Что такое hths моторных масел

Общее щелочное число (TBN)

Во время работы двигателя в нем проходят химические и физические процессы, в результате которых молекулы топлива окисляются, образуется окись, и она крайне негативно сказывается на металлических частях двигателя, образует шлам, оседает на деталях, некоторые химические компоненты окиси участвую в процессах коррозии, разрушают резиновые уплотнители. Чтобы нейтрализовать образовывающуюся кислоту в масло добавляют химически активные присадки. Само по себе минеральное очищенное масло химически нейтрально.

Для повышения щелочности масла в него добавляют специальные присадки – детергенты, они частично нейтрализуют образующуюся кислоту и расщепляют на мелкие фракции, не дают сформироваться шламу. Щелочность падает с пробегом, чем больше пробег, тем ниже щелочное число и тем выше кислотное. Когда до их «встречи» остается небольшой зазор, масло теряет свою способность мыть и нейтрализовать и становится непригодным. Поэтому масла с большим щелочным числом считаются самыми лучшими и рабочими.

В современных маслах встречается показатель щелочи от 5 до 14 мгКОН/г. Хорошим показателем для бензиновых моторов считается 7-8 мгКОН/г, для дизельных от 9 – в дизельном двигателе сложней условия для масла, выше температура, больше серы в топливе. Безопасным использование масла считается до показателя TBN до 50% от показателя свежего масла. С появлением бензина с низким содержанием серы этот показатель немного снизился, сера – один из главных врагов масла, способствующих его окислению. Критический показатель для смены масла, когда щелочное число сравнивается с кислотным.

Для определения щелочного числа в свежем масле и в отработке используются разные методы. Для свежего масла ГОСТ 30050 или ASTM D 2896, для отработки ГОСТ 11362 или ASTM D 4739. Каждый метод «видит» щелочи разного типа, но иногда компании используют для анализа и отработки, и свежего ГОСТ 30050 или ASTM D 2896, это связано с внутренней политикой производителя.

Определение качества масла по щелочному числу двояко. С одной стороны, масло с низким числом быстрей сработается, потеряет свои свойства отмывать шлам. С другой стороны, обогащение состава присадок снижает щелочное число, то есть масла с богатым пакетом присадок могут иметь низкий показатель щелочи. Поэтому некоторые дешевые масла с высоким щелочным числом могут просто иметь бедный пакет присадок.

table-02

Для полноты картины пройдем по всем температурам — от зимнего холодного пуска до вполне рабочих режимов, как у полностью прогретого мотора. Наивысшие значения высокотемпературной вязкости HTHS при первой пробе — у масла Motul 8100 X‑сlean FE, как и было обещано производителем: 3,2 мПа·с против 2,7 мПа·с у Mobil. Разбег — почти под 20%! Значит, это масло снизит на 20% нагрузку на подшипник — либо позволит увеличить давление на подшипник на те же 20% без ухудшения условий его работы. Плата за это — самые высокие значения динамической вязкости при отрицательных температурах: 8330 мПа·с у масла Motul против 6220 мПа·с у масла Mobil. Значит, в арктиках и антарктиках запустить мотор с маслом Motul будет сложнее.

Классификация API

Эта система характеризует различия в эксплуатационных характеристиках моторных масел. Придумана она была организацией с названием American Petroleum Institute, что и отражено в аббревиатуре. В этой классификации содержится два раздела, в соответствии с типами моторных масел. Масла для бензиновых моторов маркируются буквой S (Service), а для дизелей буквой C (Commercial). Есть мнение, что буква S означает spark, то есть воспламенение от искры, а C – это compression – воспламенение от сжатия. Мне эта версия кажется более обоснованной, однако материалы на официальном сайте API недвусмысленно намекают на первый вариант. А жаль.

Далее идёт буква, означающая соответствующие эксплуатационные характеристики (например, SJ, SL, SM, или СD, CE, CF и так далее). Вторые буквы меняются в зависимости от принятия более жёстких требований к качеству масла, чем ближе к концу алфавита буква, тем масло лучше. Это вполне совпадает с хронологическим порядком разработки масел. Первые масла после появления этой классификации моторных масел были промаркированы как SA и CA. Они не содержали присадок, соответственно, имели крайне невысокие характеристики и подходили для автомобилей ориентировочно до 1930 года выпуска (как раз в 1931 году в масла начали добавлять присадки). Кстати, о присадках подробнее можно почитать в статье про состав моторного масла. Станет понятно, из чего складываются высокие показатели масла в работе.

