Низковязкие масла – Низковязкое моторное масло обзор и тесты

Низковязкое моторное масло обзор и тесты

Раньше вязкотекучие масла были не очень хорошего качества, и даже если был такой допуск, то приписывали мелким шрифтом, что нельзя использовать его при высоких нагрузках.

Современные же низковязкие масла стали более совершенные, так как появились современные присадочные пакеты, а также улучшилась база.

Как видите, сейчас, в полусухом трении, такие масла даже лучше защищают двигатель, но у них есть, конечно, и минусы. Давайте обратимся к специалисту, который лично столкнулся с проблемой такого сорта масел на своем собственном автомобиле.

В данной статье мы поговорим о низковязком сорте масла: как они появились, какие у них преимущества и недостатки.

Давайте вспомним каким был VW Golf 40 лет назад. Мощность мотора составляла всего 70 л. с. За эти годы мощность двигателя выросла очень существенно: в 2 раза и более. Тепловые нагрузки увеличились очень сильно. И все это привело к необходимости модернизировать смазочные композиции.

Само масло не только защищает мотор от износа ( в настоящее время ресурс двигателя не является таким актуальным требованием ) но оно также призвано делать работу двигателя более совершенной.

Представьте себе ситуацию: вы машете рукой в воздухе и не встречаете сопротивление со стороны среды вашему движению. Теперь если переместить вас в воду и попросить вас сделать тоже самое, то затрачивать энергии вы будете больше. Так же и с маслом. Чем выше вязкость, тем сложнее двигателю совершать поступательное и вращательное движение, и детали встречают больше сопротивление.

В конечном итоге мы имеем выигрыш в скорости. Если на обычном масле машина разгоняется до 120 км, то на низковязком масле она может разгоняться до 150 км \ ч. То есть низковязкое масло является энергосберегающим, где меньшая часть энергии уходит на потери того же сопротивления.

Это стало известно достаточно давно. Тем не менее эти масла только сейчас начинают пробивать себе дорогу.

В чем преимущества низкой вязкости

Как это не парадоксально низковязкие масла лучше защищают двигатель. Это все проверялось на спортивном двигателе в котором было установлено множество температурных датчиков.

Оказалось, что на низкотемпературных маслах, независимо от бренда, температура в рабочих точках была ниже. Это было довольно удивительно, потому что традиционно считали и сейчас, что чем более густое масло, тем лучше оно защищает двигатель, но оказалось это не так.

Во -первых, низковязкое масло лучше прокачивается и тонкая пленка быстрее забирает тепло и быстрее его отдает.

Не забывайте, что размеры современных моторов при увеличении мощности также уменьшились. То есть мы имеем уменьшение размеров мотора, при этом увеличение их мощности. Как раз здесь текучие масла становятся незаменимыми.

Имеют ли низковязкие масла недостатки?

Да, конечно, за все надо платить. Они более подвержены рискам.

Например, многие современные моторы имеют систему очистки выхлопных газов, например, сажевый фильтр, катализаторы, так вот, активная система прожига, регенерации, построена на дополнительном впрыске топлива.

И вот это самое топливо, попадая на сажевый фильтр, очищает его, но при этом часть топлива попадает в масло и происходит разжижение.

Как раз низковязкое масло более подвержено разжижению, чем обычное, и здесь начинается конфликт интересов.

Конечно, общество и все мы заинтересованы дышать чистым воздухом, чтобы наши дети не болели, но платой за это является снижение ресурса нашего двигателя, потому что при попадании топлива в низковязкое масло происходит его разжижение.

Как меняется вязкость моторного масла тест

Предположим вы используете масло 5W-30, у вас современная машина мощность 300 л.с. Проведя определенный ряд тестов, результаты показали, что уже через 3000 км это масло превратилось в 5W-12 и результатом этого стало появление стружки в моторном масле, снижение мощности и крутящего момента на низких оборотах.

Поэтому не случайно владельцы ультра мощных суперкаров сталкиваются с такой проблемой, что их двигатели внезапно выходят из строя и как раз причиной этого является изменения вязкости масла.

Как сохранить вязкость 

Было бы очень полезно защитить современные низковязкие масла стабилизатором вязкости, то есть это тот продукт, который не увеличивает вязкость масла, но при этом стабилизирует нижние границы.

То есть даже если некоторое количество топлива попало в масло, причем сделало это запрограмированно, потому что это предусмотрено активными системами очистки, все равно критический уровень вязкости не опускается слишком низко. Уровень вязкости не опускается ниже критического. Таким образом, это своеобразная страховка. То есть новые технологии требуют совершенно новых подходов.

www.moly-shop.ru

Эра маловязких масел — журнал «АБС-авто»

В последние годы вопрос экологии становится одним из самых важных в автомобилестроении. Производители автокомпонентов, следуя нормам и требованиям современного рынка, вынуждены поспевать за рекомендациями автопроизводителей. Последние с недавнего времени начали продвигать среди потребителей маловязкие моторные масла: 5W-20 и 0W-20. Выброс CO2 в атмосферу у таких продуктов значительно ниже, чем при использовании материалов с маркировкой 5W-30 и 5W-40. Производители таких популярных автомобилей с объемом двигателя 2,5 л, как Toyota Camry, Lexus RX 350, Honda Accord, стали рекомендовать использование моторных масел вязкостью только 0W-20 еще в 2010 году. Это было продиктовано стремлением экономить топливо и снизить выбросы вредных веществ в атмосферу. Но маловязкие моторные масла до сих пор не имеют широкого применения в связи с тем, что подобные продукты подходят не каждому двигателю и могут отрицательно повлиять на его ресурс. Поскольку высокотемпературная вязкость масел 0W-20 и 5W-20 значительно ниже, то и толщина масляной пленки в двигателе меньше, что увеличивает вероятность преждевременного износа двигателя. Тем не менее у маловязких моторных масел существует ряд преимуществ, о которых хотелось бы рассказать.

Экономия топлива и сокращение эмиссии отработавших газов

Низкая вязкость моторного масла обеспечивает меньшее сопротивление деталей двигателя и лучший теплоотвод, в связи с этим передается больше крутящего момента на колеса, и в совокупности факторов экономия топлива при использовании масел 0W-20 и 5W-20 выше. Например, использование моторного масла вязкостью 0W-20 дает 1,5–5% экономии топлива по сравнению с маслами вязкостей 5W-30 и 5W-40.

Уменьшение износа двигателя

В настоящее время двигатели разрабатываются с большей поверхностью подшипников, что снижает удельную нагрузку на механизмы. Несущая поверхность современных двигателей гладкая и менее пористая, меньше зазоры между деталями, а соответственно высоковязкие моторные масла просто не могут поступать во все необходимые участки механизмов. Например, у автомобилей Honda Civiс Hybrid и Honda Insight зазоры подшипников составляют 0,024 мм. Как показывают исследования компании Ford, 75% износа двигателя происходит во время его запуска. Эта цифра существенно сократится, если используется моторное масло вязкостей 0W-20 или 5W-20, так как такое масло способно быстрее поступить во все участки двигателя, что позволит дольше сохранить детали в рабочем состоянии. Что касается гибридных автомобилей, в которых работают то электромотор, то ДВС, применение низковязкого масла просто необходимо.

