Моторные масла, состав, группы масел, присадки
Вязкость — это одна из важнейших характеристик масел. Моторные масла, как и большинство смазочных материалов, изменяют вязкость в зависимости от своей температуры. Чем ниже температура, тем больше вязкость и наоборот. Чтобы обеспечить холодный пуск двигателя (проворачивание коленвала стартером и прокачивание масла) при низких температурах, вязкость не должна быть очень большой. При высоких температурах, наоборот, масло не должно иметь слишком малую вязкость, чтобы создавать прочную масляную пленку между трущимися деталями.
Индекс вязкости — показатель, который характеризует зависимость вязкости масла от изменения температуры. Это безразмерная величина, т.е. не измеряется в каких-либо единицах. Чем выше индекс вязкости моторного масла, тем в более широком температурном диапазоне масло обеспечивает работоспособность двигателя. Для минеральных масел без вязкостных присадок индекс вязкости составляет 85-100, масла с вязкостными присадками и синтетические масла-компоненты могут иметь индекс вязкости 120-150. У маловязких глубокоочищенных масел индекс вязкости может достигать более 200.
Температура вспышки. Этот показатель характеризует наличие в масле легкокипящих фракций, и, соответственно, связан с испаряемостью масла в процессе эксплуатации. У хороших масел температура вспышки должна быть выше 225°С. У недостаточно качественных масел маловязкие фракции быстро испаряются и выгорают, ведя к некоторому ухудшению его низкотемпературных свойств и окислению.
Температура застывания — это температура, при которой масло практически полностью теряет текучесть. Температура застывания характеризует момент резкого увеличения вязкости при снижении температуры или кристаллизации парафинов вместе с повышением вязкости в такой степени, что масло становится полностью твердым.
Щелочное число (TBN). Показывает общую щелочность масла, включая вносимую моющими и диспергирующими присадками, которые обладают щелочными свойствами. TBN характеризует способность масла нейтрализовывать кислоты, поступающие в него в процессе работы двигателя и противодействовать отложениям. Чем ниже TBN, тем меньше активных присадок осталось в масле. TBN большинства масел для бензиновых двигателей обычно имеет значения в пределах 5-10 единиц, а для дизельных двигателей около 10-15. Однако по современным стандартам и дизельные и бензиновые масла укладываются примерно в 5-10 единиц. При работе моторного масла общее щелочное число неизбежно снижается, нейтрализующие присадки срабатываются. Значительное падение числа TBN приводит к коррозии, а также загрязнению шламами.
Кислотное число (TAN). Кислотное число является 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. Повышение числа TAN служит показателем окисления масла, вызванного длительным временем использования и/или рабочей температурой. Общее кислотное число определяется для анализа состояния моторных масел, как показателя степени окисления масла и накопления кислых продуктов сгорания топлива. Противоизносные компоненты всегда приводят к росту TAN.
Базовые масла
Моторное масло состоит из основы (базового масла) и присадок. Свойства масла определяются прежде всего химическим составом основы, присадки же предназначены для корректировки этих характеристик. С помощью присадок можно значительно повысить эксплуатационные свойства моторных масел, даже изготовленных из не самых лучших базовых масел. Но при длительной эксплуатации и особенно при высоких нагрузках присадки разрушаются, и конечное качество моторного масла, проработавшего в двигателе более половины положенного срока, определяется исключительно качеством базового масла. Основы масла бывают минеральные и синтетические . Комбинация минеральных и синтетических основ, при условии не менее 10 % синтетической базы, называется полусинтетической базой.
Масла — это углеводороды с определенным количеством атомов углерода. Эти атомы могут быть соединены как в длинные и прямые цепи, так и разветвленные, как крона какого-нибудь дерева. Чем более «прямыми» будут цепи, тем лучше будут свойства масла. Так, например, «ветвистым» молекулам легче свернуться в шарик, поскольку они более компактные, именно так происходит замерзание. То есть они будут замерзать при более высокой температуре, чем их «коллеги», состоящие из прямых цепей. Итак, нам нужно получить масло, состоящее из красивых одинаковых прямых углеводородных цепей. Никаких вредных примесей, ненасыщенных связей или колец. Получаемое из нефти масло идет к «идеалу», отсеивая все ненужное более или менее изощренными способами. Если менее — это обычная «минералка», более — гидрокрекинговое масло. В процессе каталитического гидрокрекинга происходит «выпрямление» цепей — изомеризация, но строя отборных молекул таким способом не получить. Ну а синтетическое масло? Его получают из легких газов, «наращивая» длину цепи до нужного числа атомов углерода. Условия этой реакции намного лучше контролируются, поэтому можно получить практически линейные цепи заданной длины.
Условные эксплуатационные характеристики (по возрастанию качества), в %
(минеральное базовое масло принято за 100 %)
Минеральное, обычного качества- 100 %
Гидрокрекинговое, полусинтетическое — 200 %
Синтетическое, полиальфаолефиновое- 300 %
Синтетическое, эстеровое- 500 %
По классификации Американского института нефти (API) базовые масла подразделяются на пять категорий:
Группа I — базовые масла, которые получены методом селективной очистки и депарафинизации растворителями (обычные минеральные)
Группа II — высокорафинированные базовые масла, с низким содержанием ароматических соединений и парафинов, с повышенной окислительной стабильностью (масла, прошедшие гидрообработку- улучшенные минеральные)
Группа III — базовые масла с высоким индексом вязкости, полученные методом каталитического гидрокрекинга (НС-технология). В ходе специальной обработки улучшают молекулярную структуру масла, приближая по своим свойствам базовые масла группы III к синтетическим базовым маслам IV группы. Не случайно масла этой группы относят к полусинтетическим (а некоторые компании даже к синтетическим базовым маслам).
Группа IV – синтетические базовые масла на основе полиальфаолефинов (ПАО). Полиальфаолефины, получаемые в результате химического процесса, имеют характеристики единообразной композиции, очень высокую окислительную стабильность, высокий индекс вязкости и не имеют молекул парафинов в своем составе.
Группа V – другие базовые масла, не вошедшие в предыдущие группы. В эту группу входят другие синтетические базовые масла и базовые масла на растительной основе — эфиров или эстеров.
Химический состав минеральных основ зависит от качества нефти, пределов выкипания отбираемых масляных фракций, а также методов и степени их очистки. Минеральная основа – самая дешевая. Это продукт прямой перегонки нефти, состоящий из молекул разной длины и разного строения. Из-за этой неоднородности – нестабильность вязкостно – температурных свойств, высокая испаряемость, низкая стойкость к окислению. Минеральная основа – самая распространенная в мире моторных масел.
Совершенствование минеральных базовых масел проводится по двум основным направлениям. Первое, при котором масло очищается только до такой степени, чтобы в нем осталось оптимальное содержание смол, кислот, соединений серы, азота и, дополнительно, вводятся присадки для улучшения некоторых функциональных свойств. Такой метод не позволяет получить масла достаточно высокого уровня качества. Второе направление, при котором базовое масло полностью очищается от всех примесей и проводится молекулярная модификация методом гидрокрекинга. В результате получается масло, обладающее ценными свойствами для тяжелых режимов работы (высокая стойкость к деформациям сдвига при высоких скоростях, нагрузках и температурах, высокий индекс вязкости и стабильность параметров).
