеристик масел при длительной бессменной работе их в двигателях.

Индекс вязкости (ИВ), оценивающий вязкостно-температурные свойства масел, является условным показателем, характеризующим степень изменения вязкости масла в зависимости от температуры и определяемый путем сравнения вязкости данного масла с двумя эталонными маслами, вязкостно-температурные свойства одного из которых приняты за 100, а второго - за 0 единиц.

Индекс вязкости определяют по номограмме (рис. 6), расчетным путем или по специальным таблицам. Для определения ИВ по номограмме необходимо знать значения кинематической вязкости масла при температурах +50 °С и +100 0 С.

Рис. 6. Номограмма для определения индекса вязкости моторных масел

Чем выше ИВ, тем более пологой кривой (рис. 7) характеризуется масло и тем лучше его вязкостно-температурные свойства. Из двух масел с одинаковой вязкостью при температуре +100 °С, но с разными ИВ, одно (1) можно применять только в теплое время, так как при низких температурах оно теряет подвижность, а другое (2) - всесезонно, так как оно обеспечит легкий пуск двигателя при низких температурах воздуха и жидкостное трение при рабочих температурах.

Рис. 7. Зависимость вязкости моторных масел от температуры

для различных значений индекса вязкости: 1 – ИВ 90; 2 – ИВ 140

Учитывая то обстоятельство, что вязкость масла и индекс вязкости определяют работоспособность узла трения, то в стандартах на масла эти параметры нормируются в количественном выражении. Для автомобильных масел ИВ должен быть не ме нее 90.

Поэтому при производстве моторных масел необходимо лю быми доступными и эффективными методами уменьшить зависимость вязкости масла от температуры, т. е. увеличить их ИВ и понизить температуру застывания. Это относится в первую очередь к зимним и всесезонным маркам масел.

Температурные характеристики моторных масел следующие:

Температура вспышки – самая низкая температура, при которой пары нагреваемого в стандартных условиях масла образуют с воздухом смесь, которая вспыхивает от открытого огня, но быстро гаснет из-за недостаточно интенсивного испарения.

Температура воспламенения – та температура, при которой пары нагреваемого в стандартных условиях масла образуют с воздухом такую смесь, которая воспламеняется и горит от открытого огня не менее 5 с. Температура вспышки является показателем пожароопасного масла. По ней можно судить о присутствии в масле летучих фракций, которые могут быстро испаряться в работающем двигателе и увеличивать расход масла на угар. Понижение температуры вспышки масла свидетельствует о разбавлении масла топливом.

Температура застывания (температура начала текучести) – самая низкая температура, при которой масло еще обладает некоторой текучестью. Определяемая в стандартных условиях температура застывания на 3 °С выше действующей температуры затвердевания, при которой в течение 5 с масло находится в неподвижном состоянии.

Температура помутнения – та, при которой появляются мелкие кристаллы парафина и масло мутнеет. В последующем кристаллы образуют каркас и масло теряет подвижность. Между кристаллами масло остается еще жидким и при сильном встряхивании текучесть масла может восстановиться. Температура помутнения зависит от скорости охлаждения, термической обработки масла и от механических воздействий.

Температура застывания служит предельной минимальной температурой разливки и, частично, эксплуатации масла. Минимальная температура эксплуатации моторных масел определяется по низкотемпературным характеристикам вязкости и перекачки.

Застывание - свойство, определяющее потерю текучести масла. При понижении температуры до определенной величины текучесть масла снижается, а при дальнейшем понижении оно застывает. С увеличением вязкости масла из него выделяются наиболее высокоплавкие углеводороды (парафин, церезин), а при полной потере текучести масла микрокристаллы твердых углеводородов (парафина) образуют пространственную кристаллическую решетку, связывающую все масло в единую неподвижную массу.

Температуру, при которой масло теряет текучесть, называют температурой застывания. Нижний температурный предел применения масла примерно на 8-12 °С выше температуры застывания, т.е.:

t ОВ = t 3 - (8-12) °C,

где: t ов - нижний температурный предел окружающего воздуха (применения данной марки моторного масла), 0 С;

t 3 - температура застывания определенной марки масла, регламентируемая стандартом, 0 С.

Снижения температуры застывания масел добиваются путем депарафинизации (частичного удаления парафинов) или добавлением присадок-депрессоров в процессе их производства. Депрессоры предотвращают образование кристаллической решетки, когда кристаллы парафина объединяются в объемные структуры. Понижая температуру застывания масла, депрессоры не влияют на его вязкостные свойства.

Противоизносные (смазываю щие) свойства характеризуют способность масла препятствовать износу поверхностей трения. Образующаяся на трущихся поверхностях прочная пленка исключает непосредственный контакт деталей. Высокие противоизносные свойства масла особенно востребованы при небольших частотах вращения коленчатого вала, когда высоки удельные нагрузки, а также когда геометрические формы или размеры деталей имеют существенные отклонения, что чревато задирами, схватыванием и разрушением трущихся поверхностей.

Противоизносные свойства масла зависят от его вязкости, вязкостно-температурной характеристики, смазывающей способности, чистоты масла.

С повышением температуры масла адсорбционный слой ослабляется, а при достижении критической температуры 150-200 °С, на грани прочности пленки и сухого трения, разрушается. Масла с высокими противоизносными свойствами способны формировать для предупреждения изнашивания такой режим трения, который исключает непосредственный контакт трущихся поверхностей металлов. Поэтому возможное в данном случае изнашивание вызывается цикличностью нагрузок на отдельных участках поверхностей трения и усталостными разрушениями металла (усталостные трещины в галтелях коленчатых валов).

О смазывающей способности («маслянистости») масла судят по его химическому составу, вязкости, наличию присадок. На маслянистость влияют содержащиеся в маслах и обладающие высокими поверхностно-активными свойствами смолистые вещества, высокомолекулярные кислоты, сернистые соединения.

Правильный выбор вязкости масла в значительной мере влияет на скорость изнашивания. Высоковязкие масла при низкой температуре загустевают и плохо поступают к трущимся поверхностям деталей. В то же время пуск и прогрев двигателя на менее вязких (жидких) маслах облегчается, режим жидкостного трения наступает быстрее.

