Что означает индекс вязкости
Индекс вязкости масла: что это и для чего нужен?
Подавляющее большинство автовладельцев имеет общее представление о вязкости смазочных материалов. Как минимум, всем знакома классификация по SAE. Однако единицы понимают достаточно глубоко в этом вопросе, чтобы осознанно подбирать моторные и трансмиссионные смазки для своих автомобилей.
Одной из ключевых категорий, определяющих эксплуатационные свойства смазочного материала, это индекс вязкости масла. Что это такое, на что влияет и насколько в целом этот индекс является важным параметром – попробуем разобраться в материале статьи.
Что такое вязкость смазочного материала в целом
Для определения характеристик любого масла в общем случае используются три общепринятые категории вязкости:
Касаемо автомобилей актуально рассматривать только две категории: кинематическую и динамическую.
Динамическая вязкость – наиболее понятный параметр. Она определяет силу внутреннего трения между слоями смазочного материала. Этот показатель не привязан к внешним условиям и просто указывает на силу трения в масле без точки привязки к какой-либо величине. Измеряется в пуазах (П).
Кинематическая вязкость рассчитывается на основе динамической. Но здесь расчеты проводятся уже с учетом плотности.
То есть кинематическая показывает, как изменяются вязкостные свойства смазочного материала при изменении плотности масла. Эта категория более объективна и применима для описания работы смазки в двигателе внутреннего сгорания.
Чем больше значение этого параметра, тем лучше защитный слой держится на поверхности деталей, менее охотно стекает и требует больше внешних усилий для разрушения образованной пленки.
Это в общем случае, без учета модификаторов. С другой стороны, густые смазки плохо прокачиваются по системе и требуют большей энергии на преодоление силы трения внутри них. То есть влияют на расход топлива.
Ранее считалось, что именно более густые смазочные материалы лучше всего справляются с защитой двигателей от износа. Однако сегодня эта тенденция изменилась. И главную роль стали играть присадки.
То есть даже легкотекучие смазки из полиальфаолефинов отлично справляются с защитой современных двигателей, при этом, не требуя больших усилий на прокачку и смазывание разбрызгиванием. А это существенно сказывается на экономии топлива.
Как рассчитывается и на что влияет индекс вязкости
Для многих автовладельцев чаще трехзначная (реже двухзначная, для дешевых минеральных масел, которые сегодня почти нигде не используются) цифра на канистре не несет в себе смысловой нагрузки.
Большинство автомобилистов традиционно смотрят лишь на тип базы (синтетика, полусинтетика, минералка), назначение (бензиновое или дизельное) и класс по SAE. Однако мало кто знает, что означает индекс вязкости.
О чем говорят цифры на канистре с моторным маслом — видео
Или знают, но не придают этому параметру большого значения. А зря. Именно эта категория может многое сказать о качестве и технологичности смазки.
То есть этот параметр косвенно указывает на стабильность смазки при изменении температурного режима, что определяет его технологичность.
Чтобы рассчитать индекс вязкости смазочного материала, необходимо знать две величины: кинематическую вязкость при 40 и при 100 °C. Путем введения этих данных в не самую простую формулу, которая строится на основе эмпирических расчетов, выведенных из двух эталонных смазок, просчитывается искомый индекс.
В интернете в свободном доступе на многих ресурсах представлены бесплатные калькуляторы индекса вязкости масла. Достаточно два указанных выше параметра – и программа автоматически произведет расчет.
На практике большинство производителей смазочных материалов упростили эту задачу для настолько глубоко интересующихся характеристиками смазки покупателей. Рассматриваемый индекс иногда указывается на канистре (чаще всего в таблице с второстепенными значениями на обороте тары).
Как стоит рассматривать индекс вязкости масла
Расшифровка индекса вязкости масла в практическом ее применении довольно проста: чем выше этот параметр, тем стабильнее ведет себя смазка при изменении температуры. У подавляющего большинства современных смазок этот параметр находится в пределах от 140 до 180 единиц.
Существуют отдельная категория маловязких смазочных материалов, в основном японского производства, в которых этот показатель может переваливать за 200.
В основном эти масла созданы на основе технологичных баз, таких как полиальфаолефинов или сложных эфиров, с добавлением особых присадок, увеличивающих температурную стабильность.
Какой индекс вязкости масла лучше?
