Что такое вязкость моторного масла и как выбрать масло по вязкости?

16.02.2022

Характеристики масла во многом зависят от его вязкости. Однако существует еще и такое понятие как индекс вязкости.

Чем отличаются эти параметры и как учитывать их при подборе моторного масла? Обо всём по порядку.

Что такое вязкость моторного масла

Вязкость — это способность масла оказывать сопротивление перемещению одной его части (или слоя) относительно другой. Соответственно, чем выше значение вязкости, тем гуще смазочный материал.

Широко распространено определение вязкости по стандарту SAE J300. Подробно о классификации SAE мы говорили в большом материале о том, как выбрать моторное масло.

Вязкость —

один из основных показателей для моторного масла. Важно, чтобы оно оставалось жидким даже при низких температурах, могло протекать по масляным каналам и защищать детали двигателя от износа и трения. Однако в непрогретом моторе вязкость масла увеличивается, а его текучесть снижается.

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

• Прокачиваемость. Насос должен без проблем качать масло по системе. Особенно это актуально при низких температурах.
• Работа при высоких температурах. Масло не должно испаряться и расходоваться на угар.
• Защита двигателя от износа и перегрева во всех температурных диапазонах.
• Обеспечение минимальной силы трения между отдельными парами в двигателе.
• Уплотнение зазоров между деталями цилиндро-поршневой группы.

На эти свойства моторного масла влияют динамическая и кинематическая вязкости. Их обозначение есть на канистре моторного масла. Например, одно из самых распространённых — 5W-40.

Первая цифра и буква означают динамическую вязкость, последнее число — кинематическую. В разговорной речи эти обозначения часто называют «вязкость на холодную» и «вязкость на горячую».

Что такое индекс вязкости

Индекс вязкости — это показатель, у которого нет единиц измерения: чем он выше, тем меньше вязкость масла зависит от температуры. Масло с высоким индексом вязкости быстрее поступает в зону трения при низких температурах, а при высоких — эффективнее снижает износ.

Низкий индекс вязкости означает затруднения во время запуска мотора в холодную погоду или снижение защиты деталей от износа при нагреве.

Стоит подчеркнуть: вязкость определяет текучесть жидкости в данный момент и при данных обстоятельствах. Индекс вязкости указывает на изменение вязкости при изменении температуры. Проще говоря: чем выше индекс вязкости, тем лучше, а вот вязкость нужно подбирать в соответствии с температурой внешней среды, при которой используется автомобиль.

Динамическая вязкость

Динамическая, или абсолютная, вязкость характеризует силу сопротивления маслянистой жидкости. Сила возникает во время движения двух слоёв масла, удалённых на расстояние в один сантиметр и движущихся со скоростью 1 см/с. Единица измерения силы — Па•с (мПа•с). обозначается английской аббревиатурой CCS. Тестирование отдельных образцов выполняется на специальном оборудовании — ротационном вискозиметре.

Степень вязкости показывает, при какой температуре можно запускать холодный двигатель. Рядом с цифровым значением стоит латинская буква W — первая буква слова winter («зима»).

В соответствии со стандартом SAE J300 динамическая вязкость всесезонных (и зимних) моторных масел определяется так:

• 0W — обеспечивает лёгкий запуск ДВС при температуре до —35 °С;
• 
  5W — при температуре до —30 °С;
• 
  10W — при температуре до —25 °С;
• 
  15W — при температуре до —20 °С;
• 
  20W — при температуре до —15 °С.

Отметим, здесь речь идёт именно о запуске, или проворачиваемости, коленчатого вала. Прокачиваемость в каждом случае будет на 5 градусов ниже.

Для большинства регионов России масла со значением 10W и выше не могут быть рекомендованы как всесезонные. Это указано в допусках разных автопроизводителей для машин, предназначенных для российского рынка. Для России оптимальны масла с низкотемпературной характеристикой 0W или 5W.

Кинематическая вязкость

Кинематическая, или высокотемпературная вязкость — это величина, показывающая время, за которое некоторое количество жидкости проходит через отверстие определённого диаметра в специальном приборе — капиллярном вискозиметре.

Измеряется высокотемпературная вязкость в мм²/с. Альтернативная единица измерения — сантистокс (сСт). Есть следующая зависимость: 1 сСт = 1 мм²/c = 0,000001 м²/c.

Наиболее популярные классы кинематической вязкости по стандарту SAE — 20, 30, 40, 50 и 60.

