Моторные масла. ВЯЗКОСТЬ МОТОРНОГО МАСЛА.

Моторные масла. ВЯЗКОСТЬ МОТОРНОГО МАСЛА.

Почему придается большая важность выбору правильной вязкости моторного масла? Прежде всего, при создании двигателя все производители заранее рассчитывают необходимую вязкость моторного масла. Моторное масло должно эффективно прокачиваться по масляным каналам и обеспечивать разделение поверхностей трения, т.е. создавать масляную пленку нужной толщины между этими поверхностями. При недостаточной толщине масляной пленки или ее отсутствии возможно возникновение контактов металл-металл, и, как следствие, повышенный износ и задиры/сваривание поверхностей (см. рис.1). В реальной жизни, например, это приводит к так называемым проворотам вкладышей и прихватам цилиндров. Вязкость масла влияет на толщину масляной пленки, которая образуется между трущимися поверхностями. Чем выше вязкость масла, тем больше толщина масляной пленки, чем ниже вязкость, тем меньше толщина масляной пленки. В узлах, где конструктивно невозможно создание масляной пленки необходимой толщины (например, кулачок распредвала - толкатель), предотвращение износа осуществляется благодаря противоизносным/противозадирным присадкам масла.

Важно понимать 3 основных требования к вязкости масел:

  • Вязкость масла не должна быть слишком низкой, потому что это может привести к повреждению двигателя из-за возникновения трения «металл-металл».
  • Вязкость масла не должна быть очень большой, потому что деталям будет «трудно двигаться» друг относительно друга (представьте, что в двигатель залили битум) и его будет тяжело прокачать по масляным каналам, что приведет к отсутствию смазки в узлах трения и возникновению «сухого трения», а также повышенному расходу топлива.
  • Вязкость масла должна быть оптимальной! Она изначально рассчитывается при создании каждого конкретного типа двигателя и указывается в руководстве по эксплуатации и обслуживанию двигателя/автомобиля.

    Зависимость вязкости моторного масла от температуры
    С ростом температуры вязкость моторного масла падает, т.е. масло становится более жидким. Вязкость масла может уменьшаться в интервале температур от 0°С до +100°С в сотни и тысячи раз (см. рис. 2)*. На практике этот эффект используется при замене масла - масло всегда меняют после прогрева двигателя, когда оно разжижается, иначе слить его максимально полно нельзя. «Обычное минеральное» моторное масло при 0°С гуще воды более чем в сотни и тысячи раз, а при +100°С - всего лишь в десятки. Кинематическая вязкость моторного масла показывает именно «степень его густоты». Она измеряется в сСт (сантиСтоксы или мм 2/с, 1 сСт = 1 мм 2/с)

     

    Скорость падения кинематической вязкости с ростом температуры характеризуется ИНДЕКСОМ ВЯЗКОСТИ масла. Проще говоря, индекс вязкости показывает «степень разжижения» масла. Это безразмерная величина, она не измеряется в каких-либо единицах (метрах, километрах, килограммах и т.д.) - это просто цифра! Чем ниже индекс вязкости моторного масла, тем сильнее оно разжижается, т.е. толщина масляной пленки становится очень маленькой (а за этим следует повышенный износ - см. предыдущую часть). Чем выше индекс вязкости моторного масла, тем меньше масло разжижается, т.е. обеспечивается необходимая для защиты трущихся поверхностей толщина масляной пленки.

    На практике, в случае реальных моторных масел, низкий индекс вязкости означает плохой запуск двигателя при низких температурах или плохая его защита от износа при высоких температурах.

    Пример: отечественное масло М10ДМ (или МЮГгк) - минеральное масло (индекс вязкости ИВ ~ 100...ПО), запуск двигателя (при исправном состоянии) при -15°С затруднен; Shell Rimula D 10 W -30 (минеральное масло!) (ИВ~130) - запуск двигателя при его исправном состоянии гарантирован при -25°С - почувствуйте разницу! Вывод: чем выше индекс вязкости моторного масла, тем в более широком температурном диапазоне (окружающей среды) масло обеспечивает работоспособность двигателя - обеспечивается более легкий пуск двигателя при низких температурах и достаточная толщина масляной пленки (и, соответственно, защита двигателя от износа) при высоких температурах.

    Теоретически, все производители моторных масел хотели бы получить продукт с максимально высоким индексом вязкости (>300), но к сожалению, это невозможно по причине ряда физических законов.

