Рабочая температура масла в двигателе: на что она влияет, и что влияет на нее
Этот показатель определяет низкотемпературные характеристики масла и тоже относится к стандарту SAE J300, в нем обозначается первой цифрой и буквой W. Большинство водителей определяет применяемость масла в зимний период в своем климате только по этим двум символам в маркировке SAE, но по своему опыту могу сказать, что не стоит. Некоторые масла с маркировкой 10W могут иметь более выдающиеся низкотемпературные характеристики, чем масла 5W, если рассматривать показатели динамической вязкости. Этот показатель напрямую зависит от состава масла, то есть его основы. К примеру, большое влияние на низкотемпературные качества оказывает ПАО, синтетика лучше сохраняет текучесть в мороз, чем минеральные или полусинтетические масла. Так что при выборе смотрите на показатель динамической вязкости CCS или MRV – чем он дальше от верхнего порога, тем лучше.
CCS и MRV – что это и как определяется
И кратко определимся, что это за показатели. CCS (Cold Crank Simular) – имитация холодного пуска, определяет максимальную вязкость при заданной отрицательной температуре, которая позволит запустить двигатель штатными системами запуска. Вязкость CCS определяется при температурах от -10 до -35 градусов Цельсия, установленная температура зависит от класса масла по SAE, показатели для каждого класса можете посмотреть в таблице ниже.
MRV (Mini Rotary Viscometer) – тест на прокачиваемость. В данном случае определяется максимальная динамическая вязкость масла, при которой оно прокачается по каналам во все пары трения в момент пуска мотора. То есть первый тест определяет, при каких температурах пуск будет возможен, а второй тест – при каких он будет безопасен, без длительного масляного голодания деталей. Этот показатель определяется при температуре от -15 до -40 градусов Цельсия, тоже зависит от класса вязкости по SAE.
| Класс вязкости | Имитация холодного пуска CCS | Прокачиваемость MRV |
|---|---|---|
| 0W | 6200 при -35 | 60000 при -40 |
| 5W | 6500 при -30 | 60000 при -35 |
| 10W | 7000 при -25 | 60000 при -30 |
| 15W | 7000 при -20 | 60000 при -25 |
| 20W | 9500 при -15 | 60000 при -20 |
| 25W | 13000 при -10 | 60000 при -15 |
Учитывайте, что в тестах до указанной температуры остужается именно масло. В реальных условиях температура двигателя редко опускается до того же значение, что и температура окружающего воздуха. К примеру, если зимой у вас за окном -35 градусов, двигатель должен простоять без работы двое суток, чтобы масло в нем остыло до такой же температуры.
Симптомы сгорания масла
Существует четыре основных симптома закипания смазочного вещества. Среди них:
изменение показаний термостата. Каждый автомобиль оснащается специальным индикатором на приборной панели, с помощью которого водитель всегда может следить за температурой моторной смазки. При хорошо прогретом двигателе стрелка индикатора должна указывать на среднее значение (небольшие отклонения – не больше одного деления – допустимы в обе стороны). Но как только владелец транспортного средства заметил, что стрелка медленно, но верно ползет в направлении красной границы, значит пришло время бить тревогу — температура автомобильного масла начала повышаться.
звук кипения. Не во всех, но во многих случаях при появлении подобной проблемы возникает характерный для кипения масла звук. Спутать его ни с чем невозможно.
дым. Еще один симптом критического повышения – дым, валящий из подкапотного пространства
Обратите внимание, что его появление может сигнализировать не только о кипении масла, но и о закипании охлаждающей жидкости. В последнем случае он будет локализован преимущественно в районе бачка, предназначенного для заливания антифриза или тосола.
черные выхлопы
Если вы не заметили первые три симптома, или по какой-то причине они не образовались, но температура масла чрезмерно возросла, то выхлопной газ начнет приобретать сине-черный цвет. Его интенсивность возрастет, и не заметить его будет невозможно.
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Температура кипения масла должна быть значительно выше температуры кипения сырого бензола, чтобы при отгонке в бензол попадало только незначительное количество масла. Масло не должно растворяться в воде, а удельный вес его должен значительно отличаться от единицы для более быстрого отстаивания его от воды.
Температура кипения масла на 150 — 300 С выше, чем у воды. В процессе кипения масла происходит процесс его разложения ( крекинг-процесс) и на изделиях образуется газо-паровая пленка.
Гурвича , по мере повышения температуры кипения масел количество образующихся средних эфиров серной кислоты растет.
Известно, что в присутствии водяного пара температура кипения масла резко снижается. Часть острого пара перед поступлением в бензольную колонну предварительно проходит регенератор, способствуя испарению в нем регенерируемого поглотительного масла, и вместе с парами масла направляется в бензольную колонну для отдувания из масла бензола.
Для улучшения условий регенерации растворителя его температура кипения должна быть значительно ниже температуры кипения масла.
Вязкость регенерируемых масел восстанавливается при испарении из них горючего, температура кипения которого значительно ниже температуры кипения масла. Температурный режим испарения зависит от фракционного состава топлива.
Отгон горючего — бензина, керосина и др. из отработанного масла основан на том, что температура кипения горючего значительно ниже температуры кипения масла, в результате чего при нагревании вначале испаряется и отделяется горючее.
Было показано, что величина этого порога близка к мощности, которая была бы рассеяна с сопел и паропровода, если бы их излучение на корпус насоса можно было считать излучением черного тела при температуре кипения масла.