Зависимость следующая: чем меньше класс, тем масло жиже. И наоборот, чем выше — тем больше вязкость. Лабораторные тесты проводят при трёх температурах: плюс 40 °С, плюс 100 °С и плюс 150 °С. Так можно увидеть динамику изменения вязкости в разных условиях: нормальных (плюс 40 °С/ плюс 100 °С) и критических (плюс 150 °С). Эти значения приняты за основные точки, хотя испытания проводятся и при других температурах.

При повышении температуры плотность вещества уменьшается, и это значит, что при постоянной динамической вязкости кинематическая будет увеличиваться. И наоборот: при снижении температуры кинематические коэффициенты снижаются.

В последнее десятилетие в мировом автопроизводстве есть тенденция к снижению высокотемпературной вязкости при высокой скорости сдвига — HTHS. Использование масел с низким HTHS экономически и экологически оправдано: такие масла дают большую экономию топлива по сравнению с продуктами с более высокой вязкостью. Подробнее о показателе HTHS мы писали в отдельной статье.

Меньшая вязкость приводит к снижению сопротивления деталей мотора, к увеличению мощности, снижению износа в некоторых узлах двигателя. Кроме того, при использовании маловязких масел выброс СО₂ в атмосферу значительно меньше, чем у масел более высокой вязкости. Подробно об этом мы говорили в одном из прошлых материалов.

Стоит лишь отметить: если двигатель не спроектирован под маловязкие масла (с низким HTHS), использование таких продуктов в нём недопустимо. Поэтому ещё раз напомним: первоочередным фактором при выборе масла будут рекомендации завода-изготовителя авто. Полный чек-лист по выбору можете найти здесь.

Что будет, если неправильно выбрать вязкость

Слишком густое или недостаточно вязкое масло может вызвать износ деталей, что в итоге приведёт к дорогому ремонту или замене двигателя.

Если масло слишком густое, могут возникнуть проблемы:

• Рабочая температура двигателя будет повышаться, поскольку тепло будет отводиться хуже. Однако при езде на невысоких оборотах и/или в холодную погоду это не критично.
• 
  Интенсивная нагрузка и/или езда на высоких оборотах может спровоцировать износ отдельных деталей и самого двигателя.
• 
  Высокая температура двигателя приводит к ускоренному окислению масла, из-за чего оно быстрее теряет свои свойства.

Нельзя заливать маловязкие масла в двигатель, который на них не рассчитан. В противном случае могут возникнуть следующие ситуации:

• Масляная защитная плёнка на поверхности деталей будет очень тонкой, и детали не получат должной защиты от механического износа и воздействия высоких температур.
• 
  Большое количество масла будет уходить в угар— высокий расход расход.
• 
  Возникает риск появления так называемого клина мотора, что грозит сложным и дорогим ремонтом.

Заключение

Вязкость — важный, но не единственный параметр выбора масла. Большую роль играют другие показатели: допуски автопроизводителя, лицензии по стандартам ACEA, API или ILSAC(подробнее о классификации можно узнать в нашем материале), тип базового масла (синтетика, полусинтетика, минералка), особенности конструкции двигателя.

Самая точная информация о том, какое масло необходимо для вашего двигателя, содержится в технической документации к автомобилю. Кроме того, выбрать нужный продукт поможет наш онлайн-подборщик.

К списку статей

Технические характеристики моторных масел: свойства, вязкость

Вязкость моторного масла

Характеристика определяет способность жидкого материала сопротивляться течению за счет внутреннего трения. Значение рассчитывают при разных условиях, поэтому различают два ее типа:

• кинематическая вязкость показывает способность материала сопротивляться течению под действием силы тяжести. Измеряется в стоксах (Ст) или в квадратных миллиметрах в секунду (мм²/с). Чаще всего характеристику определяют для температур 40 и 100 °С;
• динамическая вязкость определяет отношение силы к скорости сдвига. Характеристика показывает способность моторного масла к течению при разных температурах, измеряется в сантипуазах (Сп) или в (Н·с/см²).

Индекс вязкости

Вязкость смазочных материалов меняется обратно пропорционально температуре. При нагревании масла показатель снижается, а при охлаждении – увеличивается. В продуктах разных марок изменение характеристики происходит с различной скоростью. Для измерения динамики существует специальное понятие – индекс вязкости. Чем выше его значение, тем меньше вязкостные свойства материала зависят от температуры. Продукты с большим индексом обеспечивают надежную защиту двигателя в разных климатических условиях. Масла с низким значением показателя эксплуатируются в узком диапазоне температур, так как при нагревании материалы утрачивают смазывающую способность, а при охлаждении быстро густеют.