Охлаждение двигателя

Процесс циркуляции маловязкого моторного масла происходит значительно быстрее, а следовательно, и теплоотвод от поверхности деталей двигателя также осуществляется лучше, чем при использовании высоковязких масел. Основной довод противников применения смазочных материалов 0W-20 и 5W-20 – это низкое значение HTHS вязкости, при которой толщина масляной пленки существенно тоньше масел вязкости 5W-30 и 5W-40, что увеличивает износ двигателя в условиях высоких температур. HTHS – это высокотемпературная вязкость при высокой скорости сдвига. HTHS измеряется в миллипаскалях в секунду при температуре 150°С. Большинство моторных масел классов вязкости 5W-30 и 5W-40, которые чаще всего используются автомобилистами, имеют вязкость HTHS> 3,5 мПас. Японскими исследователями из Toyota R&D было выявлено, что значение в 2,6 мПас для HTHS вязкости является критичным, при котором начинается износ деталей двигателей, больше всего подверженных температурным нагрузкам: поршневых колец, подшипников и кулачков. А моторные масла 5W-20 и 0W-20 могут иметь вязкость HTHS ниже 2,6 мПас (рис. 1). Чем выше обороты двигателя, тем больше износ, увеличивающийся пропорционально оборотам. Однако, как видно из графика, при значении HTHS вязкости выше 2,6 мПас износ деталей двигателя практически не меняется. Изучив все плюсы и минусы маловязких моторных масел, голландский бренд AIMOL выпустил продукты AIMOL X-Line 0W-20 и 5W-20, которые подходят для самых современных японских, американских и корейских автомобилей, в том числе и гибридных. Моторные масла AIMOL Х-Line обеспечивают максимальную топливную экономичность и уменьшают количество выбросов СО2 в атмосферу. Помимо этого, AIMOL X-Line 0W-20 и 5W-20 обладают HTHS вязкостью выше «пороговой» 2,6 мПас, при которой влияние на износ двигателя не является критичным. При разработке моторных масел серии AIMOL X-Line основной упор был сделан на обеспечение высоких противоизносных свойств масел 0W-20 и 5W-20. Помимо усиленного пакета противоизносных компонентов, масла AIMOL X-Line 0W-20 и 5W-20 содержат инновационные антифрикционные компоненты на основе органического молибдена. Органический молибден – это полностью растворимая в масле присадка. Основное отличие органического молибдена от традиционного дисульфида молибдена, который чаще всего встречается в рецептурах других моторных масел и придает им характерный черно-серый цвет, – это то, что органический молибден не оседает на деталях двигателя и поршневых кольцах, а также не является абразивом и не забивает фильтры. Кроме того, органический молибден более устойчив к окислению и не образует губительный для механизмов двигателя триоксид молибдена. Другой важной особенностью органического молибдена является то, что он покрывает поверхность металла ровным тонким слоем (толщиной от 0,001 до 0,002 мкм), уменьшая шероховатость, заполняя микротрещины и выравнивая поверхностный слой. Благодаря этому поверхность трения образует «зеркальный» слой, который и снижает трение, а соответственно рабочую температуру и износ (рис. 2). Далее, во время эксплуатации автомобиля под воздействием температуры и давления происходит преобразование органического молибдена в твердую смазочную пленку, которая имеет пластинчатую структуру, с заключенными атомами серы между слоями. Благодаря высокой концентрации органического молибдена образующийся слой имеет очень низкий коэффициент трения – 0,04–0,08, что и гарантирует маслам серии AIMOL X-Line превосходные противоизносные свойства.

Илья Пельмегов

abs-magazine.ru

Масло с каким HTHS выбрать?

Что такое HTHS?

Как известно при высоких температурах вязкость моторного масла снижается, масляная пленка становится тоньше. Параметр  HTHS — это высокотемпературная вязкость при высокой скорости сдвига. HTHS измеряется в миллипаскалях в секунду. Наиболее распространенный метод испытания ASTM D 4683. Этот метод включает в себя, определение вязкости масла при высокой температуре 150С. Итак HTHS — это вязкость моторного масла при температуре 150С и высокой скорости сдвига 106 с^-1 . Ничего трудного для понимания здесь нет — просто нужно запомнить, что для каждого автомобиля свой интервал допустимой HTHS. В двигатель, не предназначенный для использования моторных масел с низким HTHS, ни в коем случае нельзя лить такие масла. Почему и нужно обращать внимание на рекомендации производителя, выбирать масло в соответствии с рекомендованной вязкостью, рекомендованными допусками и рекомендованными стандартами.

Применение масла с пониженным HTHS, в не предназначенных для этого двигателях может привести к их ускоренному износу. В моторах, спроектированных для использования в них масла с пониженным HTHS, имеется ряд существенных отличий:

• расстояние между трущимися поверхностями уменьшено. Более высокая точность сборки и подгонки деталей друг к другу (минимальные зазоры между деталями).
• применение широко-поверхностных подшипников, в которых масло высокой вязкости поступает медленнее.
• специальное нанесение микропрофиля поверхности на деталях — на подобии хона в цилиндрах, для удерживания на деталях низковязких масел.

Если двигатель не спроектирован под низковязкие масла с низким HTHS, использование таких масел в нем недопустимо!

Для чего используют масла с низким HTHS?

В последнее десятилетие среди мировых автопроизводителей, наблюдается тенденция к снижению высокотемпературной вязкости при высокой скорости сдвига — HTHS. Использование таких масел экономически и экологически оправдано. Масла с низким  HTHS дают большую экономию топлива по сравнению с обычными маслами более высокой вязкости. Меньшая вязкость масла приводит к меньшему сопротивлению деталям двигателя, что приводит к увеличению мощности двигателя, меньшему износу в некоторых узлах двигателя. Применение таких масел, так же положительно влияет на экологию. Выброс CO2 в атмосферу на низковязких маслах значительно ниже, чем на маслах более высокой вязкости.

Какой параметр HTHS безопаснее для двигателя?

Попробуем показать наглядно, при каких значениях HTHS опасна, а при каких не представляет никакой опасности для двигателя.

Документ, опубликованный в японском научном издании института Toyota R&D в 1997 году. (здесь нужно сделать скидку на год, прошло много лет и низкоковязкие масла стали гораздо стабильнее и безопаснее, чем это было на момент 1997 года.)

Скачать документ на японском.

Итак группа японских ученых:
Toshihide Ohmori — Toyota Central R&D Labs., Inc.
Mamoru Tohyama — Toyota Central R&D Labs., Inc.
Masago Yamamoto — Toyota Central R&D Labs., Inc.
Kenyu Akiyama — Toyota Motor Corp.
Kazuyuoshi Tasaka — Toyota Motor Corp.
Tomio Yoshihara — Lubrizol Japan Ltd.

Провели эксперимент на четырехцилиндровых двигателях 1.6 DOHC. Главная цель экспериментов — узнать, как масла с разным HTHS влияют на износ двигателя. Как влияет на износ, добавление модификаторов трения в моторные масла, на основе MoDTC (органического молибдена). В двигатели заливались масла разных вязкостей с разным HTHS (Высокотемпературная вязкость при высокой скорости сдвига) после некоторого «пробега» двигатели разбирали и исследовали на предмет износа деталей.

HTHS масел двух главных ассоциаций.

ACEA A1 HTHS ≥ 2.9 и ≤ 3.5 xW-20 ≥ 2.6
ACEA A5 HTHS ≥ 2.9 and ≤ 3.5
ACEA A3 HTHS ≥ 3.5

ILSAC GF-4 ссылающийся на J300
5W20 HTHS не менее 2.6.
5W30 HTHS  не менее 2.9
0W-40, 5W-40, 10W-40  HTHS ~ не менее 3.5

Рис 1. Износ поршневых колец при температуре 90С и при экстремальной температуре 130С

При вязкости HTHS 2.6 наблюдается «пограничная зона износа» — порог ниже которого начинается значительное увеличение износа, если HTHS меньше 2.6, то износ очень сильно увеличивается, если больше 2.6, то линия износа почти на одном уровне. На 2.6 износ чуть выше, чем на 3.5. Чем выше обороты двигателя — тем пропорциональнее увеличивается износ поршневых колец.

Рис 2. Износ кулачков. При 90 градусах на HTHS 2.6 наблюдается даже меньший износ кулачков, нежели чем на HTHS 3.5. Но с повышением температуры до 130С — все меняется — опять 2.6 пограничная зона. HTHS меньше чем 2.6  — износ повышается, больше чем 2.6 — износ минимальный.

Рис 3. Износ шатунных подшипников. Износа особого не видно — линии прямые, но все равно есть небольшая тенденция уменьшения износа в сторону HTHS 3.5

Рис 4. Добавили различные модификаторы трения и сравнили с обычным маслом без модификаторов.

Рис. 5  a) первая картинка на обычном масле, b)  вторая картинка на масле с модификатором трения MoDTC — органический молибден. MoDTC действительно снижает трение и предотвращает износ, и чем ниже вязкость масла и HTHS, тем больше необходимость такой добавки.