С повышением температуры кипения масел их вязкость возрастает. Остаточные масла более вязкие, чем дистиллятные. Парафиновые углеводороды нормального строения характеризуются наименьшей вязкостью. С разветвлением цепи их вязкость возрастает. Циклические углеводороды значительно более вязкие, чем парафиновые. При одинаковой структуре вязкость нафтенов выше, чем аренов. Наибольшую вязкость имеют смолисто-асфальтеновые вещества. Важнейшей характеристикой масел является изменение их вязкости с температурой.
С повышением температуры кипения масел их вязкость возрастает. Остаточные масла более вязкие, чем дистиллятные. Парафиновые углеводороды нормального строения характеризуются наименьшей вязкостью. С разветвлением цепи их вязкость возрастает. Циклические углеводороды значительно более вязкие, чем парафиновые. При одинаковой структуре вязкость нафтенов выше, чем аренов. Наибольшую вязкость имеют смолисто-асфальтеновые вещества.
Отгон горючего из отработанных масел основан на разности температур кипения горючего и масла. Температура кипения горючего значительно ниже температуры кипения масла, поэтому при подогреве отработанного масла происходит в первую очередь испарение горючего, которое при этом отделяется от масла / Температурный режим, необходимый для извлечения горючего из отработанного масла, зависит от качества топлива и метода его отгонки. Вполне очевидно, что чем выше пределы выкипания топлива, тем более высокая температура необходима для удаления тяжелых ( хвостовых) фракций топлива из отработанного масла.
Отгон Горючего основан на разности температур кипения горючего и масла. Так как температура кипения горючего значительно ниже температуры кипения масла, то при подогреве отработанного масла происходит испарение горючего.
Фитоцпдное действие минеральных масел обусловлено, как указывалось выше, их физико-химическими свойствами и химическим составом. Решающее значение при этом имеют вязкость и температура кипения масел. Более опасны для растений вязкие тяжелые масла. В силу своей малой подвижности они сравнительно слабо проникают в листья, но и медленно улетучиваются из них, что способствует нарушению физиологических процессов.
Растворитель должен легко и полно регенерироваться. Для этого его температура кипения должна быть значительно ниже температуры кипения масла. Однако слишком низкая температура кипения также нежелательна, ибо приводит к необходимости вести процесс под давлением.
Фитотоксичность минеральных масел обусловливается содержанием ароматических и непредельных углеводородов и зависит от температуры кипения масел и от их вязкости.
Вспышка и воспламенение индустриального масла
Эти два параметра относятся к высокотемпературным критическим точкам эксплуатации.
Определение
При повышении температуры материала начинается его испарение с образованием газовой смеси над поверхностью. Если к возникшему облаку поднести источник открытого огня, произойдет быстрогаснущая вспышка, которая не приведет к возгоранию масла.
Наименьшая температура, при которой происходит описанный процесс, называется температурой вспышки вещества.
Если продолжать нагрев материала, то в определенный момент загорится само масло, причем огонь продержится в течение пяти секунд и дольше. В этот момент фиксируется температура возгорания масла.
Причины
Во-первых, тепловые параметры вещества могут изменяться в течение его эксплуатации. Во время использования смазки происходят процессы окисления, внутренние химические реакции. Образуются смеси с лаками, красками, появляются нагар, вкрапления мелких частиц, образующихся при трении деталей мотора.
Данные процессы ускоряются при работе агрегата в условиях повышенных температур, самовоспламенении.
Во-вторых, при возникновении подтекания горючего, например, в автомобильном двигателе. Бензин или дизельное топливо имеют более низкие тепловые показатели вспышки. Смешиваясь со смазкой, они понижают значения температуры возгорания моторного масла.
Для топлива температуру вспышки определяют в закрытом тигле в соответствии с ГОСТ 6356-75, тогда как для моторных масел применяют метод Кливленда (открытый).
Рассмотрим значения тепловых показателей для некоторых жидкостей.
Из таблицы видно, что тепловые показатели топлива заметно ниже, чем у веществ, применяющихся для смазки двигателей.
Например, подсолнечное нерафинированное масло становится непригодным для употребления уже при 107 °C. А самую высокую тепловую обработку допускается проводить с использованием топленого масла (гхи). Оно сохраняет характеристики до 252 градусов Цельсия.
Признаки
Основанием для того, чтобы заподозрить критическое повышение температуры в двигателе, могут стать:
- показания приборов, которые монтируются в автомобилях и на некотором промышленном оборудовании: если стрелка термостата приближается к красной зоне, необходимо принять меры для охлаждения механизма;
- характерный звук закипания смазки или хлопо́к при вспышке;
- появление дыма вокруг оборудования или из-под капота машины;
- выхлопы автомобиля черного цвета.
При возникновении одного или нескольких признаков перегрева мотора стоит немедленно приступить к устранению появившейся проблемы.
Опасность
При перекаливании снижается вязкость смазывающего состава.
Это, в свою очередь, приводит к:
- уменьшению зазора между деталями механизма;
- ускорению процессов окисления, вступлению состава в химические реакции, старению масла;
- появлению нагаров, отложений, способных спровоцировать детонационный взрыв двигателя;
- образованию пленки, которая запекается на внутренних поверхностях;
- вспышке и возгоранию механизма, который может уничтожить оборудование или автомобиль за считаные минуты.
Что делать, если закипело масло?
Если вы стоите в пробке или на парковочном месте и заметили горение масла, сразу же заглушите мотор. Паниковать не нужно, главное – остановить работу двигателя.