Для снижения потерь на трение в моторные масла вводят антифрикционные присадки, основой которых служат беззольные органические соединения, содержащие благородные элементы (никель, кобальт, хром, молибден). Малорастворимые поверхностно-активные вещества такого типа образуют в узлах трения многослойные защитные пленки с внедрением легирующих металлов в зону трения. Особое место при этом принадлежит молибдену, атомы которого способны связывать атомы железа и образовывать структуры, стойкие к питтингу (местному выкрашиванию металла), фреттинг-коррозии и др. Более того, только этот металл образует в результате окисления поверхностных слоев оксиды, температура плавления и твердость которых на порядок ниже, чем у металла поверхности трения.

Смазочные свойства моторного масла , как и масел для других машин и механизмов, обусловлены его вязкостью и маслянистостью, влияние и механизм действия которых различны.

Вязкость как свойство, связанное с внутренним (молекулярным) трением, проявляет себя при жидкостном (гидродинамическом) трении. Маслянистость же масла важна при возникновении граничного трения. В этих условиях прочность масляной пленки является решающим фактором, препятствующим непосредственному контакту трущихся деталей.

Установлено, что прочность масляной пленки зависит от полярной активности молекул масла, т. е. от их способности образовывать прочные слои строго ориентированных молекул.

Ориентировочное поле полярно-активных молекул образует на поверхности трущихся деталей своеобразный ворс. Чем длиннее полярно-активные молекулы масла и чем прочнее они соединяются с поверхностью трущихся деталей, тем выше маслянистость масла. Но это очень упрощенное объяснение, позволяющее понять лишь основную сущность этого явления.

В действительности в реальных условиях возникают обычно не мономолекулярные, а мультимолекулярные ориентированные слои, в которых внутримолекулярное трение приобретает особый характер, заключающийся в том, что происходит трение между отдельными слоями молекул, а не между отдельными молекулами. При соответствующем подборе полярно-активных веществ, входящих в масло, число слоев может доходить до тысячи и более, а их суммарная толщина до 1,5-2 мкм. С повышением температуры верхние слои, не имеющие прочной связи с поверхностью детали, дестабилизируются и разрушаются, но первый мономолекулярный слой разрушить трудно.

Экспериментально установлено, что коэффициент трения между деталями мало зависит от числа мономолекулярных слоев и практически одинаков как при одном, так и при нескольких десятках таких слоев. Этим можно объяснить тот факт, что достаточно добавить в масло очень немного веществ, обладающих высокой полярной активностью, как маслянистость масла, т. е. прочность его масляной пленки резко возрастает.

Процессы, связанные с маслянистостью, изучают на специальных машинах трения. Количественное определение смазывающих свойств масел ведут с помощью четырехшариковой машины (ГОСТ 9490-75*). Принцип действия этой машины заключается в следующем.

Три шарика диаметром 12,7 мм из стали ШХ-15 (подшипниковой серии) устанавливают неподвижно в виде треугольника в специальной чашеобразной обойме, в которую затем наливают испытуемое масло. На эти шарики накладывают сверху такой же шарик (четвертый), закрепленный во вращающемся, как у сверлильного станка, шпинделе.

Частота вращения шпинделя 1460±70 мин -1 . Проворачивание нижних шариков при испытании не допускается.

На четырехшариковой машине проводят серию определений, каждое из которых выполняют на новой пробе испытуемого масла и новых шариках. На машине определяют критическую нагрузку, нагрузку сваривания, индекс задира и показа тель износа . При определении первых трех параметров продолжительность испытаний составляет 100,2 с, при оценке показателя износа - 600,5 мин. Режимосевой нагрузки должен быть выдержан в соответствии со стандартом.

Индекс задира и критическая нагрузка характеризуют способность масла защищать трущиеся поверхности от повреждений и задиров, а нагрузка сваривания оценивает предельную нагрузку, которую может выдержать данное масло. Показатель износа определяет влияние смазочного материала на изнашивание смазываемых поверхностей.

Его оценивают по диаметру пятен (следов) на всех трех нижних шариках. Измерения осуществляют посредством микроскопа с 24-кратным увеличением и отсчетной шкалой с ценой деления не более 0,01 мм. Каждое пятно измеряют в двух направлениях: в направлении скольжения и перпендикулярном ему.

Результатом считается среднее арифметическое всех измерений по трем нижним шарикам.

Принцип действия четырехшариковой машины показан на рис. 8.

Рис. 8. Принцип действия четырехшариковой машины

для определения противоизносных и противозадирных свойств масел:

а - схема нагружения шариковой пирамиды; б - схема

четырехшариковой обоймы; в - конструкция основного узла;

1 - неподвижные шарики; 2 - вращающийся шарик;

3 - исследуемое масло

Противоокислительные свойства характеризуются стойкостью масла к окислению и полимеризации в процессе работы двигателя, а также разложению при хранении и транспортировании.

Продолжительность работы масла в двигателе зависит от его химической стабильности, под которой понимается способность масла сохранять свои первоначальные свойства и противостоять внешнему воздействию при нормальных температурах.

На стабильность моторных масел оказывают влияние следующие факторы : химический состав, температурные условия, длительность окисления, каталитическое действие металлов и продуктов окисления, площадь поверхности окисления, присутствие воды и механических примесей. Повышенное давление воздуха ускоряет процесс окисления масла, так как усиливается процесс его взаимной диффузии с воздухом.

На процесс окисления решающее влияние оказывает температура . Масла, хранящиеся при температуре 18-20 °С, сохраняют свои первоначальные свойства в течение 5 лет. Начиная с 50-60 °С, скорость окисления удваивается с увеличением температуры на каждые 10 °С. Поэтому высокая тепловая напряженность деталей форсированных двигателей, с которыми приходится контактировать моторному маслу, и взаимодействие с прорывающимися в картер газами из камер сгорания (на такте сжатия их температура составляет около 150-450 °С для бензиновых двигателей и около 500-700 °С для дизелей) резко ухудшают условия их работы. Повышение тепловой напряженности моторных масел связано также с отдельными конструктивными решениями: использование наддува; применение герметизированной системы охлаждения (увеличивает температуру поршня на 10-20 0 С); уменьшение объема системы смазки двигателя; масляное охлаждение поршней и др.

Термоокислительную ста бильность определяют как устойчивость масла к окислению в тонком слое при повышенной температуре методом оценки прочности масляной пленки.

Для замедления реакций окисления и уменьшения образования отложений в двигателе в масла вводят противоокислительные присадки.

Детергентно - диспергирующим (моющим) свойством масла называют его способность препятствовать слипанию углеродистых частиц и удерживать их в состоянии устойчивой суспензии, что значительно снижает процессы образования лаковых отложений и нагара на горячих поверхностях деталей двигателя.

