logo1

logoT

 

Индекс вязкости


Индекс вязкости моторного масла. Классификация SAE 5w30 и 5w40 | SUPROTEC

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

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?

Что такое индекс вязкости?

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.

Таблица значений вязкости моторного масла по классификации SAE

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

Значение индекса вязкости в летний и зимний сезон

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!

Определяем качество моторного масла по индексу

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"

  1. Кровь мотора. Основные функции моторного масла автомобиля
  2. Масляный базис. Группы моторных масел. Таблица характеристик
  3. Кулинария масла. Чем отличаются моторные масла
  4. Синтетическое масло против минерального (теория)
  5. Синтетика против минералки (практика)
  6. САЕнтология масла. Классификация моторных масел по SAE
  7. Индексация масла. Индекс вязкости моторного масла
  8. АПИлог масла. Классификация моторного масла по API
  9. Допуск формы «Мерседес». Рекомендованное моторное масло
  10. Читаем инструкцию...Выбор синтетического масла

Что такое вязкость моторного масла и как выбрать масло по вязкости?

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.

Что такое вязкость моторного масла

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:

  • Прокачиваемость. Насос должен без проблем качать масло по системе. Особенно это актуально при низких температурах.
  • Работа при высоких температурах. Масло не должно испаряться и расходоваться на угар.
  • Защита двигателя от износа и перегрева во всех температурных диапазонах.
  • Обеспечение минимальной силы трения между отдельными парами в двигателе.
  • Уплотнение зазоров между деталями цилиндро-поршневой группы.

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».

Что такое индекс вязкости

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 вязкость

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:

  • 0W — обеспечивает лёгкий запуск ДВС при температуре до —35 °С;
  • 5W — при температуре до —30 °С;
  • 10W — при температуре до —25 °С;
  • 15W — при температуре до —20 °С;
  • 20W — при температуре до —15 °С.

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 вязкость

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.

Что будет, если неправильно выбрать вязкость

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:

  • Рабочая температура двигателя будет повышаться, поскольку тепло будет отводиться хуже. Однако при езде на невысоких оборотах и/или в холодную погоду это не критично.
  • Интенсивная нагрузка и/или езда на высоких оборотах может спровоцировать износ отдельных деталей и самого двигателя.
  • Высокая температура двигателя приводит к ускоренному окислению масла, из-за чего оно быстрее теряет свои свойства.

Нельзя заливать маловязкие масла в двигатель, который на них не рассчитан. В противном случае могут возникнуть следующие ситуации:

  • Масляная защитная плёнка на поверхности деталей будет очень тонкой, и детали не получат должной защиты от механического износа и воздействия высоких температур.
  • Большое количество масла будет уходить в угар— высокий расход расход.
  • Возникает риск появления так называемого клина мотора, что грозит сложным и дорогим ремонтом.

Заключение

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

Не игнорируйте индекс вязкости при выборе смазки

Слишком часто индекс вязкости (VI) игнорируется как параметр выбора смазочного материала. Одна из причин заключается просто в том, что она плохо изучена. Некоторые думают, что индекс вязкости включен в класс вязкости ISO, но это не так. Он стоит особняком как независимый дифференциатор эффективности смазочного материала.

Все мы знаем, что вязкость является наиболее важным физическим свойством смазочного материала. Это грубая мера молекулярного состава смазки с точки зрения размера углеводородной цепи. Вязкость определяется созданием трения между молекулами из-за движения жидкости. Чем выше межмолекулярное трение (длиннее молекулярные цепи), тем выше вязкость.

Вязкость определяет толщину и прочность пленки в машинах. Это также влияет на другие важные факторы, такие как те, которые указаны в таблице ниже.


Влияние вязкости

Однако вязкость смазочного материала не имеет смысла, если не указана температура, т. е. температура, при которой измеряется вязкость. И наоборот, машины не заботятся о температуре, поскольку она связана с вязкостью (грубо говоря).

Минимальные, максимальные и оптимальные требования к вязкости, предъявляемые машинами, не учитывают температуру. Вместо этого требования к вязкости машины основаны на таких вещах, как конструкция компонентов (например, подшипников), нагрузки и скорости. Возможно, вы помните, что известная кривая Стрибека не имеет температурной переменной.

Тем не менее, поскольку машинам требуется определенная вязкость, а температура оказывает сильное влияние на вязкость, при выборе вязкости необходимо учитывать среднюю рабочую температуру и температурный диапазон.

Помните, что система ISO Viscosity Grade сообщает о вязкости только при одной температуре: 40 градусов C. Что наиболее важно, для любого масла-кандидата вам необходимо знать, как изменяется вязкость по отношению к изменению температуры.

Индекс вязкости был разработан для этой цели (ASTM D2270) Э. Дином и Г. Дэвисом в 1929 году. Это безразмерное число, полученное эмпирическим путем. На основе методологии пенсильванская нефть (парафиновая) была выбрана в качестве эталона на одном экстремальном уровне, отражающем низкую изменчивость вязкости по отношению к температуре.