При появлении дыма из подкапотного пространства во время езды останавливать машину нужно следующим образом:
- Минимизируйте нагрузку на силовую установку – для этого уберите ногу с педали газа, чтобы понизить обороты.
- Включите автомобильную печь на максимальный обдув – это позволит вывести из рабочей зоны часть перегретого воздуха и снизить его концентрацию в движке.
- Если позволяют дорожные условия, прокатитесь накатом до полной остановки автомобиля. Встречный поток ветра охладит моторный отсек.
- Как только машина остановится, выждите еще 5 минут и только после этого глушите двс.
Помните! Во время повышения температурного параметра внутри двигательной системы нельзя допускать резкого торможения транспортного средства.
Температура или точка дымления (кипения) растительных масел и животных жиров – описание и подробные таблицы
На тему температуры дымления различных масел и жиров в интернете статей уже немало. Однако, в поисках информации по интересующим меня маслам, я столкнулся с проблемой: в разных статьях встречаются разные данные. И чему верить — непонятно. Ведь ни один из сайтов я не могу назвать достоверным источником, потому что все они полуразвлекательные и тупо перепечатывают друг у друга статьи.
Также предмет этой статьи часто называют температурой кипения, что вроде как неверно, потому что масла не кипят (кипит попавшая в них влага), а дымятся либо горят.
Тогда я обратился к англоязычному интернету, и, хвала гуглу, там был сайт, которому я мог довериться — Википедия.
Собственно, эта статья и таблицы с точкой дымления растительных масел и животных жиров — являются преимущественно переводом на русский язык статьи из англоязычной Википедии. Мои же дополнения здесь и дальше — напечатаны курсивом.
Точкой дымления масла или жира является температура, при которой, в определенных условиях, летучие соединения образуются в количестве, достаточном для того, чтобы стал ясно виден исходящий синеватый дым. При этой температуре из масла начинают выходить летучие органические соединения, такие как свободные жирные кислоты, а также распадающиеся продукты окисления с короткой цепью. Эти летучие соединения распадаются в воздухе, образуя копоть. Точка дымления указывает предел температуры, до которой можно использовать определенное растительное масло или животный жир.
Температура дымления коррелирует с количеством свободных жирных кислот в масле. Их количество колеблется в широких пределах, в зависимости от происхождения продукта и степени его очистки (рафинации). Точка дымления масла тем выше, чем более оно рафинированное и чем ниже количество содержащихся в нем свободных жирных кислот.
В результате нагрева масла в нем образуются свободные жирные кислоты. Чем дольше осуществляется нагрев, тем больше образуется кислот, что приводит к понижению температуры дымления. Это одна из причин, почему не следует использовать одно и то же масло для фритюра более двух раз. Качество масла ухудшается гораздо активнее при периодическом обжаривании, нежели при непрерывном.
Значительно выше температуры дымления находится температура горения — точка, в которой пары из масла могут начать воспламеняться при контакте с воздухом.
Таблицы с температурой дымления масел и жиров
Далее вы можете ознакомиться с двумя таблицами: в одной указаны точки дымления растительных масел, в другой — животных жиров (включая сливочное масло). Отсортированы они в алфавитном порядке.
Знаком «*» возле температуры отмечены те масла / жиры, по которым англоязычная Википедия пока не знает достоверных источников. Тем не менее, и на эти значения в принципе можно ориентироваться — я думаю, данная информация всё равно надежнее той, которую можно найти в русскоязычном интернете.
Если вы просматриваете сайт на смартфоне, и таблица не влезает на экран, причем не помогает даже поворот экрана, ну или просто если вам так удобнее, то вот таблица в виде картинки.
Температура дымления растительных масел
| Авокадо | 270°C | |
| Арахисовое | нерафинированное | 160°C* |
| рафинированное | 232°C | |
| Виноградной косточки | 216°C* | |
| Горчичное | 254°C* | |
| Грецкого ореха | нерафинированное | 160°C* |
| полурафинированное | 204°C* | |
| Камелии | 252°C* | |
| Касторовое | рафинированное | 200°C |
| Кокосовое | virgin | 177°C |
| рафинированное | 204°C | |
| Конопляное | 165°C* | |
| Кукурузное | нерафинированное | 178°C |
| рафинированное | 232°C | |
| Кунжутное | нерафинированное | 177°C |
| полурафинированное | 232°C | |
| Льняное | нерафинированное | 107°C |
| Макадамии | 210°C* | |
| Маргарин | 182°C* | |
| Миндальное | 216°C* | |
| Оливковое | extra virgin | 160°C |
| extra virgin, с низкой кислотностью | 207°C | |
| virgin | 210°C | |
| рафинированное или безвкусное | 199°-243°C | |
| pomace (полученное из жмыха) | 238°C | |
| Пальмовое | дифракционированное | 235°C |
| Подсолнечное | нерафинированное | 107°C* |
| полурафинированное | 232°C* | |
| рафинированное | 227°C | |
| высокоолеиновое, нераф. | 160°C* | |
| Рапсовое (каноловое) | нерафинированное | 107°C |
| рафинированное | 204°C | |
| отжатое на экспеллере | 190°-232°C | |
| высокоолеиновое | 246°C* | |
| Рисовое | 254°C* | |
| Сафлоровое | нерафинированное | 107°C* |
| полурафинированное | 160°C* | |
| рафинированное | 266°C | |
| Соевое | нерафинированное | 160°C* |
| полурафинированное | 177°C* | |
| рафинированное | 238°C | |
| Фундучное | 221°C* | |
| Хлопковое | 216°C |
Температура дымления животных жиров
| Сливочное масло | 150°C |
| Топленое сливочное масло, в том числе гхи | 252°C* |
| Говяжий жир | 215°C* |
| Свиное сало | 190°C |
Содержание калия в продуктах питания – таблицы с количеством и пояснения
Оптимальная температура моторного масла
Используемые в промышленности группы материалов, предназначенные для смазывания гидравлических передач, оборудования, измерительной аппаратуры, станков, имеет разнообразный режим эксплуатации.