PS. Исследование было проведено более 10 лет назад, с того времени низковязкие масла изменились в лучшую сторону! Поэтому «пограничная зона износа» — вполне может оказаться нормальной точкой где до износа еще далеко. А может и нет — физика! Нам еще предстоит узнать!

Так стоит ли лить низковязкие масла?

Основными отрицательными факторами при использовании низковязких масел являются: 

1. Высокие скорости, нагруженность автомобиля, высокие температуры окружающего воздуха. Наряду с плюсами низковязких масел — экономия топлива, экология, более высокий КПД, есть минусы! Например, многие производители в мануалах, где рекомендуются низковязкие масла, пишут «5W-20 не рекомендуется использовать при высоких скоростях». То есть производители считают, что на высоких скоростях, при высоких температурах окружающего воздуха, при тяжелой нагруженности автомобиля — такие масла лучше не применять. Дело в том, что слишком тонкая пленка на высокой скорости, при сопутствующих факторах может недостаточно защищать пары трения от износа. В последнее время с течением прогресса масла 5W-20, 0W-20 улучшились! Появились новые модификаторы трения (трех-ядерный молибден, оксиды титана итд), улучшились базовые масла и противоизносные присадки. Такие надписи в мануалах стали пропадать — они перестали быть актуальными.  Автопроизводители сейчас наоборот пишут в мануалах «Использование моторного масла 0W-20 в вашем двигателе предпочтительно» считая что это масло конкретно этому двигателю не навредит.  В любом случае нужно прислушиваться к мануалам производителей, у них больше опыта и оснований так полагать. Поэтому всегда при выборе вязкости масла руководствуйтесь вашим мануалом!  
2. Разжижение моторного масла топливом. При нештатных ситуациях например, вы не запустили автомобиль в морозы,  не воспламенившееся топливо попадает  в моторное масло и разжижает его. Низковязкое масло, при попадании в него топлива — становится еще меньшей вязкости. Топливо, конечно же, испаряется со временем нагреваясь, но какое то время там может оказаться масло очень низкой вязкости.

Пример 1: Если кто то думает что, «низковязкие масла обязательно приведут двигатель к повышенному износу» — он ошибается. Приведу результаты испытаний на трибологической установке — 4х шариковой машинке трения.

Трибологические испытания масел на диаметр износа под нагрузкой 392Н и 1 час:
Испытание масел на диаметр износа N1
Видите кто в лидерах тестов? Масла 0W-20.

Пример 2:  Лабораторные анализы отработок 0W-20, 5W-20 в тяжелых российских условиях:
Тесты Игоря (Euro) на Toyota Land Cruiser Prado 1GR-FE, V6, 4.0
Тесты на Mitsubishi Outlander XL 4B12 от Вадим_69
NGN Future 0W-20 отработка на Toyota Carina E после 4600км
Profix 0W-20 API SN отработка на Toyota Tundra после 8530км
United Eco Elite 0W-20 API SN отработка на Nissan X-Trail после 6881км
Pennzoil Ultra 5W-20 отработка на Mitsubishi Outlander XL после 9600км

Вывод: Эта статья переписывалась мной два раза с перерывом в 4 года. Сначала я напугал публику низковязкими маслами- уж, но время шло, мы набирались опыта, делали лабораторные анализы и пришли к выводу — что ничего плохого в маслах 0W-20, 5W-20, 0W-16 — нет. Если они рекомендованы производителем Вашего автомобиля! Низковязкие масла быстрее выходят на рабочую вязкость — они сами по себе меньшей вязкости. Такие масла экономят топливо при прогревах автомобиля по утрам. Низковязкие масла экономят топливо при рабочей температуре двигателя — когда двигатель полностью прогрет. В некоторых двигателях оснащенных гидрокомпенсаторами, они тише работают в гидрокомпенсаторах. При низкотемпературном запуске, низковязкие масла быстрее поступают во все труднодоступные места двигателя. Во многих двигателях конструкционно предусмотрены форсунки охлаждения поршней, которые поливают поршень маслом — в этом случае лучше и быстрее охлаждают опять же низковязкие масла. То есть при небольших минусах или их полном отсутствии, мы получаем очень много плюсов от использования низковязких масел.

Большая просьба, при размещении данной статьи на других ресурсах – указывайте ссылку на эту страницу! Уважайте чужой труд и желание поделиться накопленным опытом!

Автор статьи: Иванов Даниил, ник torcon

Обсуждение на форуме:
Низковязкие масла 0W20 5W20

Сертификации ILSAC и ACEA

Рис. 5  a) первая картинка на обычном масле, b)  вторая картинка на масле с модификатором трения MoDTC — органический молибден. MoDTC действительно снижает трение и предотвращает износ, и чем ниже вязкость масла и HTHS, тем больше необходимость такой добавки.PS. Исследование было проведено более 10 лет назад, с того времени масла низковязкие изменились в лучшую сторону! Поэтому «пограничная зона износа» — вполне может оказаться нормальным маслом. А может и нет — физика… Нам еще предстоит узнать!

Какой параметр HTHS выбрать?

Основными отрицательными факторами при использовании низковязких масел являются:

Высокие скорости, нагруженность автомобиля, высокие температуры окружающего воздуха. Но наряду с плюсами низковязких масел — экономия топлива, экология, более высокий КПД, есть минусы! Например, многие производители в мануалах, где рекомендуются низковязкие масла, пишут «5W-20 не рекомендуется использовать при высоких скоростях». То есть производители считают, что на высоких скоростях, при высоких температурах окружающего воздуха, при тяжелой нагруженности автомобиля — такие масла лучше не применять. Дело в том, что слишком тонкая пленка на высокой скорости, при сопутствующих факторах может недостаточно защищать пары трения от износа. Другие же автопроизводители наоборот пишут в мануалах «Использование моторного масла 0W-20 в вашем двигателе предпочтительно» считая что это масло конкретно этому двигателю не навредит. В обоих случаях нужно прислушиваться к мануалам производителей, у них больше опыта и оснований так полагать. Поэтому всегда при выборе вязкости масла руководствуйтесь вашим мануалом!

Абразивные отложения в двигателе. Еще одна проблема при использовании низковязких масел — абразивные отложения в двигателе. Таковыми являются частицы пыли, зола, сажа. Эти отложения в двигателе пагубно влияют на слишком тонкую масляную пленку, как бы разрывая ее — что неминуемо приводит к повышенному износу. В наших тяжелых условиях эксплуатации — такие отложения можно получить очень просто. Заправились плохим бензином при сгорании, которого образовалась абразивная зернистая зола, поставили некачественный воздушный фильтр, нештатный подсос воздуха помимо воздушного фильтра. итд.

Разжижение моторного масла топливом. В тяжелых условиях эксплуатации, на территории России —  морозы не редкость.  При низкотемпературном запуске двигателя, очень часто не воспламенившееся топливо попадает  в моторное масло и разжижает его. Не без того жидкое низковязкое масло, при попадании в него топлива — становится «как вода». Топливо, конечно же, испаряется со временем, но масло не восстанавливает свои первоначальные характеристики.

Вывод: В наших условиях, с нашим бензином, пробками, жарой, нагрузкой, некачественными расходными материалами  итд, «пограничные зоны» (порог ниже которого начинается значительное увеличение износа) с HTHS 2.6 не к чему! При HTHS ≥ 2.9 и выше —  износ деталей двигателя меньше! Если Ваш  производитель рекомендует  наряду с 0W-20, вязкость 5W-30 — то эта вязкость будет предпочтительнее! Если производитель рекомендует только 0W-20, идем искать мануал от своего же двигателя, на других рынках США, Европы, Японии. Если на тот же двигатель, в другой стране рекомендуют 5W-30  — то эта вязкость  предпочтительнее!

Есть автовладельцы, которым масла 0W-20 и 5W-20 наоборот предпочтительнее, к примеру, автолюбитель машину меняет раз в 3-5 лет, быстро ездить негде, заправляется только на проверенной заправке, где по умолчанию хороший бензин, на xW-20 машина отлично проходит, и сэкономит кучу денег на бензин, за эти 3-5 лет.

