Лет около 40 назад, в мировой практике начали появляться т.н. "мультигрейдовые" масла - масла с выраженным фактором всесезонности. Базы там используются "полегче" - синтетические, более текучие... Вот от чрезмерного разжижения при рабочих температурах, их и догоняют полимерными загустителями. Заметное качественное отличие таких масел от чисто "летних" аналогов - изрядное полимерное загущивание. Характеристики текучести прокачиваемости таких жидкостей несколько теряют "линейность" в зависимости от температуры, обретают, так сказать, определенную непредсказуемость...

Озаботившись этой несущественной несуществующей проблемой, прогрессивная маслопрофессиональная общественность начала городить изобретать новый критерий HTHS - "вязкость высокотемпературного сдвига". Из названия следует, что это некий "динамический" критерий, более специализированный, чем скоростное истечение масла через капилляр... Зачем же?

Не все жидкости текут одинаково, - сказали масляные профессионалы и перестали переливать масло в бутылочках стали изобретать и стандартизировать(*) критерии текучести жидкостей, привязанные к неким динамическим процессам...

***Обратите особое внимание: низкотемпературные свойства современных масел давно нормируются только в динамике. Худо-бедно, но при помощи установок, где холодному маслу дают нагрузку и пытаются что-то там имитировать:

Невероятно, но факт: доморощенные переливатели масла в бутылочках ожесточенно равняются на HTHS: то есть, не доверяют свободному истечению жидкости при высокой температуре. Благоговейно смотрят на цифры "динамических испытаний" горячего масла. Ну допустим. Но одновременно(!), они делают с низкотемпературной вязкостью ровно противоположное: плюют на стандартизированные динамические методики, принимаясь заниматься тем, от чего ASTM/SAE и прочие давно уже отказались (а может даже и вообще не пробовали) - даже до них дошло, что тупо сливать замороженное масло в капилляр, при наличии неизбежной подачи его масляным насосом.

Не только тупо, но и глупо - нету в двигателе такой динамики. Динамики смазывания самотеком нет - зато есть целый масляный насос, который в холодную погоду аж 18 бар может накачать. Парадоксально: в очередной раз наблюдаю двойные стандарты. Только что ты говорил, что не доверяешь методике "А", предпочитая методику "Б", но тут же используешь эту методику там, где она заведомо не работает. Более того: говорят тебе об этом как раз те, кто и изобрел обе эти методики!

Если кто-то может объяснить, в чем здесь логика, не молчите.

Ну так вот, закончим лирическое отупление... вспомним, чем закончилась попытка стандартизации HTHS (попытки оценки динамики масла при высокой температуре)...

А чем это закончилось, написано даже в Википедии и на этом можно было бы закончить статью:

A 1989 American Society for Testing and Materials (ASTM) report stated that its 12-year effort to come up with a new high-temperature, high-shear (HTHS) standard was not successful. Referring to SAE J300, the basis for current grading standards, the report stated:

The rapid growth of non-Newtonian multigraded oils has rendered kinematic viscosity as a nearly useless parameter for characterising "real" viscosity in critical zones of an engine... There are those who are disappointed that the twelve-year effort has not resulted in a redefinition of the SAE J300 Engine Oil Viscosity Classification document so as to express high-temperature viscosity of the various grades ... In the view of this writer, this redefinition did not occur because the automotive lubricant market knows of no field failures unambiguously attributable to insufficient HTHS oil viscosity.

Целых 12 лет(!) признанной бессмысленной деятельности, этих же самых профессионалов, привели к отсутствию результата.

На этом, им бы тоже и закончить...

Но, похоже, тут снова не место логике: параметр все равно (назло, чтобы добро не пропадало?!) закрепили в стандарте вязкости SAE J300. Закрепили "минимум" HTHS для каждого класса вязкости... HTHS изначально создавался как замена устаревшему стандарту - на потребу новым реалиям. Он должен был заменить , а был, за очевидной бессмысленностью, просто оставлен в стандарте дополняющим и... замыкающим - только лишь, как браковочный критерий! Вместо замены - бессмысленное дополнение.