Рабочая температура материала зависит от его вязкости. Чем выше ее уровень, тем при больших тепловых нагрузках будут сохраняться эксплуатационные свойства индустриального масла.
Нормирование параметров для мало- и средневязкого материала производится при температуре 50 °C, а тяжелого (высоковязкого) – при 100 °C.
Рабочий диапазон эксплуатации масла ограничивается двумя величинами. Нижнее значение – это температура застывания, а верхнее – воспламенения паров.
Для механизмов опасна любая крайность, а при достижении больших тепловых показателей появляется угроза загорания мотора.
Вспышки и замерзание автомасла
Вспышки
Состояние, при котором масло вспыхивает, если приблизить к нему пламя газа, называется температурой вспышки. При нагреве смазки накапливаются особые пары (от испаренного масла), способствующие возгоранию.
Данный показатель указывает на то, насколько масло летуче, на уровень его очищения.
Замерзание
Состояние, при котором автомасло лишается тягучести и подвижности, называется температурой замерзания. При застывании резко увеличивается вязкость, парафин кристаллизуется. Смазка делается тверже, пластичнее.
Советы по подбору и замене смазочной жидкости:
- Смазка, у которой большая вязкость при высокотемпературных условиях, применяется в спорткарах.
- Нежелательно лить ее в обыкновенную машину. Подбирая автомасло, лучше опираться на то, что прописано в эксплуатационном руководстве.
- Лучше не заливать в движок масло, характеристики которого превышают рекомендуемые автопроизводителем.
- Оттенок нефтепродукта не имеет большого значения. Присадочные вещества, содержащиеся в масле, придают ему черный цвет.
- Лучше менять автомасло с периодичностью, определяемой автоизготовителем.
- Если машина нередко ездит по внедорожной местности, менять нефтепродукт необходимо в пару раз чаще, чем прописано в руководстве.
- Если оттенок расходника поменялся, это не значит, что он потерял собственные характеристики. Масло вымывает отложения из ДВС, которые остаются в нем.
- Лучше не мешать минералку с синтетикой.
- При выполнении доливки в мотор используйте ту же смазку, что уже залита.
- Промывка необязательна, если соблюдались сроки замены.
Какую масляную жидкость приобрести, чтобы обеспечить надежную защиту деталей собственного автомобиля? Лучше всего, конечно, выбрать продукт, который рекомендует ваш автопроизводитель. Определение оптимальных для двигателя характеристик нефтепродукта – сложный процесс. Изготовитель проводит множество различных тестов, чтобы установить, какое автомасло будет самым подходящим для какого-либо мотора.
В реальных условиях диапазон допустимых температурных условий может расшириться. Обусловлено это климатом, который в Российской Федерации достаточно жесткий (особенно зимой). Каждый автолюбитель должен уметь подбирать оптимальную смазку, основываясь на рекомендациях производителя своей машины, а также на реальных дорожных условиях. Это предоставляет возможность максимально продлить эксплуатационный период любого транспортного средства, будь то легковушка, микроавтобус либо же грузовик.
Часто можно услышать про такое понятие, как температура кипения моторного масла. На что влияет этот параметр и как он связан с похожими определениями, наподобие температуры горения или вспышки – рассмотрим ниже.
Небольшой ликбез о динамических свойствах моторного масла.
Данная теория вырезана из одной моей работы по моторным маслам.
Для удобства понимания, оставлю ее в виде изображения.
В качестве введения:
Одним из важных показателей эксплуатации моторных масел является показатель динамической вязкости CCS, зависящий от низкотемпературных свойств и вязкости смеси базовых масел, и содержания модификатора вязкости.
Что касаемо взаимосвязи CCS и HTHS. При слишком низких значения CCS, в момент пиковых температурных нагрузок, значение HTHS будет ниже допустимого уровня или на границе уровней. Что скажется на прочности и толщине масляной пленки, и как следствие, износ ЦПГ и ГРМ.
В следующий раз выложу еще один пункт по моторным маслам. Как только защищу свой проект по этой тематике. 🙂
SsangYong Kyron 2013, двигатель бензиновый 2.3 л., 150 л. с., полный привод, механическая коробка передач — просто так
Комментарии 17
Интересно. А что с этим в жизни делать, для тех кто не в теме? "5 на 30" как то понятнее))
А что понятно из 5W-30? )))
С этим, да к примеру не гонятся за значениями CCS с запасом 1000 и выше (если при приобретении масла, смотрите паспорт качества), как многие это делают. На oil club часто вижу сравнивают этот покзатель и оценивают по нему "крутость" масла, не зная подводных камней. 🙂
А что понятно из 5W-30? ))) — я тоже улыбнусь)) Лучше поясните, какой показатель CCS выбирать?
Как минимум кинематика, как максимум низтотемпературные по прокачиваемости.
Изсходя из своей работы, ориентир по CCS для меня с запасом около 600 единич.