К какому классу относить такие масла? По цене «гидрокрекинг» ближе к «минералке», а по качеству, как уверяет продавец, ничуть не хуже «синтетики». Но мы же понимаем, что если бы дело обстояло именно так, такое дорогое удовольствие, как синтетическое масло, вымерло бы как класс… Гидрокрекинговое масло ближе к минеральному не только по цене, но и по способу получения, потому что оно тоже производится из нефти. Чем же оно тогда лучше? Как следует из названия, оно проходит более глубокую обработку при помощи гидрокрекинга. А на первых этапах его производство ничем не отличается от производства минерального масла. Из обычного минерального масла разнообразными физико-химическими методами удаляются нежелательные примеси, вроде соединений серы или азота, асфальтеновые (битумные) вещества и ароматические полициклические соединения, которые усиливают коксование и зависимость вязкости от температуры. Депарафинизацией удаляются парафины, повышающие температуру застывания масел. Однако понятно, что удалить все ненужные примеси таким методом невозможно — грубо говоря, это и служит причиной худших свойств «минералки». Обработка масла может продолжиться и дальше. Ведь остались еще ненасыщенные углеводороды, которые ускоряют старение масла из-за окисления, да и примеси тоже остались. Гидроочистка (воздействие водородом при высокой температуре и давлении) превращает непредельные и ароматические углеводороды в предельные, что увеличивает стойкость масла к окислению. Таким образом, масло, прошедшее гидроочистку, обладает дополнительным преимуществом. А что же гидрокрекинг? Это еще более глубокий вид обработки, когда одновременно протекает сразу несколько реакций. Каких? Удаляются все те же ненавистные серные и азотистые соединения, Длинные цепочки разрываются (крекинг) на более короткие с однородной структурой, места разрывов в новых укороченных молекулах насыщаются водородом (гидрирование). Отсюда и название – «гидрокрекинг». Таким образом, при гидрокрекинге налицо все признаки синтеза – создания из исходного сырья нового соединения, с новой структурой и свойствами. Поэтому гидрокрекинг часто называют НС- синтезом. Но не все так просто. Некоторые компоненты нефти, которые обычно считаются вредными, местами могут быть весьма ценными. Например, смолы, жирные и нафтеновые кислоты улучшают липкость и стойкость адсорбционной пленки масла и тем самым улучшают смазывающую способность масла. Некоторые соединения серы и азота обладают антиокислительными свойствами. Таким образом, при глубокой очистке масла некоторые его смазывающие, антиокислительные и антикоррозионные свойства могут ухудшиться. Эта неприятность исправляется специальными присадками, которые добавляют уже на маслосмесительных заводах.
Итак, гидрокрекинговые масла — это продукты перегонки и глубокой очистки нефти. Гидрокрекинг отбрасывает все «ненужное», ну а если захватывается что-то «полезное», необходимые свойства придаются с помощью присадок. Но четко отфильтровать ненужные примеси сложно — поэтому имеет место большее нагарообразование и «содействие» коррозии у гидрокрекинговых масел по сравнению «синтетикой». Гидрокрекинговое масло получается близким по качеству к «синтетике», но быстрее стареет, теряет свои свойства. Зато они обладают высоким индексом вязкости, противоокислительной стойкостью и стойкостью к деформациям сдвига, а от износа могут защищать даже лучше, чем синтетические. С другой стороны, «синтетика» более однородна в смысле линейности углеводородных цепей, что дает преимущества, например, в температуре замерзания. Есть еще один нюанс. Гидрокрекинг — процесс каталитический, как, впрочем, и синтез. Но если первый идет, например, на никеле, то второй — на углероде. Понятно, что углерод в этом смысле лучше, так масло будет избавлено от нежелательных примесей соединений катализаторов.
Самое интересное, что подавляющее большинство моторных масел, позиционируемых как полусинтетические, и даже полностью синтетические, являются ни чем иным, как гидрокрекинговыми маслами. Это общая тенденция крупнейших производителей масел. BP, Shell, Castrol, Mobil, Esso, Chevron, Fuchs построена на гидрокрекинге. Все масла южно-корейских фирм — только гидрокрекинг, обычно II группы.
Полусинтетика – это смесь минеральных и синтетических базовых масел, и может содержать в своем составе от 10 до 50 процентов «синтетики». Специальных требований к производителям полусинтетических смазочных материалов в отношении того, какое количество синтетического базового масла (синтетического компонента) должно быть в готовом моторном масле — нет. Также нет никаких предписаний, какой синтетический компонент (базовое масло группы II, III или группы IV) использовать при изготовлении полусинтетического смазочного материала. Часто полусинтетикой называют масла II группы. По своим характеристикам эти масла занимают промежуточное положение между минеральными и синтетическими маслами, т.е. их свойства значительно лучше обычных минеральных масел, но хуже синтетических. По цене же эти масла значительно дешевле синтетических.
Синтетические масла обладают исключительно удачными вязкостно-температурными характеристиками. Это, во-первых, гораздо более низкая, чем у минеральных, температура застывания (-50°С, -60°C) и очень высокий индекс вязкости, что существенно облегчает запуск двигателя в морозную погоду. Во-вторых, они имеют более высокую вязкость при рабочих температурах свыше 100°C — благодаря этому масляная пленка, разделяющая поверхности трения, не разрушается в экстремальных тепловых режимах. К прочим достоинствам синтетических масел можно отнести повышенную стойкость к деформациям сдвига (благодаря однородности структруры), высокую термоокислительную стабильность, то есть малую склонность к образованию нагаров и лаков (лаками называют откладывающиеся на горячих поверхностях прозрачные, очень прочные, практически ничем не растворимые пленки, состоящие из продуктов окисления), а также небольшие по сравнению с минеральными маслами испаряемость и расход на угар. Немаловажно и то, что синтетика требует введения минимального количества загущающих присадок, а особо высококлассные ее сорта не требуют таких присадок вообще, следовательно, эти масла очень стойкие — ведь разрушаются в первую очередь именно присадки. Все эти свойства синтетических масел способствуют снижению общих механических потерь в двигателе и уменьшению износа деталей. Кроме того, их ресурс превышает ресурс минеральных в 5 и более раз. Основным фактором, ограничивающим применение синтетических масел, является их высокая стоимость. Они в 3-5 раз дороже минеральных.
В роли синтетической базы выступают обычно полиальфаолефины (ПАО), эстеры, алкилированные нафталины, либо их смесь. ПАО — это углеводороды с длиной цепочки порядка 10…12 атомов. Получают ее путем полимеризации (проще говоря – соединения) коротких углеводородных цепочек – мономеров из 3…5 атомов. Сырьем для этого обычно служат нефтяные газы – бутилен и этилен. Эстеры представляют собой сложные эфиры – продукты нейтрализации карбоновых кислот спиртами. Сырье для производства – растительные масла, например рапсовое, или, даже, кокосовое. Эстеры обладают рядом преимуществ перед всеми другими известными основами. Во-первых, молекулы эстеров полярны, то есть электрический заряд распределен в них так, что молекула сама «прилипает» к металлу. Во вторых, вязкость эстеров можно задавать еще на этапе производства основы: чем более тяжелые спирты используются, тем большей получается вязкость. Можно обойтись без всяких загущающих присадок, которые «выгорают» в ходе работы в двигателе, приводят к «старению» масла. Современная технология позволяет создавать полностью биологически разлагаемые масла на основе эстеров, т. к. эстеры являются экологически чистыми продуктами и легко утилизируются. Однако все эти плюсы могут показаться слишком дорогим удовольствием. Эстеровая база стоит в 5…10 раз дороже минеральной! Поэтому их содержание в моторных маслах обычно ограничено 1-10%, применяются они лишь в самых совершенных продуктах, обычно составляющих вершину товарного ряда компаний-лидеров.
При современном уровне развития двигателестроения использование масла без присадок практически невозможно, т.к. невозможно создание масел, которые обеспечили бы эффективную защиту двигателя и одновременно не разрушались в течение длительного времени. Все современные моторные масла содержат в своем составе пакет (набор) присадок, содержание которых суммарно может достигать 50%.