Температура застывания

Показатель определяют в момент увеличения вязкости масла вплоть до потери текучести. В лабораторных условиях температурой застывания считают нижний предел, при котором жидкость в пробирке под наклоном 45 градусов не стекает в течение 1 минуты и остается неподвижной. Низкотемпературные характеристики масла напрямую зависят от состава, от качества компонентов. В продуктах переработки нефти вязкость возрастает при кристаллизации парафинов нормального строения. Поэтому основа проходит тщательную очистку или химическую модификацию для разветвления структуры компонентов и снижения температуры застывания. Синтетические масла имеют более однородный и прогнозируемый состав, что снижает порог кристаллизации и обеспечивает материалу стабильные свойства на морозе.

Температура вспышки

Величина этой характеристики зависит от вида и количества легколетучих фракций в составе масла. Температура вспышки косвенно указывает на потери масла на угар, испарение через вентиляционную систему картера. Параметр также позволяет оценить риск самопроизвольного воспламенения или взрыва материала при экстремальном нагревании.

Щелочное число (Total Base Number, TBN)

Общая щелочность моторного масла зависит от характеристик диспергирующих и моющих присадок, от антиокислительных свойств материала. Параметр указывает на стойкость продукта к окислению при высоких температурах и давлении в присутствии химически активных сред. От щелочного числа также зависит скорость образования отложений, величина межсервисного интервала. Характеристика определяется в (мг КОН/г). Значения щелочного числа варьируются в широком диапазоне. Выбор зависит от типа топлива, а точнее, от содержания серы, которая является главным окисляющим агентом. Например, в двигателях, работающих на мазуте, требуется высокая степень защиты, поэтому выбирают масло с показателем щелочности до 40 мг КОН/г. Моторы легковых авто работают с материалами 7–15 мг КОН/г.

Зольность

Сульфатная зола образуется при сгорании смазочного материала. Базовые масла очищаются и являются практически беззольными, но присадки вносят в состав нежелательные примеси, такие как магний, кальций, фосфор, цинк и другие. В процессе сгорания веществ на поверхности деталей двигателя образуются отложения, которые способствуют преждевременному воспламенению топливной смеси, то есть повышают детонацию. Зола также загрязняет каталитические нейтрализаторы выхлопных газов, сажевые фильтры. Соответственно, чем ниже показатель, тем меньше отложений на деталях.

Стандарты и спецификации

SAE J300

Классификация вязкостно-температурных свойств смазывающих материалов SAE J300 разработана американским обществом автомобильных инженеров Society of Automotive Engineers. Система делит масла на два типа: летние и зимние (маркировка W – winter). Для материалов, предназначенных для эксплуатации при низких температурах, дополнительно регламентируют предел прокачиваемости (тест MRV – Mini Rotary Viscometer) и проворачиваемости (CCS – Cold Cranking Simulator) коленвала. Для летних сортов определяют прочность на сдвиг при экстремальном нагревании (тест HTHS – High Temperature High Shear Rate). Класс вязкости по SAE J300 указывает на диапазон температур эксплуатации конкретной марки моторного масла. Обозначение всесезонных сортов сочетает два показателя: зимний и летний. Например, 5W-40.

Классы вязкости зимних моторных масел SAE J300

Классы вязкости летних моторных масел SAE J300

API

Классификация разработана специалистами American Petroleum Institute (API) совместно с American Society for Testing and Materials (ASTM) и Society of Automobile Engineers (SAE). Система опирается на эксплуатационные характеристики моторных масел и устанавливает стандарты для бензиновых, дизельных, двухтактных моторов и трансмиссий. По API смазочные материалы делятся на три категории:

• S – Service (spark ignition). Категория включает масла для бензиновых двигателей легковых автомобилей;
• C – Commercial (compression ignition). В нее включена продукция для дизельных двигателей;
• EC – Energy Conserving. Категория описывает энергосберегающие масла.

Классификация материалов внутри категорий начинается с буквы А (SA, SB, SC…) и далее в алфавитном порядке. Каждая последующая марка может использоваться в двигателях, для которых рекомендованы предыдущие. Категории с SA до SG являются устаревшими. Знак SH маркируют только в качестве дополнения к C. Начиная с SJ все категории действующие, а SN считается высшей на сегодняшний день. Марки масел с API CA до API CG-4 признаны устаревшими. Остальные категории действующие, высшей является API CK-4.