Пример, 10W — норма н.б. 7000, берем 6400. 5W — норма н.б. 6600, берем 6000 и т.д.
"Пример, 10W — норма н.б. 7000, берем 6400. 5W — норма н.б. 6600, берем 6000 и т.д."
Ничего не понял. Что такое "н.б.", не понял, что такое 6400 вместо 7000, тоже. В общем, спасибо большое, наверно мне это и не нужно. При выборе ориентируюсь на показатель 5w40 и имя производителя. Остальное фирма выберет за меня (и за миллионы других обычных водителей))
"н.б." — это "не более"
7000 это норма для масел 10W и 15W согласно классификации масел SAE J300.
Простой вопрос, когда машину выбираете или иную технику, подход ведь иной?) Все изучается досконально.
Но ладно, пользоваться инфой или нет, дело сугубо каждого.
Информация лишь для понимания, если есть к этому интерес. 🙂
Молодец, прикольный лигбез. Только вот видеш общество не знает как его прокомментировать. А вот если бы ты написал про использование Лукойловского масла в енговских моторах, как понимающевого человека, я думаю эта бы тема вызвала больший интерес и повод для дискуссий.
Спасибо.
Делюсь знаниями, для тех кому интересно это. Кто хочет понимать не только то, что такое 5W-40 и 0W-30. :)))
Очень много статей, где к примеру сравнивают CCS, с криками: "У этого масло ниже, оно круче. Зимой запустится без труда". Да согласен, запуск в низкие температуры будет лучше, но что на счет высоких температур?)))
Низкий CCS зачастую получают высоким содержание маловязкой базы, а это угар, тонкая масляная пленка. Высокое содержание загустителя (модификатора вязкости), что увеличивает нагар и отложения. Но при этом общество ведется на это, со словами "круто, заверните две". :))))
Я никогда не пишу о том, какое масло хорошее, а какое гу…но. Т.к. обычной физико-химии для этого мало. МОжно лишь примерно сказать о качестве масла и оставаться в догадках. Есть подобный пост у меня, но там явно видно, что г…
Нужны полноценные испытания в движках (на стендах). Такие испытания стоят от сотни тысяч, до миллионов. Если среди общества есть желающие проспонсировать подобные вещи, чтобы узнать как ведет себя к примеру Лукойл (который все так любят, но не знаю за что), то милости просим. ))))
Как масляная пленка может быть "тонкой"? Думайте, прежде чем писать))
О, все верно, думайте прежде чем писать.
Что такое гидродинамический режим смазывания, граничное смазывание и смешанное?
Есть выражение прочность масляной пленки, а толстая/тонкая пленка это оставьте для продаванов масел.
Вы даже не поняли смысл написанного выше))
Вы видимо, химмотолог по образованию?)
Изучите терминологию о которой я Вам выше написал и тогда поговорим.
Расшифровка лабораторных анализов моторных масел
Чтобы научиться делать выбор масла правильно и осмысленно, опираясь не только на показатель вязкости по SAE и допусков, необходимо понимать все технические характеристики масел. В своих обзорах я постоянно привожу таблицу с лабораторными показателями масел – динамическая и кинематическая вязкость, плотность, индекс вязкости, содержание различных веществ и прочее. Чтобы вам было проще разбираться в этих показателях и понимать их, я создал эту статью, где подробно пройдусь по каждому показателю, объясню, зачем используется каждый из них и какие применимые нормы этих показателей для масел разного класса.
- Плотность моторного масла при 15 градусах
- Плотность отработанного масла
- Как измеряется плотность
- Значение плотности для синтетики и минералки
- Кинематическая вязкость моторного масла при 40 и 100 градусах
- Как связана кинематическая вязкость и стандарт SAE J300
- Как измеряется кинематическая вязкость
- Динамическая вязкость HTHS
- Кинематическая вязкость при выборе моторного масла
- Динамическая вязкость моторного масла CCS и MRV
- CCS и MRV – что это и как определяется
- Индекс вязкости моторного масла
- Вспышка и замерзание моторного масла
- Сульфатная зольность
- Что определяет параметр сульфатной зольности
- Как определяется сульфатная зольность готового масла
- На что влияет сульфатная зольность
- Классификация масел в зависимости от количества сульфатной золы
- Общее щелочное число (TBN)
- Общее кислотное число (TAN)
- Содержание серы
- Испарение масс NOACK
- Присадки
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 моторных масел должна быть в пределах 0,8-0,9 кг/м3, но бывают масла и с показателем в пределах 0,7-0,95 кг/м3.
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.
Кинематическая вязкость моторного масла при 40 и 100 градусах
О значении кинематической вязкости я уже писал в статье, где разбирал вязкость SAE, но немного освежу информацию и здесь. Чтобы вы понимали, что это за показатель, зайдем издалека. Масло в двигателе не сохраняет одну стабильную температуру, во время движения она постоянно меняется и может достигать 140-150 градусов. На приборную панель выводятся показания температуры охлаждающей жидкости, которая в норме не превышает 90 градусов, температура масла же в основном далека от этого показателя.
Как связана кинематическая вязкость и стандарт SAE J300
При нагреве масло становится жиже, и чем выше температура, тем выше текучесть масла. Стандарт SAE J300 прописывает значения вязкости разных марок масел при высоких и низких температурах. Об отрицательных температурах мы поговорим ниже.