При использовании масел с хорошими диспергирующими свойствами детали двигателей выглядят чистыми, как бы вымытыми, отсюда и появление термина «моющие».

Диспергирующие свойства масел оценивают в баллах от 0 до 6 по методу ПЗВ. Образование лаковых отложений на деталях двигателя, работающего на маслах с моющими присадками, уменьшается в 3-6 раз, т.е. с 3-4,5 до 0,5-1,5 балла.

Моющие присадки бывают зольными и беззольными. Зольные присадки содержат бариевые и кальциевые соли сульфикислот (сульфонаты), а также алкилфеноляты щелочноземельных металлов бария и кальция. Масла с зольными присадками в количестве 2-10 %, сгорая, образуют золу, прилипающую к поверхности деталей. Беззольные моющие присадки не образуют золы при сгорании масел, так как не содержат металлов.

Коррозионные свойства масел зависят от наличия в них органических кислот, перекисей и других продуктов окисления, сернистых соединений, неорганических кислот, щелочей и воды.

Коррозионность свежего масла, в котором присутствуют природные органические кислоты и сернистые соединения, незначительна, но резко возрастает в процессе эксплуатации. Присутствие в свежих маслах органических (нафтеновых) кислот связано с их неполным удалением в процессе очистки.

Коррозионное действие масел связано также с содержанием в них 15-20 % сернистых соединений в виде сульфидов и. компонентов остаточной серы, которые при высоких температурах приводят к выделению сероводорода, меркаптанов и других активных продуктов. В условиях высоких температур сернистые соединения особенно агрессивны по отношению к серебру, меди, свинцу. В процессе использования масла содержание кислот в нем возрастает в 3-5 раз, что зависит от его химической стабильности, содержания антиокислителей и условий работы.

Оценку коррозионной стойкости производят по кислотному числу, которое для свежих масел не превышает 0,4 мг КОН на 1 г масла. В коррозионном отношении эта концентрация практически не опасна.

Коррозионные процессы в двигателях замедляют нейтрализацией кислых продуктов путем введения антикоррозионных присадок; замедлением процессов окисления путем добавления в масла антиокислительных присадок; созданием на поверхности металла (при изготовлении деталей) стойкой защитной пассивированной пленки из органических соединений, содержащих серу и фосфор.

Известны присадки и ингибиторы коррозии и их композиции, которые снижают все виды износа.

Подбор масла с оптимальными значениями эксплуатационных свойств зависит от конструкции и режима работы узла трения.

Вязкость - одно из важнейших свойств масла, имеющее многостороннее эксплуатационное значение. От вязкости в значительной степени зависит режим смазки пар трения, отвод тепла от рабочих поверхностей и уплотнение зазоров, энергетические потери в двигателе, его эксплуатационные свойства. Быстрота пуска двигателя, прокачивание масла по системе смазки, охлаждение трущихся поверхностей деталей и их очистка от загрязнений также зависят от вязкостно-температурных свойств масла.

Масла повышенной вязкости используются для высоконагруженных, низкооборотных или работающих в условиях напряженного теплового режима двигателей. При этом, чем выше вязкость масла в работающем двигателе, тем надежнее уплотнения, меньше вероятность прорыва газов, ниже угар масла. Поэтому масла с большой вязкостью применяют в случаях, когда двигатель изношен, зазоры увеличены или условия эксплуатации характеризуются высокой запыленностью, повышенной температурой, изменяющимися в больших пределах нагрузками.

Масла с меньшей вязкостью применяют для легконагруженных высокооборотных двигателей. Они облегчают пуск двигателя, лучше прокачиваются по системе смазки и очищаются от механических примесей, обеспечивают хороший отвод тепла от рабочих поверхностей деталей.

Температура масла значительно влияет на его кинематическую вязкость. С понижением температуры вязкость увеличивается, а с повышением - уменьшается. Чем меньше перепад вязкости в зависимости от температуры, тем в большей степени масло удовлетворяет эксплуатационным требованиям.

Увеличение вязкости масел с понижением температуры приводит к значительным трудностям при использовании автомобилей, особенно в зимнее время года при пуске двигателей. При отрицательных температурах в диапазоне от -10 °С до -30 °С резко увеличивается момент сопротивления проворачиванию коленчатого вала двигателя, медленнее достигается минимальная пусковая частота вращения, ухудшается подача масла к трущимся поверхностям деталей.

Надежный пуск бензиновых двигателей осуществляется при значениях частоты вращения коленчатого вала в пределах 35 - 50 мин -1 при температуре окружающего воздуха -10 0 С... -20 0 С, а дизелей с различным способом смесеобразования - в среднем в интервале 100 - 200 мин -1 при температуре 0 0 С. Вязкость моторного масла, при которой пусковая система современных двигателей различной конструкции не обеспечивает вращения коленчатого вала, изменяется в пределах (4 - 10) ·10 3 мм 2 /с. Поэтому для обеспечения пуска двигателя в холодное время моторные масла должны обладать низкой вязкостью при отрицательных температурах.

При выборе моторного масла многие автомобилисты обращают внимание на компанию-изготовителя, сезон использования смазки, синтетическое оно или минеральное. А ведь одним из важнейших показателей качества данного продукта является его индекс вязкости.

1 Вязкость моторного масла – что это такое?

Основное предназначение моторной смазки – это максимальное уменьшение трения движущихся частей мотора и обеспечение полной герметичности его цилиндров. При создании оптимального смазочного материала возникает серьёзная сложность – как сохранить его эксплуатационные свойства при различных температурных диапазонах работающего двигателя и температуры окружающего воздуха. По приборной доске автомобиля можно отслеживать температуры охлаждающей жидкости, но она не отражает реальную температуру работающего двигателя, которая может достигать +150 градусов и колебаться в широких пределах.

Создание оптимального смазочного материала для авто Итак, вязкость моторной смазки – это индекс, характеризующий способность продукта, попавшего на деталь, как можно дольше оставаться на его поверхности, сохраняя свою текучесть. Малая вязкость помогает мотору быстрее завестись при низких температурах, но способствует быстрому износу его деталей. Большая вязкость оберегает агрегат от действия сил трения, но уменьшает мощность мотора и увеличивает расход топлива. Производители моторных масел стремятся найти компромисс, определяющий вязкость смазки, поэтому у разных групп и типов этого продукта индекс вязкости различается в зависимости от условий эксплуатации двигателя.