И знаете, что более всего забавно?! Так это то, как начинают использовать этот браковочный "снизу" критерий.

SAE нормирует вязкость капиллярного истечения в довольно широком диапазоне. Посмотрите на табличку - для распространенной SAE40 это почти точно плюс-минус 15%. От 12,5 до 16,3 сСт - это широкая, в 30% полоса допуска. При соответствующем этому диапазону минимуме по "динамической" вязкости - HTHS. Ну казалось бы - диапазон и диапазон, минимум и минимум. Один незначимый параметр совсем не мешает другому, ненужному. Но настоящее волшебство начинается, когда профессионал снова принимается за излюбленный кунштюк: начинает выбирать лучшее из стандартного.

Снова идет кровавая жатва в поле допуска. Пока все в допуске - не существует проблем. Но наши доморощенные любители начинают выбирать самые стандартные гайки для самых стандартных болтов. Отселе начинается невиданное: масла ранжируются по HTHS... внутри целого поля допуска вязкости по SAE.

Вот, например, для масел SAE 10W40, впечатляет:

Я же просто проведу красную черту там, где сам стандарт просит:

Дикое несоответствие! Когда такая разница между стандартом и реальными результатами - нужно увольнять нормировщика. Зачем нужна "норма", которую можно выполнять вообще ничего не делая?! Просто являясь маслом...

Еще смешнее, когда вы ищете рекордные значения минимальной нормы, известным только вам одному путем: выбираете максимальное значение HTHS в поле допуска вязкости по SAE.

Представляете профессионала, который ищет масло погуще , но не просто, а чтобы по стандарту SAE40... но погуще! В стандарте SAE40 могут быть масла от 12,5 до 16,3 сСт. Никто не мешает (раз уж вашему двигателю прописано, как вы считаете, "строго SAE40") искать масло SAE40, но погуще - давайте-ка мне масло стандарта SAE40, но с вязкостью 16 сСт! Смешно? А вот выше, это что такое тогда? Тут еще хуже: поиск "лучшего масла" осуществляется не по реально существующему диапазону, а хуже того - по браковочному параметру!

HTHS - нормируемый минимум для целого семейства "капиллярных" вязкостей. Задача браковочного критерия - только установить нижнюю планку.

Я не поленился, составил табличку из широкого ассортимента разных масел разных рецептур и вязкостей. Цветовой градиент показывает тенденцию и она неприлично скучная - чем больше... тем больше:

Из самого этого стандарта с указанными минимумами, торчат уши вязкостной зависимости - чем выше высокотемпературная вязкость, тем выше нормируемое значение HTHS...

Ну какой же это аргумент, когда в таблице есть очевидные несоответствия - фактические значения параметров иногда едва-едва выбиваются из общего ряда. Иногда вязкость чу-у-у-точку пониже соседа, а HTHS - чуточку повыше. Победа: это и есть то самое, "неньютоновское" проявление - существуют какие-то рецептуры с едва нелинейной зависимостью.

Осталась самая малость: доказать то, чего не удалось группе ученых ASTM за 12 лет: хоть какую-то связь взятого от фонаря параметра с хотя бы(!) с каким-то браковочным критерием состояния двигателя.

Даже не знаю каким. Хотите позлить профессионала - спросите, известен ли ему какой-то факт доказывающий преимущество масла SAE30 над маслом, например, SAE40 в рамках одного двигателя. Нет, не слышал, ответствует профессионал и пойдет выбирать масла с бОльшим HTHS...

Скажите, а каким именно образом и какими высокими технологиями достигаются лидирующие результаты? Какие усилия прилагают производители (и что мешает остальным?!), чтобы добиться столь впечатляющего преимущества над конкурентами в рамках стандарта(?).

Вас чем-то не устраивает стандартная вязкость масла , что вы усиленно ищите его густоту?