ILSAC

Классификация международного комитета по стандартизации и апробации моторных масел ILSAC (INTERNATIONAL LUBRICANTS STANDARDISATION AND APPROVAL COMMITTEE) – это результат совместного труда американской ассоциации American Automobile Manufacturers Association (AAMA) и японских специалистов Japan Automobile Manufacturers Association (JAMA). Стандарт устанавливает требования к смазочным материалам для бензиновых двигателей легковых автомобилей. Знак ILSAC получают масла с высокими показателями экономии топлива, энергосбережения, фильтруемости в условиях низких температур. Для продуктов характерна низкая испаряемость, стойкость к вспениванию и сдвигу, минимальное содержание фосфора. Категории моторных масел по ILSAC:

GF-1. Устаревшая спецификация с минимально допустимыми требованиями к качеству материалов для японских и американских автомобилей. Категория охватывает масла классов SAE: 0W-30, -40, -50, -60, 10W-30, -40, -50, -60 и 5W-30, -40, -50, -60. Спецификация соответствует EC-II и API SH;

GF-2. Соответствует EC-II и API SJ. Категория включает все марки масел GF-1 и дополнительно 0W-20, 5W-20. Строгие ограничения по содержанию фосфора, улучшенные низкотемпературные свойства, стойкость к пенообразованию и образованию отложений;

GF-3. Соответствует EC-II и API SL. Улучшены противоизносные и противоокислительные свойства, снижена испаряемость, увеличены показатели экономии топлива, стабильности вязкостных свойств. Спецификация устанавливает строгие требования к долгосрочным последствиям влияния моторных масел на системы нейтрализации выхлопных газов;

GF-4. Соответствует API SM. Масла проходят испытания на топливную экономичность. Категория включает классы вязкости SAE: 0W-20, 5W-20, 5W-30, 10W-30. Улучшены моющие и противоизносные свойства, снижен риск образования отложений. Содержание фосфора – не более 0,08 %;

GF-5. Соответствуют API SM с жесткими требованиями к совместимости к системам катализаторов, к топливной экономичности, к испаряемости, к стойкости к образованию отложений. Спецификация устанавливает параметры совместимости с эластомерами, защиту систем турбонаддува, возможность применения биотоплива.

Знание основных характеристик необходимо для грамотного выбора моторного масла.

Как определить качество моторного масла

Хотя большинство моторных масел изготавливаются в соответствии с приемлемыми стандартами, их общие и специфические качества могут сильно различаться. Некачественные моторные масла часто выбрасываются на рынок по незнанию или жадности. К сожалению, для неосведомленного автовладельца качественное моторное масло и некачественное моторное масло будут выглядеть и ощущаться одинаково.

Двигатель и стендовые испытания

Двигатель всегда был конечной платформой для определения требуемого качества масла. Несмотря на то, что конструкция двигателя была изменена, чтобы соответствовать стандартам производительности, топливной эффективности и экологическим стандартам, двигатель по-прежнему остается высшим арбитром качества масла.

Однако использование двигателя для измерения качества масла при динамометрических испытаниях может оказаться дорогостоящим делом. Тем не менее, чтобы помочь контролировать затраты на гарантийное обслуживание, производители двигателей неизбежно должны разрабатывать и использовать тесты двигателей при определении качества масла, необходимого для конкретной конструкции или компонента.

Хотя это необходимо, создание воспроизводимых динамометрических испытаний двигателя может быть сложной задачей. Поскольку конструкция двигателя постепенно увеличивает мощность по сравнению с двигателями меньшего размера, сложность проведения воспроизводимых динамометрических испытаний возрастает еще быстрее. К счастью, когда уровень качества определен на динамометре или в полевых условиях, существует гораздо менее затратный подход, который можно применить для более точной оценки качества масла.

Это включает в себя использование лабораторных стендовых испытаний, предназначенных для тесной связи с испытаниями на динамометрическом стенде двигателя или полевым опытом. Эти стендовые испытания позволяют относительно недорого измерить качество масла. Однако ценность и значимость этого типа испытаний зависит от ряда факторов, включая определение конкретных потребностей двигателя, четкую и непротиворечивую информацию о двигателе либо в ходе динамометрических испытаний, либо в полевых условиях, а также понимание взаимосвязи между потребности двигателя и физические и/или химические свойства масла.

Свойства моторного масла

Для обслуживания двигателя масло должно обладать определенными физическими и химическими свойствами. Во время службы масла в двигателе возникает ряд рабочих нагрузок, отрицательно влияющих на долгосрочную способность масла функционировать на стабильно высоком уровне. Условия эксплуатации также могут сильно различаться в зависимости от окружающей среды и способа использования автомобиля. Следовательно, выбор моторного масла для удовлетворения конкретных потребностей и условий обслуживания требует знания нескольких важных свойств масла, включая вязкость.

Вязкость

Вязкость можно определить как сопротивление жидкости течению. Поскольку молекулы жидкости несколько притягиваются друг к другу, требуется энергия, чтобы разделить их и создать поток. Как правило, более крупные молекулы имеют большее притяжение между собой и более высокую вязкость. Энергия, необходимая для преодоления этого притяжения между молекулами и создания потока жидкости, можно рассматривать как форму трения.