Это сложный и неоднозначный вопрос. В общем случае лучше тот индекс, который больше. Однако для каждой отдельно взятой категории существуют некоторые рамки. И назвать оптимальное число для этого параметра, охватывающее все смазочные материалы для ДВС, сложно.
Например, для традиционных синтетических и полусинтетических смазок класса 10W-40 по SAE вполне нормальным можно считать 150-160 единиц. Для менее густых масел типа 5W-30 это параметр будет несколько выше, в среднем 160-180 единиц.
Маловязкие смазочные материалы могут иметь до 240 единиц. А ультра новые маловязкие смазки класса 0W-16 или 0W-10 даже больше. Однако на рынке их почти нет. Да и сфера применения у настолько маловязких продуктов пока еще очень узка.
Расшифровка индекса вязкости моторного масла
Точная расшифровка цифр SAE
Показатели высокотемпературной вязкости означают следующее:
30 – масло пригодно к использованию при жаре до +20-25 град. С
40 масло пригодно к использованию при жаре до +35-40 град. С
50 масло пригодно к использованию при жаре до +45-50 град. С
60 масло пригодно к использованию при жаре до +50 град. С и выше
Область применения масла классифицируется в основном по API (American Petroleum Institute)– обозначения API ставится две буквы (например, SJ или CF), первая из которых обозначает тип двигателя: S-бензиновый мотор, C-дизельный. Вторая буква конкретизирует условия применения масла – современный двигатель или старый, с турбиной или без. Если масло обозначено API SJ/CF – значит, оно подходит и для бензиновых и для дизельных моторов данной категории.
Обозначения API для бензиновых моторов:
SC – автомобили, разработки до 1964 годов
SD – автомобили, разработки 1964-1968 годов
SE – автомобили, разработки 1969-1972 годов
SF – автомобили, разработки 1973-1988 годов
SG – автомобили, разработки 1989-1994 годов, для жестких условий эксплуатации
SH – автомобили, разработки 1995-1996 годов, для жестких условий эксплуатации
SJ – автомобили, разработки 1997-2000 годов, лучше энергосберегающие свойства
SL – автомобили, разработки 2001-2003 годов, увеличенный срок эксплуатации
SM – автомобили разработки с 2004 года, SL+повышенная стойкость к окислению
При смене типа масла, по классификации API можно идти лишь «по возрастающей», и менять класс лишь на парочку пунктов. К примеру, вместо SH использовать SJ, обычно масло более высокого класса уже содержит необходимые присадки «предыдущего» масла. Однако, к примеру переходить с SD (для старых авто) на SL (для современных авто) не следует – масло может оказаться слишком уж агрессивным.
Обозначения API для дизельных моторов:
CB – автомобили до 1961 г., высокое содержание серы в топливе
CC – автомобили до 1983 г., работающие в тяжелых условиях
CD – автомобили до 1990 г., много серы в топливе и тяжелые условия работы
CE – автомобили до 1990 г., двигатель с турбиной
CF – автомобили с 1990 г., с турбиной
CG-4 – автомобили с 1994 г., с турбиной
CH-4 – автомобили с 1998 г., под высокие нормы токсичности США
CI-4 – современные автомобили, с турбиной, с клапаном EGR
CI-4 plus – аналогично предыдущему, под высокие нормы токсичности США
Есть еще один важный момент. Принято считать, что, например, масло с вязкостью 10W-40 лучше, чем 15W-40. Это связано с тем, что многие привыкли к следующим шаблонам: синтетика имеет класс вязкости 5W-40, полусинтетика — 10W-40, минералка — 15W-40. Но ведь на рынке уже представлены фирмы, которые производят 100-процентную синтетику классов вязкости 10W-40, 10W-60, 15W-50, 15W-60 и даже 20W-60. Существуют и минеральные масла «нетрадиционной» вязкости, например, 10W-30. Поэтому следует запомнить, что вязкость не является главным показателем качества или базовых составляющих масла. А чтобы выяснить, синтетическое оно или нет, лучше просто прочесть его характеристику.
API — не просто знак качества
Следующий стандарт — API, разработанный Американским институтом нефти. Некоторые продавцы преподносят покупателям эту классификацию как своеобразный знак качества — мол, чем выше класс, тем лучше. На самом деле это всего лишь разделение масел по эксплуатационным свойствам.