Вы говорите, что вам нужно HTHS "повыше" - ну а что мешает лить просто масло "погуще"? Если SAE40 с лучшей в классе HTHS имеет впечатляющие 4,5 единицы, то насколько будет лучше какие-нибудь 6, а то и целых 7 единиц! Будьте добры, дайте ссылку на методику (да хотя бы на излюбленное измерение износа в отработке), где 4 единицы по HTHS первенствовали бы над маслом с HTHS единицы так в 2. Хотя бы в чем-то!

Потрясающе, но "занормировав вязкость для двигателя", уверенно заявив, что для вашего двигателя подойдет только "SAE40", рецептурный допуск для разных всезезонных масел по HTHS оказывается неожиданно широк - под 30%! И это даже отражено в стандарте:

Я покорнейше прошу любого масляного профессионала пояснить мне один единственный факт: почему вдруг некоторой части масел SAE40 разрешено(sic!) иметь HTHS побольше, а другой - поменьше? Интересно, что эти "побольше" и "поменьше" от стандарта к стандарту у инженеров SAE прыгают.

Вязкость SAE40 оказалась особенной - это "срединная вязкость", где встречаются разнообразные масла от 0W40, до 25W40 и даже просто "SAE40". Очевидно, что масла с меньшим количеством загустителя "зажаты" построже - эдакая игра в подавки второй группе "сороковок". Это не первая ситуация, когда не продукт подтягивается под стандарт, а вымученный "стандарт" подчеркивает свойства продукта.

Снизу подчеркивает. На уровне плинтуса нам показывают минимальную высоту навешивания люстры.

Зебра?! - Только в полоску! - Слон? - Исключительно с хоботом! И не дай тебе божЕ, если зоопарк будет собран не по нашему строжайшему стандарту! Все товарные масла с потрясающим запасом укладываются в "строжайшие" допуски.

Обратите внимание, какие жесточайшие ограничения ждут загущенные сорта SAE50/60. Им строжайшим образом запрещено быть неHTHSснее чем SAE40! Наряду с этим, "жидким" маслам типа SAE30 приказано быть столь же стойкими к разжижению, как часть масел SAE40. Но мы-то понимаем, что это как-раз таки наоборот: части масел SAE40 дозволено быть такими же, как SAE30...

В общем, вы попробуйте найти хотя бы одно реальное масло, которое балансировало бы хотя бы на грани стандарта. Как начнете искать, сразу заметите: чем ниже вязкость, тем ближе к пророговому HTHS. Логично: сами цифры не резиновые - SAE20 имеет порог всего HTHS 2,6. С появлением инновационных масел типа "SAE12" и даже "SAE8", на горизонте забрезжил "HTHS 1" - особо-то не разгуляешься занижать. Не отрицательные же значения придумывать.

Достаточно взять реальные параметры единой продуктовой линейки, чтобы увидеть - зависимость просто линейная, почти пропорциональная "тяжести" базовых масел. И лишь на верхнем пределе начинается незначительное "неньютоновское" отклонение в виду всеподавляющего количества загустителя. Но "отклонение" это с таки-и-и-им запасом от "минимума", что неловко за "стандарт" становится.

HTHS - совершенно искусственное новообразование, направленное на эмуляцию несуществующих условий, невнятно нормированное абсурдными цифрами, с заведомо преодолимым всеми участниками рынка порогом. Это нормальная практика масляных профессионалов. Хуже того - параметр фактически полностью и линейно зависит от высокотемпературной вязкости и является "приклеенным" к фактической вязкости среднестатистического масла с "ньютоновскими" характеристиками - без значительного содержания загустителя.

Но если вдруг, кому-то потребовалось послабление - ничего страшного! - норма стандарта внезапно опускается на 30%, как и в случае широкодиапазонных масел SAE40... и норма допуска становится равной "SAE30"... То есть, мы не тянем технологию "вверх", а опускаем норму "вниз". Казалось бы - химмотологи должны яростно решать задачу приведения широкодиапазонных масел стандарта SAE 0W40 к маслам менее универсальным. Вместо этого, в виду очевидного отсутствия "технологий", таким маслам просто роняют планку стандарта на 30%!