Следовательно, вязкость можно определить как форму молекулярного трения. Из всех физических и химических свойств моторного масла его вязкость и вискозиметрические свойства во время использования часто считаются наиболее важными.

Вязкость и предотвращение износа

Это же молекулярное трение предотвращает слишком быструю утечку масла, когда две поверхности двигателя в относительном движении сближаются под давлением. Эта неспособность промежуточного масла быстро выйти и уровень его несжимаемости удерживает две поверхности друг от друга и предотвращает износ, процесс, который называется гидродинамической смазкой. Чем выше вязкость, тем больше притяжение молекул масла и выше защита от износа.

Класс вязкости

Вязкость смазочного материала всегда ассоциировалась с защитой от износа. В начале своей истории SAE признала вязкость важным фактором для работы двигателя и ввела систему классификации J300, которая устанавливает уровни вязкости для двигателей по ряду классов. Эти марки определяются уровнями вязкости в одной или двух температурных зонах. Сегодня классы устанавливаются для рабочих температур двигателя и для зимних температур, при которых масло влияет на запуск и прокачку.

Вязкость при рабочих условиях

В первые годы существования автомобильных двигателей масла формулировались просто и подчинялись уравнению Ньютона для вязкости: чем больше сила, используемая для движения жидкости (напряжение сдвига), тем быстрее она будет течь (скорость сдвига). По существу, отношение напряжения сдвига к скорости сдвига — вязкости — оставалось постоянным при всех скоростях сдвига. Все моторные масла того времени были практически одного сорта и не имели классификации SAE «W».

Это вискозиметрическое соотношение изменилось в 1940-х годах, когда было обнаружено, что добавление небольших количеств высокомолекулярных полимеров, по-видимому, придает маслу желаемые характеристики текучести как для низкотемпературного пуска, так и для работы двигателя при высоких температурах. Соответственно, эти полимерсодержащие масла относились по системе классификации вязкости SAE к всесезонным моторным маслам, так как удовлетворяли требованиям обеих вязкостно-температурных зон.

С тех пор большую популярность приобрели всесезонные масла (например, SAE 10W-40, 5W-30, 0W-20 и т. д.). Однако они больше не были ньютоновскими по характеристикам течения, поскольку было обнаружено, что вязкость уменьшается с увеличением скорости сдвига. Это считалось важным для смазывания двигателей, которые работали при высоких скоростях сдвига (измеряемых в миллионах обратных секунд), в отличие от нескольких сотен обратных секунд вискозиметров с низким сдвигом, которые тогда использовались для характеристики моторных масел.

Вискозиметрия при высокой скорости сдвига

Следовательно, возникла необходимость в разработке вискозиметра с высокой скоростью сдвига для измерения вязкости в двигателях при рабочих температурах. В начале 1980-х годов были разработаны прибор и методика, которые могли достигать нескольких миллионов обратных секунд при 150°C, а также обеспечивать высокие скорости сдвига при других температурах как на свежем, так и на отработанном моторном масле.

Прибор назывался вискозиметром с имитацией конического подшипника. Этот метод был принят ASTM как метод испытаний D4683 для использования при 150 ° C (и совсем недавно как D6616 для использования при 100 ° C). Это критическое стендовое испытание качества моторного масла стало известно как вязкость при высоких температурах и высокой скорости сдвига (HTHS). Затем были установлены минимальные пределы для различных марок в системе классификации вязкости SAE.

Интересно, что позже было показано, что этот инструмент был уникальным и в основном абсолютным в обеспечении измерений как крутящего момента сдвига, так и напряжения сдвига, а также скорости сдвига во время работы. Это единственный известный вискозиметр, способный это делать.

Вязкость и гелеобразование масла при низких температурах

Первоначально всесезонные моторные масла были представлены для снижения вязкости масла при низких температурах, чтобы облегчить запуск двигателя. Это важное преимущество сразу же стало очевидным, и с тех пор всесезонные масла стали самой популярной формой моторного масла во всем мире.

С облегчением пуска двигателя при низких температурах стала очевидной еще одна проблема — прокачиваемость масла. Это была значительно более серьезная проблема, так как недостаточная прокачиваемость масла могла вывести двигатель из строя. В ходе испытаний на динамометрическом стенде в холодильной камере было установлено, что существуют две формы проблемы прокачиваемости. Первый был просто связан с высокой вязкостью и назывался поведением с ограничением потока.