    Высококачественные минеральные моторные масла обычно имеют индекс вязкости (ИВ) 120-140, полусинтетические 130-150, синтетические 140-170. На канистрах, этикетках этот параметр, как правило, не указывается, из-за «излишней сложности восприятия» для потребителя. Вы всегда можете потребовать от представителя компании Shell или дистрибьютора эту информацию! Она не является секретной или конфиденциальной!

    Классификация моторных масел SAE
    Учитывая некоторую сложность в восприятии вязкостных показателей моторных масел, возникла необходимость классифицировать их в зависимости от возможности применения при конкретных температурных условиях окружающей среды. Это было сделано Обществом Автомобильных Инженеров США (Society of Automotive Engineers, сокращенно SAE). Последняя редакция этой классификации датируется 1999 годом.

    Классификация SAE J 300 декабрь 1999

    Класс вязкости Динамическая вязкость, сПз, не выше, при °С Кинематическая вязкость, мм 2/с, при 100°С Динамическая вязкость, сПз, не ниже, при 150°Си10 6с" 1
    имитация холодного пуска (CCS) прокачиваемость не ниже не выше
    0W 6200 при -35 60000 при -40 3.8 - -
    5W 6500 при -30 60000 при -35 3.8 - -
    10W 7000 при -25 60000 при -30 4.1 - -
    15W 7000 при -20 60000 при -25 5.6 - -
    20W 9500 при -15 60000 при -20 5.6 - -
    25W 13000 при -10 60000 при -15 9.3 - -
    20 - - 5.6 <9.3 2.6
    30 - - 9.3 <12.5 2.9
    40 - - 12.5 <16.3 2.9*
    40 - - 12.5 <16.3 3.7**
    50 - - 16.3 <21.9 3.7
    60 - - 21.9 26.1 3.7

    * Для классов SAE 0 W, 5 W, 10 W
    ** Для классов SAE 15 W, 20 W, 25 W и сезонных

    Согласно этой классификации, все моторные масла делятся на 2 группы: зимние (0 W, 5 W, 10 W, 15 W, 20 W, 25 W) и летние (20, 30, 40, 50, 60). Комбинацией обозначений зимнего и летнего класса маркируют всесезонные масла, например, OW -30, 10 W -40, 20 W -50. Никаких других обозначений, кроме указанных в таблице, быть не должно, т.е., например, обозначение моторного масла «7.5 W -30» является некорректным.

    Используя обозначения зимнего класса моторных масел, можно определить 2 параметра, имеющих отношение к низкотемпературным условиям их эксплуатации.

  • Проворачиваемость или имитация холодного пуска (2 колонка рис. 3) - показывает динамическую вязкость моторного масла и температуру, при которой масло остается достаточно жидким, чтобы было возможно запустить двигатель. Например, классу 0 W соответствует температура пуска -35°С, 5 W -30°С и так далее.
  • Прокачиваемость (3 колонка рис. 3). Указана динамическая вязкость масла, при которой масло сможет прокачаться по системе смазки и двигатель не будет работать в режиме сухого трения. Температура прокачиваемости ниже температуры проворачиваемости на 5 градусов.

    Необходимо отметить, что, согласно классификации SAE, не существует масел, позволяющих запустить двигатель при температурах ниже -35°С (в реальной жизни при использовании синтетических масел возможен пуск при температурах около -40°С). Можно с уверенностью сказать, что не существует масел, которые позволяли бы запустить двигатель при температурах -45°С...-55°С.

    Ряд производителей моторных масел, зная о такой ситуации, тем не менее продвигают масла с низкими температурами застывания (-55°С...-60°С), заявляя об их очень хороших пусковых свойствах. На самом деле температура застывания никакого отношения к возможности запуска двигателя не имеет, а показывает возможность перелива масла из одной емкости в другую, поэтому при выборе масла на этот параметр нужно обращать внимание в последнюю очередь. В реальных арктических условиях (например, Якутия) эксплуатации техники, где температуры могут опускаться ниже -50°С, используют несколько способов:

  • Наличие отапливаемого помещения или предпусковой подогрев двигателя (есть несколько схем таких предпусковых подогревов).
  • Если по каким-то причинам первый вариант невозможен (например, техника эксплуатируется в зимний период вдали от автопарка), то в таких условиях транспорт просто не глушат. На рисунке приведены зависимости вязкости летнего и зимнего масла от температуры.