По мере разработки новых стандартов, предыдущие признаются устаревшими. Например, на сегодняшний день (2015 год) актуальны градации для бензиновых двигателей:

SN – наиболее современная градация, представлена в октябре 2010 года. Предусматривает лучшую на сегодняшний день защиту от высокотемпературных отложений на поршнях, образование шлама, совместимость с материалами уплотнений. Обеспечивает экономию топлива и сбережение ресурса двигателя, совместимость с системами контроля вредных выбросов в выхлопе и защиту двигателей, работающих на этанолосодержащем топливе вплоть до E85 (марка такого топлива, где содержится 85% этанола и 15% бензина). Кстати говоря, если кто не в курсе, чем занимается масло в машине, рекомендую почитать статью о свойствах моторного масла.
SM – для автомобилей 2010 года выпуска и старше.
SL – для автомобилей 2004 года выпуска и старше.
SJ – для автомобилей 2001 года выпуска и старше.

Более современная ступень градации может использоваться вместо предыдущих.

Для дизельных двигателей:

CJ-4 – наиболее современная градация, также представлена в 2010 году.
CI-4 – для автомобилей 2002 года выпуска и старше. Удовлетворяет требованиям 2004 года к содержанию вредных веществ в выхлопных газах.
CH-4 – для автомобилей 1998 года выпуска и старше.

Все остальные градации являются устаревшими и могут быть без проблем заменены на актуальные в старых автомобилях.

В основном, выпускаемые моторные масла являются универсальными и спокойно могут использоваться как в бензиновых движках, так и в дизелях. В этом случае на этикетке масла указываются и бензиновые, и дизельные градации API через дробь (например, API SN/CF), причём на первом месте указывается градация основного предназначения масла – бензиновое или дизельное. Соответственно, если масло рассчитано только на один тип двигателя, то и спецификация пишется только на этот тип.

На маслах, сертифицированных API можно увидеть вот такие значки, на которых указывается класс (а можно и не увидеть, это необязательный атрибут).

Да, кого-то, наверное, интересует вопрос, а что же за цифра 4 стоит в обозначении СI-4 и других? А это означает, что масло годится для четырёхтактного дизеля. Соответственно, бывают масла и для двухтактных дизелей, правда, класс у них только один – CF-2 (ну, ещё у него был предшественник CD-II, но это уже тема отдельной «жевательной» статьи по классификации API, для «увлечённых», так сказать:)).

01_MASLO

Полученные нами результаты носят относительный характер, применимый только к сопоставлению четырех испытанных синтетик. При сравнении моторных характеристик двигателя в тест включали еще одно масло — относительно простую анонимную полусинтетику того же класса вязкости, взятую как базу для сравнения. Стендовые испытания полностью исключают неопределенность, неизбежную при проверке на реальном моторе в обычных условиях эксплуатации. В последнем случае многое зависит от режимов работы двигателя, его технического состояния, стиля вождения, качества топлива, погоды за бортом и ряда случайных факторов.

Плотность моторного масла при 15 градусах

Плотность не так часто используется при рассмотрении технических параметров масла, но это довольно важный параметр, от которого зависит, насколько хорошо масло будет создавать нужное давление, то есть как быстро и эффективно жидкость будет достигать всех деталей и обеспечивать им надежную смазку. От плотности зависит и качество отведения тепла маслом от деталей и охлаждения двигателя.

По сути от плотности зависит кинематическая вязкость, то есть саму кинематическую вязкость вычисляют, использую значение динамической вязкости и плотности масла. Поскольку температура влияет на плотность, для моторного масла температура измерения данного параметра равняется 15 градусам.

Плотность отработанного масла

В целом плотность масла определяет тип основы и состав присадок. Плотность масла ниже, чем эталонная – то есть плотность дистиллированной воды, так как в смазке в большом количестве присутствуют легкие примеси. С пробегом эти примеси испаряются, а тяжелые наоборот накапливаются, из-за чего плотность отработки масла будет выше, чем у свежего. Измерение плотности – это хороший способ определение подделки. Некоторые подделки – это очищенные отработанные масла, но как бы их не очищали или не дополняли добавками, плотность все равно не вернется к первоначальному значению.

Как измеряется плотность

Плотность моторных масел измеряется по общим правилам физики – соотношение веса к объему, то есть кг/м3. Сама по себе плотность масла не так важна, если только вы не хотите проверить масло на подделку. Важнее сохранение этого параметра, то есть текучести, при изменении температур. Плотность моторных масел измеряется при +15 градусах, в то время как в двигателе температура меняется в широком диапазоне от плюса, до минусы при холодном пуске зимой

По этой причине при рассмотрении технических характеристик при оценке масла большее внимание уделяется динамической и кинематической вязкости, которые по сути являются производными от значения плотности

Значение плотности для синтетики и минералки

По большому счету плотность масла зависит именно от типа основы. Минеральные масла гораздо гуще, поэтому менее стабильны при повышении температуры, чем синтетика. Для минералки диапазон плотности составляет 875-856 кг/м3. Для синтетики 840-860 кг/м3. Но, как я уже говорил выше, важна не сама плотность, а сохранение текучести при рабочей температуре, то есть кинематическая вязкость.