Присадки можно разделить на несколько типов:
Вязкостно-загущающие присадки
Моющие присадки (детергенты и дисперсанты)
Противоизносные присадки
Ингибиторы окисления (антиокислительные присадки)
Ингибиторы коррозии и ржавления
Антипенные присадки
Модификаторы трения
Депрессорные присадки.
Вязкостно-загущающие присадки.
Механизм их действия основан на изменении формы макромолекул полимеров в зависимости от температуры. В холодном состоянии эти молекулы, будучи свернутыми в спиральки, не влияют на вязкость масла, при нагреве же они распрямляются, и масло густеет, или, точнее, не становится слишком жидким. Фактически эта присадка повышает индекс вязкости масла. Масла, в состав которых входят вязкостные присадки (до 25%), называют загущенными — это зимние и всесезонные сорта. В зависимости от количества добавленной вязкостно-загущающей присадки можно получить масла с разными вязкостями. Чем выше изначальный индекс вязкости базового масла, тем меньше вязкостно-загущающей присадки необходимо добавлять. Если индекс вязкости достаточно высок, можно получить моторное масло, не содержащее загустителей. Современные тенденции в области разработки моторных масел направлены на создание моторных масел с невысокими диапазонами вязкостей. Причина заключается в том, что такие масла, как правило, обеспечивают энергосберегающие свойства (т.е. позволяют экономить топливо) и содержат невысокое количество загустителя или вообще его не содержат. Почему большое количество загустителя в моторном масле нежелательно для двигателя? В двигателе множество пар трения, где масло подвергается высоким сдвиговым нагрузкам, в результате которых происходит разрушение загустителя. Это приводит к потере вязкости моторного масла, ухудшению функций смазывания (уменьшение толщины смазывающей пленки), а продукты разрушения загустителя являются потенциальным источником нагаров и лаковых отложений в двигателе. Масла с большими диапазонами вязкостей ориентированы исключительно на спортивное применение. Они предназначены только для экстремальных условий эксплуатации, в которых наиболее важны высокие вязкостные свойства, а не их стабильность с течением времени.
Моющие присадки.
Моющие присадки нужны для предотвращения образования лаковых и сажевых (в дизелях) отложений на деталях двигателя. Они, как правило, состоят из детергирующих компонентов, которые вымывают продукты окисления масла и износа деталей и несут их к фильтру, и диспергирующих, способствующих дроблению крупных частиц нагара на мелкие (не больше микрона).
Принцип действия этих присадок в двигателе в точности такой же, как и у моющих средств, использующихся в быту. Кроме этого, детергенты обладают щелочными свойствами, т.е. могут нейтрализовать кислоты. Кислоты образуются при сгорании серы, содержащейся в топливе, особенно дизельном и при окислении самого масла. Нейтрализуя такие кислые продукты, эффективно предотвращается коррозия деталей двигателя. Т.е. вторая важная функция таких присадок – нейтрализация кислот и антикоррозионные свойства.
Дисперсанты.
Основная задача этих присадок – поддержание загрязнений в масле в растворенном состоянии, предотвращение их отложений на деталях двигателя, масляных каналах и др., диспергирование (растворение) крупных загрязнений. Диспергирующие добавки удерживают грязь в мелкодисперсном состоянии, не дают ей слипнуться в большие комки и пригореть к металлу. Естественно, грязь проходит по всей системе смазки, фильтр ее пропускает, но это гораздо меньшее зло, чем если бы она осаждалась на металле. Кстати, результаты работы моющих присадок можно наблюдать почти сразу после замены старого масла на новое. Вроде только-только залил, немного поездил — и уже черное! Не волнуйтесь. В данном случае чернота масла свидетельствует о высокой моющей способности его присадок — они смыли грязь со стенок, довели ее до безопасной консистенции, и масло гоняет ее по системе смазки.
Противоизносные и противозадирные присадки.
Основная функция – предотвращение изнашивания трущихся деталей двигателя в местах, где невозможно образование масляной пленки необходимой толщины. Они работают путём абсорбирования в поверхность металла, а затем химически реагируя с ней в процессе контакта металл-металл, тем более активно, чем больше тепла при этом контакте образуется, создавая при этом особую металлическую плёнку со “скользящими” свойствами, чем и предотвращают абразивный износ.
Антиокислительные присадки.
В процессе работы масло в двигателе постоянно подвергается воздействию высоких температур, кислорода воздуха и окислов азота, что вызывает его окисление, разрушение присадок и загущение. Противоокислительные присадки замедляют окисление масел и неизбежно следующее за ним образование коррозионно-активных осадков. Принцип их действия заключается в химической реакции при высоких температурах с продуктами, вызывающими окисление масла. Делятся на присадки-ингибиторы, работающие в общем объеме масла, и на термоокислительные присадки, выполняющие свои функции в рабочем слое на нагретых поверхностях.
Ингибиторы коррозии.
Ингибиторы коррозии призваны защищать поверхность деталей двигателя от коррозии, вызываемой органическими и минеральными кислотами, образующимися при окислении масла и присадок. Механизм их действия – образование защитной пленки на поверхности деталей и нейтрализация кислот. Ингибиторы ржавления в основном призваны защищать стальные и чугунные стенки цилиндров, поршни и кольца. Механизм действия схожий. Противокоррозионные присадки часто путают с противоокислительными. Это разные вещи. Противоокислительные, как говорилось выше, защищают от окисления само масло. Противокоррозионные же — поверхность металлических деталей. Они способствуют образованию на металле прочной масляной пленки, предохраняющей его от контакта с всегда присутствующими в объеме масла кислотами и водой.
Антипенные присадки.
При сильном перемешивании масла с воздухом, что в частности наблюдается при работе двигателя, когда коленвал интенсивно взбалтывает масло в картере, возможно повышенное образование пены. Этому процессу также способствуют различные загрязнения, присутствующие в масле. Ее формирование значительно ухудшает эффективность смазывания деталей двигателя, что может привести к повышенному износу и ухудшению теплоотвода. Противопенные присадки (обычно это силиконы или полилоксаны) не растворяются в моторных маслах, а присутствуют в виде мельчайших капелек. Их действие основано на разрушении пузырьков воздуха. Обойтись без этих присадок практически невозможно, но их присутствие не должно превышать тысячных долей процента — при термическом разложении силикона образуется оксид кремния, который является сильным абразивом.
Модификаторы трения.
Для современных двигателей все чаще стараются использовать масла с модификаторами трения, позволяющими снизить коэффициент трения между трущимися деталями с целью получения энергосберегающих масел. Наиболее известные модификаторы трения – на основе органического молибдена, вольфрама и титана. Также в качестве модификаторов трения обычно используют маслорастворимые эфиры жирных кислот, обладающих очень хорошим прилипанием к металлическим поверхностям, формированием на них слоя молекул, снижающих трение.
Депрессорные присадки.
При сильном понижении температуры масла в нем начинают образовываться кристаллы парафинов, что ведет к потере подвижности масла и в результате ухудшается низкотемпературный пуск двигателя и прокачиваемость масла по каналам. В процессе производства базовых масел часть парафинов удаляют, но полное их удаление по технологическим и экономическим причинам невозможно (сильно возрастают затраты на получение базового масла). Обычно минеральное базовое масло имеет температуру застывания около -15°С. Возможность получения минеральных моторных масел с температурами застывания -35°С…-40°С достигается путем введения в масло депрессорных присадок. Эти присадки предотвращают срастание кристаллов парафина, но не предотвращают их появление вообще (принцип действия такой же, как у дизельных антигелей).
Как выбрать моторное масло?
Моторные масла состоят из базовых масел и дополнительных компонентов (присадок).
Базовые масла разделяются по классификации API на пять групп.
