Навигация по ГСМ:

Главная> ГСМ > Способы смазки

Автомобильные моторные масла

Двигатель – это сердце автомобиля и это понятно каждому, как и то, что, необходимо максимально продлить ему жизнь. Отказы двигателя происходят, как в связи с тем, что в нем, что либо засорилось или разрегулировалось, так и вследствие износа. Последнее имеет гораздо более тяжёлые последствия. Но износ, как правило, не наступает внезапно и по отдельным проявлениям можно установить, что двигатель, как бы перешёл ту грань, которая отделяет естественный износ, сопутствующий любой, нормальной эксплуатации от интенсивного, при котором происходит быстрое и необратимое разрушение двигателя. Одной из основных причин, преждевременно приводящей к такой ситуации являются:

«Сухое трение» в контактных парах сопрягающихся деталей. Это в свою очередь происходит от того, что масляная плёнка, которая всегда должна разъединять всё множество точек трения, которыми соприкасаются друг с другом, движущиеся детали, выдавливается и в этих точках тут же начинается лавинообразное разрушение металла. Кроме того, резкое увеличения температуры в зоне «сухого трения» приводит к разогреву металла и изменению его свойств, что в свою очередь будет причиной дальнейшего, ещё более резкого разрушения, даже, если первопричина устранена. Попросту говоря двигатель, оказывается безвозвратно «запорот». Кстати, в этой ситуации у многих возникает сильное желание побыстрее продать автомобиль за умеренную цену. Каковы же основные причины, приводящие к «сухому трению». Их всего две. Это или слишком большое удельное давление в местах трения от избыточных зазоров, или резких динамических нагрузок, приводящих к пробиванию масляной плёнки, либо «масляное голодание» из за проблем в системе смазки.

Моторное масло, его качество, регулярность замены, соответствие сорта данному двигателю и конкретным условиям его эксплуатации всё это играет огромную роль в обеспечении долговечной и надежной работы любого двигателя. Потому что масло создаёт стабильную поверхность трения, снижение износа и уменьшение механических потерь.

На процесс загрязнения масла, происходящий в работающем двигателе практически непрерывно, оказывают влияние прежде всего вид и свойства топлива, качество моторного масла, тип, конструкция, техническое состояние (степень изношенности), режим работы и условия эксплуатации двигателя и др. факторы.

Так, например, при снижении полноты сгорания топлива и увеличении прорыва газов в картер масло загрязняется прежде всего органическими примесями. Средняя скорость загрязнения масла в дизелях из-за повышенного содержания в масле сажи в 2-5 раз выше, чем в бензиновых двигателях, и в 10-20 раз больше, чем в газовых (при одинаковой их мощности). При сроке службы масла, соответствующем 6-12 тыс. км пробега автомобиля, содержание загрязняющих примесей в бензиновых двигателях составляет 0,6-0,8%, а в дизелях — 1-3%.

Моторные масла делят на два вида - синтетические и минеральные. Вязкость минеральных масел, получаемых из нефти, сильно зависит от температуры, поэтому они требуют присадок, которые быстро разрушаются из-за высоких механических и тепловых нагрузок, сокращая срок службы масла. Синтетические масла были созданы для авиационных и гоночных моторов. Получают их путем химического синтеза, этим достигается очень высокая однородность и стабильность свойств. Такие масла остаются более жидкими на морозе и более густыми в жару, чем минеральные. Это свойство позволяет снизить износ деталей и потери на трение, что экономит топливо. Кроме того, синтетическое масло меньше сгорает в двигателе и служит дольше, образовывая мало отложений. Единственный его недостаток – это цена.