Представим, что вы наконец-то доказали, что HTHS хоть что-то, да значит и вам всенепременно необходимо, чтобы ваше сложное масло SAE 0W40 было аналогичным простому летнему маслу SAE40. Так как (а это не новость) реальных химических чудес для этого не существует, мы просто в стандарте прописываем, что SAE 0W40 имеет право быть таким же по HTHS, как масло SAE30... Ну и так далее, подобные этому, много раз уже встреченные маслопрофессиональные чудеса.

Забавный и очевидный вывод, который, кстати, неведом абсолютно всем любителям высоких масляных технологий: HTHS это не попытка что-то повысить и улучшить. Это по-определению лишь попытка удержать качество современных всесезонных масел на уровне допотопной минералки, в которой почти не было полимерного загустителя. Вы бы хоть стандарт внимательно читали:

А вы-то думали, что HTHS даже не указывается для дешевых масел по причине того, что им с таким рылом среди новомодной синтетики и делать-то нечего?! Типа куда там позорному минеральному "лукойлу" за 100 рублей литр до новомодного синтетического мобила?! Ничего подобного: для минеральных масел вообще не существует проблем с HTHS - сам HTHS, это всего лишь попытка привести динамические характеристики вязкости масел с загустителем к "минеральному стандарту".

Еще раз обращу внимание: не существует не только известной зависимости состояния двигателя от значения HTHS, но не существует хотя бы доказанной зависимости состояния двигателя от вязкости использованного в нем масла! И много хуже того - не существует признаных (стандартизированных) методик для определения такой зависимости. Зато самих "параметров" и "тестов" у нас завались...

Что такое HTHS?
Вариантов ответа много. Самый правильный - ничто. Чуть подробнее: параметр, который призван характеризовать "нелинейность" текучести масел с присутствующим в них полимерным загустителем. Попытка "подтянуть" современные всесезонные масла типа 0W40 под "минеральные"(!) стандарты вязкости. Некоторые современнные масла содержат слишком много загустителя и вязкость свою могут незначительно терять. Отсюда и весь сыр-бор.

Стоит ли выбирать масло по HTHS?
Примерно с тем же мотивом, что искать более густое масло из диапазона стандартных вязкостей по SAE. Но делать это еще изощреннее - по минимальному браковочному критерию.
Как подсказали, конкретно этим и занимается "Mercedes" с допуском MB229.5 - ищет SAE30 погуще, да поHTTSснее. Все SAE30 масла с таким допуском имеют KV@100 около 12 и выше. Это почти что масла SAE40 в канистре SAE30! Если кажется, что похоже на анекдот, то можете проверить лично...

Почему у минеральных и многих дешевых масел не указывается HTHS? Только крутая синтетика может похвастаться хорошими результатами?
Если вашего соседа каждый месяц заставляют отмечаться в милиции, то это совсем не значит, что он - почетный гражданин города с особыми почестями, а вы чем-то хуже его, раз вас обошли подобным вниманием. HTHS штампуют только маслам категории "склонны к побегу из вязкости". Даже сам производитель масла как бы забивает на столь важный параметр, к которому его обязывает(!) стандарт. Производителю ясно: у таких масел он гарантированно превышает допуск - там загустителя мало (меньше). А вы-то думали...

Почему столь важный параметр, присутствующий даже в основном стандарте, не нормируется при анализе отработанного масла?!
Да, забавно: загуститель при некоторых режимах эксплуатации может разрушаться. HTHS - падать. Но даже попытки измерения HTHS в лабораториях никто не предпринимает.
Если отработка нормально загустилась в конце эксплуатации - HTHS вероятно даже вырос. А если разрушился загуститель - то достаточно контролировать обычную вязкость - разрушение загустителя приближает масло к его базовой вязкости. Тут даже лаборанту понятно: HTHS вообще не нужен даже в лаборатории. Вот бы сосредоточить усилия в борьбе за создание стойкого ко всему загустителя... Но это отдельная тема.