Минеральное масло, получаемое путем перегонки нефти. Масляная фракция подвергается очистке и депарафинизации. Самая дешевая в производстве группа базовых масел. Не смотря на то, что производство масел этой группы постепенно сокращаются, ее промышленные объемы выше любой из других групп. На текущий момент — это около 40% всего мирового производства базовых масел.
Представляет собой масло группы I подвергнутое гидроочистке. Это снижает содержание серы и азота. Улучшает некоторые параметры, такие как термоокислительная стабильность, низкая испаряемость.
Это также минеральное масло, получаемое путем перегонки нефти. Представляет собой очень хорошо очищенное масло группы II. В производстве применяются высокотехнологичные способы очистки, такие как VHVI и некоторые другие. Масло этой группы обладают рядом улучшенных характеристик. Стоимость производства такого масла более чем в два раза превышает стоимость производства масла группы I.
Исходя из некоторых соображений, связанных с технологией очистки, маркетологи закрепили за этой группой название «синтетическая». Именно эта группа составляет основу большинства современных «синтетических» моторных масел.
Четвертая группа — это полиальфаолефины (сокращенно — ПАО). Принципиальное отличие этой группы от трех предыдущих состоит в том, что масло изготавливается не путем выделения фракции в процессе перегонки нефти, а путем синтеза из этилена (отсюда и возникло название «синтетика»). Масла этой группы производится по сложной технологии, и имеют высокую стоимость производства, но при этом обладают исключительными характеристиками, такие как, высокий рабочий температурный диапазон, очень высокая окислительная стабильность.
Это та самая настоящая «синтетика», масла на базе которой, назывались раньше «синтетическими». В настоящее время базовое масло этой группы входит в состав только очень дорогих моторных масел и только в определенном количестве, часто — небольшом. В чистом виде используется только в маслах, применяемых в автоспорте.
От общего мирового производства базовых масел эта группа составляет менее 10%. Причем, если заводов производящих масло группы I в мире существует более сотни, то количество заводов производящих масла группы IV всего два десятка.
Это любые масла, которые не входят в предыдущие 4 группы.
Среди прочих, это могут быть масла на основе сложных эфиров (эстеров). Эстеры — это синтетические масла по свойствам во многом превосходящие ПАО. Используются в качестве добавок для улучшения характеристик. Из-за высокой стоимости в чистом виде не используются.
Загустители — это различного вида каучуки. Смешиваясь при повышенной температуре, из жидкого базового масла делают масло необходимой вязкости.
Депрессоры температурного застывания — это полимеры, которые при низких температурах предотвращают образование кристаллов. Присадка работает в нижнем температурном диапазоне. Влияет на то, при какой отрицательной температуре масло не будет загустевать.
Детергенты (они же моющие присадки, они же нейтрализующие). Важнейшая присадка, влияющая на ресурс масла. Удерживает продукты сгорания, нейтрализует сильные кислоты, не допускает отложения смол на поверхностях.
Антифрикционные присадки (они же модификаторы трения, они же противоизносные присадки). Антифрикционных присадок существует большое количество с различной зольностью. Классический противоизносный компонент — дисульфид молибдена.
Ингибиторы коррозии (антикоррозионные присадки) — предотвращают коррозию.
Антипенные присадки — предотвращают вспенивание масла.
Антиокислители — замедляют окисление масла.
В списке приведены только основные виды компонентов для понимания выполняемых ими функций. В готовых автомобильных маслах их содержится больше.
Производители моторных масел закупают присадки в виде готовых пакетов для различных типов масел, но они также могут вводить какие-либо дополнительные компоненты сверх пакета.
Предприятия-производители присадок немногочисленны. Если заводов по производству базовых масел в мире существует около двух сотен, то производителей присадок существует всего несколько. Поэтому автомобильные масла различных брендов в своем составе часто имеют один и тот же пакет присадок.
Малозольные, среднезольные и полнозольные масла, что это такое?
Зола — это то, что остается после сжигания масла. Базовое масло без присадок обладает ничтожно малой зольностью, поэтому зола в автомобильном масле — это не что иное, как присадки. Чем их меньше, тем масло малозольнее.
Масла классов A3/B3 и A3/B4 по ACEA — это полнозольные масла с полным комплектом присадок. Все, что выше — это либо среднезольные, либо малозольные. Такие масла предназначены для современных двигателей и их часто называют энергосберегающими и экологичными.
Малозольность достигается либо применением присадок дающих меньшее количество золы, иногда — суррогатами, как в случае с уходом от дисульфида молибдена, либо уменьшением их содержания. Соответственно, присадки в малозольных маслах будут истощаться быстрее, и менять такое масло следует чаще, чем полнозольное. По этой причине использование более дорогих малозольных масел в двигателях ранних конструкций, для которых было рекомендовано масло класса A3/B4, не только бесполезно, но и вредно. В случае с современными двигателями, производители не оставляют выбора, вынуждая использование малозольных масел. Востребованность их свойств может быть критичным, из-за узких масляных каналов и повышенной теплонагруженности. Иначе говоря — условиями повышенного шлакообразования. Конструкция таких двигателей и применяемое в них масло позволяют оптимизировать жизненный цикл агрегата на более короткий срок. Единственное, что можно сделать для продления ресурса двигателя — это чаще менять масло.
Для справки, классификация ACEA содержит три категории по показателю зольности:
Full Saps (полнозольные) — содержание золы от 1 до 1,1% от общей массы масла.
Mid Saps (среднезольные) — от 0,6 до 0,9%.
Low Saps (малозольные) — менее 0,5%.
Минеральные, полусинтетические, синтетические и полностью синтетические масла, что это такое?
— Это используемые в торговле названия, которые косвенно связаны с видами базовых масел, из которых изготовлены автомобильные масла.
Изначально «синтетическими» маслами назывались масла получаемые путем синтеза из этилена (группа IV). Путаница возникла в 90-х годах, когда один из крупных производителей стал маркировать свои минеральные масла, изготовленные на базе группы III, как «Synthetic», аргументируя это тем, что при химическом процессе очистки также происходит синтез, поэтому масла — синтетические. После судебных разбирательств, масла на базе группы IV стали называться «Fully Synthetic», а на базе минеральной группы III — просто «Synthetic».
В настоящее время никакими из существующих стандартов не регламентируется связь между торговыми названиями, и типом базового масла, из которого изготавливается конечный продукт. Под такими названиями как: «Synthetic», «Fully Synthetic», «100% Synthetic», «Top Synthetic Technology» и прочими, каждый производитель может подразумевать что-то свое. — Это могут быть смеси из различных базовых масел.
Для конечного потребителя важнее знать класс масла. Именно классификация по эксплуатационным свойствам определяет, может ли применяться то, или иное масло на определенном двигателе. Тип базового масла в некоторой мере может влиять на такие параметры как окислительная стабильность, термическая стабильность и некоторые другие.
Стандарты качества масла
Понимание этих стандартов (спецификаций) критически важно для выбора масла. Именно они определяют, какое масло может применяться на определенном двигателе.
Ниже описаны две наиболее используемые спецификации ACEA и API. Они не единственные, существуют аналогичные спецификации, разработанные другими организациями. Масла, присутствующие на российском рынке также могут маркироваться по спецификациям ILSAC и ГОСТ. В этой статье информация по ним отсутствует.
Спецификации ACEA
ACEA (Европейская ассоциация автопроизводителей) — это организация, представляющая интересы европейской отрасли автомобилестроения. ACEA разработаны спецификации качества масла.
Спецификация ACEA включает букву и число. Буква — это класс масла, а число — категория.
A — Бензиновые двигатели.
B — Легковые дизельные двигатели.
C — «Экологический» класс, легковые бензиновые и дизельные двигатели.