Вязкость моторной смазки

Классификация моторных смазок, разработанная Американской ассоциацией SAE, наиболее полно отражает вязкость масла в широком температурном диапазоне, который является безопасным для двигателя. Безусловно, при выборе смазки для мотора своего автомобиля необходимо не только правильно выбрать для него нефтепродукт, но и обязательно руководствоваться рекомендациями компании-изготовителя машины.

2 Что такое кинематическая и динамическая вязкость моторного масла

Вязкость масла – единица, характеризующаяся двумя состояниями: кинематическим и синтетическим. Текучесть моторной смазки, согласно стандарту, измеряется при температурах от 40 до 100 °С. Именно текучесть определяет величину кинематической вязкости масла. Измеряют этот показатель в сантистоксах (cST) или капилляр-визкозиметрах (cCT). Последний индекс показывает, за какое время масло вытечет из сосуда под воздействием силы тяжести.

Текучесть автомобильного масла Динамическая вязкость – несколько иной показатель. Он отражает силу сопротивления, которая возникает, если перемещать 2 слоя масла, расположенных на расстоянии 10 мм друг от друга. Площадь слоёв должна быть ровно 1 кв. см, а скорость перемещения 10 мм/сек. Динамическая вязкость не зависит от величины плотности моторного масла.

Плотность жидкости для смазывания двигателя Кинематическая вязкость отличается от динамической и зависит от плотности смазки. Если рассматривать численный показатель этой разницы, то, например, если масло парафиновое, то кинематическая составляющая будет на 16-22% больше, чем динамическая. А вот меньшая разница индекса (9-15%) говорит, то масло нафтеновое.

3 Как расшифровать маркировку моторного масла на этикетке?

Покупая новую смазку для двигателя, часто задаются вопросом: а можно ли лить её в агрегат, и что обозначают цифры и литеры кода вязкости? Расшифровка закодированного значения не займёт много времени, если вы будете знать её основные правила. Индекс вязкости по классификации SAE укажет, к какому типу масел относится ваш продукт. Если он содержит цифру и литеру W, то масло зимнее. Если только цифру, то летнее, а при наличии циферно-буквенного обозначения, разделённого дефисом – эта смазка всесезонная.

Всесезонная смазка для мотора Например, какую информацию нам даст расшифровка аббревиатуры 5W30? Сразу видим, что масло моторное всесезонное. Холодный запуск движка при использования смазки с такой вязкостью может произойти при минимальной температуре – 35 °С. (Во всех случаях от первой цифры, стоящей перед литерой W, необходимо отнимать число 40). При более низкой температуре масло загустеет и не даст двигателю нормально работать. Если вы проживаете в климатическом районе, где не бывает таких экстремальных температур, то покупать смазку 5W30 незачем.

Холодный запуск движка Число после дефиса обозначает высокотемпературную вязкость. Перевести на понятный простому обывателю язык этот показатель довольно трудно. Скажем только, что она определяется диапазоном вязкости смазки при температуре от 100 до 150 °С. Величина этого значения говорит о вязкости масла во время работы двигателя. На высокую вязкость укажет большее число, на низкую – меньшее. Автолюбитель должен знать, какая вязкость рекомендована его автомобилю заводом-изготовителем и руководствоваться при выборе масла этим параметром.

4 Какое масло лучше для двигателя?

При выборе моторного масла для своего авто необходимо руководствоваться несколькими критериями. Самое главное, не забывайте рекомендации, указанные в сервисной книге машины. Кроме этого, обратите внимание, какой тип двигателя имеет автомобиль, на каком топливе он работает, грузоподъёмность машины и прочие тонкости. Лить масло без учёта таких характеристик рискованное дело.

В климатических зонах, где в течение одного сезона температурный диапазон может существенно изменяться, необходимо выбирать моторную смазку очень осторожно. Чем больше индекс вязкости, тем масло плотнее. Кинематическая вязкость смазки значительно изменяется при повышении температуры, а, следовательно, изменяются и эксплуатационные характеристики масла. Масло 5W30 идеально подойдёт для холодного пуска двигателя при температуре воздуха окружающей среды до – 35 °С, а вот масло с повышенной плотностью 20W можно использовать при аналогичном показателе до – 15 °С.

Масло с повышенной плотностью 20W Ниже приведённая таблица показывает, какой индекс вязкости соответствует заданной температуре окружающей среды.

Для удобства таблица разделена на два подраздела, для зимнего масла и летнего. Расшифровка первых цифр кода вязкости моторной смазки окажется проще, если эта таблица будет у вас всегда под рукой.

Вязкость масла для двигателей – главный показатель, которым нужно руководствоваться при выборе смазки. Индекс этого показателя укажет, для каких моторов подойдёт масло и в каких температурных условиях они могут применяться. Расшифровка кода, указанного на упаковке продукта, с нашей таблицей не составит труда.

Справка:

ВЯЗКОСТЬ МАСЛА — это основной показатель качества, который является общим для всех масел. От этого показателя зависит диапазон температуры окружающей среды, в котором данное масло обеспечивает пуск двигателя без предварительного подогрева , беспрепятственное прокачивание масла насосом по смазочной системе, надежное смазывание и охлаждение деталей двигателя при наибольших допустимых нагрузках и температуре окружающей среды.
Для двигателя или любого другого механизма необходимо применять масла с оптимальной вязкостью, величина которой зависит от конструкции, режима работы и степени износа, температуры окружающей среды и других факторов. Вязкость моторного масла, во-первых, является показателем его смазывающих свойств, так как от вязкости зависит качество смазывания, распределение масла на поверхностях трения и, тем самым износ двигателя. Во-вторых, от вязкости зависят потери энергии при работе двигателя. Чем выше вязкость тем толще масляная пленка и надежнее смазывание, но тем больше потери мощности на преодоление жидкостного трения .

В настоящее время единственной признанной в зарубежных странах системой классификации автомобильных моторных масел является спецификация SAE J300 (Общества Автомобильных Инженеров США (Society of Automotive Engineers )).

Класс SAE говорит о диапазоне температуры окружающей среды, в котором масло обеспечит проворачивание двигателя стартером, прокачивание масла масляным насосом по смазочной системе двигателя под давлением при холодном пуске в режиме, не допускающем сухого трения в узлах трения, и надежное смазывание летом при длительной работе в максимальном скоростном и нагрузочном режиме.