Вторая цифра вязкости по SAE – это и есть высокотемпературное значение, то есть какая максимальная и минимальная вязкость при 40 и 100 градусах должна быть у масла, чтобы оно могло называться Xw-20, Xw-30, Xw-40 и т.д. Большинство водителей думает, что это указание на климат, при котором может использоваться масло, но это в корне не верное утверждение. Это показатель вязкости масла при рабочих температурах.
Зачем это нужно. Двигатели имеют совершенно разные конструкции, в зависимости от модификации, отличается расстояние между трущимися элементами, толщина масляных каналов. От текучести масла при рабочей температуре зависит толщина масляной пленки и проходимость его по масляным каналам, при недостаточной вязкости пленка будет недостаточно толстой, движущиеся детали трутся друг об друга и наступает их износ. При избыточной вязкости масло не сможет прокачаться по каналам и наступит масляное голодание, пленка на трущихся деталях будет слишком толстой, что приведет к перегрузке и перегреву. Речь идет о толщине, равной микронам, но все же для двигателя важны и такие значения.
Как измеряется кинематическая вязкость
Специальным прибором, который измеряет время, необходимое образцу для истечения при заданной температуре. Измеряется в мм2/с. Для масел разной вязкости по SAE приняты разные пороги вязкости при 40 и 100 градусах, чаще всего при оценке масла обращают внимание на вязкость при очень высокой температуре, то есть при 100 градусах по Цельсию. Посмотреть стандарты вы можете в таблице ниже.
| Класс вязкости | Динамическая вязкость при 150 градусах и высокой скорости сдвига |
|---|---|
| 20 | 2.6 |
| 30 | 2.9 |
| 40 | 2.9 для классов 0W-40, 5W-40, 10W-40 |
| 40 | 3.7 для классов 15w-40, 20W-40, 25W-40 и 40 |
| 50 | 3.7 |
| 60 | 3.7 |
Кинематическая вязкость при выборе моторного масла
С этим все понятно, выбираем масла только в той категории вязкости по SAE, которая рекомендована производителем двигателя. Но здесь мы видим следующую картину: у каждого производителя свой показатель кинематической вязкости, который не выбивается за рамки стандарта SAE, но все же может иметь значительную разницу. Здесь тоже нельзя оценивать масла: больше – значит лучше.
Если кинематическая вязкость стоит на самой высокой границе стандарта, такое масло покажет высокие защитные качества, будет хорошо удерживаться на деталях (хотя эта способность зависит не только от вязкости), но при этом усилит сопротивление деталей, то есть вызовет перегрев и потребует бОльших затрат топлива для движения. Масла с вязкостью у нижней границы хорошо смажут детали, потребуют меньших затрат топлива для их движения, но при перегрузке могут не создать необходимую защиту, то есть подходят в основном для спокойной езды.
Вывод: выбираем масла в необходимом классе SAE по своим потребностям, для полуспортивной езды – погуще, для обычной езды – пожиже. Но не забывайте, что кроме показателя кинематической вязкости на степень защиты маслом двигателя влияют и остальные технические характеристики масла, которые мы рассмотрим далее.
Динамическая вязкость моторного масла CCS и MRV
Этот показатель определяет низкотемпературные характеристики масла и тоже относится к стандарту SAE J300, в нем обозначается первой цифрой и буквой W. Большинство водителей определяет применяемость масла в зимний период в своем климате только по этим двум символам в маркировке SAE, но по своему опыту могу сказать, что не стоит. Некоторые масла с маркировкой 10W могут иметь более выдающиеся низкотемпературные характеристики, чем масла 5W, если рассматривать показатели динамической вязкости. Этот показатель напрямую зависит от состава масла, то есть его основы. К примеру, большое влияние на низкотемпературные качества оказывает ПАО, синтетика лучше сохраняет текучесть в мороз, чем минеральные или полусинтетические масла. Так что при выборе смотрите на показатель динамической вязкости CCS или MRV – чем он дальше от верхнего порога, тем лучше.
CCS и MRV – что это и как определяется
И кратко определимся, что это за показатели. CCS (Cold Crank Simular) – имитация холодного пуска, определяет максимальную вязкость при заданной отрицательной температуре, которая позволит запустить двигатель штатными системами запуска. Вязкость CCS определяется при температурах от -10 до -35 градусов Цельсия, установленная температура зависит от класса масла по SAE, показатели для каждого класса можете посмотреть в таблице ниже.
MRV (Mini Rotary Viscometer) – тест на прокачиваемость. В данном случае определяется максимальная динамическая вязкость масла, при которой оно прокачается по каналам во все пары трения в момент пуска мотора. То есть первый тест определяет, при каких температурах пуск будет возможен, а второй тест – при каких он будет безопасен, без длительного масляного голодания деталей. Этот показатель определяется при температуре от -15 до -40 градусов Цельсия, тоже зависит от класса вязкости по SAE.
| Класс вязкости | Имитация холодного пуска CCS | Прокачиваемость MRV |
|---|---|---|
| 0W | 6200 при -35 | 60000 при -40 |
| 5W | 6500 при -30 | 60000 при -35 |
| 10W | 7000 при -25 | 60000 при -30 |
| 15W | 7000 при -20 | 60000 при -25 |
| 20W | 9500 при -15 | 60000 при -20 |
| 25W | 13000 при -10 | 60000 при -15 |
Учитывайте, что в тестах до указанной температуры остужается именно масло. В реальных условиях температура двигателя редко опускается до того же значение, что и температура окружающего воздуха. К примеру, если зимой у вас за окном -35 градусов, двигатель должен простоять без работы двое суток, чтобы масло в нем остыло до такой же температуры.