     

    Из графика следует, что при низких температурах окружающей среды летнее масло SAE 30 довольно сильно густеет, и запуск двигателя будет затруднен, если вообще возможен. При высоких температурах, напротив, масло остается достаточно густым, чтобы предотвратить контакт «металл-металл».

    В противоположность ему, зимнее масло SAE 5 W при низких температурах остается достаточно жидким, чтобы было возможно запустить двигатель, а при высоких (рабочих) температурах довольно значительно разжижается, что способствует повышению его износа.

    Производство только сезонных масел в мире осуществлялось довольно длительное время, и это требовало сезонной замены масла, что не всегда экономически и технически было оправдано.

    На сегодняшний день производство сезонных масел также осуществляется в силу довольно простой технологии их получения - из-за сравнительно невысокой цены и существования регионов, где, например, среднегодовые температуры позволяют выбрать именно сезонное масло.

    В России также производится большое количество сезонных масел (в основном из-за их низкой стоимости), например, М8ДМ, М8В (SAE 20), М10Г 2к, М10ДМ (SAE 30).

    Тем не менее, сегодня в большинстве своем производятся именно всесезонные масла, применение которых позволяет эксплуатировать технику в широком температурном диапазоне, не прибегая к сезонным заменам масла.

     

    Способ получения всесезонных масел достаточно прост. Благодаря введению в состав зимних масел полимерных вязкостно-загущающих присадок (иногда их называют загустителями) (рис. 5) удается повысить их кинематическую вязкость при высоких (рабочих) температурах двигателя, т.е. компенсировать недостаток, присущий зимним маслам, и обеспечить такие вязкостные свойства, как у летних масел (рис.6).
    Т.е. фактически эта присадка повышает индекс вязкости масла.

     

    Схема работы вязкостно-загущающей присадки  заключается в следующем:
    при низких температурах молекула полимера уменьшается в объеме/размерах и, таким образом, не оказывает никакого влияния на кинематическую вязкость масла. При повышении температуры масла молекула полимера начинает увеличиваться в объеме и способствует тому, что вязкость снижается в меньшей степени, чем это было бы без такой присадки.

     Схема работы вязкостно-загущающей присадки В зависимости от количества добавленной вязкостно-загущающей присадки можно получить масла с разными вязкостями. Например, возьмем зимнее масло SAE 0 W. В зависимости от количества присадки мы сможем получить масла с вязкостями соответственно 0 W -30, 0 W -40, OW -50, 0 W -60...
    Важно помнить, что чем выше изначальный индекс вязкости базового масла, тем меньше вязкостно-загущающей присадки необходимо добавлять. Например, индекс вязкости синтетического базового масла Shell XHVI может достигать 140, поэтому возможно получить моторное масло, не содержащее загустителей.
    Современные тенденции в области разработки моторных масел направлены на создание моторных масел с невысокими диапазонами вязкостей: SAE OW -20, 5 W -20, OW -30, 5 W -30.

    Причина заключается в том, что такие масла, как правило, обеспечивают энергосберегающие свойства (т.е. позволяют экономить топливо), содержат невысокое количество загустителя или вообще его не содержат. Чем большое количество загустителя в моторном масле опасно для двигателя? Сложность заключается в том, что в двигателе множество пар трения, где масло подвергается высоким сдвиговым нагрузкам, в результате которых происходит разрушение (деструкция) загустителя.

     

    Это приводит к потере вязкости моторного масла, ухудшению функций смазывания (уменьшению толщины смазывающей пленки), а продукты деструкции загустителя являются потенциальным источником нагаров и лаковых отложений в двигателе. По этой причине лидеры в области производства моторных масел избегают производства моторных масел с вязкостями 0 W -50/0 W -60. Часто встречающиеся масла с вязкостями 5 W -50/10 W -60 ориентированы исключительно на спортивное применение и, как правило, не рассчитаны на удлиненные интервалы замены. Они предназначены только для экстремальных условий эксплуатации, в которых наиболее важны высокие вязкостные свойства, а не их стабильность с течением времени.


  • Дополнительно по теме: www.tidici.com
    Полезный совет?

    эксперт, ответивший на вопрос

    serg
    Альтруист

    Похожие статьи

    Комментарии

    Еще нет комментариев.

    оставить свой комментарий

    * - скрыт от пользователей, только для уведомлений