E — Грузовые дизельные двигатели.
В таблице ниже приведены самые основные положения спецификации ACEA в части легковых автомобилей.
A3/B3 и A3/B4 близкие по параметрам спецификации. A3/B4 допускает содержание немного большего количества антифрикционных присадок.
Область применения — бензиновые и дизельные двигатели легковых автомобилей.
Это полнозольные масла с полным комплектом присадок. Если для двигателя рекомендовано масло A3/B3 или A3/B4, то именно это масло следует использовать. Применение более дорогих среднезольных и малозольных масел даст худший результат.
A1/B1 и A5/B5 различаются по зольности и параметру HTHS. Обе спецификации относятся к маслам, применяемым на более современных двигателях. Масла содержат пакет присадок, дающий меньшую зольность.
Область применения — бензиновые и дизельные двигатели легковых автомобилей.
«Экологический» класс масел. Применяется в самых современных двигателях. Спецификации различаются нюансами в некоторых параметрах, но все масла этого класса являются малозольными.
Область применения — бензиновые и дизельные двигатели легковых автомобилей.
Спецификации API
API (Американский институт нефти). В сотрудничестве с некоторыми другими организациями API разработаны спецификации качества моторных масел.
Существуют две базовые ветви, определяемые по первой букве спецификации:
S — (Service), бензиновые двигатели
C — (Commercial), дизельные двигатели
Буква, которая следует за «S» или за «C», определяет качественный уровень масла. Для каждой новой генерации присваивается следующая (с некоторыми оговорками) буква по алфавиту: A, B, C, D… Для примера, спецификации API для бензиновых двигателей будут выглядеть как: SL, SM, SN.
Масла для самых современных двигателей могут дополнительно маркироваться как EC или RC — это энергосберегающие масла.
EC — (Energy Conserving) — низковязкостные энергосберегающие масла. Разработчики, на основании проведенных тестов на бензиновых двигателях, декларируют снижение расхода топлива за счет низкой вязкости.
RC — (Resource Conserving) — является более новой версией EC.
В некоторых спецификациях присутствуют цифры, они обозначают количество тактов в работе двигателя. Например, CF-2 и CF-4, обозначают масла для двухтактных и четырехтактных двигателей соответственно.
Также существует отдельная группа, определяемая по первой букве «T» в обозначении:
T — (Two-stroke) — двухтактные двигатели малого объема мотоциклов и моторных лодок.
В таблице ниже приведены наиболее применяемые спецификации в настоящее время.
| Бензиновые двигатели | |
| Спецификация API | Год введения |
| SJ | 1997 |
| SL | 2001 |
| SM | 2004 |
| SN | 2010 |
| SN Plus | 2018 |
| Дизельные двигатели | |
| Спецификация API | Год введения |
| CF CF-2 CF-4 |
1994 |
| CG-4 | 1994 |
| CH-4 | 1998 |
| CI-4 | 2002 |
| CI-4 Plus | 2004 |
| CJ-4 | 2006 |
| CK-4 | 2017 |
Стандарты вязкости масла
Спецификации SAE
SAE (Общество автомобильных инженеров) — организация, созданная в США. Среди прочего, эта организация занимается стандартизацией, в частности, автомобильных масел. Так исторически сложилось, что автомасла по своим вязкостно-температурным характеристикам, в основном, принято классифицировать по системе SAE.
Вязко-температурная спецификация SAE определяет, при какой температуре окружающей среды можно использовать масло.
Существуют следующие классы:
Летние — обозначение состоит только из числа: 20, 30, 40…
Зимние — обозначение состоит из числа и буквы «W»: 5W, 10W, 15W…
Всесезонные — обозначение состоит из двух чисел разделенных буквой «W»: 0W30, 5W30, 5W40…
В настоящее время, актуальными автомаслами являются всесезонные, поэтому, об остальных упоминаний больше не будет. Во всесезонных маслах первая цифра (до «W») характеризует минимальную отрицательную температуру, при которой двигатель можно провернуть. Вторая цифра (после «W») определяет вязкость масла при температуре 100°C.
Важно понимать, что в маслах предназначенных как для крайне низких, так и для крайне высоких температурах эксплуатации, вязкостные характеристики меняются на всем температурном диапазоне, а не только на крайних значениях. Масла 5W30 и 5W40 будут иметь разную вязкость при температуре 100 °C. Вязкость масла 5W40 будет выше. По этой причине не стоит без необходимости использовать масла, предназначенные для слишком низкой температуры, типа 0W20. По крайней мере, без понимания того как низкая вязкость при рабочей температуре может сказаться на работе конкретного двигателя.
Также важно понимать, что для наилучшей работы двигателя, толщина масляной пленки на трущихся поверхностях должна находиться в определенных пределах. При существенном износе двигателя, соответственно и увеличении зазоров между трущимися парами, возможно, имеет смысл перейти на масло с более высокой вязкостью. Например, с 5W30 на 5W40.
Ниже приведена диаграмма температурных диапазонов использования наиболее применяемых масел. Обозначенные температурные диапазоны являются приблизительными, т. к. минимальная температура, при которой возможно прокачивание масла и проворачивание коленвала, может быть разной на различных двигателях. Нижние границы отрицательных температур разумнее считать минимально возможными.
Масла для двигателей оснащенных сажевым фильтром
Масла для двигателей оснащенных сажевым фильтром — это масла, которые сохраняют сажевый фильтр и окружающую среду за счет ресурса масла, а значит и ресурса двигателя, если не менять такое масло чаще. Эффект достигается посредством применения малозольного пакета присадок. Класс таких масел называется экологическим.
При работе двигателя небольшое количество масла неизбежно попадает в камеру сгорания. Сгоревшее масло, т. е. зола, попадает в выпускную систему и оседает в сажевом фильтре вместе с сажей, которая образуется при сгорании дизельного топлива. Проблема состоит в том, что когда включается режим регенерации в сажевом фильтре, сажа удаляется, а зольная субстанция масла — нет.
Надо ли использовать такие масла? — Возможно, что надо. Тип используемого масла определяет производитель. Может ли такое масло сохранить сажевый фильтр? — Может, но если исходить из здравого смысла, то это может быть верным только для двигателя в идеальном состоянии. Если с поршневой группой что-то не так, двигатель «подъедает» масло, то выброс зольной субстанции в выпускную систему будет многократно превышен. В этом случае уже не будет иметь никакого значения зольность масла 1% или 0,5%. Заметим, что проблемы с механической частью двигателя могут возникнуть как раз от использования экологического масла, если не менять его вовремя. Задиры, залегание колец на современных двигателях — распространенное явление, даже при небольшом пробеге. Отчасти из-за использования малозольных масел, ресурс которых меньше, соответственно и менять которые надо чаще.
Следует отметить, что выброс сгоревшего масла в выпускную систему — это не единственный фактор, влияющий на ресурс сажевого фильтра. Неправильный состав дизельного топлива, некорректные режимы работы двигателя, могут оказать значительно большее влияние на ресурс сажевого фильтра, чем используемое масло даже самой высокой зольности.
Выводы — если используется экологическая категория масел, то следует самым критичным образом относиться к периоду замены масла. Если двигатель не оснащен сажевым фильтром и производитель не определял для использования экологическую категорию масел, то не следует применять их. Это может отрицательно сказаться на ресурсе двигателя, не смотря на то, что малозольные экологичные масла, как правило, стоят дороже.
На текущий момент, масла для двигателей, оснащенных сажевыми фильтрами, обозначаются по спецификациям ACEA и API следующим образом:
ACEA — класс C (от C1 до C5) для легковых автомобилей и E6, E9 для грузовых.
Когда нужно менять моторное масло?