Согласно API масла делятся на смазочные материалы для бензиновых двигателей (категория S) и для дизельных (категория C). Каждая из этих категорий, в свою очередь, делится на классы.
С маслами для дизелей все просто. Они в основном относятся к классу CF. Это значит, что данная продукция пригодна для эксплуатации в высокофорсированных дизельных двигателях как с турбонаддувом, так и без него.
Классификация масел для двигателей, работающих на бензине, разнообразнее. Начнем с классов SF и SG, так как предшествующие им уже не актуальны. Масла SF предназначены для двигателей машин, запущенных в серийное производство с 1980 по 1989 гг., SG — для моторов легковых автомобилей и легких грузовиков 1989 — 93 годов выпуска. Спрос на эту продукцию обусловлен невысокой ценой и соответствием требованиям производителей двигателей, снятых с производства и морально устаревших. В качестве примера можно привести моторы «вазовской» «классики», для которых вполне достаточно, чтобы масла соответствовали требованиям класса SG.
Стандарт SH был предназначен для моторов, серийное производство которых было начато в 1994 году, и заменяет все предыдущие классы. Но как раз с середины 90-х технический прогресс начал продвигаться вперед семимильными шагами. Поэтому «правление» класса SH продлилось недолго.
Его «наследник», класс SJ, принятый в 1996 году, в основном соответствует SH. Разница лишь в дополнительных требованиях к расходу масла, экономии топлива и способности масла не образовывать отложений при нагреве. Этот класс одобрен большинством производителей для применения в двигателях 90-х годов выпуска.
Но для современных автомобилей этих требований оказалось недостаточно. Поэтому в новейших бензиновых моторах применяются масла, соответствующие классу SL, который введен с 2001 года. В отличие от предыдущих, масла класса SL характеризируются большей стабильностью, меньшей летучестью и достаточным ресурсом для увеличенного срока эксплуатации до замены (если таковой рекомендован производителем двигателя).
Экономить можно не всегда
«Третий кит» классификации автомасел внедрен ACEA (Ассоциацией европейских автопроизводителей). О его «тонкостях» знают далеко не все профессиональные продавцы и мастера автосервиса. А зря. Ведь если не обращать внимания на классы ACEA, необходимость капремонта мотора может возникнуть гораздо раньше.
Среди масел есть так называемые энергосберегающие. По названию нетрудно догадаться, что они предназначены для экономии топлива. За счет чего она достигается? Существует такой показатель как HT/HS (High temperature/High shear viscosity) — вязкость масла в условиях высокой температуры и большой скорости сдвига. Обычное масло при температуре 150О С остается достаточно вязким (HT/HS > 3,5 мПа·с), при этом топливо не экономится, но обеспечивается нормальная защита двигателя. Если же при этих условиях вязкость снижается больше (HT/HS от 2,9 до 3,5 мПа·с), детали мотора перемещаются легче, обеспечивая экономию горючего. Поэтому такое масло называют энергосберегающим. Но, как нетрудно догадаться, при этом одновременно снижается толщина масляной пленки, которая должна защищать детали от износа при высоких температурах.
Заведомо негативно относиться к энергосберегающим маслам не стоит. Ведь некоторые двигатели разработаны именно «под них». В основном это моторы японских автопроизводителей. Лишь эти масла могут легко поступать к узлам трения по их узким маслопроводам. Ресурс таких двигателей от этого не сократится. Энергосберегающие масла можно применять только в том случае, если они рекомендованы заводом-изготовителем автомобиля! Например, BMW и Mercedes-Benz их не рекомендуют. Нельзя их применять также в большинстве старых автомобилей любых марок, двигатели которых нуждаются в усиленной защите. Вот и получается, что экономить можно не всегда.
Рассмотрим две категории классификации АСЕА, которые имеют отношение к легковым автомобилям. Категория А — это масла для бензиновых двигателей, В — для дизельных. По принципу энергосбережения они структурированы одинаково. Классы А1, А5, В1, В5 — энергосберегающие. Остальные (А2, А3, В2, В3, В4) — стандартные. И если вы запомните этот нехитрый принцип, то уже не купите энергосберегающее масло к старенькому автомобилю, двигатель которого нуждается в усиленной защите.