Зимние масла

В качестве примера можно рассмотреть вязкость моторного масла 5w30. Расшифровка вязкости моторного масла для зимних масел следующая.

Для зимних масел создано международное обозначение буквой «w». При расчетах от цифры перед ней необходимо отнять 40, в результате получаем температурный режим, при котором можно использовать смазочный материал. Чтобы узнать температуру проворачиваемости двигателя, необходимо отнять 35.

Выше приведена таблица вязкости моторных масел по температуре. Зимние масла находятся в её верхней части.

Зимние смазочные материалы пригодны к использованию при таких температурных режимах:

0W — рекомендуемо к использованию при морозах до -35-30 о С;
5W — рекомендуемо к использованию при морозах до -30-25 о С;
10W — рекомендуемо к использованию при морозах до -25-20 о С;
15W — масло рекомендуемо к использованию при морозах до -20-15 о С;
20W — масло рекомендуемо к использованию при морозах до -15-10 о С.

Как было уже сказано, вязкость зимних масел также должна отвечать требованиям проворачиваемости, прокачиваемости (не должна быть выше шестидесяти тысяч сантипуаз) и обладать необходимой кинетической вязкостью.

Таблица вязкости моторных масел для холодных условий представлена ниже.

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.

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.

Методики определения и вкладываемый физический смысл

Сегодня для автомобильных масел разработано несколько методик определения всех предусмотренных стандартом показателей вязкости. Все измерения проводятся на специальных приборах – вискозиметрах.

В зависимости от исследуемой величины, могут использоваться вискозиметры различных конструкций. Рассмотрим несколько методик определения вязкости и практический смысл, который закладывается в эти величины.

Вязкость при проворачивании коленчатого вала

Смазка в шейках коленчатого и распределительного валов, а также в шарнирном соединении поршня и шатуна при понижении температуры сильно густеет. Густое масло обладает большим внутренним сопротивлением на смещение слоев относительно друг друга.

При попытке запуска двигателя зимой стартер заметно напрягается. Густая смазка сопротивляется повороту коленчатого вала и не может сформировать так называемый масляной клин в коренных шейках.

Для имитации условий проворота коленвала используется роторный вискозиметр типа CCS. Получаемое при измерении в нем значение вязкости для каждого параметра из таблицы SAE ограничено и на практике означает, насколько масло способно обеспечить холодный проворот коленчатого вала при той или иной температуре окружающего воздуха.

Вязкость при прокачивании

Измеряется в ротационном вискозиметре типа MRV. Масляный насос способен начать закачивать смазку в систему до определенного порога загустения. После этого порога эффективное прокачивание смазочного материала и его проталкивание по каналам затрудняется или вовсе парализуется.

Здесь общепринятым максимальным значением вязкости считается 60000 мПа•с. При этом показателе гарантируется свободная прокачка смазки по системе и доставка ее по каналам до всех трущихся узлов.

Кинематическая вязкость

При температуре 100 °C определяет свойства масла во многих узлах, так как эта температура актуальна для большинства пар трения при стабильной работе двигателя.

Например, кинематическая вязкость при 100 °C влияет на формирование масляного клина, на смазывающие и защитные свойства в парах трения палец / подшипник шатуна, шейка коленвала / вкладыш, распределительный вал / постели и крышки и т. д.

Автоматизированный капиллярный вискозиметр и вискозиметр для измерения кинематической вязкости AKV-202

Именно этому параметру кинематической вязкости при 100 °C уделяется наибольшее внимание. Сегодня его измеряют в основном автоматизированными вискозиметрами различной конструкции и с применением различных методик

Кинематическая вязкость при 40 °C. Определяет густоту масла при 40 °C (то есть приблизительно в момент летнего пуска) и его способность надежно защищать детали двигателя. Измеряется аналогичным с предыдущим пунктом образом.

Динамическая вязкость при 150 °C

Основное назначение этого параметра – понять, как ведет себя масло в паре трения кольцо/цилиндр. В этом узле в нормальных условиях при полностью исправном двигателе держится приблизительно такая температура. Измеряется на капиллярных вискозиметрах различной конструкции.

То есть из всего вышесказанного становится очевидным, что параметры в таблице вязкости масел по SAE комплексные, и однозначной их интерпретации (в том числе касательно температурных границ использования) не существует. Границы, обозначенные в таблицах, имеют условный характер и зависят от множества факторов.

Для чего определяют вязкость

Вязкость меняется в зависимости от назначения и других факторов. Таких как:

Условия работы ДВС;
Режимы работы;
Степень износа;
Вида топлива;
Сезонности.

Понятно, что в гоночном режиме или при работе с прицепом, новому или с большим пробегом двигателю, потребуется масло с разной вязкостью. Чтобы подобрать оптимальный вариант и определяют его вязкость, степень которой отражает цифровой индекс.