По некоторым данным, смазочные материалы впервые понадобились человеку около 6 тысяч лет назад. Многие ученые считают, что в те времена люди изобрели колесо, а потом и более-менее сложные механизмы для различных хозяйственных и военных нужд. Естественно, механизмы требовали смазки. Несмотря на то что нефть была известна человечеству с давних времен, она долго использовалась только в чистом виде. Когда нефть научились перерабатывать, из нее извлекали в основном керосин, а ценнейший, как потом выяснилось, остаток — мазут, который составляет 70— 90 % ее массы, использовали только как топливо или попросту сжигали. Дальнейшее развитие технологии нефтепереработки позволило разделить мазут на фракции и производить из него различные масла, которые получили название минеральные или нефтяные. Двигатели современных автомобилей отличаются высокими механическими тепловыми нагрузками и по-этому предъявляют высокие требования к качеству смазочного масла. Этого можно добиться, добавив к маслам специальные вещества, так называемые присадки, каждая из которых улучшает одно или сразу несколько свойств масла. Так, например, противоизносные присадки снижают износ трущихся деталей, моющие — уменьшают отложение «лака» на деталях и не допускают пригорания поршневых колец и т. д. В маслах современного ассортимента число вводимых присадок достигает десяти. Никого не удивляет изобилие марок моторных и трансмиссионных масел, широко представленных на нашем рынке. Перед тем как приобрести понравившийся продукт, необходимо прежде всего определить принцип подбора масла для автомобиля. Все масла имеют множество показателей, которые указаны в технической характеристике, но покупателей должны интересовать только два из них: уровень качества (подойдет ли оно к автомобилю) и вязкость (годится ли для предстоящего сезона и для данного климата). Ответ на эти вопросы содержится в маркировке любого товарного сорта, принятой во всем мире системы индексации моторных масел. По зарубежным стандартам, вязкость определяется и указывается по методике американского общества автомобильных инженеров SAE. Буквы SAE на этикетке означают, что последующие цифры характеризуют вязкость масла. Только вязкость, и ничего более. Буква W (Winter — зима) ставится в обозначениях зимних сортов. Стандарт SAE J300 предусматривает шесть зимних классов вязкости — OW, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W, гарантирующих возможность холодного пуска и достаточную прокачиваемость при температурах от —30 °С до 5 °С соответственно. У летних сортов никакой буквы в обозначении нет, и с повышением вязкости (при t = 100 °С) они распределяются по классам SAE в следующем порядке: 20, 30, 40, 50 и 60. Для водителей, эксплуатирующих автомобиль круглый год, использовать сезонные сорта масел невыгодно из-за частой замены. Поэтому повсеместно применяются всесезонные сорта, в маркировке вязкости которых после букв SAE сначала следует зимний показатель, а затем летний. Между двумя обозначениями обычно ставят дефис или знак дроби, а иногда ничего, например, SAE 15W-40, SAE 5W/50, SAE 10W30.

Классификация автомобильных масел

Моторные масла, как и любой другой продукт, нуждаются в классификации. Все моторные масла делят на группы по трем основным признакам: тип (синтетическое, минеральное, полусинтетическое); вязкость (сезонное или всесезонное, густое или низковязкостное); качество (дизельное, бензиновое, универсальное, масло высокого или низкого качества).

Рассмотрим первый признак – тип масла:

• Синтетическое. Создается с использованием дорогостоящего оборудования и дорогого сырья. Такие масла обладают высокими эксплуатационными характеристиками, могут использоваться в любое время года при любых погодных условиях. Основной минус – высокая цена.
• Минеральное. Такой продукт получают путем смешивания базовых дистилятных и (или) остаточных масел. Имеют более низкую стоимость, нежели синтетические масла, однако, обладают достаточно узким кругом применения.
• Полусинтетическое – продукт, полученный в результате смешивания синтетических и минеральных масел. Используется во всех типах двигателей и способствует экономии топлива. Обладает прекрасными техническими характеристиками.