Менять масло через каждые 7 – 10 тыс. пробега или какой-либо другой период — наиболее общая рекомендация, не учитывающая режимы и условия эксплуатации двигателя. Несколько более корректным ориентиром можно считать моточасы, т. е. количество часов, которые отработал двигатель, но и эта характеристика может изменяться в значительных пределах — 250 – 400 моточасов. Самое корректное решение в определении периода смены масла будет с учетом условий и режимов эксплуатации двигателя.
Факторы, на которые стоит обратить внимание:
1. Режимы эксплуатации двигателя: количество холодных пусков, соотношение город/трасса, манера езды, состояние двигателя. При тяжелых условиях эксплуатации период смены масла следует сократить.
2. Высокотехнологичные двигатели.
В общем случае современные двигатели характеризуются более высокой тепловой нагрузкой, меньшими зазорами в трущихся парах и зауженными масляными каналами с затрудненным прохождением.
Поэтому чрезвычайно важно соблюдение качественных характеристик масла и его ресурса. Несоблюдение этого условия приведет к шлакообразованию на трущихся поверхностях. Это необратимый процесс, образовавшийся шлак на поверхности металла не смывается никакими промывками, из-за своей высокой твердости разрушительно воздействует на соприкасающуюся с ним поверхность металла.
Следует учитывать и то, что применяемые в таких двигателях масла являются малозольными, истощение присадок в них происходит быстрее. Кроме этого, повышенная тепловая нагрузка ускоряет истощение присадок, что еще больше сокращает ресурс масла.
Учитывая это можно сделать вывод, что для таких двигателей стоит сократить интервал замены масла вдвое по сравнению с двигателями более ранних конструкций, для которых рекомендованы полнозольные масла с классами A3/B3 или A3/B4 по классификации ACEA.
3. Окисление масла с течением времени.
Залитое в двигатель масло находится в состоянии активного окисления, даже если двигатель не работает. Свойства масла утрачиваются с течением времени. Поэтому, даже если двигатель не вырабатывает определенное количество моточасов, масло необходимо сменить через год после его заливки.
Можно ли смешивать различные масла?
Любые из существующих групп базовых масел могут смешиваться — это нормально, при этом никаких деструктивных химических процессов не происходит.
Также известно, что ввиду немногочисленности производителей, пакеты присадок в маслах различных брендов либо одни и те же, либо очень похожи по составу.
Понимание этого позволяет сделать вывод, что различные масла можно смешивать. Об этом же говорит многочисленный практический опыт. Можно смешивать как масла различных производителей, так и масла различной базы («минеральной», «синтетической»), а также масла различных классов и прочих свойств. Разумеется, при смешивании масел с различными характеристиками, параметры итоговой смеси будут соответствующим образом изменены.
Дизельные масла, надо ли их покупать?
Если в маркировке по классификации ACEA присутствует буква «B» или «C», то это значит, что сам производитель сертифицировал свое масло как масло, предназначенное для использования в легковых дизельных двигателях, вне зависимости от наличия крупной надписи «DIESEL» на емкости с маслом.
Более того, в классификации ACEA не существует отдельно класса «A» без «B» и наоборот. Класс всегда обозначается как «A/B». Например, «ACEA A3/B4». Иначе говоря, чисто «дизельное» масло, если оно прошло сертификацию ACEA, полностью разрешено для использования в бензиновых двигателях, и наоборот, любое масло прошедшее сертификацию по ACEA и разрешенное для использования в легковых бензиновых двигателях, также в обязательном порядке разрешено для использования в легковых дизелях.
Идея создания чисто дизельных масел возникла не из-за технической необходимости, а из-за маркетинговых соображений. Суть идеи заключается в формировании у потенциального покупателя мнения о том, что покупка масла сделанного специально для дизеля будет лучшим выбором. Возможно, его цена будет выше, при неизменной себестоимости для производителя.
Такие масла могут отличаться по составу присадок, но они не существенны, и заметного влияния на эксплуатационные свойства масла оказать не могут.
Статья не претендует на полноту и корректность изложения материала. Информация в статье отражает частное мнение.
Дата публикации — апрель 2020 г.
Всё о моторных маслах. Изготовление масла
Ну что, вся водка выпита и оливье съедено, а это значит, что мы продолжаем. Посаны и посанихи, вас уже 617! Надеюсь, следующие посты тоже будут интересными.
Дисклеймер#1 Пост содержит великую и могучую ненормативную лексику, поэтому прошу впечатлительных беременных детей до восемнадцати лет свернуть пост нахуй
Дисклеймер#2 Для коллег. В этих постах я постараюсь максимально просто и доступно объяснить сложные вещи. Поэтому возможны неточности и упрощения.Прошу не кидаться ссаными тряпками
Дисклеймер#3 Для модераторов. В этих постах будут упоминания известных брендов. При этом я не буду говорить, что одно масло лучше другого, так что, не сочтите за рекламу.
Дисклеймер#4 Ребятки, не просите меня, пожалуйста, посоветовать вам масло в ваш автомобиль. И не спрашивайте, чем одно масло лучше другого. Я хочу, чтобы к концу этой серии постов вы сами смогли разобраться, что подойдет в вашу повозку.
И последнее. Не спрашивайте, пожалуйста, моё отношение к Сироже aka bmwservice. Я считаю, что он мудак и опездол, который засирает людям мозги. В ближайшее время я напишу, почему его тесты не имеют никакого отношения к реальному поведению масла в двигателе. Вообще, среди мотористов и сервисменов велик процент ебланов, которые мало того, что не понимают ничего в маслах, но ещё и культивируют идиотские мифы о них. Причём, встречаются такие люди даже среди главных механиков крупных автотранспортных предприятий.
Состав масла
Все вы знаете, что моторное масло состоит из основы — базового масла, и пакета присадок. Процент присадок в масле зависит от группы базового масла, его класса и предназначения. В среднем, в обычном гражданском масле количество присадок находится в вилке между 10 и 20%. Соответственно, всё остальное — это база. Тут можно воспользоваться принципом Парето, который очень любят маркетологи, манагеры и прочий скам: 20% присадок определяют 80% свойств масла, 80% базы определяют 20% свойств масла. Чуть позже поговорим подробнее о видах и типах присадок и о базовых маслах.
Получение товарного масла
На этой стрёмной пикче,которую я сейчас нарисовал в пэйнте, схематично показан процесс получения товарного минерального масла. С синтетикой на нефтяной основе все немного сложнее, но общая схема такая же.
Давайте разберём каждый пункт поподробнее.
Добыча нефти
Тут особо останавливаться не будем. Скажу лишь, что от сорта нефти зависит качество базового масла. Разные сорта нефти содержат разное количество серы, отличается также и процентное содержание парафинов и нафтенов. Всё это влияет на базовое масло
Первичная перегонка
Первичная перегонка нефти происходит в ректификационных колоннах при нормальном атмосферном давлении. Здесь нефть разделяется на фракции. Принцип колонны прост: нефть состоит из различных фракций, которые имеют различную температуру кипения. Нефть нагревается до 350°С, начинается парообразование, пар поднимется вверх, где охлаждается на различных уровнях колонны, разделенных тарелками. Т.е. чем ниже температура кипения фракции, тем выше уровень её конденсации в колонне. По такому же точно принципу делают спиртяшку для вачиллы. Именно в этом основное отличие водки от вискарей, коньяков и других модных напитков, которые изготавливаются методом дистилляции. Ректификат чище, но не имеет оттенков вкуса, как дистиллят. Впрочем, я отвлёкся, Новый Год же.