Другой крайностью была нефть Техасского залива (нафтеновая). Если смазочное масло было похоже на нефть из Пенсильвании, ему присваивался ИВ, равный 100. Если оно было похоже на сырую нефть Техасского залива, ему присваивался ИВ, равный 0. На полпути между ними был ИВ, равный 50, и так далее. Чем выше индекс вязкости, тем более стабильна вязкость в диапазоне температур (что более желательно). Температуры, используемые для определения VI, составляют от 40°C до 100°C9.0003

Поиск в Интернете по запросу «калькулятор индекса вязкости» приведет вас к нескольким веб-страницам. Вы можете использовать эти калькуляторы различными способами. Например, если вы знаете вязкость смазки при двух различных температурах, вы можете использовать калькулятор, чтобы получить оценку VI. Более того, вы можете ввести одну известную вязкость (и температуру) и индекс вязкости (обычно указанный в паспорте смазочного материала) для расчета вязкости того же смазочного материала при любой другой температуре (например, при рабочей температуре машины).

Сегодня доступны смазочные материалы с индексом вязкости до минус 60. Другие смазочные материалы могут иметь индекс вязкости выше 400. Однако подавляющее большинство смазочных материалов на рынке имеют индекс вязкости от 90 до 160.

Давайте взглянем на два разных масла, которые имеют одно общее свойство — они оба имеют класс ISO VG 150. Однако одно из этих масел (масло A) имеет индекс вязкости 95 (минеральное масло), а другое (масло B) — VI 150 (синтетика). Теперь рассмотрим вязкость этих масел от минус 20 градусов С (минус 4 градуса по Фаренгейту) до 100 градусов С (212 градусов по Фаренгейту). Это показано в таблице ниже.

.
89% специалистов по смазочным материалам учитывают индекс вязкости масла при выборе смазочного материала, согласно недавнему опросу, проведенному на веб-сайте Machinelubrication. com

Если сравнивать масло 95 VI с маслом 150 VI, разница в вязкости составляет 236% при минус 20°С и минус 25% при 100°С. Разумеется, при 40°С разницы нет.0003

Как упоминалось ранее, машина диктует требования к вязкости в зависимости от ее конструкции и условий эксплуатации. Эти условия влияют на температуру, которая, в свою очередь, влияет на вязкость, которая влияет на обеспечиваемую защиту.

Многие машины используют общую смазку для многочисленных зон трения и имеют различные нагрузки, скорости и температуры. Наружное мобильное оборудование обычно работает в этих сложных условиях. Для таких машин нет простого способа определить оптимальную вязкость путем теоретического расчета.

Вместо этого идеальная вязкость оценивается с использованием фактических полевых измерений путем применения метода проб и ошибок (просто тестирование с использованием масел различной вязкости и измерение температуры и защиты от износа).


Сравнение двух разных масел с одинаковым классом вязкости

Для машин с постоянной нагрузкой, постоянной скоростью и постоянной температурой окружающей среды идеальная вязкость очень часто приводит к самой низкой стабилизированной температуре масла. Масла с более низкой или более высокой вязкостью (чем оптимальная вязкость) обычно повышают стабилизированную температуру масла либо из-за потерь при перемешивании (слишком большая вязкость), либо из-за механического трения (слишком низкая вязкость).

Если условия непостоянны (переменные нагрузки, переменные скорости, переменные температуры окружающей среды и т. д.), то для стабилизации оптимальной вязкости требуется не только оптимальная вязкость, но и высокий индекс вязкости. Чем более изменчивы условия, тем больше потребность в маслах с высоким индексом вязкости.

Кроме того, имейте в виду, что для очень многих машин в прошлом не предпринимались экспериментальные или теоретические попытки определить оптимальную вязкость. Выбор вязкости - скорее дикая догадка. Это также требует смазки с высоким индексом вязкости.

Вы также должны учитывать, что система классов вязкости ISO (ISO 3448) основана на 50-процентном увеличении между классами. Таким образом, если вы переходите от ISO VG 100 к VG 150, это 50-процентный скачок. Когда все варианты вязкости различаются на 50 процентов, трудно добиться точного выбора смазочного материала. Эти большие ступени вязкости еще более усиливаются при более низких температурах. Это еще одна причина выбирать смазочные материалы с высоким индексом вязкости.

VI масла также может дать вам полезную информацию о составе смазочного материала, включая тип и качество базовых масел. Например, высокоочищенные и чистые минеральные масла будут иметь соответственно более высокие индексы вязкости. Некоторые присадки, такие как присадки, улучшающие индекс вязкости и депрессорные присадки, также влияют на индекс вязкости. Помните, что масла с добавлением присадок, улучшающих индекс вязкости, особенно некоторых типов, склонны к необратимой потере индекса вязкости и вязкости с течением времени. Существуют тесты ASTM для измерения стабильности индекса вязкости смазочных материалов, подвергающихся воздействию высокого сдвига.

Значения индекса вязкости указаны почти во всех технических описаниях имеющихся в продаже смазочных материалов. Это простое число существует не просто так, и его следует строго учитывать при написании спецификаций на смазочные материалы почти для всех машин.

.

Об авторе

Что это такое и почему это важно