Конечный выбор за автолюбителем! Нужна ли Вам «пограничная зона износа» в угоду экономии бензина, или Вам нужно иметь некоторый, небольшой запас спокойствия, но чуть больший расход. Конечно же, нужно обязательно смотреть на рекомендации производителя и выбирать из рекомендованных вязкостей! Нельзя думать, что 5W-50 спасет ваш двигатель от износа, если во всем мире в Ваш двигатель рекомендуется только 0W20 и 5W30. Более того при отрицательных температурах 5W50 как правило значительно гуще чем 5W-20, и износ на масле, такой вязкости при низкотемпературных запусках — намного выше, нежели на маслах вязкости 5W-20! Моторные масла 5W-30 независимо от того Ilsac GF-4 это или ACEA A3 или ACEA A5 — являются некой золотой серединой, где и масляная пленка не слишком тонкая, и зимой запуск не так страшен!

Большая просьба, при размещении данной статьи на других ресурсах – указывайте ссылку на эту страницу! Уважайте чужой труд и желание поделиться накопленным опытом!

www.oil-club.ru

Моторные масла с низкой вязкостью

Моторные масла с низкой вязкостью

20 июня 2011

Вопрос: Что такое низковязкие масла?

Справка эксперта MITASU OIL: Низковязкие масла – моторные масла с вязкостью по SAE 5W-20 и 0W-20. Уже более десяти лет японские автопроизводители рекомендуют к применению в современных атмосферных двигателях низковязкие масла.

Вопрос: Следует ли следовать рекомендации автопроизводителя использовать низковязкие масла и не похоже ли это на сговор мировых автопроизводителей?

Справка эксперта MITASU OIL: Действительно, на автомобильных интернет-порталах до сих пор не утихают споры на тему: нужно ли следовать этим рекомендациям? Часто приходится слышать о сговоре автопроизводителей, уменьшающих расход топлива и количество вредных выбросов автомобилей за счет снижения моторесурса, то есть за счёт потребителей. На наш взгляд, такие обвинения, по меньшей мере, беспочвенны. Приведем в пример моторное масло для Тойоты. TOYOTA, рекомендуя для «гражданской» версии Altezza с двигателем 1G-FE экономичное масло с вязкостью 5W-20, предписывает использование более густого 10W-30 для «горячей» версии с двигателем 3S-GE.

Вопрос: Верно ли, что использование более густого масла показано при экстремальном стиле вождения и при высоких оборотах низковязкое масло может хуже смазывать?

Справка эксперта MITASU OIL: В области высоких оборотов (выше 5000 rpm) износ поршневых колец и кулачков при экстремально высоких температурах (130 С° и выше) заметно увеличивается. Поэтому следует использовать более густое моторное масло. Однако важно помнить, что экстремальное вождение подразумевает постоянный режим стрелки тахометра в «красной зоне» (шоссейно-кольцевые гонки и прочее).

Если же речь идет об обычной эксплуатации автомобиля, то применение масел с низкой вязкостью подходит больше. Общеизвестный факт, что до 70 % износа двигателя приходится на первые секунды после запуска. В то время как масло с меньшей вязкостью гораздо быстрее поступает к парам трения, снижая пусковой износ. В условиях эксплуатации «дом – работа – супермаркет» применение низковязких масел способствует увеличению ресурса работы двигателя.

Вопрос: Какие низковязкие моторные масла есть в линейке MITASU OIL?

Справка эксперта MITASU OIL: Специально для владельцев автомобилей, которые хотели бы обеспечить лучшую защиту двигателя в зимнее время (холодный пуск, непрогретый двигатель, длительная работа на холостых оборотах в пробке), так и летом (большие пробеги автомобиля с полной загрузкой, зачастую с прицепом, при выездах на природу, дачу и т. п.), корпорация MITASU OIL специально разработала полностью синтетические масла с вязкостями 0W-20 и 5W-20 серии MITASU GOLD. Данные моторные масла соответствуют новейшему стандарту качества GF-5 API SN, введенному в конце 2010 года и предъявляющему более высокие требования к стабильности смазывающих свойств масел при экстремально высоких/низких температурах.

Вопрос: Чем отличаются моторные масла MITASU OIL с низкой вязкостью от аналогичных продуктов других производителей?

Справка эксперта MITASU OIL: От других масел этой категории продукты MITASU OIL отличает запатентованный пакет присадок HyperZDP™System, разработанный мировым лидером в производстве присадок, компанией LUBRIZOL. Применение HyperZDP™System снижает испаряемость фосфора, который входит в состав основных присадок и увеличивает ресурс как масла, так и двигателя. Вместе с тем, снижая выбросы фосфора в систему выхлопа, HyperZDP™System значительно продлевает жизнь каталитического нейтрализатора.

Масла серии MITASU GOLD обеспечивают более высокую степень защиты двигателя от износа за счет прочной масляной пленки, образуемой на рабочих поверхностях двигателя. Важно и то, что в новейших продуктах корпорации MITASU OIL значительно улучшены показатели совместимости масла с уплотнениями (сальниками и прокладками) двигателя. Более того, новейший стандарт качества GF-5 API SN значительно сокращает расход моторного масла и экономит топливо.

www.mitasuoil.com

Преимущества автомасел с низким коэффициентом вязкости

Мир моторных масел наполнен разнообразными параметрами, отвечающими за разные свойства и качества смазочных материалов. Одних только классификаций моторных масел насчитывается несколько штук, и на каждом автомобильном рынке предпочтение отдается своей классификации. С индексом вязкости тоже не всё так просто. Все мы давно привыкли классифицировать вязкость  масла по SAE. Данная классификация довольно проста для понимания и любой автовладелец без труда с её помощью может подобрать масло для летней и зимней эксплуатации либо «всесезонку». Но в последние годы в обиход автомехаников вошел новый «индекс вязкости» — HTHS. Поскольку споры вокруг этого термина не утихают по сей день, мы решили посвятить этой аббревиатуре новую статью по моторным маслам. 

 

Начать следует с того, что HTHS – это не «индекс вязкости», как его нередко называют. Если расшифровать аббревиатуру и дословно перевести её на русский язык, то HTHS – это «высокотемпературная вязкость при высокой скорости сдвига». HTHS измеряется в миллипаскалях в секунду. Наиболее распространенный метод испытания ASTMD 4683. Этот метод включает в себя определение вязкости масла при высокой температуре (150^оС) и высокой скорости сдвига 106 с-1 .По сути, этот показатель определяет толщину масляной плёнки в динамике – то есть при высокой температуре масла и высокой скорости сдвига.

 

 

Все масла по этому параметру можно разделить на две группы: полновязкие и маловязкие. Наиболее массовые полновязкие моторные масла имеют HTHS от 3,5 мПа/с и выше. У маловязких масел по HTHS этот показатель находится в диапазоне 2.6 до 3.5 мПа/с. Чем выше этот показатель, тем толще защитная плёнка на смазываемых деталях при рабочей температуре двигателя, а значит, и выше защита двигателя. Следовательно, полновязкие масла намного лучше защищают двигатель, чем масла с низкой вязкостью по HTHS.  Зачем же производители масел и, что самое удивительное, производители двигателей создали масла с более тонкой защитной плёнкой при высокой температуре масла? Ответ найдем в европейских экологических требованиях стран Евросоюза и Японии. В последние годы Япония и Евросоюз очень жестко регламентируют уровень вредных выбросов в атмосферу. Борьба идет за сокращение каждой доли процента в ежегодных отчетах правительств. Естественно, к автотранспорту, как к главному загрязнителю воздуха, предъявляются наиболее жесткие требования. И нередко эти требования вступают в конфликт с ожиданиями потребителей. Так стало и с моторными маслами. Использование масел с малой вязкостью приводит к существенному снижению трения в двигателе, что приводит снижению расхода топлива и вредных выбросов CO2 в атмосферу. Не случайно эти масла также получили название «энергосберегающих». И хотя экономия на топливе оказалась не очень заметной, количество двигателей, предназначенных для использования моторных масел с низким HTHS, за последние несколько лет сильно выросло. 