Выбор масла для авто на основе вязкости

Подбирая смазку для очередного ТО нужно обращать внимание не только на индекс вязкости, но и на целесообразность применения масел разных категорий. Так если машина эксплуатируется на юге, где не бывает сильных морозов, нет надобности в масле с индексом – 0 или 5

Вполне подойдет всесезонное 10W 40, 15W 30-40. Эти масла не потеряют качество при морозе в -20 и в жару больше +35 °С.

Для езды в условиях, крайнего севера и Сибири нужны 0W 30-40, 5W 30, а для Арктики и вовсе специальные.

Любишь погонять покупаешь с высокой вязкостью. Если машина старенькая и пробег более 100 000 км, то масло должно сочетать низкую вязкость при запуске, с высокой при полном прогреве и больших оборотах. Для такой категории производители выпускают специальные виды типа «Нью лайф» у Мобил

Важно помнить, что чем больше разница между температурой замерзания и потерей вязкости при перегреве, тем меньше у масла меж сервисный пробег

О применяемых маслах для обычной гражданской езды позаботились авто производители. Обычно на последних страницах руководства по эксплуатации у всех марок, есть раздел с перечнем материалов и сроков ТО. Там же и перечень рекомендованных смазочных материалов. Поэтому если вы не практикуете экстремальную езду, то не надо ничего выдумывать, просто следуйте рекомендациям завода изготовителя. Масла с одинаковым индексом вязкости независимо от производителя, должны быть и одинакового качества. Однако на деле это не всегда так. Очень часто под видом уважаемого бренда продаётся поддельное, которое непригодно для работы. Поэтому приобретать лучше у официальных дилеров и представителей заводов производителей. Стоимость, возможно, будет больше, но экономия на масле приведет к излишним расходам при езде и на ремонт двигателя.

Зольность масла

Отработка масла

02_MASLO

Склонность к образованию высокотемпературных отложений определяется визуальной оценкой уровня загрязненности боковых поверхностей поршней. Склонность к образованию низкотемпературных отложений определяется по изменению массы контрольных весовых элементов — деталей двигателя, устанавливаемых в клапанной крышке (сетка маслоотделителя) и в масляном поддоне (приемный грибок масляного фильтра).

Экологические показатели определяются по изменению токсичности отработавших газов при работе двигателя по стандартному циклу испытаний на испытывающемся масле по сравнению с базовым.

Кроме того, оценивали сравнительный темп старения моторного масла и его влияние на показатели двигателя. Ресурсные показатели масла характеризовались динамикой изменения его вязкости, щелочного и кислотного чисел, изменением диспергирующей способности.

В качестве браковочных параметров, на основании которых производилась оценка сохранения работоспособности масла, применяли границы вязкости, определяемые его классом по SAE. Для масла класса SAE 5W‑30: кинематическая вязкость, замеренная при температуре 100 °C, должна быть в диапазоне 9,3–12,6 сСт. Кроме того, масло выбраковывали в том случае, если на каком-то этапе испытаний его щелочное число падало более чем на 50% от начального значения.

Методики определения и вкладываемый физический смысл

Вязкость при проворачивании коленчатого вала

Вязкость при прокачивании

Здесь общепринятым максимальным значением вязкости считается 60000 мПа с. При этом показателе гарантируется свободная прокачка смазки по системе и доставка ее по каналам до всех трущихся узлов.

Кинематическая вязкость

Например, при 100 °C влияет на формирование масляного клина, на смазывающие и защитные свойства в парах трения палец / подшипник шатуна, шейка коленвала / вкладыш, распределительный вал / постели и крышки и т. д.

Автоматизированный капиллярный вискозиметр и вискозиметр для измерения кинематической вязкости AKV-202

Динамическая вязкость при 150 °C

Основные параметры вязкости

Одним из основных параметров являются низкотемпературные показатели.

К данным показателям относятся следующие:

проворачиваемость;
прокачиваемость.

Первый определяет диапазон текучести при низких температурах и указывает на то, какой должна быть максимально допустимая динамическая вязкость. Последняя позволяет коленчатому валу вращаться с такой скоростью, которая обеспечивает хороший запуск двигателя.

Прокачиваемость всегда имеет значение, которое на 5˚С ниже необходимой. Это нужно для того, чтобы масляный насос не начал закачивать воздух вследствие чрезмерного загустевания смазочной жидкости. Параметры прокачиваемости не должны превышать значения в 60000 мПа*с.

Если вы хотите разобраться в том, как определить вязкость моторного масла — следует познакомиться с таким понятием, как спецификация SAE. Это принятый в большинстве стран стандарт, определяющий необходимый уровень вязкости смазки при том или ином температурном режиме.

Вот таблица, где показано, какая классификация соответствует определенной температуре воздуха.