Индекс вязкости моторного масла
Указывается чаще всего трехзначным числом, гораздо реже двузначным, такие показатели индекса присущи минеральным маслам, которые уже практически не используются для легковых автомобилей.
Этот показатель редко берут для оценки масла, а напрасно, ведь именно он показывает, как будет меняться внутреннее трение в зависимости от температуры масла. То есть указывает на стабильность масла при высокой нагрузке. Чем выше индекс, тем стабильнее масло.
Рассчитывается индекс довольно сложно, для этого используется сложная формула, построенная на эмпирических расчетах, выведенных из двух эталонных смазок, в формулу вводят значения кинематической вязкости масла при 40 и 100 градусах Цельсия и получают необходимое значение.
Обычно индекс варьирует от 140 до 180 единиц, но есть некоторые масла с индексом сверх 200 единиц.
Например, это отдельная категория смазок японского производства, изготавливаются на основе ПАО или сложных эфиров с добавлением особого пакета присадок, но такие масла редко используются, так как применимы для небольшого количества модификаций двигателей.
При оценке индекса вязкости следует учитывать вязкость масла, чем оно жиже, тем выше индекс. Оценивать индекс проще всего в сравнении с конкурентами. К примеру, для масел 10W-40 индекс может быть в пределах 150-160 единиц, а для 5w-30 на уровне 160-180.
Вспышка и замерзание моторного масла
Высокотемпературные показатели масла измеряются не только кинематической вязкостью, есть еще такой параметр, как температура вспышки. Его определяют в отрытом или закрытом тигле, для масла используется метод открытого тигла, закрытый используется для топлива. К маслу приближают пламя газа и определяют, при какой температуре оно вспыхнет. Этот процесс зависит от количества накопленных паров, то есть испарений, которые и вспыхивают. То есть показатель вспышки указывает на летучесть масла и чистоту его основу.
Чем чище основа и чем меньше испаряется, тем выше будет вспышка. Хорошее масло должно иметь показатель вспышки от 225 градусов Цельсия.
Температура замерзания – это температура, при которой масло теряет свою тягучесть и подвижность. При застывании вязкость растет, кристаллизуется парафин в составе, масло становится твердым и пластичным. По этому показателю тоже можно оценивать поведение масла в мороз. Чем ниже температура замерзания, тем лучше. Как и в случае с динамической вязкостью, она зависит от состава масла и качества его основы.
Сульфатная зольность
Что определяет параметр сульфатной зольности
Сульфатная зольность – это содержание в масле различных твердых и неорганических соединений, которые образуются после сжигания смазочного материала. Определяется в процентах от общей массы масла.
Есть два понятия зольности – зольность базового масла и сульфатная зольность. Если объяснять просто, то обычная зольность указывает на чистоту базового масла, то есть сколько в самой базе без добавления пакета присадок содержится солей и несгораемых примесей. Сульфатная же зольность определяется для уже готового масла с добавленным пакетом присадок, и она определяет количество присадок и их состав, это относится к солям натрия, калия, фосфора и других веществ.
При рассмотрении характеристик масла зольность должна быть максимально низкой, чтобы оно могло называться качественным. По международным требованиям и нормам она не должна превышать 2%.
Почему так? В любом ДВС некоторое количество масла испаряется под воздействием высокой температуры, то есть угорает. Этот процесс приводит к тому, что несгораемые примеси, которые всегда есть в масле, оседают на стенках. То есть чем выше у масла зольность, тем больше будет этого налета. Особенно чувствительны к высокой зольности системы, оборудованные сажевыми фильтрами, для них можно использовать только масла из специальной категории LowSAPS – малозольные масла.
Как определяется сульфатная зольность готового масла
В лаборатории масло сжигают при температуре 775 градусов до образования твердых остатков, именно эта твердая масса и есть та самая зола, несгораемые остатки, которые оседают на стенках двигателя и забивают систему очистки выхлопных газов. Массу остатков соотносят с количеством тестируемого масла и выводят процентное соотношение.
Если говорить о зольности чистой основы, без присадок, то зачастую она не превышает 0,005%, в готовом же масле мы говорим о цифрах в 2%, эту разницу дают добавляемые в масло присадки. То есть мы получаем такую картину – чем «жирнее» пакет присадок в масле, тем больше будет золы. Так что рассматривать этот показатель можно двояко. С одной стороны, масло должны быть чистыми не оставлять отложений на двигателе. С другой стороны, высокая зольность говорит о богатом пакете присадок.
На что влияет сульфатная зольность
Кроме того, что высокое содержание сульфатной золы приводит к большому количеству налета внутри двигателя, она влияет на некоторые еще параметры масла. Зольность напрямую связана с щелочным числом моторного масла, о котором еще поговорим ниже. Количество золы прямо пропорционально количеству щелочи, то есть чем больше золы, тем больше щелочи и тем выше моющие свойства масел.
Количество зольных отложений при сгорании сказывается на температуре вспышки масла, о которой уже говорили выше. Особенно хорошо это заметно в отработке. Со временем присадки выгорают, и чем меньше их остается, тем ниже температура вспышки, то есть эксплуатационные качества масла падают.
Если говорить о самой конструкции автомобиля, то масла с большим количеством золы негативно сказываются на системе зажигания, затрудняют пуск в мороз, загрязняют элементы системы очистки выхлопа – катализаторы, сажевые фильтры, системы EGR. А малозольные масла, в свою очередь, не обеспечивают нужную защиту для нагруженных двигателей.