Круговая порука
Все три «кита» классификации автомасел связаны между собой. Например, если по API масло относится к классу не выше, чем SH, то по ACEA оно не может соответствовать энергосберегающим классам А1 или А5, так как требования к энергосбережению появились только начиная с класса SJ. В то же время, если по АСЕА продукт имеет класс А5, то по API он должен соответствовать SL, поскольку только у классов этого уровня есть требования к ресурсу для удлиненного пробега между заменами масла. Еще одна связь — универсальные масла делятся на два класса: бензиновые и дизельные, как по API, так и по АСЕА.
Классы вязкости также имеют связь с классификацией АСЕА. Обычно энергосберегающим классам А1, В1, А5 и В5 соответствуют высокотемпературные показатели 30 и ниже (например, 5W-30, 10W-30 и т. д). А масла с показателем 40 и выше (например, 5W-40, 15W-50) соответствуют классам А2, А3, В2, В3, В4, то есть энергосберегающими не являются.
Вязкость (Viscosity) — внутреннее трение или сопротивление течению жидкости. Эта характеристика является важнейшим физико-химическим свойством масла, оказывающим влияние на силу трения. Существуют два показателя: кинематическая и динамическая вязкость.
Порядок расположения категорий S и C в индексе не случаен. Если на этикетке написано, например, «SJ/CF», значит, масло универсальное и предназначено для бензиновых и дизельных двигателей, но предпочтительнее для применения в бензиновых. Если наоборот — «CF/SJ», то это универсальный продукт, больше ориентированный на дизели.
Теперь о применении. Для «Жигуленка» или старенькой иномарки (70-х — 80-х годов выпуска) вполне подойдет масло с показателями SAE — 15W-40, API — SF/CD или SG/CD, АСЕА — А2/В2. Если вы бороздите необъятные просторы родины на переднеприводном ВАЗе или на иномарке 90-х, выбирайте масло по SAE 15W-40 или 10W-40, по API — SH/CF или SJ/CF, по АСЕА — А3/В3. Для двигателей новейших автомобилей параметры масла должны быть следующими: SAE — 5W-40 или 0W-40, API — SL/CF, АСЕА — А3/В3/B4. Заметьте, что в этом перечне не упомянуты энергосберегающие классы и стандарты. Их применение специфично. Поэтому, если хотите точно знать, какое масло рекомендовано к применению в вашем автомобиле, загляните в руководство по эксплуатации. Если же его нет, перед покупкой не поленитесь открыть каталог по подбору масел и найти там свою модель, чтобы в дальнейшем осознанно контролировать процесс правильного подбора смазочных материалов.
Вязкость масла
Вязкость масла – один из наиболее важных параметров автомобильного моторного масла. Большинство автовладельцев слышали об этом параметре, видели обозначение вязкости на этикетках канистр с маслом, но мало кто знает, что обозначают эти буквы и цифры и на что они влияют. В своей статье мы расскажем о вязкости масла, системах обозначения вязкости и о том как выбрать вязкость масла для двигателя вашего автомобиля.
Для чего используется масло
Автомобильное масло обеспечивает правильное функционирование различных систем. Оно используется для уменьшения трения, охлаждения, смазки, передачи давления на детали и узлы автомобиля, вывода продуктов сгорания. Самые тяжелые условия работы приходятся на моторные масла. Они должны не терять своих свойств в случае мгновенных перепадов тепловых и механических нагрузок, под воздействием кислорода воздуха и агрессивных веществ, возникающих при неполном сгорании топлива.
Масло создает масляную пленку на поверхности трущихся деталей и снижают износ, защищает от ржавчины, снижает воздействие химически активных компонентов, которые возникают в процессе работы двигателя. Циркулируя в картере двигателя, масло обеспечивает отвод тепла, выводит из зоны контакта трущихся деталей продукты износа (металлическую стружку), уплотняет зазоры между стенками цилиндров и деталями поршневой группы.
Что такое вязкость масла
Вязкость – самая важная характеристика для моторного масла, которая меняется в зависимости от температуры. Масло не должно быть слишком вязким в морозы, чтобы у стартера была возможность провернуть коленчатый вал и у масляного насоса была возможность прокачать масло в системе смазки. При высоких температурах у масла не должна быть малая вязкость, чтобы создавать масляную пленку между трущимися деталями и обеспечивать необходимое давление в системе.