Справка:

Степени вязкости SAE

В условиях городского движения и при спортивном вождении, а также когда высока температура воздуха, двигатель подвергается воздействию высоких температур. Важно пользоваться маслом, которое при высокой температуре в большой степени сохраняет свою вязкость для защиты двигателя.
Когда двигатель холодный, наоборот, масло обладает тенденцией сгущаться. В этом случае важно, чтобы оно оставалось жидким даже при низких температурах, чтобы протекать через двигатель, защищать его детали и способствовать пуску.
Надежная работа двигателя в значительной степени зависит от вязкости масла, которая должна подбираться согласно температуре окружающей среды и условиям работы. Во избежание неправильного подбора масла по уровню вязкости, вместо понятий «жидкое», «вязкое», «высоковязкое» была разработана особая классификация моторных масел по вязкости.

Эта классификация подразделяет моторные масла на 11 классов вязкости :
на 6 зимних (0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W) и
5 летних (20,30,40,50,60) классов вязкости.
Масла, имеющие класс вязкости превышающий SAE 60 , относятся к трансмиссионным .
Летнее масло имеет достаточную вязкость, чтобы обеспечить надежное смазывание при высокой температуре, но оно слишком вязкое при низкой температуре, в результате чего при низкой температуре воздуха затрудняется пуск двигателя.
Маловязкое зимнее масло облегчает холодный пуск двигателя при низкой температуре, но не обеспечивает его смазывание летом, когда температура масла в двигателе превышает 100°С. Именно по этим причинам наибольшее распространение сегодня получили всесезонные сорта масел, имеющие меньшую зависимость вязкости от температуры.

Всесезонные масла обозначаются сдвоенным номером xxWxx , первый из которых указывает максимальные значения динамической вязкости масла при отрицательных температурах и гарантирует пусковые свойства (прокачиваемость масел при низких температурах), а второй — определяет вязкость масла при рабочей температуре двигателя (диапазон кинематической вязкости при 100°С и динамической вязкости при 150°С). Индекс W («winter», то есть «зима») означает «зимнее». Чем больше разница между двумя цифрами, тем равномернее будут характеристики масла при изменении температуры .
Например, SAE 10W40, где: 10W = зимняя степень вязкости, 40 = летняя степень вязкости
Чем меньше число перед индексом W , тем меньше вязкость и тем легче пускается двигатель зимой (т.е. тем в большей степени масло будет сохранять свою текучесть в холодную погоду или при пуске двигателя) . Чем больше число после индекса W , тем в большей степени масло будет сохранять свою вязкость при нагревании .Однако вязкость всесезонных масел изменяется не сильно, т.е. смазывающие качества как летом так и зимой остаются достаточно высокими.
Серия всесезонных масел: SAE 0W-20, 0W-30, 0W-40, 0W-50, 0W-60, 5W-20, 5W-30, 5W-40, 5W-50, 5W-60, 10W-30, 10W-40, 10W-50, 10W-60, 15W-30, 15W-40, 15W-50, 15W-60, 20W-30, 20W-40, 20W-50, 20W-60 .
Масла по SAE 10W-20, 15W-20, 20W20, 20W-30, 25W-30 не являются всесезонными.

Моносезонные масла обычно применяются, когда рабочие температуры отличаются не намного (или для выполнения специальных задач).

Таким образом степень вязкости SAE помогает определить диапазон температуры окружающей среды, при котором масло обеспечит нормальную работу двигателя — его проворачивание стартером, прокачивание масла насосом по смазочной системе при холодном пуске и надежное смазывание летом при длительной работе в режиме максимальных скоростей и нагрузок.

По обозначению вязкости можно практически со 100%-ной точностью определить природу моторного масла. Если оно синтетическое, то типичные обозначения вязкости будут — 0W40, 5W40; если масло полусинтетическое — 10W40, 10W30; при минеральной природе масла вязкость, как правило, обозначают так: 15W40, 20W50. Хотя бывают и исключения.
Масло с маpкиpовкой 5W — наиболее жидкое на холоде и годится для любой стужи.
Масло с маpкиpовкой 10W обеспечивает пуск мотоpа до -30 гpад.С, т.е. годится для ежедневной зимней езды в зоне умеpенного климата.
Масло с маpкиpовкой 15W может создать пусковые тpудности пpи темпеpатуpе около -25 гpад.С, хотя пpи мощном стаpтеpе и хоpошем аккумулятоpе возможно и pасшиpение диапазона. В умеpенном климате — подходящее масло для кpуглогодичной езды.
Масло с маpкиpовкой 20W — для достаточно теплых мест, где исключительно pедко темпеpатуpа может опуститься до -20 гpад.С. Hаиболее часто такое масло используют в гоночных и pаллийных авто.

Взаимосвязь между маpкиpовкой вязкости и pабочим диапазоном темпеpатуp.

Чтобы не ошибиться в выборе масла к зиме, полезно помнить так называемое «правило 35» . Надо из числа 35 вычесть зимний индекс вязкости (первую цифру в обозначении вязкости масла), к получившейся цифре приставляем «минус» — получите предельную температуру прокачиваемости масла. Например, масло 10W-40 (летний индекс 40 роли не играет) сохраняет текучесть до -25 градусов по Цельсию (35-10=25).
Правило 35 идеально применимо к минералке, но, к сожалению, мало подходит для оценки синтетики — у нее совершенно особые вязкостно-температурные характеристики. Применение синтетики или полусинтетики как правило меняет это соотношение, понижая температуру пуска еще на 5 градусов. Так, например, синтетика класса 10W-40 может быть рассчитана и на -50. Вообще, синтетика всегда холоднее минералки того же класса вязкости, поэтому с ней ошибиться (и замерзнуть) почти невозможно.

Необходимо обратить внимание на то, что для двигателей различной конструкции температурные диапазоны работоспособности масла данного класса по SAE существенно отличаются. Они зависят от мощности стартера, минимальной пусковой частоты вращения коленчатого вала, требуемой для пуска двигателя, от производительности масляного насоса, от гидравлического сопротивления маслоприемного тракта и многих других конструкционных, технологических и эксплуатационных факторов (техническое состояние автомобиля, качество бензина или дизтоплива, квалификации водителя и др.). Каждая автомобильная фиpма с учетом типа двигателя pекомендует свой диапазон пpименения одного и того же масла в зависимости от темпеpатуpы окpужающей сpеды. Этот диапазон обязательно указывают в инстpукциях по эксплуатации.