Вязкость - это одна из важнейших характеристик масел, которая характеризует внутреннее трение, определяет текучесть и способность обеспечить гидродинамический (жидкостной) режим смазывания. Вязкость зависит от температуры, в диапазоне рабочих температур (обычно от минус 30°С до 150°С) вязкость минеральных масел изменяется в тысячи раз. Различают кинематическую и динамическую (абсолютную) вязкость. Первая, характерная для простых масел при положительных температурах, определяется в капиллярных вискозиметрах, а вторая - для загущенных (всесезонных) масел и масел при отрицательных температурах, определяется в ротационных вискозиметрах, ее величина зависит не только от температуры, но и от градиента скорости сдвига. Кинематическую вязкость в технической системе единиц измеряют в Стоксах (Ст) или сантистоксах (сСт), а в системе СИ в м²/с или в мм²/с. Динамическую вязкость представляет собой произведение кинематической вязкости на плотность жидкости, в технической системе ее измеряют в сантипуазах (сП), а в системе СИ - в миллиПаскаль-секундах (мПас), где 1 сП= 1 мПа-с.

Типичные диапазоны работоспособности наиболее часто используемых зимних, летних и всесезонных масел

Обращаем внимание потребителя на то, что для двигателей различной конструкции температурные диапазоны работоспособности масла данного класса по SAE существенно отличаются. Oни зависят от мощности стартера, минимальной пусковой частоты вращения коленчатого вала, требуемой для пуска двигателя, от производительности масляного насоса, от гидравлического сопротивления масло приемного тракта и многих других конструктивных, технологических и эксплуатационных фактов (техническое состояние автомобиля, качество бензина или дизтоплива, квалификация водителя и т.п.)

Синтетические масла обладают несколько большей текучестью, поэтому легче просачиваются через неплотности в соединениях. Течь сальника свидетельствует не об агрессивности масла, а о том, что рабочая кромка манжета уже основательно изношена и вскоре сквозь него потекло бы любое масло. В двигателях устаревших конструкций (с сальниковой набивкой) синтетическое масло применять нельзя.

Рекомендации по подбору масел по вязкости

При пробеге автомобиля менее 25% от планового ресурса двигателя (новый двигатель) необходимо применять масла классов SAE 5W30 или 10W30 всесезонно;

при пробеге автомобиля 25-75% от планового ресурса двигателя (технически исправный двигатель) целесообразно применять летом масла классов SAE 10W40, 15W40, зимой 5W30 и 10W30 и всесезонно - SAE 5W40;

при пробеге автомобиля более 75% от планового ресурса двигателя (старый двигатель) следует применять летом масла классов SAE 15W40 и 20W40, зимой - SAE 5W40 и SAE 10W40, и всесезонно - SAE 5W40.

Классификация по SAE

Одним из основных свойств моторного масла является его вязкость и ее зависимость от температуры в широком диапазоне (от температуры окружающего воздуха в момент холодного пуска зимой до максимальной температуры в двигателе при максимальной нагрузке летом). Наиболее полное описание соответствия вязкостно - температурных свойств масел требованиям двигателей содержится в общепринятой на международном уровне классификации SAE3000.

Она подразумевает моторные масла на 6 зимних (0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W) и пять летних классов вязкости (20, 30, 40, 50 и 60). Зимние классы имеют в обозначении букву "W", первую в слове Winter - зима. Чем больше число, входящее в обозначение класса, тем выше вязкость масел, относящихся к нему. Всесезонные масла обозначаются сдвоенным номером, первый из которых указывает на минимальные значения динамической вязкости масла при отрицательных температурах и гарантирует пусковые свойства, а второй - определяет характерный для соответствующего класса вязкости летнего масла диапазон кинематической вязкости при 100°С и динамической вязкости при 150°С.

Методы испытаний, заложенные в оценку свойств масел по SAE J300, дают потребителю информацию о предельной температуре масла, при которой возможно проворачивание двигателя стартером и масляный насос прокачивает масло под давлением в процессе холодного пуска в режиме, недоспукающем сухого трения в узлах трения.

Классификация по API

Первая классификация масел по условиям их применения и уровням эксплуатационных свойств была предложена Американским институтом нефти (API) еще в 1947 г.

С тех пор она неоднократно дополнялась, но принцип разделения масел на две категории - "S" и "С" сохранился. К категории "S" (Service) относятся масла для 4-тактных бензиновых двигателей, к категории "С" (Commercial) - масла, предназначенные для дизелей автомобильного транспорта, дорожно-строительных техники и сельскохозяйственных машин.