Обозначения моторных масел по классификации SAE
Классификация SAE (Американское Общество Автомобильных Инженеров) характеризует вязкость и определяет в какой сезон можно использовать масло. В паспорте на автомобиль производитель регламентирует подходящие марки.
Масла по классификации SAE делятся на:
Цифра стоящая после буквы W в обозначении моторного масла указывает на его высокотемпературную вязкость, то есть минимальную и максимальную вязкость масла при его рабочих температурах (от 100 до 150 градусов). Чем выше цифра стоящая после буквы W, тем выше вязкость этого моторного масла при рабочих температурах.
Какая высокотемпературная вязкость должна быть у моторного масла для двигателя вашего автомобиля знает только его производитель, именно поэтому рекомендуется строго соблюдать требования автопроизводителя к моторным маслам, которые указаны в руководстве по эксплуатации вашего автомобиля.
Масла с разной степнью вязкостью рекомендуется использовать при разных температурных режимах:
Обозначение моторных масел по стандарту API
Стандарт API (American Petroleum Institute) определяет, где масло должно использоваться. Состоит из двух латинских букв. Первая буква S – бензиновый двигатель, C – дизель. Вторая буква – дата разработки автомобиля.
Бензиновые двигатели:
Для дизельных двигателей:
Кинематическая и динамическая вязкости масла
Для определения качества масла определяют его кинематическую и динамическую вязкость.
Кинематическая вязкость – это показатель текучести при нормальных (+40 о C) и высоких (+100 о C) температурах. Определяется с помощью капиллярного вискозиметра. Для его определения считается время, которое требуется маслу для истечения при заданных температурах. Измеряется в мм 2 /сек.
Динамическая вязкость – показатель, определяющий реакцию смазочного материала в имитаторе реальных нагрузок – ротационном вискозиметре. Прибор имитирует реальные нагрузки в двигателе с учетом давления в магистралях и температуре +150 о C и контролирует, как себя ведет смазывающая жидкость, как изменяется ее вязкость именно в моменты нагрузок.
Характеристики автомобильных масел
Температура вспышки – это величина, характеризующая наличие в масле легких фракций, которые испаряются и выгорают очень быстро, ухудшая качество масла. Минимальная температура вспышки не должна быть ниже 220 о C.
Температура застывания – величина, при которой масло теряет текучесть. Температура указывает момент кристаллизации парафина и полного твердения масла.
Индекс вязкости – характеризует зависимость вязкости масла от изменения температуры. Чем выше этот показатель, тем выше температурный диапазон работоспособности масла. Продукты с низким индексом вязкости позволяют эксплуатировать двигатель только в узком диапазоне температур. Так как при нагревании становятся слишком жидкими и перестают смазывать, а при охлаждении быстро густеют.
Щелочное число (TBN) показывает количество щелочных материалов (гидроксида калия) в одном грамме моторного масла. Единица измерения — мгKOH/г. Наличествует в моторной жидкости в виде моющих диспергирующих присадок. Их присутствие помогает нейтрализовать вредные кислоты и бороться с отложениями, появляющимися во время работы мотора. Со временем TBN падает. Большое падение щелочного числа приводит к коррозии и грязи в картере двигателя. Самым главным фактором падения щелочного числа — наличие серы в топливе. Поэтому масла для дизельных двигателей, где сера в присутствует в большем количестве, должны иметь более высокое TBN.
Кислотное число (TAN) характеризует наличие продуктов окисления в результате длительной работы и перегрева моторной жидкости. Его увеличение говорит об уменьшении ресурса работы масла.
Масляная основа и присадки
Автомобильные масла состоят из масляной основы и присадок. Присадками называются специальные вещества, которые добавляют в масло для улучшения его свойств.
Масляная основа бывает:
В современных маслах доля присадок составляет 15-20%.
По назначению присадки разделяются на:
Минеральные, синтетические и полусинтетические моторные масла
Масло – это смесь углеводородов с определенной структурой расположения атомов углерода. Они могут быть соединены в длинные цепочки или разветвляться. Чем длиннее и прямее цепи атомов углерода, тем лучше масло.