 

Более низкая HTHS вязкость обеспечивает энергосберегающие свойства масла, что позволяет снизить расход топлива и, как следствие, снизить уровень выбросов вредных веществ в атмосферу. Жесткие требования норм экологичности двигателей, на которых настаивают законодатели в западных странах,  – основной мотиватор для автопроизводителей к снижению HTHS вязкости современных моторных масел. Именно этим и объясняется столь быстрый рост продаж масел такого типа и дальнейшая тенденция к снижению вязкости HTHS. Например, с 1 апреля  2013 года, ассоциацией автомобильных инженеров SAE был введен новый летний класс вязкости 16, что соответствует HTHS вязкости 2.3 мПа*С.

 

Стоит отметить, что производители двигателей не настаивают на том, что в двигатели, спроектированные под масла с низкой вязкостью по HTHS, необходимо заливать только такое масло. Выбор остается за потребителем и за сервисной компанией, которая обслуживает автомобили. В самых современных двигателях можно использовать и обычное полновязкое масло, если оно соответствует всем прочим спецификациям автопроизводителя либо спецификации по ACEA.

 

«Вообще, это сугубо технический параметр, который не знаком даже многим автослесарям, не говоря уже о конечных потребителях, – говорит Георгий Горшков,  технический специалист компании «Сибиндустритехмаш» (официальный дистрибьютор смазочных материалов «Шелл»). — Но у нас так уж повелось в стране, что есть определенная категория автовладельцев, которые привыкли самостоятельно вникать во все особенности не только обслуживания, но и ремонта автомобиля, поэтому и данному параметру в последнее время на просторах российского интернета на различных форумах придается определенное значение. Люди спорят о том, насколько он важен и какой индекс HTHS должен быть у масла для конкретной модели двигателя». 

 

Масла с низким HTHS. Хорошо или плохо? 

 

Однозначно ответить на этот вопрос, конечно, нельзя. Даже если не принимать в расчет экологические и ресурсосберегающие свойства таких масел, которые являются безусловным благом для окружающей среды, у масел с низким HTHS немало преимуществ. Масла такого типа позволяют снизить расходы на топливо. Экономия по разным данным составляет от 3 до 5%, впрочем, этот показатель сильно зависит от манеры вождения. Также отмечается небольшое увеличение мощности («приемистости») двигателя, поскольку снижается расход энергии на трение. 

 

Но к сожалению, есть и обратная сторона. Масла такого типа хуже защищают двигатель. Скептики утверждают, что применение такого масла не всегда оправдано, а небольшая экономия топлива и сокращение вредных выбросов за счет применения таких масел никак не компенсирует повышение риска преждевременного износа двигателя, который несут в себе масла с низким HTHS.

 

«Применение масел с низким HTHS – это палка о двух концах. С одной стороны, повышаются эксплуатационные характеристики двигателя: экономичность, приемистость. С другой стороны, есть определенный риск, что в экстренной ситуации двигатель окажется недостаточно защищенным от трения. Используя масло с высоким HTHS, вы лишаете владельца автомобиля экономии топлива, но повышаете надежность защиты двигателя, – комментирует Георгий Горшков. — Но вот чего делать точно нельзя – так это использовать масло с низкой вязкостью HTHS в двигателе, который для этого не предназначен». 

 

Дело в том, что в моторах, спроектированных для использования в них масел с пониженным HTHS, имеется ряд существенных отличий:

 

• Уменьшены зазоры между трущимися поверхностями, применена более высокая точность сборки и подгонки деталей двигателя друг к другу.

• Используются масляные насосы высокой производительности, чтобы создавать необходимое давление при использовании более жидкого масла.

• Используются широкоповерхностные подшипники, в которые масло высокой вязкости поступает медленнее. 

• На поверхности трущихся деталей наносится специальный микропрофиль (микроаналог хонингования), который удерживает маловязкое масло на стенках как можно дольше. 

 

Естественно, если двигатель не имеет такой «подготовки», использовать маловязкое масло на нём нельзя. Это приведет к очень быстрому износу. В 1997 году научно-исследовательским центром Toyota было проведено исследование влияния вязкости HTHS на износ деталей цилиндропоршневой группы при работе в разных температурных режимах. Масла проверялись на двигателе Toyota 1.6 DOHC. Исследование показало, что при использовании масел с HTHS ниже 2.4 мПа*С и при температуре масла 90^оС износ поршневых колес увеличивается только в том случае, если обороты двигателя превышают 5000 об/мин. А вот при температуре масла 130^оС резкое усиление износа поршневых колец происходит при использовании масла с HTHS от 2.6мПа*С, начиная с 2000 обмин, в то время как масла с вязкостью HTHS от 3 мПа*С и выше продолжают защищать кольца даже при такой высокой температуре. 

 

Наиболее опасны такие масла для двигателей, уже имеющих определенный износ. Дело в том, что абразивные частицы (сажа, пыль и т.п.), которые, как правило, присутствуют в не новом двигателе, могут привести к тому, что тонкая масляная плёнка, которую создает масло такого класса, разрывается, и начинается незащищённое трение, формируются локальные перегревы, которые потом приводят к очень быстрому выходу деталей из строя. Слишком большие зазоры и неоптимальный режим работы топливной системы, работа мотора на малых оборотах и в режиме прогрева, приводят к тому, что топливо попадает в масло, снижая и без того малую вязкость и ухудшая его смазочные свойства. Впоследствии топливо из масла испаряется, но его первоначальные характеристики уже не восстанавливаются. 

 

На российском рынке, по словам Георгия Горшкова, доля масел с низкой вязкостью HTHS пока довольно мала. Это связано как с общим состоянием автомобильного парка, так и с тем, что экологические требования в нашей стране пока не настолько жёсткие, как в Европе. 

 

Из энергосберегающих масел самым востребованным в России сегодня является летний класс SAE с HTHS вязкостью 2,9 мПа*С. Небольшую долю рынка занимают масла с классом по SAE 20 и с HTHS вязкостью 2,6 мПа*С. Объемы продаж таких масел невелики, это связано с особенностями рынка. В настоящий момент доля таких двигателей на российском рынке не так высока. 

 

Стоит отметить, что и в Европе далеко не все автопроизводители готовы рисковать. К примеру, если мы посмотрим довольно свежие спецификации ведуших европейских автоконцернов, — BMW LL-04, MB 229.51, VW 504 00/507 00, Renault 0710/0720, то убедимся, что они настаивают на применении масел, вязкость которых по HTHS составляет не меньше 3,5 мПа/с.

 

Как связана классификация масел по SAE и HTHS?

 

HTHS вязкость напрямую связана с классами вязкости по SAE,  поскольку этот тип вязкости определяет стабильность масла при высоких температурах и является одним из параметров определения летнего класса вязкости по стандарту SAE J300 для моторных масел.

 

Например, если HTHS вязкость составляет 2,6 мПа*С, то данное моторное масло будет соответствовать классу SAE Xw20.А если  HTHS вязкость составляет 3,7 мПа*С, то данное моторное масло будет уже относиться к классу SAE Xw50.В обоих случаях зимний класс вязкости может быть любым.

 

Дальнейшие перспективы

 

Несмотря на уже существующие опасения автопроизводителей, на данный момент ассоциация автомобильных инженеров SAE готова к тому, чтобы продолжить и дальше снижать HTHS. Уже анонсированы летние классы вязкостей:  12, 8 и  4  с еще более низкими HTHS вязкостями, для достижения максимальной энергоэффективности, но только  тогда, когда поступят соответствующие запросы от автопроизводителей. Но таких запросов пока не поступало.

 

Основной парк автомобилей, требующих низкую HTHS вязкость, – это гибриды, двигатели которых представляют собой две совмещенных силовых установки: ДВС, работающий в паре с электродвигателем. Если этот сегмент рынка покажет существенную динамику продаж, то в скором времени мы можем стать свидетелями появления на рынке масел, вязкость которых по HTHS снижена до 2.0 мПа*С. Но в настоящий момент такой необходимости у рынка нет. 

automediapro.ru

Потеря вязкости масла в двигателе — Статьи — ВМПАВТО

Даже если вы используйте самое современное моторное масло, его свойства в процессе эксплуатации автомобиля меняются.