Как видите, в первичной перегонке нет ничего сложного, чем и пользуются даги, маги и другие шняги, пиздящие нефть из нефтепроводов. В кустарных условиях они гонят низкосортный бенз и продают его потом на таких вот палевных заправках
После первичной перегонки нефти мы получим примерно 20% бензиновых фракций, 20% солярки, 10% керосина и 50% атмосферного остатка или, другими словами, мазута. Многие, наверное, помнят, что совсем недавно этим самым мазутом топили котельные, что очень глупо и расточительно. К слову, глубина нефтепереработки в нашей стране составляет, ЕМНП, 60%, тогда как у пиндосов 98%. Однако в последние годы нефтянники стали мощно вкладываться в модернизацию НПЗ и глубина переработки становится больше, что не может не радовать.
Вакуумная перегонка
Для того, чтобы из мазута получить минеральное масло Группы 1 используют процесс вакуумной перегонки. Дело в том, что если нагреть мазут при атмосферном давлении, то необходимые для производства масла углеводороды начнут разлагаться. Для того, чтобы этого избежать, мазут перегоняют при остаточном давлении 20 — 60 мм рт. ст. при температуре около 400°С. При понижении давления, падает температура кипения, что позволят выделить нужные фракции. В зависимости от варианта переработки мазут могут разделять на масляные фракции с целью дальнейшей выработки масел или выделять из него широкую фракцию как сырье для каталитического крекинга или гидрокрекинга. Из этого сырья, в дальнейшем, производят базовые масла Групп 2 и 3. О группах базовых масел мы поговорим в следующем посте. Остаток перегонки мазута — гудрон служит сырьем для коксования, производства битума или остаточных масел.
После вакуумной перегонки базовое масло нужно очистить. Метод очистки масла называется селективным, т.е. выборочным. Раньше для очистки масел использовали бентонитовые глины.Точно такие же, из которых делают кошачий наполнитель. А мы ведь все любим котиков? Так вот. Принцип такой очистки прост: глина впитывает все ненужное и оставляет все нужное.
Теперь, как правило, используют очистку сольвентами (т.е. растворителями) принцип тот же. Сольвент растворяет все ненужное, которое выпадает в осадок, а нужное остается. А растворитель можно использовать снова.
Блендинг
Тут вообще всё просто. В базовое масло добавляют пакет присадок, тщательно размешивают и отправляют на фасовку.
И напоследок хочу раскрыть вам страшную тайну (хотя, может, все это итак знают). Производить базовое масло может один завод где-нибудь в Катаре, присадки другой из США, рецептура может быть разработана независимой лабораторией из Нидерландов, фасовка и блендинг осуществляться где-нибудь в Германии, на блендинговом заводе, который мешает на заказ, в том числе для крупных брендов, а продавать это масло могут пара чуваков из России, которые под водку придумали бренд с вековой историей. Полный цикл производства могут себе позволить лишь несколько мировых концернов, которые можно посчитать на пальцах левой руки Ельцина. Большинство масляных брендов закупают базу, закупают присадки и максимум, что делают, это мешают. Но это не означает, что такие масла говно.
Классификация и характеристики моторных масел
Моторное масло играет важную роль в работе двигателя, ведь кроме своей основной функции – смазывания сопрягаемых деталей, оно очищает и защищает мотор от коррозии. При этом само масло работает в довольно тяжелых условиях, и очень важно, чтобы его качество и свойства соответствовали требованиям. Сейчас на рынке представлено большое количество масел разных производителей с различным набором присадок и характеристик. Для их упорядочивания были разработаны несколько стандартов, которые классифицируют масла по вязкости (SAE) или по эксплуатационным свойствам (API, ILSAC, ACEA, JASO и др.) и используются по всему миру. С их расшифровкой мы и разберёмся в данной статье.
Функции и требования
Прежде чем переходить к классификации масел и их расшифровке, уделим немного внимания непосредственно самому моторному маслу, его функциям и условиям работы. В двигателе масло выполняет следующие основные функции:
- смазывание сопрягаемых деталей при их движении;
- защита от коррозии;
- поддержание чистоты смазываемых поверхностей;
- охлаждение;
- уплотнение зазоров.
Кроме выполнения всех перечисленных функций, масло должно сохранять свои свойства и стабильно работать в довольно широком диапазоне температур и тяжелых условиях, среди которых можно выделить такие зоны, как:
- Головка блока цилиндров (клапанная крышка): влияние умеренных температур, отработавших газов и других элементов (NOx, SOx, H2O, O2).
- Зона верхнего кольца поршня: высокие температуры (250-300°С), высокое давление, топливо, сажа.
- Подшипники скольжения (вкладыши): высокие температуры, высокие скорости.
- Картер двигателя (масляный поддон): низкие температуры зимой (до -40°С).
Все это накладывает на масло довольно жесткие требования:
- Хорошие смазочные свойства на всех режимах работы двигателя.
- Оптимальные вязкостно-температурные свойства (обеспечение пуска холодного двигателя и нормальной работы при рабочих температурах).
- Достаточная антиокислительная стабильность (предотвращающая значительные изменения химического состава в процессе его работы).
- Хорошие моюще-диспергирующие свойства.
- Высокие противокоррозионные свойства.
- Устойчивость к процессам испарения.
- Малая пенообразующая способность и высокая физическая стабильность.
Состав моторного масла
Моторное масло состоит из четырех основных компонентов:
- Базовая основа (синтетическая, минеральная, полусинтетическая).
- Функциональный пакет присадок.
- Загуститель (улучшает вязкостно-температурные свойства).
- Депрессор (понижает температуру застывания).
В свою очередь, присадки, используемые в масле, можно разделить на несколько основных групп, отличающихся по функциям.
| «>Тип присадок |
| «>Антипенные Антиокислительные |
| «>Вязкостные/загущающие Депрессорные |
| «>Противоизносные Моющие Ингибиторы коррозии Диспергирующие |
Вязкостно-температурная характеристика по классификации SAE
Под вязкостью понимают внутреннее сопротивление слоев смазки, на которые действуют сторонние силы. Проще говоря, это способность масла оставаться текучим и при этом удерживаться на поверхностях деталей двигателя в разных температурных условиях.
Вязкость – это основное значение, по которому выбирают масло. Различают динамическую, кинетическую, удельную и условную вязкость, но чаще всего учитываются первые два показателя. Их также называют низкотемпературной (динамической) и высокотемпературная (кинетической) вязкостью. То есть, масло работает в разных температурах и вязкость, соответственно, может меняться.
Классификация по вязкости SAE (Society of Automotive Engineers) была разработана Обществом Инженеров по Автомобильной Технике США. На текущий момент ее придерживаются практически все производители.
SAE характеризует только вязкость неиспользованного или «свежего» моторного масла, не затрагивая его рабочих характеристик.
Как мы уже говорили выше, вязкость изменяется в зависимости от температуры. По SAE вязкость масел описывается при стандартных температурах. SAE показывает вязкость масла при низких температурах (т.е. при –5°C, –10°C или –15°C в зависимости от марки) и при высоких (всегда при 100°C). Сезонное масло имеет только одну вязкость и одинарное число, например SAE 30.
Таким образом, стандарт выделяет три классификации масел: зимние, летние и всесезонные.
В зимнюю группу входят 6 категорий масел с аббревиатурами 0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W. Буква W обозначает «winter», то есть зима. Первая цифра обозначает допустимый минимум температуры холодного пуска. Как правило, отсчет идет от -40°С – это так называемая “температура прокачиваемости”.
| «>5W | «>15W | «>25W | ||||
| «>-30°С | «>-20°С | «>-10°С | «>Температура прокачиваемости | «>-35°С | «>-25°С | «>-15°С |
В целом, чем ниже число, тем лучшей текучестью обладает масло при температурах ниже нуля.
Пример 1. SAE 20W имеет хорошую текучесть при –10°C.
Пример 2. SAE 5W имеет хорошую текучесть при –25°C.
