«HTHS» высокотемпературная вязкость при высокой скорости сдвига

Что это за показатель и нужно ли обращать на него внимание при выборе моторного масла?

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 ASTM D 4683. Этот метод включает в себя определение вязкости масла при высокой температуре (150^оС) 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.  

Масла с низким HTHS. Хорошо это 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. 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^оС износ поршневых колес увеличивается только в том случае, если обороты двигателя превышают 5000 об/мин. А вот при температуре масла 130^оС 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, 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.

HTHS — высокотемпературная вязкость на сдвиг — Автомасла

23 декабря 2020

Введение системы рециркуляции отработавших газов привело к возникновению новых требований к моторным маслам.

Рециркуляция – подача части ОГ обратно в двигатель – позволила снизить  содержание окислов азота в ОГ. Однако вследствие рециркуляции возросла температура картерного масла, в среднем со 120 до 130°С. Поэтому моторное масло должно обладать повышенными антиокислительными свойствами. В противном случае с уменьшением окислов азота будут увеличиваться выбросы сажи. Решение было найдено в виде беззольных присадок – на основе азота и оснований маниха. Их применение позволило сохранить нужное количество металлсодержащих присадок без вреда для очистительных систем ОГ.

Чрезвычайно важными показателями качества моторного масла являются его сульфатная зольность и высокотемпературная вязкость на сдвиг.

Зольность сульфатная – это показатель, определяющий количество металлсодержащих присадок в масле. Чем больше таких присадок, тем выше зольность. Однако избыток, как и недостаточное количество присадок, вредит моторному маслу, так как становится источником дополнительных низкотемпературных отложений на двигателе: шламов, смол, кокса. Сегодня в производстве моторных масел четко обозначилась тенденция к уменьшению сульфатной зольности – ниже 1,5%. Пока же в большинстве современных автомобилей применяется топливо с низким содержанием серы.

Зольность, а также сера и фосфор, содержащиеся в отработавших газах (ОГ), сильно выводят из строя нейтрализатор ОГ, забивают ячейки сажевых фильтров. Для решения этой проблемы были разработаны масла SAPS. В этой аббревиатуре буквы указывают на ограничение в масле сульфатной зольности (Sulphated Ash), фосфора (Phosphorus) и серы (Sulphur). Применение масел SAPS позволяет увеличить срок действия систем очистки и нейтрализации до 100 тыс. км пробега. Это особенно важно в силу того, что катализатор, содержащий дорогие металлы (платину, рутений, палладий) стоит недешево.

Как известно, основному износу подвергаются цилиндро-поршневая группа и коленвал. На ЦПГ приходится 60% износа, на коленвал – 40%. Именно поэтому еще один принципиально важный показатель качества масла – это HTHS, или высокотемпературная вязкость на сдвиг. В двигателе этот параметр масла по сути аналогичен работе подшипников коленвала. HTHS измеряется в милипаскалях в секунду.

Сегодня наблюдается тенденция к снижению вязкости на сдвиг с обычной величины 3.5 мП/сек. Если моторное масло имеет пониженную HTHS, его можно применять только в новых подготовленных для этого двигателях. Применение масла с пониженным HTHS в непредназначенных для этого двигателях может привести к их ускоренному износу. Объясняется это просто. В двигателях, приспособленных для масла с пониженным HTHS, расстояние между трущимися поверхностями предельно уменьшено, детали настолько плотно пригнаны, что зазор минимален. Если же прицезионные пары традиционного образца (т.е. зазор больше необходимого), происходит разрыв масляной пленки и возникает контакт металл-металл. В настоящее время масла с пониженным HTHS применяются в ряде моделей VW, а также на некоторых моделях BMW и МB. Это способствует дополнительной экономии топлива. Однако в большинстве современных моделей пока еще применяются масла со стандартной величиной HTHS.

В современном мире происходит все большее ужесточение экологических норм, так как на долю автомобилей приходится до 60% всех вредных выбросов в атмосферу. Автомобильный выхлоп содержит до 200 химических соединений, наиболее вредными из которых являются монооксид углерода, углеводородные соединения, сера, фосфор и, наконец, твердые частицы, т.е. сажа. Сажа вырабатывается, преимущественно, тяжелыми дизелями. Формально это чистый углерод, который, казалось бы, и не опасен для окружающей среды. Но при выхлопе газов он выступает в роли абсорбента вредных соединений: впитывая их, он накапливает канцерогены.

Поделиться

Поделится

Поделится

Новый комментарий

Войти с помощью

Отправить

Какова оптимальная температура моторного масла?

| Практическое руководство – Техническое обслуживание

Максимально защитите свой двигатель и разблокируйте дополнительную мощность, поддерживая правильную температуру масла.

