16.02.2022
Характеристики масла во многом зависят от его вязкости. Однако существует еще и такое понятие как индекс вязкости.
Чем отличаются эти параметры и как учитывать их при подборе моторного масла? Обо всём по порядку.
Вязкость — это способность масла оказывать сопротивление перемещению одной его части (или слоя) относительно другой. Соответственно, чем выше значение вязкости, тем гуще смазочный материал.
Широко распространено определение вязкости по стандарту SAE J300. Подробно о классификации SAE мы говорили в большом материале о том, как выбрать моторное масло.
Вязкость —
один из основных показателей для моторного масла. Важно, чтобы оно оставалось жидким даже при низких температурах, могло протекать по масляным каналам и защищать детали двигателя от износа и трения. Однако в непрогретом моторе вязкость масла увеличивается, а его текучесть снижается.
В соответствии со стандартом SAE J300 моторное масло должно соответствовать следующим требованиям:
На эти свойства моторного масла влияют динамическая и кинематическая вязкости. Их обозначение есть на канистре моторного масла. Например, одно из самых распространённых — 5W-40.
Первая цифра и буква означают динамическую вязкость, последнее число — кинематическую. В разговорной речи эти обозначения часто называют «вязкость на холодную» и «вязкость на горячую».
Индекс вязкости — это показатель, у которого нет единиц измерения: чем он выше, тем меньше вязкость масла зависит от температуры. Масло с высоким индексом вязкости быстрее поступает в зону трения при низких температурах, а при высоких — эффективнее снижает износ.
Низкий индекс вязкости означает затруднения во время запуска мотора в холодную погоду или снижение защиты деталей от износа при нагреве.
Стоит подчеркнуть: вязкость определяет текучесть жидкости в данный момент и при данных обстоятельствах. Индекс вязкости указывает на изменение вязкости при изменении температуры. Проще говоря: чем выше индекс вязкости, тем лучше, а вот вязкость нужно подбирать в соответствии с температурой внешней среды, при которой используется автомобиль.
Динамическая, или абсолютная, вязкость характеризует силу сопротивления маслянистой жидкости. Сила возникает во время движения двух слоёв масла, удалённых на расстояние в один сантиметр и движущихся со скоростью 1 см/с. Единица измерения силы — Па•с (мПа•с). обозначается английской аббревиатурой CCS. Тестирование отдельных образцов выполняется на специальном оборудовании — ротационном вискозиметре.
Степень вязкости показывает, при какой температуре можно запускать холодный двигатель. Рядом с цифровым значением стоит латинская буква W — первая буква слова winter («зима»).
В соответствии со стандартом SAE J300 динамическая вязкость всесезонных (и зимних) моторных масел определяется так:
Отметим, здесь речь идёт именно о запуске, или проворачиваемости, коленчатого вала. Прокачиваемость в каждом случае будет на 5 градусов ниже.
Для большинства регионов России масла со значением 10W и выше не могут быть рекомендованы как всесезонные. Это указано в допусках разных автопроизводителей для машин, предназначенных для российского рынка. Для России оптимальны масла с низкотемпературной характеристикой 0W или 5W.
Кинематическая, или высокотемпературная вязкость — это величина, показывающая время, за которое некоторое количество жидкости проходит через отверстие определённого диаметра в специальном приборе — капиллярном вискозиметре.
Измеряется высокотемпературная вязкость в мм²/с. Альтернативная единица измерения — сантистокс (сСт). Есть следующая зависимость: 1 сСт = 1 мм²/c = 0,000001 м²/c.
Наиболее популярные классы кинематической вязкости по стандарту SAE — 20, 30, 40, 50 и 60.
Зависимость следующая: чем меньше класс, тем масло жиже. И наоборот, чем выше — тем больше вязкость. Лабораторные тесты проводят при трёх температурах: плюс 40 °С, плюс 100 °С и плюс 150 °С. Так можно увидеть динамику изменения вязкости в разных условиях: нормальных (плюс 40 °С/ плюс 100 °С) и критических (плюс 150 °С). Эти значения приняты за основные точки, хотя испытания проводятся и при других температурах.