К летней группе относят 5 категорий: SAE 20, 30, 40, 50, 60. Чем больше число, тем выше вязкость.
В условиях холодной зимы и жаркого лета многие автолюбители выбирают всесезонное масло. Оно более универсально и имеет двойное число. Первое число и буква W означает текучесть при указанных низких температурах. Второе число указывает текучесть при 100°C.
Например, SAE 10W–40. Это масло обладает текучестью сезонного SAE 10W при низких температурах. При температуре 100°C вязкость увеличивается до значения, соответствующего SAE 40.
| «>Применение | ||
| Маркировка | Характеристика класса | Применение |
| SN | Класс действует с 2010 года, содержит небольшое количество фосфора, имеет энергосберегающие свойства | Применяется в двигателях, произведенных после 2010 года, самая свежая спецификация, совместимо с катализаторами выхлопа |
| SM | Класс действует с 2004 года, актуален, высокие энергосберегающие свойства | Применяется в двигателях от 2004 года |
| SL | Класс действует с 2001 года, сниженная токсичность выхлопа, испаряемость, увеличенный срок службы | Применяется в двигателях после 2001 года, также в турбированных многоклапанных моторах с контролем выхлопа |
| SJ | Класс действует с 1996 года, хорошие моющие свойства | Подходит для всех бензиновых двигателей, заменят устаревшие классы |
| SG | Класс действует с 1989 года, предназначен для работы в тяжелых условиях, высокая защита от коррозии | Сейчас класс не актуален, но применяется на двигателях от 1989 года |
Более ранние классы API SA, SB, SC, SE, SF уже не актуальны, применяются только при особых рекомендациях.
“C” для дизельных двигателей
| Маркировка | Характеристика класса | Применение |
| CJ-4 |
Есть более ранние классы, которые уже не используются.
Классификация моторных масел по ACEA
ACEA (Association Consracteuis Europeeen des Automobiles) – Ассоциация европейских производителей автомобилей была организована в 1991 году. До 1996 года она работала параллельно с API. Стандарт учитывает и предъявляет более жесткие требования к моторному маслу 15 европейских автопроизводителей. Сейчас действует квалификация ACEA от 2012 года.
По классификации ACEA 2012 масла делятся на 3 группы:
- AB – для бензиновых и маломощных дизельных двигателей.
- С – для двигателей с устройствами для очистки выхлопных газов (в том числе сажевыми фильтрами).
- E – для дизельных двигателей большой мощности.
В группу АВ входят 4 класса: А1В1, А3В3, А3В4, А5В5. Они имеют разные характеристики и область применения.
Чем больше цифра, стоящая рядом с буквой, тем выше категория масла по эксплуатационным характеристикам.
В группу С также входят 4 класса: С1, С2, С3, С4. Это самая современная классификация, которая отвечает всем экологическим нормам. Масла можно использовать в системах с сажевыми фильтрами и катализаторами выхлопа, также они имеют сниженную зольность.
В группу E входят 4 класса: E4, E6, E7, E9. Эти масла подходят для дизельных моторов тяжелого транспорта, грузовиков и тягачей.
Классификация по ILSAC
Классификация масел ILSAC была создана в 1992 году для автомобилей японского и американского производства. Всего в неё входят 5 классов только для бензиновых двигателей, каждому из которых соответствует класс SAE или API. Это GF-5, GF-4, GF-3, GF-2, GF-1.
Самым современным является класс GF-5, который совместим с биотопливом, катализаторами выхлопа и уплотнителями. GF-4 от 2004 года соответствует классу API SM. Классы GF-1 и GF-2 считаются устаревшими.
Классификация по ГОСТ
Советский ГОСТ 17479.1 для масел был принят в 1985 году. В 2015 году был переиздан под современные требования, соответствует международным стандартам.
По вязкости масла делятся на летние и зимние. Обозначения для летних – 8, 10, 12, 14, 16, 20, 24, для зимних – 3з, 4з, 5з, 6з, 8. Всесезонные обозначаются через дробь аналогично SAE. Далее представим таблицу соответствия ГОСТ и SAE.
| ГОСТ | SAE | Кинематическая вязкость мм2/с, при температурах | |
| 100°С | не более -18°С | ||
| 3з | 5W | 13,8 | 1250 |
| 4з | 10W | 14,1 | 2600 |
| 5з | 15W | 15,6 | 600 |
| 6з | 20W | 15,6 | 10400 |
| 6 | 20 | 5,6-7,0 | |
| 8 | 20 | 7,0-9,3 | |
| 10 | 30 | 9,3-11,5 | |
| 12 | 30 | 11,5-12,5 | |
| 14 | 40 | 12,5-14,5 | |
| 16 | 40 | 14,5-16,3 | |
| 20 | 50 | 16,3-21,9 | |
| 24 | 60 | 21,9-26,1 | |
| 3з/8 | 5W/20 | 7,0-9,3 | 1250 |
| 4з/6 | 10W/20 | 5,6-7,0 | 2600 |
| 4з/8 | 10W/20 | 7,0-9,3 | 2600 |
| 4з/10 | 10W/30 | 9,3-11,5 | 2600 |
| 5з/10 | 15W/30 | 9,3-11,5 | 6000 |
| 5з/12 | 15W/30 | 11,5-12,5 | 6000 |
| 5з/14 | 15W/40 | 12,5-14,5 | 6000 |
| 6з/10 | 20W/30 | 9,3-11,5 | 10400 |
| 6з/14 | 20W/40 | 12,5-14,5 | 10400 |
| 6з/16 | 20W/40 | 14,5-16,3 | 10400 |
Также ГОСТ для масел выделяет 6 групп, которые имеют буквенные обозначения А, Б, В, Г, Д, Е. Цифровой индекс 1 указывает на масла к бензиновым двигателям, 2 – к дизельным. Группы соответствуют аналогам квалификации по API.
Основные характеристики моторных масел
- Кинематическая вязкость измеряется по системе в Санти стоксах (сСт) или по системе СИ в миллиметрах квадратных на секунду. Техническая или условная вязкость измеряется с помощью вискозиметра. Учитывается время вытекания 200 мл масла через отверстие прибора, за эталон берут воду.
- Динамическая (абсолютная) вязкость определяет силу сопротивления двух слоев масла во время движения со скоростью 1 см/с на единицу длины (1 см). По системе СИ измеряется в Паскаль-секундах, в промышленности за единицу измерения считается Пуаз. По сути, значение динамической вязкости указывается в маркировке и зависит от температуры. Так определяется, при какой минимальной или максимальной температуре масло сможет работать и сохранять текучесть.
- Индекс вязкости моторного масла (ИВ) – это относительная величина, которая показывает изменения степени вязкости в зависимости от температуры. Чем выше индекс вязкости, тем лучше текучесть при отрицательных температурах. Высокий ИВ нужен всесезонным маслам и гидравлическим жидкостям.
- Испаряемость. Известно такое явление, как расход масла «на угар». Именно на этот фактор влияет испаряемость, которая измеряется в процентах. Чем меньше значение испаряемости, тем меньше масла выгорает и испаряется. Хорошим показателем является 14%.
- Коксуемость. Этот показатель указывает на степень образования смол и нагаров. Очищенные масла имеют низкую коксуемость, и наоборот. Коксуемость может повыситься по мере старения и окисления масла. Используется понятие «коксовое число». Масла с низкой вязкостью имеют коксуемость 0,1-0,15%, с высокой – до 0,7%.
На срок службы масла напрямую влияет режим эксплуатации двигателя и, непосредственно, его качество. Производители часто рекомендуют замену после 10-15 тыс. км пробега, но это усредненное значение. Специалисты рекомендуют замену после 7-8 тыс. км пробега.