Для автомобиля двойного назначения моторное масло должно иметь температуру не менее 220 градусов по Фаренгейту, чтобы сжечь все отложения и накопленный водяной пар. На каждый фунт топлива, сожженного в двигателе, в процессе сгорания также образуется фунт воды! Если температура поддона двигателя редко превышает 212 градусов (точка кипения воды), вода будет смешиваться с серой (еще один побочный продукт сгорания) и создавать кислоты, которые в конечном итоге могут повредить подшипники. Что касается предельного потенциала мощности, большинство гонщиков сходятся во мнении, что горячее масло и холодная вода дают большую мощность в большинстве двигателей. Холодное моторное масло вызывает чрезмерное сопротивление трения в подшипниках и стенках цилиндров. Качественное обычное моторное масло выдерживает температуру масляного поддона до 250 градусов, но начинает разрушаться при температуре выше 275 градусов. Традиционный подход заключается в попытке удерживать температуру масла в пределах 230–260 градусов. Даже в краткосрочной комбинации, где масло часто меняют, вы не хотели бы регулярно видеть температуру масла ниже 200 градусов.

Фото: архив HOT ROD

Синтетическое масло FTW?

Полностью синтетическое масло выдерживает температуру картера свыше 300 градусов, а для жестких профессиональных гонок некоторые гоночные команды экспериментируют с ультратонкими, специально разработанными синтетическими маслами, предназначенными только для гонок, работающими при температуре 350 градусов или даже выше. выше.

Также помните, что двигатель высокого класса строится как полная комбинация. Зазоры между поршнями и стенками, торцевые зазоры поршневых колец и зазоры в подшипниках специально подобраны в соответствии с характеристиками моторного масла и предполагаемой рабочей температурой.

Эта статья была впервые опубликована 29 августа 2013 года.

Смотреть! Имеет ли значение топливо, которое вы выбираете?

Действительно ли топливо имеет значение для вашего двигателя? Посмотрите, как команда Engine Masters проводит научный анализ того, сколько мощности и производительности обеспечивают различные типы бензина. Хочу увидеть больше? Подпишитесь на пробную версию MotorTrend + и начните смотреть каждый выпуск Engine Masters уже сегодня! Видео создано Little Dot Studios.

Trending Pages

• Производственная веха Mercedes-Benz G-класса отмечена выпуском Rad Retro G-Wagen

• Kia Carnival EX 2022 Годовой обзор: экономия на обновлении своими руками Райслер Минивэн

• 2023 Chevy Corvette Z06 против Porsche Cayman GT4 RS: больше Vette гоняется за Porsche?

• Гибридный C8 Corvette исключен из Corvette Events по глупой причине

Популярные страницы

• Производственная веха Mercedes-Benz G-класса отмечена выпуском Rad Retro G-Wagen

• Годовой обзор Kia Carnival EX 2022 года.

  корабль взорван, SpaceX уничтожен Минивэн Chrysler

• Chevy Corvette Z06 2023 года против Porsche Cayman GT4 RS: больше Vette гоняется за Porsche?

• Гибридный C8 Corvette исключен из Corvette Events по глупой причине

Руководство по выбору высокотемпературных смазочных материалов

В настоящее время в большинстве отраслей промышленности есть процессы, требующие, чтобы машины работали при высоких температурах. Для этих применений требуются специальные смазочные материалы, которые могут выдерживать экстремальные рабочие температуры, сохраняя свои смазывающие свойства, сохраняя систему в чистоте и обеспечивая разумный срок службы. Конечной целью является поддержание высокой надежности машины при одновременном контроле затрат на техническое обслуживание. Во многих случаях синтетическая смазка может быть лучшим выбором.

Что считается высокой температурой?

Прежде чем выбрать высокотемпературную смазку, вы должны сначала узнать, когда температура считается высокой. К сожалению, на этот вопрос нет единственно правильного ответа.

Для справки, как правило, масло, способное работать при температурах выше 210-250 градусов F (100-120 градусов C) при нормальном или увеличенном интервале замены, может считаться высокотемпературной смазкой. Конечно, в других источниках могут быть другие мнения об этом температурном диапазоне.

Хорошо известное правило Аррениуса, которое относится к зависимости использования смазочного материала от температуры, гласит, что при каждом увеличении на 18 градусов F (10 градусов C) срок службы масла сокращается вдвое.

Это уравнение изначально было сформулировано для минеральных масел, но, хотя срок службы отличается для различных технологий продукта, это правило применимо как к минеральным, так и к синтетическим смазочным материалам. Это означает, что минеральное масло со слабым составом можно использовать при более высоких температурах, если его часто менять, но в большинстве случаев это нецелесообразно или экономически неэффективно.

Тот же принцип применим к базовым компонентам, используемым в смазках. Загуститель смазки влияет на ее характеристики при более высоких температурах из-за его стойкости к окислению, а также температуры каплепадения, которую он придает смазке. Рекомендуется использовать смазку ниже точки каплепадения, чтобы смазка оставалась на месте. См. врезку ниже, где приведены несколько простых правил, помогающих определить максимальную рабочую температуру на основе температуры каплепадения смазки.

Работа при высоких температурах

Рабочая температура смазки будет зависеть от нескольких факторов, таких как тепло, выделяемое внутри и вокруг машины. Тепло также может выделяться в результате нормальных или ненормальных условий.

Нормальные или ожидаемые условия включают окружающую среду машины (производственный процесс и климатические условия), механическую работу, выполняемую машиной, действие сгорания в машинах внутреннего сгорания и внутреннее жидкостное трение смазочного материала. Ненормальные условия могут состоять из необычной механической проблемы, чрезмерных нагрузок или скоростей, слишком низкой или высокой вязкости смазки и некачественного изоляционного материала.