Второй был менее очевиден и связан с гелеобразованием масла при длительном цикле глубокого охлаждения. Это было названо «связыванием воздуха», так как масляный насос оказался связанным воздухом в результате вытягивания столба масла из поддона, и масло не заполнило эту пустоту, как показано на рис. 1.9.0003

Этих знаний и стендовых испытаний, которые изначально, казалось, предсказывали обе формы отказа, было недостаточно. Зимой 1979–1980 годов в Су-Фолс, Южная Дакота, цикл охлаждения показал, что связывание воздуха может происходить при относительно мягких условиях охлаждения. За 24 часа было выведено из строя несколько двигателей, содержащих масло.

Цикл охлаждения привел к состоянию, при котором масло стало связанным с воздухом. Дорогостоящий инцидент выявил потребность в более чувствительных стендовых испытаниях, которые могли бы точно предсказать тенденцию отказов прокачиваемости из-за связывания воздуха.

Индекс гелеобразования

Связанное с воздухом моторное масло, вызвавшее аварии в Су-Фоллс, стало серьезным примером. Были разработаны новый прибор и методика стендовых испытаний для выявления любой склонности испытуемого масла к гелеобразованию. Этот метод, предусматривающий непрерывную низкоскоростную работу цилиндрического ротора в неплотно окружающем статоре, был немедленно включен в спецификации моторного масла и позже стал стандартом ASTM D5133.

Это не только показало тенденцию масла к ограничению потока, но также определило степень гелеобразования, которое может произойти в измеренном диапазоне температур (обычно от минус 5 до минус 40 градусов C). Этот параметр был назван индексом гелеобразования. Сегодня спецификации моторных масел для всесезонных масел требуют максимального индекса гелеобразования 12.9.0003

Вязкость и поглощение энергии

Несмотря на то, что вязкость полезна для двигателя в предотвращении износа за счет гидродинамической смазки, она также имеет некоторые негативные аспекты, которые могут повлиять на эффективность работы двигателя. Молекулярное трение масла, разделяющее две поверхности в относительном движении, требует энергии для его преодоления. Это значительное количество энергии от двигателя в обмен на обеспечиваемую защиту от износа. Таким образом, тщательное определение вязкости масла имеет решающее значение для владельцев транспортных средств и для правительств, устанавливающих ограничения экономии топлива.

Снижение вязкости масла может быть важным шагом в уменьшении вязкого трения для повышения эффективности использования топлива. Интересно, что за последние несколько лет увеличилось количество автомобилей, работающих на моторных маслах с более низким уровнем вязкости, что значительно повысило эффективность их двигателей.

Десять лет назад самыми низкими классами вязкости по SAE были масла SAE 0W-20 и 5W-20, при этом SAE 20 имел минимальную вязкость при высокой скорости сдвига 2,6 сантипуаз (сП) для имитации работы двигателя при 150 °C. На рис. моторные масла, продаваемые в Северной и Южной Америке, а также моторные масла SAE 5W-30.

Японские автопроизводители недавно призвали к еще более низким классам вязкости. Как следствие, SAE ввела три новых рабочих класса, обозначенных как SAE 16 (минимум 2,3 сП при 150°C), SAE 12 (минимум 2,0 сП при 150°C) и SAE 8 (минимум 1,7 сП при 150°C). Эти требования также показаны на рис. 2 для сравнения.

Ни одно из этих масел более низкого качества еще не поступило на рынок для анализа. Поскольку вязкость напрямую связана с количеством энергии, затрачиваемой двигателем на защиту от износа за счет гидродинамической смазки, можно было бы ожидать, что такое снижение вязкости будет иметь важные преимущества с точки зрения эффективности использования топлива, но только в двигателях, предназначенных для их использования.

Индекс топливной эффективности в зависимости от вязкости

Учитывая влияние вязкости масла на двигатель, была разработана методика расчета влияния моторных масел на эффективность использования топлива. Чтобы иметь смысл, значения вязкости должны были быть получены при высоких скоростях сдвига, связанных с работой в определенных частях двигателя.

Более ранняя работа с динамометром определила процент трения и рабочую температуру пяти основных мест смазки в поршневом газовом двигателе, ответственных почти за все потери эффективности. Эта информация использовалась для разработки параметра индекса эффективности вязкого топлива (V-FEI).

При этом значении, которое находится в диапазоне от 0 до 100, чем выше V-FEI данного моторного масла, тем меньше энергии теряется из-за вязкости и, следовательно, тем более экономичным является двигатель. Хотя разные конструкции двигателей могут иметь разные уровни трения в основных смазывающих зонах, использование этих данных о трении обеспечивает сравнительную ценность моторных масел.