В таблице пpедставлены pабочие диапазоны темпеpатуp для автомобилей ВАЗ в зависимости от маpкиpовки вязкости по SAE pаспpостpаненных гpупп масел.

Взаимосвязь pабочих диапазонов темпеpатуp и маpкиpовки
вязкости моторных масел для автомобилей ВАЗ

Из масел, разработанных в бывшем СССР и хорошо себя зарекомендовавших необходимо упомянуть следующие моторные масла:

1. М-6 /12Г (всесезонное, от -20 град.С до +45 град.С);
2. М-5 /10Г (всесезонное, от -30 град.С до +30 град.С).

Следует помнить, что Класс масла по SAE характеризует только вязкость масла и не дает информации об его эксплуатационных свойствах. Таким образом, если на канистрах стоят обозначения SAE 15W40, SAE 20W50, SAE 30, SAE 5W, то это указывает только на вязкость масла, его текучесть, но еще абсолютно не говорит о том, подходит ли оно для Вашего автомобиля. Классификация по вязкости оценивает только свойства, связанные с текучестью, вязкостью масла, но не дает информации обо всех остальных его свойствах.

Предварительные рекомендации по подбору масел по вязкости:

— при пробеге автомобиля менее 25% от планового ресурса двигателя (или новый двигатель ) необходимо применять масла классов SAE 5W-30 или 10W-30 всесезонно;
— при пробеге автомобиля 25-75% от планового ресурса двигателя (технически исправный двигатель) целесообразно применять летом масла классов SAE 10W-40, 15W-40 , а зимой — SAE 5W-30 и 10W-30 , всесезонно — SAE 5W-40 ;
— при пробеге автомобиля более 75% от планового ресурса двигателя (старый двигатель ) следует применять летом масла классов SAE 15W-40 и 20W-50 , зимой — SAE 5W-40 и 10W-40 , всесезонно — SAE 5W-50.

При эксплуатации двигателя зимой (при температурах ниже -15оС) ведущие производители двигателей рекомендуют применять синтетические, полусинтетические и минеральные масла с вязкостью SAE 0W40, 5W40, 10W40, 0W30, 5W30, 10W30, летом (при температурах от -15оС и выше) — минеральные масла с вязкостью SAE 15W40 . При спортивном использовании

Довольно часто, особенно среди начинающих автовладельцев, вязкость моторного масла становится определяющим параметром при выборе данного расходного материала. Решение, как правило, принимается на основе мнения товарищей: «Я лью 10W-40 (5W-40)», и т.п.

На самом деле, чтобы правильно выбрать, какое масло заливать, важно знать не только необходимый класс вязкости, но и другие его характеристики, которых не так много, но все их желательно знать, если к выбору вы решили подойти самостоятельно.

Что такое вязкость моторных масел

Основная задача моторного масла – смазывание сопряженных деталей, обеспечение максимальной герметичности цилиндров двигателя и удаление продуктов износа.

Очевидно, что невозможно создать смазку, способную сохранять весь заданный набор эксплуатационных свойств в неопределенно широком диапазоне температур, который у двигателя автомобиля очень широк. В мороз оно будет становиться более густым, при высоких же температурах наоборот, текучесть его резко увеличивается.

Не следует считать, что температура прогретого мотора стабильна. Датчик температуры, показания с которого выведены на приборную панель, отображает лишь температуру охлаждающей жидкости, которая, в самом деле, остается практически неизменной (около 90 градусов), благодаря правильной работе системы охлаждения двигателя. Температура смазки при этом значительно меняется в зависимости от места, скорости и интенсивности циркуляции и может достигать 140 – 150 градусов.

Учитывая это, автопроизводители вычисляют оптимальные характеристики моторных масел, которые должны обеспечить максимально возможный КПД силового агрегата при его минимальном износе, в нормальных для данного двигателя условиях эксплуатации.

Поскольку с изменением температуры вязкость меняется, ассоциацией автомобильных инженеров США (SAE) разработана и принята классификация по вязкости.

Кинематическая и динамическая вязкость

Следует различать такие понятия, как кинематическая и динамическая вязкость. Кинематическая характеризует текучесть моторного масла в условиях нормальных и высоких температурах. По общепринятому стандарту ее измеряют при 40 и 100 градусах по Цельсию.

Измеряется кинематическая вязкость в сантистоксах (cST или сСт), либо в капилляр-визкозиметрах – в этом случае кинематическая вязкость отражает время вытекания определенного количества масла из сосуда с калиброванным отверстием на дне (капиллярный вискозиметр) под действием силы тяжести.


В зависимости от плотности смазочного материала кинематическая и динамическая вязкость численно отличаются друг от друга. Если речь идет о парафиновых маслах, то кинематическая больше на 16 — 22%, а у нафтеновых масел эта разница куда как меньше – от 9 до 15% в пользу кинематической.

Динамическая или абсолютная вязкость µ – это сила, которая действует на единичную площадь плоской поверхности, перемещающейся с единичной скоростью относительно другой плоской поверхности, находящейся на единичном расстоянии от первой.

В отличие от кинематической, динамическая не зависит от плотности самой смазки. Определяется динамическая вязкость при помощи ротационных вискозиметров, которые имитируют реальные условия работы моторных масел.

Как выбрать класс вязкости по SAE

Классификация SAE является международным стандартом, определяющим значение вязкости моторных масел. Не следует забывать, что класс SAE не расшифровывает качественные характеристики масла, данный индекс не говорит о возможности его применения для конкретной модели автомобиля.

Вязкость по стандарту SAE имеет цифровое или цифро-буквенное обозначение, из которого можно определить сезонность смазочного материала и температуру окружающей среды, при которой его можно использовать.

Например, класс SAE 0W – 20 говорит о том, что масло всесезонное:

1. буква W (от английского winter) указывает на то, что его можно применять зимой;
2. 0, идущий следом, указывает на минимально допустимую температуру запуска мотора до -40 градусов (от цифры перед W нужно отнять 40);
3. цифра 20 определяет высокотемпературную вязкость масла, ее довольно трудно перевести на понятный рядовому автовладельцу язык.

Можно сказать лишь, что чем выше значение индекса, тем выше вязкость масла при высоких температурах. О том, насколько эти характеристики подходят для данного авто, может сказать только производитель.