Причины выбора высокотемпературной смазки

Прежде чем приступить к выбору смазочного материала, важно рассмотреть причину, по которой желателен или необходим высокотемпературный смазочный материал. Например, это может быть требование производителя оригинального оборудования (OEM).

Это означает, что конкретная марка или тип смазочного материала были протестированы OEM-производителем с одобренными результатами. Во многих случаях это условие гарантии, поэтому рекомендуется использовать рекомендованный тип смазки. Кроме того, всегда проверяйте условия эксплуатации, чтобы убедиться, что они соответствуют ожиданиям OEM.

Другая причина, по которой может быть выбрана высокотемпературная смазка, связана с ненормальным состоянием машины. Однако, хотя смазка с более высокими характеристиками может помочь смягчить проблему, более важно устранить основную причину проблемы.

Новые условия эксплуатации или использование новой технологии также могут быть мотивом для выбора высокотемпературных смазочных материалов, наряду с простым желанием повысить производительность для повышения надежности.

Выбор смазочного материала

Первым шагом в процессе выбора смазочного материала для высокотемпературного применения является оценка средней рабочей температуры или температурного диапазона. На этом этапе может быть реализована инициатива по контролю температуры, например, установка теплообменника, утеплителя или дополнительной вентиляции. Кроме того, убедитесь, что требования OEM и текущее состояние машины соответствуют спецификациям смазочного материала.

Ожидаемое улучшение производительности должно быть конкретным, например, для достижения лучшего контроля образования нагара или отложений, увеличения интервалов повторного смазывания или улучшения смазывающих свойств. Оцените плюсы и минусы замены смазочных материалов с точки зрения стоимости, совместимости, процедур замены и т. д.

Для получения желаемых результатов вам, возможно, потребуется уточнить технические характеристики смазочного материала. Предлагаемые параметры или атрибуты, которые следует учитывать, включают вязкость, требуемую машиной или компонентами при рабочей температуре, прочностные свойства пленки, стойкость к окислению, совместимость нового смазочного материала с текущим смазочным материалом, а также с синтетическими материалами в машине. , потенциальное воздействие типичных загрязняющих веществ вокруг машины, а также любые OEM или отраслевые стандарты.

Обратите внимание, что синтетика — не единственная подходящая смазка для высоких температур. Минеральные масла с сильной очисткой и пакетом присадок также могут работать. Синтетические смазки также необходимо менять. Их преимущество перед минеральными маслами в том, что интервалы замены увеличены. Как правило, чем выше рабочая температура, тем больше преимуществ от использования синтетического смазочного материала.

3 простых правила определения максимальной рабочей температуры смазки

Для эффективной работы вашему оборудованию требуется консистентная смазка. Одним из наиболее важных свойств смазки является ее температура каплепадения. Проще говоря, точка каплепадения – это температура, при которой смазка становится жидкостью. Важно понимать, что точка каплепадения определяет максимальную температуру, при которой смазка будет сохранять свою форму, а не максимальную температуру, при которой она может работать. Существует три простых правила расчета максимальной рабочей температуры смазки по результатам испытаний на температуру каплепадения.

1. Если температура каплепадения ниже 300 градусов по Фаренгейту, вычтите 75 градусов по Фаренгейту из точки каплепадения.
2. Если температура каплепадения выше 300 градусов по Фаренгейту, но меньше 400 градусов по Фаренгейту, вычтите 100 градусов по Фаренгейту из точки каплепадения.
3. Если температура каплепадения выше 400 градусов по Фаренгейту, вычтите 150 градусов по Фаренгейту из точки каплепадения.

Вычитаемые значения могут быть даже больше, если желательны увеличенные интервалы повторного смазывания. Кроме того, имейте в виду, что интервалы повторного смазывания должны быть более частыми при более высоких температурах из-за правила скорости Аррениуса.

Базовые масла, используемые при высоких температурах

На приведенных выше диаграммах сравниваются диапазоны рабочих температур различных базовых масел для минеральных и синтетических смазочных материалов. Обратите внимание, что эти диапазоны представляют собой нормальные значения в соответствии с типом базового запаса. Они не отражают сравнительный срок службы смазки. При высоких температурах срок службы синтетики намного больше, чем у аналогичных продуктов на минеральной основе. Есть также более синтетические базовые масла, которые могут работать при высоких температурах, такие как диэфиры, полигликоли, полиэфиры и т. д.

Приведенную ниже таблицу можно использовать в качестве общего ориентира для максимального применения смазок в зависимости от загустителя в составе.

На диаграмме внизу страницы сравнивается изменение консистенции смазки в зависимости от температуры для двух смазок: простой литиевой и комплексной литиевой. Последняя классифицируется как высокотемпературная смазка даже в рецептурах с минеральным маслом.

Сильные и слабые стороны высокотемпературных смазок

Выбирая высокотемпературную смазку, вы должны знать о потенциальных недостатках, чтобы выбрать наилучший продукт.