Как известно, все масла содержат функциональные добавки, призванные улучшать и поддерживать определённые свойства (в России их принято называть присадками). При работе в двигателе эти добавки разрушаются под действием термических и механических нагрузок. Изменения претерпевают и сами молекулы масла. Когда все эти изменения доходят до определенного предела, необходимо производить замену моторного масла.

Одной из ключевых характеристик, позволяющей установить срок смены масла, является изменение вязкости, от которой в огромной степени зависит способность масла осуществлять свои функции. Изменение вязкости всего на 5% уже воспринимается специалистами как сигнал, а изменение на 10% — как критический уровень.

Важно понимать, что изменение вязкости не происходит скачкообразно. Это постепенный процесс, протекающий в течение всего срока эксплуатации автомобиля между сменами масла. Основные причины, приводящие к изменению вязкости, представлены в таблице.

Распространенные причины изменения вязкости моторных масел

	Снижение вязкости	Повышение вязкости
Изменения на молекулярном уровне	— Термическое разрушение молекул масла — Разрушение модификаторов вязкости (полимеров) входящих в состав моторных масел	— Термическая полимеризация масла и добавок — Окисление масла — Потери при испарении масла — Образование шлама
Изменения, связанные с загрязнением	— Разбавление топливом — Попадание хладагента системы кондиционирования — Разбавление растворителями	— Попадание воды — Аэрация (смешение с воздухом) — Попадание антифриза

Изменения, связанные с загрязнением масла, нужно устранять либо путем диагностики и ремонта на станциях технического обслуживания, либо изменением стиля езды.

Наиболее интересны изменения, происходящие на молекулярном уровне. Интересны тем, что их полностью не избежать, поскольку они носят фундаментальный, естественный характер. Но эти изменения можно сдерживать.

Причины, приводящие к повышению вязкости, будут рассмотрены в отдельной статье, посвященной противоизносным свойствам масел. Здесь же остановимся на обратном процессе. Приведем наиболее вероятные следствия снижения вязкости моторного масла:

• Снижение толщины пленки масла на поверхностях трущихся деталей и, как следствие, избыточный износ, повышенная чувствительность к механическим примесям, разрыв масляной пленки при высоких нагрузках и при запусках двигателя.

• Повышение силы трения в элементах двигателя, работающих в смешанном и граничном режимах трения (поршневые кольца, газораспределительный механизм) приведет к избыточному потреблению топлива и выделению тепла.

Известно, что стандартом SAE J300 одобрено четыре метода определения вязкости моторного масла. Поскольку следствия снижения вязкости в основном проявляются в работающем двигателе, наиболее подходящим методом будет определение вязкости HTHS.

Этот параметр, который расшифровывается как высокотемпературная вязкость при высокой скорости сдвига (High-Temperature High-Shear rate viscosity) обычно определяют в условиях, максимально приближенных к условиям работы масла в паре трения поршневое кольцо – стенка цилиндра. К слову сказать, аналогичные условия существуют и на поверхности кулачков распределительного вала, и в подшипниках коленчатого вала при высоких нагрузках на двигатель. Температура при определении вязкости HTHS составляет + 150 °С, а скорость сдвига – 1.6*10⁶ 1/с. Чтобы было легче представлять последнюю величину, приведем несколько фантастических бытовых примеров, в которых скорость сдвига имеет близкое значение: покраска забора валиком со скоростью 160 км/с, выдавливание воды из 10-мл шприца с иглой за 1/10 секунды, намазывание масла на 200000 кусков хлеба одним человеком за 1 минуту.

Итак, именно вязкость HTHS наиболее тесно связана как с защитными свойствами масла, так и расходом топлива работающего двигателя. Последнее утверждение подтверждается исследованиями (рис1).

Рисунок 1.
Связь расхода топлива со свойствами моторного масла
(P.I. Lacey, SAE Technical Paper 2001-01-1904)

В лаборатории ВМПАВТО на реометре Anton Paar MCR 102 измерение вязкости HTHS может быть определено в более «мягких» условиях, чем предусмотрено в стандартах: пока удается достичь скорости сдвига 10⁵ 1/с при +150 °С. Однако и с таким приближением можно получить интересные результаты.

 

На рис.2 представлены результаты определения HTHS вязкости полностью синтетического масла Shell Helix ULTRA AV-L 5W-30, использовавшегося в автомобиле VW GOLF 1.6 2006 г. вып. Новое масло имело HTHS вязкость 3.62 мПа*с. Но уже после 8000 км пробега HTHS вязкость упала на 0.16 мПа*с (-4.4%), то есть уже подошла к «сигнальным» 5% для специалистов уровню. Это означает, что все негативные последствия, описанные выше, могут начать проявляться в самое ближайшее время.

В начале 2013 г научно-технический отдел ВМПАВТО приступил к разработке многофункциональной добавки нового поколения к моторным маслам. Ее название – “P14”. Весной 2014 г начались натурные испытания на автомобилях различного класса.

Как видно из рис. 2 добавление “P14” практически не повлияло на HTHS вязкость нового моторного масла (-1.4%). В то же время, добавление “P14” к маслу после 8000 км пробега позволило не только восстановить значение HTHS вязкости до начального, но и несколько повысить его (+3.0%), придав моторному маслу новый «вязкостный потенциал» для дальнейшей беспроблемной работы. Измерение HTHS вязкости через 7500 км после применения “P14” (+5.5%) показывает, что даже перед очередной сменой моторного масла, его защитные характеристики остаются на высоком уровне: не произошло ни критического падения, ни роста этого важнейшего параметра.

Рисунок 2.
HTHS вязкость моторного масла при + 150 °С и скорости сдвига 10⁵ 1/с.
Каждое значение — среднее из 100 измерений.

smazka.ru

Вязкость моторного масла — основные аспекты

Темой этой статьи является вязкость моторного масла. В работе масла этот параметр – важнейший, поскольку именно от вязкости зависит, насколько хорошо будет выполняться основная функция масла, а именно смазывание деталей двигателя. Тема не очень маленькая и затрагивает несколько аспектов, и поначалу я хотел разбить её на несколько небольших статей, однако потом решил всё же поднапрячься и свести всё воедино. Думается, что при подаче информации одним куском получится более наглядно показать взаимосвязи между различными сторонами явления в процессе:). Так что готовьтесь, букв будет много:).

Что такое вязкость?

Для начала сунемся в «академические» источники, ну или в Википедию:). Там даётся такое определение:

Вязкость (внутреннее трение) — одно из явлений переноса, свойство текучих тел (жидкостей и газов) оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой.

А теперь попробуем усвоить «на пальцах»: представим стопку листов бумаги на столе. Кладём руку на верхний лист стопки и начинаем сдвигать его в сторону. Вместе с верхним листом будут двигаться и те, что под ним, причём каждый нижеследующий будет получать меньше энергии и, соответственно, двигаться на меньшее расстояние, чем верхний лист. Только не надо пытаться изобразить это на практике, чистого наглядного результата не будет, поскольку там есть ещё куча дополнительных факторов, нарушающих чистоту эксперимента (у меня, например, стол очень скользкий, двигается вся стопка целиком:)). Да и бумага – это всё-таки не жидкость, и не газ. Однако идею о распределении движения между слоями жидкости этот пример вполне нормально иллюстрирует. На картинке это движение представлено стрелками, уменьшающимися книзу.

Теперь представим, что «рука» двигает стопку туда-сюда с небольшой амплитудой. Получится, что верхний лист не двигается относительно руки, а нижний – относительно стола. При этом стопка не распадается и в ней не возникает никаких промежутков и пустот. Также и масло между двумя трущимися деталями образует так называемый «масляный клин» (это, грубо говоря, масло, сдавленное между поверхностями трения, а поскольку жидкости практически несжимаемы, то детали надо сильно постараться, чтобы продавить его и потереться о другую деталь). Кроме предотвращения сухого трения (железа по железу), есть ещё один момент – это целостность масляной плёнки. Если вязкость у моторного масла достаточно большая, масло будет «растягиваться» не разрываясь, то есть будет работать уплотнением, через которое не прорвутся продукты горения и прочий мусор (в ЦПГ, например).