При повышении температуры плотность вещества уменьшается, и это значит, что при постоянной динамической вязкости кинематическая будет увеличиваться. И наоборот: при снижении температуры кинематические коэффициенты снижаются.
В последнее десятилетие в мировом автопроизводстве есть тенденция к снижению высокотемпературной вязкости при высокой скорости сдвига — HTHS. Использование масел с низким HTHS экономически и экологически оправдано: такие масла дают большую экономию топлива по сравнению с продуктами с более высокой вязкостью. Подробнее о показателе HTHS мы писали в отдельной статье.
Меньшая вязкость приводит к снижению сопротивления деталей мотора, к увеличению мощности, снижению износа в некоторых узлах двигателя. Кроме того, при использовании маловязких масел выброс СО₂ в атмосферу значительно меньше, чем у масел более высокой вязкости. Подробно об этом мы говорили в одном из прошлых материалов.
Стоит лишь отметить: если двигатель не спроектирован под маловязкие масла (с низким HTHS), использование таких продуктов в нём недопустимо. Поэтому ещё раз напомним: первоочередным фактором при выборе масла будут рекомендации завода-изготовителя авто. Полный чек-лист по выбору можете найти здесь.
Слишком густое или недостаточно вязкое масло может вызвать износ деталей, что в итоге приведёт к дорогому ремонту или замене двигателя.
Если масло слишком густое, могут возникнуть проблемы:
Нельзя заливать маловязкие масла в двигатель, который на них не рассчитан. В противном случае могут возникнуть следующие ситуации:
Вязкость — важный, но не единственный параметр выбора масла. Большую роль играют другие показатели: допуски автопроизводителя, лицензии по стандартам ACEA, API или ILSAC(подробнее о классификации можно узнать в нашем материале), тип базового масла (синтетика, полусинтетика, минералка), особенности конструкции двигателя.
Самая точная информация о том, какое масло необходимо для вашего двигателя, содержится в технической документации к автомобилю. Кроме того, выбрать нужный продукт поможет наш онлайн-подборщик.
К списку статей
Современные двигатели - это чрезвычайно сложные механизмы, состоящие из различных агрегатов и узлов, которые в разной степени подвергаются действию агрессивных продуктов сгорания нефтепродуктов, топлива, высоких температур, скоростей, давлений и т. д. В двигателе внутреннего сгорания не один десяток поверхностей трения нуждается в смазочном масле, роль и требования к качеству которого возрастают по мере совершенствования конструкций.
За последние годы значительно изменились параметры современных двигателей. Так, на 45 % увеличилась литровая мощность, примерно на 18—20 % повысились скорость и среднее эффективное давление, причем эти изменения произошли при уменьшении литрового веса (32-35 %). Предусмотрено дальнейшее повышение литровой мощности и снижение металлоемкости. Повышение экономичности и эффективности, снижение затрат металла на единицу мощности возможны только за счет дальнейшего форсирования двигателей, т. е. еще будут увеличены среднее эффективное давление, степень сжатия, частота вращения, предполагается более широко использовать наддув. Все это повышает теплонапряженность деталей двигателя и ужесточает требования к качеству моторных масел.
Мы живем в России, в которой раз от раза бывает зима. В течение года температура за бортом может меняться от плюс сорока летом до минус сорока зимой, а ездить все равно надо. Здесь нужно вспомнить, что моторное масло имеет одну неприятную особенность - его вязкость сильно зависит от температуры, причем очень сильно (читать подробнее о моторных маслах "Супротек"...). При отрицательных температурах кинематическая вязкость моторного масла может составлять тысячи сантистоксов (единица измерения вязкости, мм2/с), а в зоне рабочих температур она снижается до единиц этих же сантистоксов. Это огромный разброс. Для одного и того же моторного масла вязкость может отличаться в тысячу раз! Лучшее решения для верного выбора автомобильного масла - консультация со специалистом у дилера. Но немного понимать вопрос необходимо и самому.
Вязкость моторного масла зависит от температуры и называется вязкостно-температурной характеристикой (ВТХ) масла. Это его важнейший параметр. Для того, чтобы описать вязкостно-температурную характеристику масла, его производители в техническом описании продукта дают две вязкости: при 40 С и при 100 С, а также указывают еще один параметр, смысл которого понимают не все – индекс вязкости. Что же это такое?