Уровни эксплуатационных свойств по API в порядке возрастания требований к качеству подразделяются в категории "S" на девять классов (SA, SB, SC, SD, SE, SF, SG, SH и SJ), а в категории "С" на десять классов (CA, CB, CC, CD, CD-II, CE, CF, CF-2, CF-4 и CG-4). Цифры при обозначении классов (CD-II, CF-2, CF-4 и CG-4) дают дополнительную информацию о применяемости данного класса масел в 2-х или 4-тактных дизелях соответственно. Для обозначения универсальных масел, т.е. таких, которые могут применяться для смазывания бензиновых двигателей и дизелей, принята двойная маркировка, например SF/CC, SG/CD, SJ/SF-4 и т.п.

Классификация по ACEA

Европейская ассоциация автомобильных представителей (ACEA) ввела с 1996 г. новую классификацию моторных масел, которая базируется на европейских методах испытания, а также использует некоторые общепризнанные американские моторные и физико-химические методы испытания по API, SAE и ASTM.

С 1 марта 1999г. все новые масла должны соответствовать более современным требованиям - требованиям ACEA-98. Однако до 1 марта 2000г. допускается использование требований ACEA-96. После этой даты все масла должны соответствовать требованиям ACEA-98.

Примерное соответствие классификаций ACEA-98 и API

В АСЕА входят ведущие гиганты автомобилестроения - BMW, DAF, Ford of Europe, General Motors Europe, MAN, Mercedes-Benz, Peugeot, Porsche, Renault, Rolls Royce, Rover, Saab-Scania, Volksvagen, Volvo, FIAT и др.

Классификация АСЕА-98 подразделяет моторные масла на 3 категории (в зависимости от назначения) - А, В и Е:

- А1, А2, А3 - три уровня качества масел для бензиновых двигателей

- В1, В2, В3 и В4 - четыре уровня качества масел для легких дизельных двигателей легковых автомобилей и фургонов на базе легковых автомобилей

- Е1, Е2, Е3 и Е4 - четыре уровня качества масел для тяжелых дизельных двигателей грузовых автомобилей.

Классификация моторных масел

Классификация моторных масел по уровню качества. Американский институт нефти (American Petroleum Institute) - сокращенно API подразделяет моторные масла на две категории:

"S" (Service) - масла для бензиновых двигателей. Классы: SA, SB, SD, SE, SE, SF, SG, SH, SJ и SL.

"C" (Commercial) - масла для дизелей. Классы: CA, CB, CC, CD, CD-II, CE, CF, CF-4, CF-2, CG-4, CH-4. Классы дизельных масел CD и CF подразделяются на масла для 2- и 4-тактных дизелей, обозначаемых дополнительной цифрой (например, CD II, CF-2, CF-4, CG-4).

Универсальные масла обозначаются классами двух разных категорий (например, SJ/CH-4, SF/CC). Эти масла могут использоваться как в дизельных, так и в бензиновых двигателях.

Сертификация масла происходит в ходе специальных испытаний в двигателях или моторных установках. Оценка происходит по широкому спектру характеристик: моющие свойства, диспергирующие свойства, противоизносные свойства, антиокислительные свойства, антикоррозийные свойства и т. д.

На сегодняшний день классификация API содержит 3 класса категории "S" и 5 классов категории "С". Устаревшие классы моторных масел были исключены из спецификации (классы SA-SG и классы СА-СE). Но многие производители продолжают выпускать масла классов, исключенных из спецификации, поскольку автомобили со старыми двигателями продолжают эксплуатироваться, а значит и есть необходимость в этих маслах.

Классификация моторных масел API 2001 года.