Вывод из предыдущего абзаца таков: большая вязкость моторного масла с точки зрения смазывания деталей – это хорошо (как пример, вода и мёд: наклони ложку, вода стечёт сама, оставив голый металл, а мёд устанешь ждать, пока с ложки слезет). Однако у смазочных материалов есть одно неприятное качество, они изменяют вязкость в зависимости от своей температуры. Соответственно, масло, вязкость которого в разогретом работающем двигателе была идеальной, в холодном моторе будет гуще, а в перегретом, наоборот, жиже (в данном случае мы понимаем, что масло имеет температуру двигателя, и тоже естественно, разогретое, холодное, или перегретое). На практике это означает, что возможно одно из двух: либо масло хорошо работает в моторе, либо позволяет запустить его при сильно отрицательных температурах.

Сезонные и универсальные масла

Поначалу проблему застывания масла на морозе решали применяя масла с разной вязкостью для зимы и лета и называли их сезонными маслами. Совершим небольшой экскурс в историю. Масла в качестве смазки моторов стали применять практически одновременно в появлением этих самых моторов. Говорят, кстати, что первый ДВС Дизеля не имел системы смазки и проработал около минуты, после чего его заклинило в результате теплового расширения деталей. Так что, хочешь не хочешь, а пришлось вводить в конструкцию эту самую систему смазки.

Кстати, первым в мире официально зарегистрированным брэндом моторного масла был Valvoline, запатентованный доктором (в смысле, врачом) Джоном Эллисом в 1873 году. Смазывали им тогда клапана больших паровых машин.

Однако уровень тогдашней нефтехимии был, прямо скажем, зачаточным, да и требования к маслу у тогдашних моторов были гораздо скромнее. Поэтому кроме нефтепродуктов использовались и более привычные для промышленности того времени вещества – растительные масла. Всемирно известный брэнд Castrol в своё время начинал с использования обычного касторового масла. Это, в общем, и отражено в его названии.

Так вот, о сезонности: как уже упоминалось, базовые минеральные масла состоят из большого количества различных нефтяных фракций в определённом диапазоне свойств (кстати, кому интересно, есть статья о функциях и свойствах моторного масла). Внутри этого диапазона они отличаются, в зависимости от своего состава. Например, чем больше в составе масла парафиновых соединений, тем лучше его смазывающие свойства и хуже низкотемпературные качества (температура застывания выше). Соответственно, у разных масел при одной и той же температуре будет разная вязкость и температура застывания. Поскольку в умеренных широтах колебания температур зимой/летом довольно сильны, то масло, хорошо работающее летом, зимой застынет. Ясно, что смазывать двигатель оно в таком состоянии не может. До появления модификаторов вязкости эту проблему можно было решить только заменой масла на более жидкое, застывающее при более низких температурах (ну или разведением костра под картером двигателя:)). Это позволяло заводить двигатели зимой без искусственного разогрева, но снижало смазываемость. Ведь, как мы помним, вязкость у более жидкого масла при прочих равных меньше, а значит и смазывает оно хуже. Вот примерные цифры по распространённой паре летнее/зимнее масло:

• «летнее» масло М10Дм с вязкостью при 100°С равной 11 сСт, температура застывания -18°С.
• «зимнее» масло М8Дм с вязкостью при 100°С – 8 сСт, температура застывания -30°С.

Кому интересно, что означают непонятные сочетания типа М10Дм, могут почитать статью о классификации моторных масел. Ну а  «сСт» – это единица измерения кинематической вязкости, о ней мы поговорим ниже.

Отсюда и происходит термин «сезонных» масел. В английском языке аналогом является слово monograde, то есть «одношкальный», если переводить дословно.

По мере развития химической отрасли появились присадки, позволяющие расширить диапазон рабочих температур масла. Одна из присадок понижает температуру застывания масла, называется такая присадка депрессорной. Другая присадка загущает масло при высоких температурах и называется модификатором вязкости. В статье о составе моторного масла я обещал объяснить механизм работы этих присадок, что и сделаю сейчас.

Депрессорные присадки и модификаторы вязкости

Для понимания принципа работы депрессорной присадки посмотрим, почему же застывает масло. Виноваты в этом уже упоминавшиеся парафиновые соединения, входящие в состав нефти, и, соответственно, некоторых продуктов его перегонки, используемых для производства масла и дизельного топлива. С понижением температуры эти соединения начинают образовывать кристаллы. Это можно проследить визуально, масло (или дизельное топливо) становится мутным. Кристаллы слипаются между собой, пока весь объём нефтепродукта не превращается сначала в кашу, а затем и вовсе теряет текучесть. Форма у этих кристаллов игольчатая с торчащими в разные стороны «хвостами», которыми они очень легко сцепляются друг с другом.  Депрессорная присадка позволяет изменить форму образующихся кристаллов с игольчатой на сферическую, предотвращая их слипание между собой и сохраняя, таким образом подвижность масла. Поэтому-то при применении депрессоров масло всё равно мутнеет (то есть кристаллы образуются, просто другой формы), но при этом остаётся жидким при дальнейшем снижении температуры.

Теперь посмотрим, как работает модификатор вязкости, или, по-другому, вязкостная присадка. Молекулы этой присадки выглядят как сжатая пружина «хаотичной завивки». Визуально это похоже на скомканный кусок проволоки. При повышении температуры эта пружина постепенно расжимается, занимая всё больший объём и удерживая внутри этого объёма молекулы масла, тем самым снижая его текучесть. Добавлю, что у синтетических базовых масел таких больших проблем с запарафиниванием нет, поскольку в них все молекулы одинаковы и имеют заданные параметры, в которых заложена очень низкая температура застывания. Например, масло Shell Helix Ultra Extra с вязкостью 5w-30 имеет температуру застывания -48°С, и это далеко не предел. Здесь, правда, кроется подвох: именно парафины отвечают за смазывание, поэтому их отсутствие понятно как скажется на этой функции масла. Так что в синтетику PAO приходится всё же добавлять минеральную базу, чтобы улучшить смазываемость. Подробно этот вопрос рассмотрен в статье о составе моторного масла.

Вот такими средствами и раздвигается диапазон температур, в котором масло работоспособно. Вниз депрессором, вверх – вязкостной присадкой. А чтобы измерять и контролировать изменения вязкости, а также сравнивать характеристики разных масел, придумали параметр, называемый индексом вязкости.

Индекс вязкости

Как обычно, обратимся к «первоисточникам». Из статьи Википедии узнаём, что вязкость – «это относительная величина, показывающая степень изменения вязкости масла в зависимости от температуры…». То, что идёт дальше, нам пока без надобности. Исходя из этого определения можно понять, что у разных масел разная степень изменения вязкости, то есть одно масло при изменении температуры от нуля до ста градусов изменится не очень значительно, а другое в этом же диапазоне вполне может превратиться из каши в воду. Это если утрировать. А то, что величина относительная означает в данном случае её безразмерность. То есть просто число-коэффициент, без всяких Ньютонов, квадратных миллиметров, секунд и прочей физики, получаемое путём сравнения с двумя эталонными маслами, у одного из которых ИВ принимают за 100, у другого за 0, а затем по специальным формулам рассчитывают вязкость исследуемого масла относительно эталонов. Методику придумали до появления синтетики, когда ИВ=100 был наилучшим из возможных. Сейчас большинство масел (даже минералка) имеет ИВ больше сотни. Ну, например:

• индекс вязкости (ИВ) полусинтетического моторного масла Shell Helix HX7 10w40 равен 154
• синтетика Shell Helix Ultra 5w40 имеет ИВ 168
• у минералки Shell Helix HX3 15w40 ИВ равен 132

если мы возьмём ту же минералку ShellHelix HX3, но уже с другим классом низкотемпературной (или «зимней») вязкости, 10w-40, то ИВ этого масла имеет значение 155. Замечаем, что ИВ практически такой же, как у полусинтетики с таким же классом вязкости (10w-40). Делаем вывод, что одинаковый индекс вязкости можно получить разными способами. В полусинтетике свой эффект (или его часть) даёт добавка синтетической базы, которая сама по себе имеет увеличенный относительно минералки индекс вязкости. В минералке ИВ растягивают за счёт добавки модификатора вязкости и депрессорной присадки. Первый увеличивает вязкость в горячем масле, а вторая уменьшает вязкость на морозе.