Индекс вязкости – эмпирическое число, которое указывает на степень изменения вязкости масла при изменении температуры. Масла с высоким индексом вязкости проявляют меньшую зависимость вязкости от температуры, чем масла с низким индексом вязкости. Для повышения индекса вязкости проводят глубокую гидроочистку базовых масел или используют вязкостные присадки (маслорастворимые полимеры) или синтетические (полимерные) масла.
Индекс вязкости это расчетная величина, характеризующая вид зависимости кинематической вязкости масла от температуры. Как рассчитывают вязкость моторного масла? При расчете берутся два эталонных автомобильных масла ГОСТ, у которых при 100 С вязкость будет одинаковой, но одно очень сильно густеет при понижении температуры, а вязкость второго от температуры зависит слабо. Индекс вязкости первого эталона принимается равным нулю, второго – ста. Вязкостно-температурная характеристика испытуемого масла сравнивается с эталонными и по специальной формуле определяется его индекс вязкости. Чем он выше, тем лучше.
Вязкостно-температурная характеристика зависит от углеводородного состава базового масла, состава и процента добавки загущающих полимерных присадок.
У базовых масел на основе парафиновых углеводородов индекс вязкости достаточно высокий, около 100. У масел на основе ароматических углеводородов существенно более низкий, около 30-40. У синтетических компонентов, например, полиальфаолефинов (ПАО) выше 150.
Вязкостно-температурная характеристика базового масла для двигателя определяет индекс вязкости и конечного продукта. У сезонных «минералок» индекс вязкости самый низкий: 80-90. У всесезонных загущенных «минералок» он повышается до 90-110. Высоко ценятся улучшенные «минералки» с частичным содержанием синтетических компонентов, в том числе гидрокрекингового происхождения, имеют вязкостно-температурную характеристику с индексом порядка 120-140.
А так называемые «полные синтетики» могут похвастаться индексом вязкости, доходящим до 170-180.
Величина этого параметра связана с первой цифрой спецификации масел по SAE (которая указывается перед W: 0W, 5W и т. д.). Чем она ниже, тем в соответствующем классе масел должен быть выше индекс вязкости.
Автомобильные масла — классификация SAE J-300 DEC99
| Класс по SAE | Вязкость низкотемпературная | Вязкость высокотемпературная | |||
| Проворачивание | Прокачиваемость | Вязкость, мм2/с при t=100°C | Min вязкость, мПа⋅с, при t=150°C и скорости сдвига 106 с-1 | ||
| Max вязкость, мПа⋅с, при температуре, °C | Min | Max | |||
| 0 W | 6200 при -35°C | 60000 при -40°C | 3,8 | - | - |
| 5 W | 6600 при -30°C | 60000 при -35°C | 3,8 | - | - |
| 10 W | 7000 при -25°C | 60000 при -30°C | 4,1 | - | - |
| 15 W | 7000 при -20°C | 60000 при -25°C | 5,6 | - | - |
| 20 W | 9500 при - 15°C | 60000 при -20°C | 5,6 | - | - |
| 25 W | 13000 при -10°C | 60000 при -15°C | 9,3 | - | - |
| 20 | - | - | 5,6 | <9,3 | 2,6 |
| 30 | - | - | 9,3 | <12,6 | 2,9 |
| 40 | - | - | 12,6 | <16,3 | 2,9 (0W-40; 5W-40; 10W-40) |
| 40 | - | - | 12,6 | <16,3 | 3,7 (15W-40; 20W-40; 25W-40) |
| 50 | - | - | 16,3 | <21,9 | 3,7 |
| 60 | - | - | 21,9 | 26,1 | 3,7 |
Понятно, что чем выше индекс вязкости масла, тем проще запустить двигатель холодной зимней ночью. Именно поэтому для зимней эксплуатации «синтетика» подходит лучше. Как показывает практика, есть и определенная связь между износом пар трения двигателя и индексом вязкости. Это, в первую очередь, связано с пусковым износом. Известно, что значительная доля изнашивания пар трения двигателя «сидит» в зоне холодного пуска двигателя.
Пока загустевшее на морозе масло не начнет активно прокачиваться через каналы системы смазывания, подшипники и поршневые кольца работают без смазки.