Проще говоря, чтобы правильно выбрать класс SAE, нужно знать, до каких значений в среднем опускается температура зимой в местности, где эксплуатируется машина. Если она в среднем не падает ниже -25, то вполне подойдет масло, имеющее индекс SAE 10W – 40, наиболее часто встречающееся в магазинах. По той же самой причине, оно и самое используемое.

Для сезонных масел классификация SAE имеет более короткий вид:

• зимние – SAE 0W, SAE 5W и т.д.;
• летние обозначаются просто двузначным числом SAE 30, SAE 40, SAE 50.

Более подробную информацию о свойствах содержит таблица, которая приведена ниже. Представлена расшифровка параметров вязкости моторных масел по классификации SAE. Первая таблица содержит информацию о температурных диапазонах работы масла, в удобном, графическом формате, а вторая содержит данные о численных характеристиках вязкости.




Нередко начинающие автовладельцы по неопытности ошибаются, собираясь приобрести масло для коробки передач. Придя в магазин, они теряются, поскольку вязкость трансмиссионного масла имеет совершенно другое обозначение, не имеющее ничего общего с моторным, и выбирая его, необходимо руководствоваться совершенно иными знаниями.

Другая классификация моторных масел

Помимо классификации по SAE существует классификация моторных масел по качеству. Данные характеристики определяет индекс API или ACEA. Индекс по классификации API имеет вид для бензиновых моторов SA, SB, …, SF (устаревшие классы моторных масел), и далее SG, SH, SJ, SL, SM – действующие классы. Индекс для дизелей вместо буквы S имеет в своем составе литеру C. На данный момент максимальным действующим классом является CI-4 plus. В магазинах канистры с индексом ниже SG и CF найти практически невозможно.

Индексы в классификации ACEA записываются по-другому. Смазочные материалы для бензиновых моторов обозначаются A1, A2, и т.д. для дизелей – B1, B2, … Высшие индексы – A5 и B5.

Расшифровка качественных характеристик масел по спецификациям API и ACEA в рамках данной статьи приводиться не будет. Эта тема подробно освещается на специализированных ресурсах в интернете, где приводятся как сравнительные данные, так и многочисленные таблицы с измерениями.

Мир моторных масел наполнен разнообразными параметрами, отвечающими за разные свойства и качества смазочных материалов. Одних только классификаций моторных масел насчитывается несколько штук, и на каждом автомобильном рынке предпочтение отдается своей классификации. С индексом вязкости тоже не всё так просто. Все мы давно привыкли классифицировать вязкость масла по SAE. Данная классификация довольно проста для понимания и любой автовладелец без труда с её помощью может подобрать масло для летней и зимней эксплуатации либо «всесезонку». Но в последние годы в обиход автомехаников вошел новый «индекс вязкости» - HTHS. Поскольку споры вокруг этого термина не утихают по сей день, мы решили посвятить этой аббревиатуре новую статью по моторным маслам.

Начать следует с того, что HTHS - это не «индекс вязкости», как его нередко называют. Если расшифровать аббревиатуру и дословно перевести её на русский язык, то HTHS - это «высокотемпературная вязкость при высокой скорости сдвига». HTHS измеряется в миллипаскалях в секунду. Наиболее распространенный метод испытания ASTMD 4683. Этот метод включает в себя определение вязкости масла при высокой температуре (150 о С) и высокой скорости сдвига 106 с-1 .По сути, этот показатель определяет толщину масляной плёнки в динамике - то есть при высокой температуре масла и высокой скорости сдвига.

Все масла по этому параметру можно разделить на две группы: полновязкие и маловязкие. Наиболее массовые полновязкие моторные масла имеют HTHS от 3,5 мПа/с и выше. У маловязких масел по HTHS этот показатель находится в диапазоне 2.6 до 3.5 мПа/с. Чем выше этот показатель, тем толще защитная плёнка на смазываемых деталях при рабочей температуре двигателя, а значит, и выше защита двигателя. Следовательно, полновязкие масла намного лучше защищают двигатель, чем масла с низкой вязкостью по HTHS. Зачем же производители масел и, что самое удивительное, производители двигателей создали масла с более тонкой защитной плёнкой при высокой температуре масла? Ответ найдем в европейских экологических требованиях стран Евросоюза и Японии. В последние годы Япония и Евросоюз очень жестко регламентируют уровень вредных выбросов в атмосферу. Борьба идет за сокращение каждой доли процента в ежегодных отчетах правительств. Естественно, к автотранспорту, как к главному загрязнителю воздуха, предъявляются наиболее жесткие требования. И нередко эти требования вступают в конфликт с ожиданиями потребителей. Так стало и с моторными маслами. Использование масел с малой вязкостью приводит к существенному снижению трения в двигателе, что приводит снижению расхода топлива и вредных выбросов CO2 в атмосферу. Не случайно эти масла также получили название «энергосберегающих». И хотя экономия на топливе оказалась не очень заметной, количество двигателей, предназначенных для использования моторных масел с низким HTHS, за последние несколько лет сильно выросло.

Более низкая HTHS вязкость обеспечивает энергосберегающие свойства масла, что позволяет снизить расход топлива и, как следствие, снизить уровень выбросов вредных веществ в атмосферу. Жесткие требования норм экологичности двигателей, на которых настаивают законодатели в западных странах, - основной мотиватор для автопроизводителей к снижению HTHS вязкости современных моторных масел. Именно этим и объясняется столь быстрый рост продаж масел такого типа и дальнейшая тенденция к снижению вязкости HTHS. Например, с 1 апреля 2013 года, ассоциацией автомобильных инженеров SAE был введен новый летний класс вязкости 16, что соответствует HTHS вязкости 2.3 мПа*С.

Стоит отметить, что производители двигателей не настаивают на том, что в двигатели, спроектированные под масла с низкой вязкостью по HTHS, необходимо заливать только такое масло. Выбор остается за потребителем и за сервисной компанией, которая обслуживает автомобили. В самых современных двигателях можно использовать и обычное полновязкое масло, если оно соответствует всем прочим спецификациям автопроизводителя либо спецификации по ACEA.

«Вообще, это сугубо технический параметр, который не знаком даже многим автослесарям, не говоря уже о конечных потребителях, - говорит Георгий Горшков, технический специалист компании «Сибиндустритехмаш» (официальный дистрибьютор смазочных материалов «Шелл») . - Но у нас так уж повелось в стране, что есть определенная категория автовладельцев, которые привыкли самостоятельно вникать во все особенности не только обслуживания, но и ремонта автомобиля, поэтому и данному параметру в последнее время на просторах российского интернета на различных форумах придается определенное значение. Люди спорят о том, насколько он важен и какой индекс HTHS должен быть у масла для конкретной модели двигателя».