Классы вязкости

Разберёмся, что же означают «наболевшие» цифры вида 10w-40. Чтобы как-то стандартизировать все масла по их вязкостным характеристикам, смышлёные американцы (контора с названием SAE – Society of Automotive Engeeners) придумали присваивать им классы вязкости. Существует два вида классов: низкотемпературный, и при 100°С. Изначально низкотемпературный класс применялся для зимних сезонных масел, а высокотемпературный для летних. Собственно, буква «w» как раз и означает слово «winter», зима по-английски. В принципе, сезонные масла выпускаются и сейчас (например, для тракторов, или судовых дизелей). Если вы увидели масло с цифрой вязкости, к которой добавлена буква w (например, 10w), это зимнее масло, а если с вязкостью 40 (или другое число без буквы w) – летнее.

Выведем все возможные на данный момент классы вязкости в табличку для наглядности. Всего существует 6 «зимних» и 5 «летних» классов. Для зимних классов нормируется 3 параметра: максимальная вязкость в тесте на проворачиваемость, максимальная вязкость в тесте на прокачиваемость и минимальная вязкость при 100°С (условно рабочая температура двигателя). Первые два параметра вытекают из условий, необходимых для запуска двигателя, то есть, чтобы двигатель запустился масло во-первых, должно прокачиваться по системе смазки (понятно зачем, да?:)), а во-вторых, должно позволить провернуть стартёру коленвал (ведь если масло, находящееся между коленвалом и вкладышами шатунов будет слишком густым, может и не получится). Ну а третий параметр говорит нам, что кроме обеспечения запуска двигателя нужно ещё худо-бедно заниматься его смазкой в процессе работы. Если сравнить этот показатель с аналогичным у летних масел и вспомнить, что теоретически чем выше вязкость, тем лучше держится масляная плёнка (повторюсь, до разумных пределов), понятно, что смазывают зимние масла именно «худо-бедно».

Здесь пора уже сказать о том, что вязкость моторного масла бывает динамическая и кинематическая. Их отличие в том, что динамическая вязкость не учитывает плотность жидкости, поскольку характеризует её внутреннее трение. Кинематическая вязкость может быть выражена через отношение динамической вязкости к плотности жидкости (то есть нужно поделить ДВ на плотность:)). Экспериментально её определяют замером времени вытекания определённого количества жидкости через калиброванное отверстие. Большого практического смысла это для нас не имеет, достаточно запомнить, что динамическая вязкость фигурирует в низкотемпературных тестах на прокачиваемость и проворачиваемость, а кинематическая в определении вязкости при рабочей температуре. Ну и единицы измерения у них, конечно, разные (да ещё и по несколько вариантов у каждой). Общеупотребительны сантиПуазы (сП) для динамической вязкости и сантиСтоксы(сСт) для кинематической.

Со значением предельной прокачиваемости вроде всё понятно, она должна быть равной (в смысле, не превышать) 60000 сантиПуазов. Для каждого класса эта вязкость должна достигаться на 5 градусов ниже предыдущего. То есть берём цифру зимней вязкости, вычитаем 40, получаем темперутуру достижения максимально допустимой вязкости прокачивания.

С проворачиваемостью чуть сложнее: с понижением цифры класса снижается не только температура (на 5°С каждый шаг), но и допустимая вязкость. То есть масло с вязкостью 10w при температуре -25°С будет более вязким, чем масло с вязкостью 0w при температуре -35°С.

С минимальной вязкостью при 100°С, думаю, всё ясно. Измеряется сантиСтоксами (потому что кинематическая), чем выше, тем лучше.

У летних классов изначально контролировался один параметр – вязкость при 100°С, поскольку больше ничего и не интересовало тогдашних инженеров. Это, как видим, вилка значений минимальная и максимальная, поскольку в одну цифру при производстве влезть нереально, а в диапазон уже можно. Да и по сути это некие границы между классами, по цифрам заметно – следующий класс начинается с цифры, которой закончился предыдущий. Однако читатели повнимательнее заметили ещё одну колонку с названием HTHS. Она появилась позже, когда выяснилось, что в современных моторах гораздо более напряжённые условия. Оно и правильно, технологии улучшаются, с удельного килограмма железа в двигателе собирают всё больше лошадиных сил (или киловатт, кому как нравится). А это приводит к увеличению температуры внутри двигателя. Поэтому в колонке HTHS даётся значение вязкости масла при 150°С и высокой скорости сдвига (1 000 000 1/с).

Кстати, в развёрнутом виде аббревиатура HTHS выглядит так — High Temperature High Shear (rate) и переводится как «высокая температура, высокая скорость сдвига».

Деформация сдвига – это скольжение слоев жидкости относительно друг друга, и в классификации приведено потому, что при высокой скорости сдвига масла временно снижают свою вязкость. Причём у синтетических масел это изменение более выражено, нежели у минералки. Именно этим объясняется наличие двух строчек вязкости 40. Верхняя для универсальных масел, в состав которых в значительных количествах входит синтетика, а вторая для минералки. Значение HTHS – это минимально приемлемый для данного класса порог вязкости в описанных условиях, за которым возможен разрыв масляной плёнки и возникновения участков трения металла по металлу. В общем, этим параметром характеризуется поведение масла при высоких оборотах двигателя.

Каким же должен быть параметр HTHS? С одной стороны, меньшая вязкость моторного масла – это экономия топлива (в пределах 2-5%), с другой – более высокая вероятность повышенного износа деталей двигателя. Я, конечно, не считал, но навскидку сэкономленные на бензине деньги вряд ли покроют ремонт. Поэтому я езжу на «сороковке», хотя и не кручу двигатель сильно, и в машине у меня (Хонда японка 2003 года) прописана возможность применения «двадцатки». Возможно, для нестарых машин оптимальным выбором будет вязкость 30, её минимальный HTHS такой же, как у сороковки, и в то же время будет наличествовать некоторая экономия мощности. Ещё один момент в пользу меньшей вязкости моторных масел – они быстрее протекают по масляным каналам и попадают на точку смазывания. Для некоторых новых машин это может быть критично, в этом случае в рекомендациях автопроизводителя прописана вязкость не выше 30, либо вообще один вариант высокотемпературной вязкости моторного масла (в основном та же тридцатка). В любом случае, как я уже неоднократно говорил, не нужно противоречить рекомендациям автопроизводителя.

Вязкость трансмиссионных масел

Напоследок прольём свет на ситуацию с вязкостью трансмиссионных масел. Ведь параметр вязкости классифицируется SAE и для них тоже. Наверняка каждый встречался с обозначениями вида 75w-90, 80w-90, 85w-140 и другими вариантами. Казалось бы, раз цифры выше, то и вязкость выше. Однако на самом деле вязкость у них такая же, как и у моторки, а цифры изменили, чтобы эти масла не путали друг с другом. Например, трансмиссионное масло 75w-90 по вязкости соответствует моторному маслу 10w-40.Одно время ВАЗ даже прописывал в тех.документации на машины заливку моторного масла в коробку передач. Можно было бы, конечно, оставить вязкость в покое (на мой взгляд, для исключения путаницы вполне достаточно надписи на банке «трансмиссионное масло»), однако на этот шаг пошли, видимо для того, чтобы исключить возможность заливки трансмиссии в мотор. Если моторка, в принципе, может удовлетворительно работать в коробке, то обратная замена крайне нежелательна (я бы сказал, противопоказана), поскольку у трансмиссионного масла гораздо меньший запас антиокислительных, детергентных и дисперсантных присадок. В коробке нет такой высокой температуры и взаимодействия с продуктами горения топлива, поэтому они там просто не нужны. Так что в моторе срок жизни трансмиссионки будет в разы меньше, нежели у моторного масла.

masloteka.ru