Скорость изнашивания при этом на порядок выше. И только после повышения температуры масла до такого уровня, когда оно становится текучим, пары трения перейдут в нормальный режим работы. У масел с высоким индексом вязкости такой момент настанет значительно быстрее, потому пусковая пытка пар трения будет короче и мягче.
Так выглядят вязкостно-температурные характеристики моторных масел разных видов. Черная линия – реальная «полная синтетика» с высоким содержанием ПАО, красная – типичная НС-синтетика, «гидрокрекинг» с 10% ПАО, зеленая – «полусинтетика». И все они – «сороковки» по SAE. Разница – только при пуске-прогреве, но это – важно!
Индекс вязкости очень важный параметр, по которому предварительно можно оценить качество приобретаемого моторного масла. Не ленитесь обращать на него внимание! Если увидели в описании якобы «полной синтетики» величину индекса вязкости порядка 140, знайте, в нем процентов 70-80 обычного гидрокрекингового базового масла. В этом случае применимость термина «синтетика» для этой банки остается полностью на совести его производителя.
Кстати, высокий индекс вязкости для «минералки», например, выше 115, тоже подозрителен! Это относительный показатель большого процента содержания полимерных загустителей. Полимеры в масле под действием температур и давлений со временем меняют свою структуру, активно окисляются и разрушаются. Масла с их высоким содержанием будут быстро ухудшать свои смазывающие свойства в процессе работы, то есть иметь малый срок службы. Менять их придется чаще. Чаще чем вы планировали, и чаще, чем обещал вам продавец или мастер СТО.
| Статьи по теме "Моторное масло"
|
Палуб 17 апреля 2020 г. Энергия
Вязкость смазочного материала оказывает большое влияние на производительность и срок службы вашего оборудования. Выбирая смазку с соответствующим индексом вязкости для вашего применения, вы можете свести к минимуму время простоя и затраты на техническое обслуживание.
Вязкость смазочного материала фактически является его сопротивлением течению и сдвигу. На него влияет несколько факторов, таких как загрязнение водой, частицами или другими смазочными материалами, но старение масла также может влиять на вязкость.
Двумя распространенными типами вязкости являются кинематическая вязкость и динамическая вязкость. Динамическая (или абсолютная) вязкость дает информацию о силе, необходимой для того, чтобы смазка текла, а кинематическая вязкость показывает, насколько быстро смазка течет при приложении силы. Единицей динамической вязкости является миллипаскаль-секунда (мПа·с) или эквивалент сантипуаз (сП), а единицей кинематической вязкости — квадратный миллиметр в секунду (мм²/с) или эквивалент сантистокс (сСт).
На вязкость смазочного материала влияет температура: чем выше температура, тем ниже вязкость. Состав и качество смазочного материала определяют, насколько вязкость будет уменьшаться при повышении температуры.
Индекс вязкости (VI) смазочного материала представляет собой скорость изменения вязкости при изменении температуры. Чтобы узнать, соответствует ли смазка требованиям актива в зависимости от диапазона рабочих температур, вы должны понимать VI.
Индекс вязкости смазочного материала определяется путем измерения кинематической вязкости при 40°C и 100°C. Эти измерения затем сравниваются с результатами двух эталонных масел.
Традиционное минеральное масло имеет индекс вязкости от 95 до 100. Индекс вязкости минерального масла высокой степени очистки (гидроочищенный) может достигать 120. Гидрокрекинговое базовое масло будет иметь индекс вязкости более 120, в то время как синтетические масла могут иметь более высокий индекс вязкости. .
На приведенной ниже диаграмме показано, как вязкость (вертикальная ось) двух разных смазочных материалов изменяется в зависимости от температуры (горизонтальная ось). Наклон смазочного материала с высоким индексом вязкости более горизонтален: вязкость остается более стабильной в более широком диапазоне температур.
Это означает, что смазка с более высоким индексом вязкости более желательна, поскольку она обеспечивает более стабильную смазочную пленку в более широком диапазоне температур.
Смазочные материалы с более низким индексом вязкости могут иметь соответствующую вязкость при определенной температуре, но их вязкость может резко снизиться при повышении температуры. Это может привести к повышенному механическому трению и износу из-за потери пленки.