CF Масла для внедорожной техники и форсированных двигателей, выпускаемых с 1994 года, с газотурбинным наддувом и без него, работающих в тяжелых условиях, на топливе с повышенным содержанием серы (до 0,5%). CF-4 Масла для 4-тактных двигателей, выпускаемых с 1990 года, с турбонаддувом и без него, работающих в тяжелых условиях. Обладают лучшими моющими свойствами, чем масла класса СЕ, и экологическими показателями по выбросам при сгорании. Могут быть использованы вместо моторных масел групп CE. CF-2 Масла для 2-тактных двигателей, выпускаемых с 1990 года, работающих в тяжелых условиях. Обладают хорошими моющими и противоизносными свойствами. Могут быть использованы вместо моторных масел групп CD-II. CG-4 Масла для внедорожной техники с 4-тактными двигателями, выпускаемых с 1994 года. Удовлетворяющие по токсичным выбросам нормам, установленным в США с 1994 г. В сравнении с маслами класса CF-4 обладают лучшими моющими, противоизносными, антикоррозионными свойствами, меньшей вспениваемостью при высокой температуре и хорошо сочетаются с малосернистым дизельным топливом (содержание серы менее 0,05%). Могут быть использованы вместо моторных масел групп CF-4. CH-4 Масла для 4-тактных двигателей, предназначенные для длительной работы без смены в условиях интенсивного загрязнения масла частицами сажи и удовлетворяющие экологическим нормам по содержанию твердых частиц и оксида азота в отработавших газах, введенных в США с 1998 года. Допускаются для применения в двигателях работающих на топливе с повышенным содержанием серы (до 0,5%). Могут быть использованы вместо моторных масел групп CF-4 и CG-4. * - отмечены классы, исключенные из классификации Класс API Область и условия применения

Для бензиновых двигателей - категория S (Service)

SA* Минеральные масла без присадок, для старых типов двигателей, работающих в легких условиях.

SB* Масла содержат ряд присадок: против старения, коррозии, для старых типов двигателей, работающих в легких условиях и при умеренных нагрузках.

SC* Масла для старых типов двигателей, выпускаемых в 1964-1967 годах, работающих с повышенными нагрузками. Содержат присадки против старения, коррозии и загрязнения двигателя.

SD* Масла для старых типов двигателей, выпускаемых в 1968-1971 годах, работающие в тяжелых условиях. Содержат присадки против старения, коррозии и загрязнения двигателя.

SE* Масла для старых типов двигателей, выпускаемых в 1972-1979 годах, работающие в тяжелых условиях. Содержат присадки против старения, коррозии и загрязнения двигателя.

SF* Масла для старых типов двигателей, выпускаемых в 1980-1988 годах, работающие в тяжелых условиях. Содержат присадки против старения, коррозии, износа и загрязнения двигателя. Могут быть использованы вместо моторных масел групп SC, SD, SF.

SG* Масла для старых типов двигателей, выпускаемых в 1989-1993 годах, предназначены для легковых автомобилей, легких грузовиков и микроавтобусов. Масло обладает характеристиками, лучшими, чем масла группы SF. Могут быть использованы вместо моторных масел групп SE, SF, SE/CC, SF/CC, CC, CD.

SH Масла для двигателей, выпускаемых в 1993-1995 годах. Могут быть использованы вместо моторных масел групп SG.

SJ Масла для двигателей, выпускаемых в 1996-2001 годах. Могут быть использованы вместо моторных масел групп SG. Масла этой группы содержат меньшее количество экологически вредных примесей, чем масла группы SH, обладают энергосберегающими свойствами, что способствует экономии топлива, отличается также сниженным расходом самого масла.

SL Масла для двигателей, выпускаемых с 2001 года. Обладают существенно улучшенными моющими, антиокислительными, противоизносными и энергосберегающими свойствами, пониженной летучестью и хорошей совместимостью с катализаторами и нейтрализаторами выхлопных газов.

Для дизельных двигателей - категория C (Commercial)

CA* Минеральные масла без присадок, для старых маломощных типов двигателей, выпускаемых в 1940-1950 годах, без наддува, работающих при умеренных нагрузках на малосернистом топливе.

CB* Минеральные масла без присадок, для старых маломощных типов двигателей, выпускаемых в 1950-1960 годах, без наддува, работающих при умеренных нагрузках на сернистом топливе.