На Рисунке 3 показано среднее значение моторных масел SAE 0W-20 и 5W-30 на рынках Северной и Южной Америки с 2008 по 2014 год. Для сравнения среднее значение V-FEI для SAE 0W-20 и 5W-30 в более раннем исследовании было 46 и 47 соответственно.

Как и ожидалось, было определено, что усредненные за год всесезонные масла SAE 0W-20 способствовали большей топливной экономичности двигателя, чем усредненные всесезонные масла SAE 5W-30 из-за различий в вязкости, показанных на рисунке 2. За исключением 2012 г., увеличение V-FEI эквивалентно почти 7-8 процентам эффективности использования топлива в зависимости от вязкости.

Снижение средней топливной эффективности моторных масел SAE 0W-20, собранных в 2012 году, может свидетельствовать о разработке рецептур, отвечающих опасениям автопроизводителей, что преимущества гидродинамической смазки не будут потеряны при усилиях по повышению эффективности использования топлива.

Испаряемость моторного масла

Еще один аспект, который следует учитывать при снижении вязкости в рецептурах моторных масел, заключается в том, что такое снижение чаще всего достигается за счет использования базовых масел с более высокой летучестью. Испаряющееся масло снижает количество смазочного материала, используемого в двигателе, и может содержать компоненты, загрязняющие катализатор выхлопных газов, что негативно влияет на способность катализатора уменьшать смог. Масло, оставшееся после потери более летучих компонентов, также будет более вязким и энергоемким.

На рис. 4 показана характеристика двух наиболее летучих классификаций всесезонных моторных масел. Также показана максимальная летучесть, установленная Международным комитетом по стандартизации и одобрению смазочных материалов (ILSAC).

В последние несколько лет стало очевидным, что классификационные категории SAE 0W-20 и 5W-30 были разработаны с достаточным запасом для соответствия спецификации ILSAC по летучести. Эти результаты показывают, что контроль испаряемости может быть менее требовательным при использовании недавно классифицированных всесезонных масел, обозначенных как SAE 0W-16, 0W-12 и 0W-8.

Выбросы и летучесть фосфора

Растворимые соединения фосфора, такие как диалкилдитиофосфат цинка (ZDDP), уже много лет используются в рецептурах моторных масел. Эти противоизносные и антиокислительные соединения оказали значительную поддержку конструкции современных двигателей.

В середине 1900-х поршневой двигатель был признан основным источником загрязнения воздуха. Несгоревшие или частично сгоревшие углеводороды из выхлопных газов двигателей под действием солнечного света превращались в вредные газообразные углеводороды, из-за которых в некоторых крупных городах образовывался смог.

Как следствие, в 1970-х годах были разработаны каталитические нейтрализаторы выхлопных газов для обработки выхлопных газов и преобразования их в углекислый газ и воду. К сожалению, спустя годы после разработки каталитического нейтрализатора было обнаружено, что некоторые элементы в бензине или моторном масле, включая фосфор и серу, деактивируют катализатор, покрывая его. В конечном итоге это привело к ограничениям количества этих химикатов в моторном масле и топливе.

Индекс выбросов фосфора

Тест Селби-Ноака на испаряемость был разработан в начале 1990-х годов как лучший и более безопасный подход к определению летучести моторного масла. Он собрал летучий компонент теста на летучесть для дальнейшего анализа, что помогло обнаружить фосфор и серу. При первом анализе летучих веществ, собранных в ходе стендовых испытаний, было очевидно, что фосфорсодержащие присадки в моторных маслах также производят фосфор в результате разложения присадок.

На основе этих результатов был разработан параметр, связанный с количеством фосфора, высвобождаемого во время испытания, который называется индексом выброса фосфора (PEI).

На рис. 5 показано изменение PEI за последние восемь лет. Очевидно, что был достигнут значительный прогресс в снижении разложения фосфора и/или летучести этих двух всесезонных классификаций SAE. Снижение PEI до 6-10 миллиграммов на литр моторного масла является значительным изменением в защите каталитического нейтрализатора от воздействия фосфора.

В связи с тенденцией к использованию двигателей меньшего размера, экономичных двигателей с турбонаддувом, генерирующих более высокие температуры во время работы, при разработке смазочных материалов, наиболее подходящих для двигателя и окружающей среды, было бы полезно провести стендовые испытания, которые могут выявить тенденцию к выбросу фосфора в составе масла.

Содержание фосфора и летучесть

Насколько сильно фосфор в моторном масле влияет на количество фосфора, улетучивающегося во время работы двигателя, является важным вопросом, влияющим на выбор присадок в рецептуре масла. На рис. 6 показано содержание фосфора в ряде моторных масел SAE 0W-20 и 5W-30 в зависимости от полученных значений PEI.