При более низких температурах смазка с низким индексом вязкости может иметь слишком высокую вязкость, что приводит к слабому течению масла, масляному голоданию и пуску всухую.
Чтобы улучшить индекс вязкости, производители могут улучшить смазочный материал с помощью определенных добавок. Таким образом, смазочный материал может быть составлен в соответствии со спецификациями производителя оригинального оборудования.
Мы всегда рекомендуем проверять спецификации производителя оборудования при выборе смазочного материала для вашей области применения. Вы должны учитывать климат и условия эксплуатации вашей техники.
При выборе подходящего смазочного материала с точным индексом вязкости ваше оборудование будет работать лучше и прослужит дольше.
Несколько примеров продуктов с высоким индексом вязкости в ассортименте продукции Q8Oils:
Серия гидравлических масел Q8 Handel подходит для широкого диапазона температур и областей применения. Благодаря очень высокому индексу вязкости >180 это гидравлическое масло обладает исключительными свойствами текучести. Высокая устойчивость к окислению обеспечивает увеличенный интервал замены и срок службы смазочного материала.
Серия синтетических турбинных масел Q8 Volta разработана для использования в паровых и газовых турбинах (и в системах с комбинированным циклом). Благодаря превосходной окислительной и термической стабильности Q8 Volta особенно подходит для экстремальных условий эксплуатации и работы газовых турбин при высоких температурах. При индексе вязкости >130 вязкость остается стабильной в широком диапазоне температур.
После краткого обзора использования моторного масла мы перейдем к одному из самых важных понятий: индексу вязкости масла.
Вязкость — это просто сопротивление жидкости течению. Более высокая вязкость подразумевает более медленный поток и более густую жидкость.
Вязкость изменяется в зависимости от температуры, что обеспечивает защиту и работоспособность при любых обстоятельствах. Таким образом, индекс вязкости измеряет способность моторного масла сопротивляться разжижению при высоких температурах.
Чтобы изменить индекс вязкости, в обычные масла добавляют присадки, обычно пластичные полимеры. Некоторые синтетические масла способны достичь этого изменения без присадок.
SAE (Общество автомобильных инженеров) установило числовой код для обозначения вязкости масла как при высоких, так и при низких температурах.
Число перед W обозначает вязкость масла при более низких температурах, а второе число (после W) обозначает вязкость при рабочих температурах.
Например, это означает, что моторное масло 5W30 имеет меньшую вязкость при более низких и более высоких температурах по сравнению с 10W40.
Вы должны знать об изменениях климата, чтобы ваш двигатель оставался полностью работоспособным. Здесь вы можете увидеть рекомендуемое масло для каждой температуры окружающей среды:
Температура окружающей среды в ºC
Если вам интересно, вы можете найти дополнительную информацию о спецификациях SAE здесь.
Но будьте осторожны: трансмиссионные масла имеют другие номера SAE. Например, 75W9.0 трансмиссионное масло не имеет более высокой вязкости, чем 15W40.
Помимо индекса вязкости, при выборе моторного масла для вашего автомобиля необходимо учитывать и другие факторы.
ACEA (Ассоциация европейских производителей автомобилей) имеет свой стандарт в отношении спецификаций масел. Они подвергают масла серии тестов, которые обновляются, когда требуется изменение законодательства, новых технологий или по другим причинам.
Спецификации ACEA охватывают пассажирские и коммерческие двигатели, разделенные на следующие разделы:
Более подробную информацию о различиях между всеми спецификациями можно найти в официальном PDF-файле ACEA, в частности, на страницах 4 и 5.
С другой стороны, у нас есть спецификации API (Американского института нефти). Они используют двухбуквенную спецификацию, разделяя их на:
Вторая буква спецификации указывает на его качество. Самое низкое качество — это буква А, а каждая буква после А представляет лучшее качество. Например, масло API SN лучше, чем API SJ. Как и в случае со спецификациями ACEA, спецификации можно комбинировать, если масло подходит как для дизельных, так и для бензиновых двигателей. Например, моторное масло может быть SM/CF.
Подробнее о спецификациях API можно узнать на официальном сайте API.
Также может случиться так, что производители создают свой собственный набор требований к своим двигателям.
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