CC* Масла для старых типов двигателей, выпускаемых в 1960-1970 годах, как с наддувом, так и без него, работающих в умеренных и тяжелых режимах. Содержат присадки против старения, коррозии и высокотемпературных отложений.

CD* Масла для старых высокооборотистых типов двигателей, выпускаемых в 1970-1983 годах, как с наддувом, так и без него, работающих на сернистом топливе в тяжелых условиях. Содержат присадки против старения, коррозии и высокотемпературных отложений.

CD-II* Те же характеристики масла, что и в группе CD, только для 2-тактных двигателей.

CE* Масла для старых форсированных типов двигателей, выпускаемых с 1983 года, с турбонаддувом, работающих в тяжелых условиях. Могут быть использованы вместо моторных масел групп CC, C

Измеряемые параметры

Кинематическая вязкость

Определяется в капиллярных вискозиметрах при температуре 100°С. Измерение проводится в термостате, в котором поддерживается заданная температура. Вискозиметр погружается в термостат, и после нагрева масла до заданной температуры определяется время прохождения пробой масла известного объема вискозиметра. Сама вязкость рассчитывается по формуле.

Индекс вязкости

Это эмпирический, безразмерный показатель для оценки зависимости вязкости масла от температуры. Чем выше численное значение индекса вязкости, тем меньше вязкость масла зависит от температуры.

Щелочное число

Указывает на количество присадок, добавляемых к базовому маслу для решения целого ряда задач. В первую очередь присадки необходимы для нейтрализации кислот, образующихся в масле в процессе работы.

Для определения этого параметра проводят обратное потенциометрическое титрирование раствора масла. То есть в раствор вводят избыток соляной кислоты, а затем добавляют щелочь, пока вольтметр не покажет скачок напряжения. Объем щелочи, необходимый для возникновения скачка напряжения, обуславливает значение щелочного числа.

Температура вспышки в открытом тигле

Масло наливается в тигель, и его температура увеличивается со скоростью 2°С/мин. Над тиглем проносят зажженный фитиль, до тех пор пока не произойдет кратковременная вспышка на поверхности масла.

Плотность

Определяется ареометром при 20°С.

Динамическая вязкость

Определяется в различных градиентах скорости сдвига в ротационных вискозиметрах (метод ASTM D5293). От величины данного параметра зависит количество оборотов коленвала во время холодного пуска двигателя при отрицательных температурах.

Содержание сульфатной золы

Данный параметр указывает на долю присадок в общем объеме масла, и в определенной мере от этого зависит степень нагарообразования.

Вычисляется при взвешивании остатка, полученного при сжигании масла в присутствии серной кислоты.

Термоокислительная стабильность

Это показатель, оценивающий стойкость моторного масла к образованию кислот и смол при высокой температуре.

Метод определения термоокислительной стабильности основан на увеличении оптической плотности испытуемого образца при высокой температуре (230°С), при наличии катализатора (медного стержня), в контакте с воздухом (т. е. в условиях, близких к работе моторного масла в двигателе), в результате интенсивного перемешивания в приборе. Чем меньше термоокислительная стабильность масла, тем больше увеличивается оптическая плотность, свидетельствующая о наличии продуктов окисления в масле.

Показатель изменения вязкости

Характеризующий срабатываемость в масле полимерного загустителя. Чем меньше процент изменения, тем более стабильны свойства масла.

Показатель дисперсности

Определяет стабильность моторного масла против окисления. Показывает относительное содержание мелких и крупных частиц загрязнения в моторном масле, которые определяются по отношению оптической плотности при разных длинах волн (крупные при p=670 нм, общая загрязненность при p=490 нм). Крупные частицы характеризуют тенденцию к накоплению отложений в двигателе.

Кислотное число

Является стандартным показателем, характеризующим наличие в моторных маслах продуктов окисления. Чем меньше его абсолютное значение, тем лучше условия работы масла в двигателе и тем больше его остаточный ресурс.

- в начало -