Почему у маловязких масел реальные параметры HTHS так близки к браковочному порогу? Это же значит, что идет научная битва прямо на острие прогресса?!
Рецептуры таких масел почти не содержат загустителя - невозможно сделать незагущенные масла "неньютоновскими". Ограничивать HTHS таких масел можно только подгоняя цифры под их реальные характеристики. Что и происходит. Как только вы покажете масло SAE20 с HTHS как у SAE40, или хотя бы 30 - поговорим о "научной битве". Вот почему, скажите, до сих пор почему-то не существует масла SAE 0W20 с HTHS, скажем, в 4 единицы? Слишком далеко от требований стандарта, сложно сделать? Тогда почему HTHS SAE60, например, превышает "требования" стандарта почти в два раза? Что удалось там, чего "не удалось" для SAE20?))))

Ну и почему стандарт так щадит масла густых стандартов типа SAE50/SAE60? Требования к ним аналогичны маслам SAE40!
Причина в том, что требования, очевидно, подгоняются под базовые компоненты масла (без загущивания). Базовые масла таких всесезонок аналогичны многим SAE40 рецептурам. Получается парадокс - эти масла становятся "рекордсменами" без особых на то усилий - заведомо превышают требования стандарта почти в два раза. Кроме того, сложно нормировать общий индустриальный минимум, который почему-то все время беспричинно растет - для масел SAE80 и SAE100 по J300 потребовались бы какие-то атипичные значения HTHS. Вот как раз тут есть логика (цените!): а кто сказал, что двигателю(!) нужные такие значения вязкости? Для таких масел, по этой причине, даже внятно мотивировать особое минимальное требование оказалось просто нечем! Параметр HTHS для них так и остался на уровне более "жидких" масел - SAE40...

Постскриптум
Я всесторонне поддерживаю "переклассификацию" масел любым иным образом, который будет более информативен(?) по отношению к двигателю, по сравнению с капиллярным истечением. Вот только то, что происходит (но не произошло, хотя и произошло - HTHS-то красуется в J300) с HTHS - это лишь имитация. Симулякр. Да еще и признанно неудачный.

Чтобы заново изобрести информативную величину, ее нужно обосновать. HTHS-изобретатели же занимались тем, что подгоняли абстрактные цифры под цифры имеющиеся у "чистых" масел без загустителей. Да еще и, грубо говоря, делили полученный результат пополам, чтобы в "стандарт" могли вписаться все желающие.

Сейчас же, мы по-прежнему имеем исторически сложившиеся SAE, но уже с подпоркой в виде HTHS. Эдакая свая, но с надписью "ниже уровня земли не вбивать". Не хватает Навального, чтобы проверил финансирование 12-летнего(!) труда инженеров из SAE. Две-над-ца-ти-лет-не-го!

Более-менее этот параметр будет играть роль для сильно загущенных легкотекучих баз, типа 0W40. Но и там - на уровне погрешности измерения. Самые сильные контрасты (при сырье одного качества) будут доходить едва до 10%. Например: Motul 300V 0W40 и 10W40 - 7% разницы в сторону более загущенного масла 0W40. Семь процентов. При допуске в классе SAE - 30% или +-15%.

В настоящее время на российском рынке автомобильной химии наблюдается изобилие продукции. Моторные масла, их марки и характеристики представлены в таком богатом ассортименте, что вызывают затруднение в выборе даже у опытных водителей. Один из главных показателей, по которому необходимо выбрать подходящий продукт для своего авто, – вязкость моторного масла.

Что означает «вязкость»

О вязкости моторных масел существует много различных мнений – как среди профессионалов, так и среди любителей. Некоторые утверждают, что степень вязкости, или текучести – это показатель густоты смазки, то есть чем выше вязкость, тем она гуще. На самом деле вязкость расшифровывается не так просто. Для того чтобы это понять, нужно познакомиться со спецификацией SAE. Данный стандарт определяет температурный диапазон, в котором вязкостные качества масел для автомобилей соответствуют нужному уровню. Эти характеристики измеряются лабораторным путём при определённых температурах.