Данные показывают, что летучесть фосфора, определяемая тестом Селби-Ноака, практически не связана с количеством фосфора, присутствующего в масле в качестве присадки. Отсутствие корреляции между содержанием фосфора в моторном масле и количеством испарившегося фосфора проявляется в низких значениях коэффициента корреляции (R²).

Этот параметр был бы близок к единице, если бы концентрация фосфора влияла на его летучесть. Как показано на рисунке 6, значения, полученные на основе данных, намного ниже: R² составляет 0,05 для моторных масел SAE 0W-20 и 0,17 для моторных масел SAE 5W-30.

Данные PEI в основном сгруппированы по значениям от 2 миллиграммов на литр до примерно 30 миллиграммов на литр. Однако небольшое количество значений PEI превышает 40 миллиграммов на литр. Эти моторные масла, вероятно, более вредны для катализатора выхлопных газов. Однако, как показано на рисунке 5, уровни PEI заметно снижаются за последние несколько лет.

Несомненно, качество моторных масел будет играть гораздо большую роль в небольших и более мощных двигателях с турбонаддувом, которые выходят на автомобильный рынок. Однако определить качество моторного масла по внешнему виду практически невозможно.

Это определение может быть сделано только путем использования масла или его предварительного тестирования. Очевидно, что последний вариант является более предпочтительным для владельцев автомобилей, которые вложили значительные средства в хорошо функционирующий и надежный двигатель и нуждаются в нем.

Об авторе

Об авторе

Моторное масло 5W 40 | Castrol UK & IE

Информация о посещаемости сайта и файлы cookie

Мы используем файлы cookie для сбора и анализа информации о работе нашего сайта и обеспечения его функционирования. Файлы cookie также позволяют нам и нашим партнерам показывать вам релевантную рекламу, когда вы посещаете наш сайт и другие сторонние веб-сайты, включая социальные сети. Вы можете разрешить все файлы cookie, нажав «Разрешить все», или управлять ими по отдельности, нажав «Управление настройками файлов cookie», где вы также найдете дополнительную информацию.

Управление настройками файлов cookie

Что такое масло 5W 40? Узнайте о классах вязкости с помощью руководства Castrol, в котором подробно описаны различия между полностью и полусинтетическими маслами.

МОТОРНОЕ МАСЛО 5W-40

Моторное масло 5W-40 чрезвычайно адаптируется, работает в широком диапазоне температур и сохраняет свою эффективность как при низких зимних температурах, так и при работе в более жарких условиях.

ЧТО ЗНАЧИТ 5W-40?

«W» означает «зима». Число перед «W» означает вязкость масла при низких температурах, а число после «W» указывает на его вязкость при нормальных рабочих температурах при работающем двигателе. Цифра 5 указывает на то, что масло жидкое при низких температурах и лучше работает при холодном пуске и в условиях обледенения.

ЛИНЕЙКА ПРОДУКЦИИ CASTROL 5W-40

Если вашему двигателю требуется лучшее синтетическое масло 5W-40, Castrol предлагает полный спектр вариантов для всех трех наших брендов — EDGE, Magnatec и GTX — для удовлетворения потребностей каждого. водитель и производитель транспортных средств.

Ассортимент Castrol 5W-40

Кастрол ЭДЖ 5W-40

АСЕА С3
Серийный номер API/CF
ГМ dexos2™*
Соответствует FIAT 9.55535-S2
Соответствует Ford WSS-M2C917-A
MB-утверждение 229,31/ 229,51/ 226,5
Рено РН 0700 / РН 0710
Фольксваген 505 00/ 505 01
* GM dexos2™ заменяет GM-LL-A-025/GM-LL-B-025: GB2D0114082

Castrol Magnatec 5W-40 C3

АСЕА С3
Серийный номер API
Встречается — Fiat 9. 55535-S2
БМВ Лонглайф-04
MB-утверждение 229.31
Рено РН 0700 / РН 0710

Castrol Magnatec Diesel 5W-40 DPF

АСЕА С3
Серийный номер API/CF
Встречается — Fiat 9.55535-S2
Встречается — Ford WSS-M2C917-A
GMdexos2™*
MB-утверждение 229.31
Фольксваген 505 00 / 505 01

Castrol GTX 5W-40 МВ

АСЕА С3
Серийный номер API/CF
Соответствует Fiat 9.55535-S2
GMdexos2™*
MB-утверждение 226,5/ 229,31/ 229,51
Рено РН0700 / РН0710

ПОЛНОСТЬЮ СИНТЕТИЧЕСКОЕ МАСЛО 5W-40

Синтетические масла 5W-40 используют высококачественное минеральное базовое масло, но содержат полезные присадки.