Масла с низким HTHS. Хорошо или плохо?

Однозначно ответить на этот вопрос, конечно, нельзя. Даже если не принимать в расчет экологические и ресурсосберегающие свойства таких масел, которые являются безусловным благом для окружающей среды, у масел с низким HTHS немало преимуществ. Масла такого типа позволяют снизить расходы на топливо. Экономия по разным данным составляет от 3 до 5%, впрочем, этот показатель сильно зависит от манеры вождения. Также отмечается небольшое увеличение мощности («приемистости») двигателя, поскольку снижается расход энергии на трение.

Но к сожалению, есть и обратная сторона. Масла такого типа хуже защищают двигатель. Скептики утверждают, что применение такого масла не всегда оправдано, а небольшая экономия топлива и сокращение вредных выбросов за счет применения таких масел никак не компенсирует повышение риска преждевременного износа двигателя, который несут в себе масла с низким HTHS.

«Применение масел с низким HTHS - это палка о двух концах. С одной стороны, повышаются эксплуатационные характеристики двигателя: экономичность, приемистость. С другой стороны, есть определенный риск, что в экстренной ситуации двигатель окажется недостаточно защищенным от трения. Используя масло с высоким HTHS, вы лишаете владельца автомобиля экономии топлива, но повышаете надежность защиты двигателя, - комментирует Георгий Горшков. - Но вот чего делать точно нельзя - так это использовать масло с низкой вязкостью HTHS в двигателе, который для этого не предназначен».

Дело в том, что в моторах, спроектированных для использования в них масел с пониженным HTHS, имеется ряд существенных отличий:

Уменьшены зазоры между трущимися поверхностями, применена более высокая точность сборки и подгонки деталей двигателя друг к другу.

Используются масляные насосы высокой производительности, чтобы создавать необходимое давление при использовании более жидкого масла.

Используются широкоповерхностные подшипники, в которые масло высокой вязкости поступает медленнее.

На поверхности трущихся деталей наносится специальный микропрофиль (микроаналог хонингования), который удерживает маловязкое масло на стенках как можно дольше.

Естественно, если двигатель не имеет такой «подготовки», использовать маловязкое масло на нём нельзя. Это приведет к очень быстрому износу. В 1997 году научно-исследовательским центром Toyota было проведено исследование влияния вязкости HTHS на износ деталей цилиндропоршневой группы при работе в разных температурных режимах. Масла проверялись на двигателе Toyota 1.6 DOHC. Исследование показало, что при использовании масел с HTHS ниже 2.4 мПа*С и при температуре масла 90 о С износ поршневых колес увеличивается только в том случае, если обороты двигателя превышают 5000 об/мин. А вот при температуре масла 130 о С резкое усиление износа поршневых колец происходит при использовании масла с HTHS от 2.6мПа*С, начиная с 2000 обмин, в то время как масла с вязкостью HTHS от 3 мПа*С и выше продолжают защищать кольца даже при такой высокой температуре.

Наиболее опасны такие масла для двигателей, уже имеющих определенный износ. Дело в том, что абразивные частицы (сажа, пыль и т.п.), которые, как правило, присутствуют в не новом двигателе, могут привести к тому, что тонкая масляная плёнка, которую создает масло такого класса, разрывается, и начинается незащищённое трение, формируются локальные перегревы, которые потом приводят к очень быстрому выходу деталей из строя. Слишком большие зазоры и неоптимальный режим работы топливной системы, работа мотора на малых оборотах и в режиме прогрева, приводят к тому, что топливо попадает в масло, снижая и без того малую вязкость и ухудшая его смазочные свойства. Впоследствии топливо из масла испаряется, но его первоначальные характеристики уже не восстанавливаются.

На российском рынке, по словам Георгия Горшкова, доля масел с низкой вязкостью HTHS пока довольно мала. Это связано как с общим состоянием автомобильного парка, так и с тем, что экологические требования в нашей стране пока не настолько жёсткие, как в Европе.

Из энергосберегающих масел самым востребованным в России сегодня является летний класс SAE с HTHS вязкостью 2,9 мПа*С. Небольшую долю рынка занимают масла с классом по SAE 20 и с HTHS вязкостью 2,6 мПа*С. Объемы продаж таких масел невелики, это связано с особенностями рынка. В настоящий момент доля таких двигателей на российском рынке не так высока.

Стоит отметить, что и в Европе далеко не все автопроизводители готовы рисковать. К примеру, если мы посмотрим довольно свежие спецификации ведуших европейских автоконцернов, — BMW LL-04, MB 229.51, VW 504 00/507 00, Renault 0710/0720, то убедимся, что они настаивают на применении масел, вязкость которых по HTHS составляет не меньше 3,5 мПа/с.

Как связана классификация масел по SAE и HTHS?

HTHS вязкость напрямую связана с классами вязкости по SAE, поскольку этот тип вязкости определяет стабильность масла при высоких температурах и является одним из параметров определения летнего класса вязкости по стандарту SAE J300 для моторных масел.

Например, если HTHS вязкость составляет 2,6 мПа*С, то данное моторное масло будет соответствовать классу SAE Xw20.А если HTHS вязкость составляет 3,7 мПа*С, то данное моторное масло будет уже относиться к классу SAE Xw50.В обоих случаях зимний класс вязкости может быть любым.

Дальнейшие перспективы

Несмотря на уже существующие опасения автопроизводителей, на данный момент ассоциация автомобильных инженеров SAE готова к тому, чтобы продолжить и дальше снижать HTHS. Уже анонсированы летние классы вязкостей: 12, 8 и 4 с еще более низкими HTHS вязкостями, для достижения максимальной энергоэффективности, но только тогда, когда поступят соответствующие запросы от автопроизводителей. Но таких запросов пока не поступало.

Основной парк автомобилей, требующих низкую HTHS вязкость, - это гибриды, двигатели которых представляют собой две совмещенных силовых установки: ДВС, работающий в паре с электродвигателем. Если этот сегмент рынка покажет существенную динамику продаж, то в скором времени мы можем стать свидетелями появления на рынке масел, вязкость которых по HTHS снижена до 2.0 мПа*С. Но в настоящий момент такой необходимости у рынка нет.