Классификация SAE

Более 100 лет назад в США образовалось сообщество инженеров, работавших в автомобильном производстве. Уже в то время проблема хороших смазочных материалов для авто стояла остро. Результатом сотрудничества и обмена идеями явился классификатор SAE, которым пользуются сегодня во всём мире.

Согласно SAE , каждый смазочный материал для автомобилей имеет такие характеристики, как низкотемпературная и высокотемпературная вязкость.

Сегодня многие автомобилисты-любители утверждают, что существуют моторные масла, имеющие параметры только низкотемпературной или только высокотемпературной вязкости. Они называют их, соответственно, «зимними» и «летними». А если в обозначении присутствуют оба свойства моторных масел, разделенные буквой W (что, по их утверждению, означает слово «зима») – значит, это всесезонные смазки. На самом деле, подобная трактовка неверна.

Вряд ли кто-либо встречал в продаже только «летнее» или только «зимнее» моторное масло. На прилавках магазинов присутствуют всесезонные моторные жидкости, имеющие оба вязкостных показателя. Далее подробно рассмотрим эти значения.

Низкотемпературные показатели

Вязкость моторного масла при низких температурах определяют такие показатели, как «проворачиваемость» и «прокачиваемость» масляного состава. Путём лабораторных исследований определяется, до какой минимальной температуры можно безболезненно запускать двигатель, то есть проворачивать его коленвал. Нормальный старт двигателя авто возможен только тогда, когда смазка ещё не загустела.

Кроме того, смазочный состав за кратчайшее время должен достичь пар трения. Это означает, что при минимальной температуре проворачивания масло должно быть ещё достаточно текучим, чтобы свободно перемещаться по узким каналам системы. Например, для масел категории 0W30 уровень низкотемпературной вязкости – это первая цифра (0). Для этого показателя нижний предел прокачиваемости – 40 градусов мороза. В то же время проворачиваемость мотора возможна до -35°С. Соответственно, такое моторное масло может хорошо работать при температурах до -35°С.

Если взять другой показатель – 5W20, то здесь температуры будут, соответственно, -35 и -30°С. То есть чем больше первая цифра – тем меньше рабочий диапазон в области низких температур. В классификаторе SAE на сегодняшний день есть 6 «зимних» вязкостных категорий – 0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W. Эти показатели привязаны к температуре окружающей среды, поскольку от неё зависит температура холодного мотора.

Высокотемпературные показатели

Вязкость моторного масла в диапазоне температур работающего двигателя не имеет отношения к температуре окружающего воздуха. Она почти одинакова как при 10 градусах мороза, так и при 30 градусах жары. В авто её держит стабильной система охлаждения двигателя. В то же время в интернете почти каждая таблица рисует разные верхние пределы окружающей температуры для той или иной «летней» вязкости. Наглядный пример – сравнение смазочных жидкостей с показателями 5w30 и 5w20. Считается, что первая из них (5W30) будет хорошо работать до температуры воздуха +35°С. Второй показатель (5W20) в таблицах вообще не отображается.

Такое представление неправильно. Кроме того, термин «летняя» вязкость, или «летнее» масло с профессиональной точки зрения некорректен. Это объясняется на представленном видео . Всё дело в том, что данный параметр представляет собой режим кинематической и динамической вязкости, замеряемых при температурах +40, +100 и +150°С. Хотя рабочий диапазон температур в разных зонах моторов автомобилей колеблется от +40 до +300°С, берут его усреднённое значение.

Кинематическая вязкость – это текучесть (плотность) масляной жидкости в диапазоне температур от +40°С до +100°С. Чем жиже смазка – тем ниже этот показатель, и наоборот. Динамическая вязкость – это сила сопротивления, возникающая при перемещении двух слоёв масла, расположенных на расстоянии 10 мм друг от друга, со скоростью 1 см/сек. Площадь каждого слоя – 1 см 2 . Другими словами, испытания, проводимые с помощью специальных приборов (ротационных вискозиметров), позволяют имитировать реальные условия работы масел. Этот показатель не зависит от плотности моторного масла.

Ниже представлена таблица вязкостных параметров, по которым определяют те или иные их значения.