Классификация масел в зависимости от количества сульфатной золы
Классификация ACEA уделяет большое внимание сульфатной зольности масел и даже подразделяет их на категории, в зависимости от ее содержания в готовом составе:
- Full Saps – полнозольные смазки, допускается содержание золы в пределах 1-1,1%.
- Mid Saps – среднезольные смазки, допускается содержание золы от 0,6 до 0,9%.
- Low Saps – малозольные, менее 0,5%.
Зачастую производители размещают информацию на канистре масла о принадлежности масла к той или иной категории.
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.
Общее кислотное число (TAN)
Кислота встречается не только в отработке масла, кислотные компоненты в небольшом количестве есть и в свежем масле и это нормально, обусловлено добавлением активных сернистых присадок. Поэтому в технических характеристиках масла и лабораторных анализах указывают общее кислотное число TAN.
Химические кислотные компоненты в новом масле слабо кислотные, они не оказывают негативного влияния на металл двигателя. Чаще всего они колеблются в пределах 1,5-3,0 мгКОН/г. При оценке кислотного числа в масле, опираемся на принцип – чем меньше, тем лучше. И обращаем внимание на количество щелочи. То есть если в масле щелочи 8, а кислоты 2, оно сработается быстрее, чем то, в котором при 2 мгКОН/г кислоты 10 щелочи.
Кислота в свежем масле зависит от пакета присадок, например, противоизносный пакет ZDDP дает довольно много кислоты. То есть чем жирнее пакет, тем больше будет кислотность и это нормально. В отработке кислоты тем больше, чем больше пробег, о чем говорили выше.
Содержание серы
Количество серы в свежем масле определяется как массовая доля, то есть в процентах. Этот показатель зависит от природы нефти, из которой готовили базу, от качества ее очистки. Современные методы очистки позволяют создавать масла с низким содержанием серы.
По количеству серы в анализе можно определить степень очистки базы и используемый пакет присадок – на сульфонатах кальция или на салицилатах кальция. В первом случае серы будет до 0,400%, во втором 0,200-0,260%. Если серы более 0,500%, это чаще всего говорит о том, что в базе есть минеральное масло первой группы, чаще всего встречается в полусинтетике с высокой вязкостью.
Испарение масс NOACK
Этот показатель определяется как количество испарившегося масла в течение 1 часа при температуре 250 градусов Цельсия и постоянном потоке воздуха. Измеряется в процентах. Чем ниже этот показатель, тем выше стабильность масла при высоких температурах и тем меньше будет его расход. Стоит обращать внимание, что NOACK зависит от вязкости масла, чем она выше, тем ниже NOACK. Кроме вязкости на испаряемость влияет химический состав, поверхностная адгезия, наличие полимерных загустителей и другое.
По NOACK можно определять качество масла, этот показатель ограничивают требования международных стандартов ACEA, API, допусков автопроизводителей. По NOACK можно делать выводы о составе масла. А вот судить о расходе масла по этому показателю можно только косвенно, так как расход зависит не только от испарения, но и еще от множества факторов.
Присадки
Молибден – модификатор трения, антиоксидант, за счет уменьшения трения снижает шум от работы двигателя. Чаще всего встречается в маслах с американскими стандартами API и ILSAC, но иногда встречается и в европейских маслах. В свежих стандартных маслах содержание молибдена обычно колеблется в пределах 50-75ppm. На данный момент это один из самых эффективных модификаторов трения.
Фосфор – противоизносная присадка из пакета ZDDP. Может встречаться и в модификаторах трения MoDTP.
Цинк – еще один компонент ZDDP.
Барий – встречается в составе очень редко, но может использоваться в качестве моющего и диспергирующего компонента, ингибитора коррозии.
Бор – беззольный дисперсант сукцинимида бора, удерживает продукты сгорания во взвешенном состоянии, имеет высокие моющие и нейтрализующие качества. Бор выступает и в качестве растворителя для противоизносных и антифрикционных присадок. С пробегом его количество в масле снижается.
Магний – моющий, нейтрализующий и диспергирующий компонент, в масле присутствует в виде сульфоната магния или салицилата магния (более современный). Сульфонаты магния считается не такими эффективными, как детергенты на основе кальция, они содержат много серы и не так эффективно нейтрализуют кислоты в сравнении с кальцием.
Кальций – входит в состав масел в качестве моющих и нейтрализующих присадок. Чаще всего встречается сульфонат кальция или салицилат кальция. Отмывает загрязнения и удерживает их во взвешенном состоянии. Определить большое количество сульфоната кальция можно по высокому содержанию серы и высокой зольности. Салицилат кальция показывает низкую золу и серу, при этом самого кальция в анализе тоже будет меньше в сравнении с сульфонатом кальция, иногда в половину меньше.
Натрий – еще один моющий компонент, который в масле используется в виде сложных соединений сульфоната натрия и салицилата натрия. В некоторых маслах встречается в сочетании с кальцием, так как эта пара дает меньшую зольность. Есть соединения натрия, которые используются и как противоизносная присадка.
Титан – некоторые моторные масла содержат соединения титана в качестве противоизносной присадки, снижает трение и износ. Соединения титана приходят на смену пакета ZDDP, так как является более экологичными, то есть лучше совместимы с катализаторами выхлопных газов.
Кремний – чаще всего встречается в отработке, но попадается и в анализе свежего масла, входит в состав в качестве антипенной присадки.