Минеральные масла получают из нефти, используя при этом разные способы:
Синтетическое масло получается из природного газа с помощью наращивания длины цепочек углеводородов. Таким способом легче получить более длинные цепочки. «Синтетика» — гораздо качественней, чем минеральные масла, примерно в три-пять раз. Единственный его недостаток – очень высокая цена.
«Полусинтетика» — смесь минерального и синтетического масла.
Какая вязкость масла лучше подходит для двигателя вашего автомобиля
Для Вашего автомобиля подходит только та вязкость, которая указана в сервисной книжке. Все параметры двигателя протестированы производителем, моторное масло подобрано с учетом всех параметров и режимов работы.
Прогрев двигателя и вязкость моторного масла
В начале работы автомобиля масло в двигателе холодное и вязкое. Соответственно, толщина масляной пленки в зазорах толстая, и коэффициент трения в этот момент высокий. При прогреве двигателя масло быстро прогревается и входит в рабочий режим. Именно поэтому, производители не рекомендуют сразу сильно нагружать двигатель (начинать движение без качественного прогрева) в сильные морозы.
Вязкость моторного масла в рабочих температурах
В условиях высокой нагрузки коэффициент трения увеличивается, и растет температура. Из-за высокой температуры масло разжижается и толщина пленки уменьшается. Коэффициент трения уменьшается и масло охлаждается. То есть, температура и толщина пленки изменяются в строго определенных производителем диапазонах. Именно такой режим позволит маслу хорошо выполнять свое назначение.
Что происходит, когда вязкость масла выше нормы
Если вязкость выше нормы, то, даже когда двигатель уже прогрелся, вязкость масла не упадет до рассчитанного инженером значения. В условиях нормальных нагрузок температура двигателя будет повышаться, пока вязкость не придет в норму. Из этого следует вывод – рабочая температура при работе плохо подобранного моторного масла будет постоянно повышена, что увеличивает износ деталей и узлов мотора.
При больших нагрузках – при экстренном разгоне или на длинном крутом подъеме, температура двигателя поднимется еще выше и может превысить температуру, при которой масло сохраняет свои рабочие свойства. Оно окислится, и в нем будут образовываться лак, нагар, кислоты.
Еще один недостаток слишком вязкого масла – часть мощности двигателя будет уходить на потери от больших усилий прокачки в системе.
Что происходит, когда вязкость масла ниже нормы
Вязкость масла ниже нормы не принесет ничего хорошего для двигателя.Масляная пленка в зазорах будет ниже нормы и просто не будет успевать отводить тепло из зоны трения. Поэтому в этих точках под нагрузкой масло будет сгорать. Продукты угара и металлическая стружка в зазорах между поршнем и цилиндром могут привести к заклиниванию двигателя.
Слишком жидкое масло на новом двигателе, когда зазоры еще не слишком большие, будет работать, но когда двигатель уже не новый, и зазоры сами по себе увеличатся, то процесс угара масла будет ускоряться.
Тонкая масляная пленка в зазорах не сможет обеспечить нормальную компрессию и часть продуктов сгорания бензина будет попадать в масло. Мощность падает, рабочая температура повышается, процесс истирания и угара масла ускоряется.
Такие масла используются на специальных автомобилях, режимы которых рассчитаны на работу именно с этими маслами.
Итоги
Масла одного класса вязкости, имеющие одинаковые спецификации, выполненные компанией, входящей в «большую пятерку» и имеющие одну масляную основу, обычно не вступают в агрессивное взаимодействие. Но если Вы не желаете иметь больших неприятностей, доливать лучше не больше 10-15% от общего объема. В ближайшее время после долива масло, лучше масло поменять полностью.
Перед выбором масла следует выяснить:
Чтобы понять, когда следует менять масло, надо ориентироваться на документацию к автомобилю. Для некоторых машин есть увеличенные периоды (30 000- 50 000 км). Для России с учетом качества топлива, условий эксплуатации и сурового климата следует производить замену через 7 500 – 10 000 км.
Требуется периодически контролировать качество и количество масла. Обращайте внимание на его внешний вид. Пробег автомобиля и количество мото-часов (времени работы) двигателя могут не соответствовать друг другу. Находясь в пробке, двигатель работает в нагруженном тепловом режиме, но одометр не крутится (авто не едет). В результате автомобиль проехал не так много, а двигатель проработал много. В таком случае лучше масло менять раньше, не дожидаясь требуемого пробега по одометру.