Таблица отражает кинематические и динамические вязкостные технические параметры при определённых температурах (+100 и +150°С), а также градиенте скорости сдвига. Этот градиент представляет собой отношение скорости перемещения поверхностей трущейся пары относительно друг друга к толщине зазора между ними. Чем выше этот градиент, тем более вязким оказывается масло для авто. Если говорить простыми словами, уровень вязкости при высоких температурах даёт информацию о том, какова толщина масляной плёнки между зазорами и насколько она прочна. На сегодняшний день спецификация SAE предусматривает 5 уровней высокотемпературных вязкостных показателей масел для автомобилей – 20, 30, 40, 50 и 60.

Индекс вязкости

Кроме вышеуказанных параметров производятся также измерения индекса вязкости. На него часто не обращают внимания. Тем не менее это важнейший параметр.

Индекс вязкости определяет температурный диапазон, в котором вязкостные свойства остаются на уровне, обеспечивающем нормальную работу двигателя. Чем этот индекс выше, тем более качественным является смазочный состав.

Независимо от того какое значение по SAE, будь то 0W30, 5W20 или 5W30, индекс вязкости масла не привязывается к нему. Он напрямую зависит от состава базовой основы. Например, у минеральных масел он имеет величину от 85 до 100, у полусинтетических 120–140, а у настоящих синтетических составов этот показатель доходит до 160–180 единиц. Это значит, что такие маловязкие масла, как 5w20 или 5W30, можно применять в моторах с турбонаддувом, имеющих температурный режим работы с широким диапазоном.

Для того чтобы увеличить индекс вязкости, в масляную смесь часто добавляют так называемые вяжущие присадки. Они расширяют диапазон температур, в котором масло будет сохранять свои основные вязкостные качества. То есть двигатель будет хорошо запускаться в морозную погоду. А при высоких температурах смазочный состав будет создавать устойчивую и вязкую плёнку в зоне соприкосновения поверхностей деталей.

Какую вязкость лучше выбрать?

По этому поводу есть много суждений, и большинство из них – ошибочные. Например:

К спортивным моделям совсем другие требования. Там главное – чтобы мотор выдержал режим предельных нагрузок и температур на протяжении гонки и не заклинил от перегрева. О долгосрочном его использовании никто не думает. При критических температурах только вязкое масло способно сохранить вяжущие свойства. Другое просто превратится в жидкость. Поэтому после каждого соревнования двигатели разбираются и тщательно диагностируются. Критичные детали тут же меняются. О маленьких зазорах в парах трения не может быть и речи.

Как же определить, какую вязкость лучше всего использовать для своего авто? В технической документации для всех автомобилей есть рекомендации производителей о том, какими должны быть вязкостные значения моторного масла. При первом ознакомлении может возникнуть недоумение – почему, например, производитель допускает применение масел с параметрами 5w20, 5W30 и 5W40? Какое же лучше заливать?

1. Если авто ещё новое и не прошло 25% от заявленного ресурса до первого капремонта – следует применять маловязкие смазывающие составы. Такие как 5W20 или 5W30. Кстати, именно малая вязкость (5W20) рекомендуется для сервисной заливки во многие марки японских гарантийных авто.
2. Если пробег составляет от 25 до 75%, должны использоваться составы с вязкостями 5W В зимний период рекомендуется также применять 5W30.
3. Если мотор уже изношен и проехал более 75% от своего ресурса – для таких автомобилей рекомендуют летом использовать 15W50, а зимой подойдёт 5W

Чем старше двигатель авто, тем больше изнашиваются его детали. Соответственно, зазоры между парами трения увеличиваются. Маловязкие составы уже не могут обеспечить нормальную смазку, масляная плёнка рвётся. Вот почему рекомендуют переводить свои авто на более вязкие моторные масла.

Исходя из всего вышеизложенного, подбор наилучшего моторного масла для тех или иных марок автомобилей – не такая простая задача, как кажется на первый взгляд. Кроме вязкостных показателей следует учесть ещё много других качественных параметров.

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.

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.

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.