Что такое вязкость масла? Это один из ключевых показателей качества, общий для всех типов масел. Он отвечает за густоту масла и может существенно изменяться, в зависимости от температуры. Поэтому очень важно, чтобы масло имело достаточную вязкость, позволяющую обеспечивать смазку трущихся деталей и механизмов в широком диапазоне температур.
В этой статье мы простым и понятным языком объясним, что такое вязкость масла, как она изменяется в зависимости от температуры, на какие параметры она влияет, и что означают цифры в обозначении вязкости масла по SAE.
Что такое вязкость масла по SAE
Обозначение SAE принято расшифровывать, как применимость масла к температуре за бортом, которая присуща конкретному региону. Это утверждение верно, но лишь отчасти, и применимо только к низкотемпературному индексу SAE.
Что означают эти цифры в масле. К примеру, вязкость 5W-40 обозначает всесезонное масло, о чем говорит его сдвоенный индекс и буква W. Большинство представленных на рынке масел относятся именно к всесезонным видам, времена масел с одинарным индексом давно канули в Лету,за исключением масел для различных механизмов, бензопил, культиваторов и т.п.
5W здесь указывает на низкотемпературные качества масла: при какой температуре оно не утратит свою текучесть, обеспечит безопасную прокрутку коленвала и пуск мотора в мороз, и полностью замерзнет, сделав прокачку по каналам невозможной. Отчасти можно ориентироваться на этот индекс, выбирая масло для зимы, но все же нужно смотреть на показатели конкретной выбранной марки, так как они могут сильно варьировать.
Индекс 40 в нашем примере показывает высокотемпературные свойства масла. Большинство водителей принимают его, как температуру воздуха вне двигателя, при которой масло можно использовать летом, но это не верно. Масло в моторе прогревается до 100 градусов, и температура воздуха не влияет на его качества. Этот индекс указывает на высокотемпературную вязкость масла при температуре 100 градусов. Это не менее важный показатель, чем зимний индекс, так как указывает на толщину масляной пленки и способность масла прокачиваться по каналам разной толщины. Каждый двигатель имеет свои особенности, и вязкость масла важно подбирать именно из рекомендованных производителем.
Для расшифровки вязкости SAE приняты такие таблицы:
Но, как я уже сказал выше, эти цифры верны лишь отчасти и только в отношении низкотемпературного индекса. Для высокотемпературного вернее рассматривать таблицу кинематической вязкости при 100 градусах, а для низкотемпературной динамической вязкости, их мы рассмотрим далее.
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:
- SC — авто, которые выпускались до 1964 г;
- SD — авто, которые выпускались 1964-1968 г;
- SE — экземпляры, которые выпускались в 1969-1972 г.;
- SF — авто, которые выпускались в период 1973-1988 г.;
- SG — авто, разработанные 1989-1994 г., для эксплуатации в жестких условиях;
- SH — авто, разработанные 1995-1996 годов, для жестких условий эксплуатации;
- SJ — экземпляры, с датой выпуска 1997-2000 г, имеющие лучшее энергосбережение;
- SL — авто, с началом выпуска 2001-2003 г., и имеющие увеличенный срок эксплуатации;
- SM — авто, выпускаемые с 2004 г.;
- SL+повышенная стойкость к окислению.
Для дизельных двигателей:
- CB — авто выпущенные до 1961 г., высокое содержание серы в топливе;
- CC — авто выпущенные до 1983 г., работающие в тяжелых условиях;
- CD — авто выпускавшиеся до 1990 г., котрым пришлось работать в тяжелых условиях и большим количеством серы в топливе;
- CE — авто выпущенные до 1990 г. и двигатель имеет турбину;
- CF — авто выпускавшиеся с 1990 г., с турбиной;
- CG-4 — экземпляры выпускаемые с 1994 г., с наличием турбины;
- CH-4 — авто с 1998 г выпуска., под нормы токсичности, применяемые в США;
- CI-4 — турбированые авто с клапаном EGR;
- CI-4 plus — аналогично предыдущему, под высокие нормы токсичности США.
Индекс вязкости масла
Эти загадочные цифры на канистре – индекс вязкости, принимает во внимание далеко не каждый владелец авто. Это эмпирический, безразмерный показатель, по нему оценивают зависимость вязкости масла от изменений температуры. Чем больше индекс вязкости, тем меньше будет реакция масла на температурный перепад.
Если у масла высокий индекс вязкости, оно будет меньше густеть в мороз, то есть во время холодного пуска, и тем более густым будет оставаться при прогреве до рабочих температурных показателей. Индекс вязкости зависит от молекулярной структуры соединений, которые составляют базу масла. Чем чище минеральная база, тем выше будет его индекс. Самые высокие индексы у синтетики и гидрокрекинга.
Для расчета индекса вязкости масла используют его фактическую кинематическую вязкости при 40 и 100 градусах. Эти данные вбивают в простую формулу, созданную на основе эмпирических расчетов, выведенных из двух эталонных смазок.
Большинство современных масел имеет индекс от 140 до 180 единиц. Есть категории японских масел с низкой вязкостью, где индекс пересекает черту в 200 единиц. Эти масла создаются на основе технологических баз – полиальфаолефинов, сложных эфиров с добавлением особых присадок.
Какой индекс вязкости лучше – сказать сложно. Всегда лучше тот, который выше, так как показывает, что масло может хорошо адаптироваться под температурные перегрузки, но при этом для каждой категории масел SAE свой предел индекса, зависит он и от состава, у синтетических масел всегда будет выше.
К примеру, для традиционных синтетических и полусинтетических масел SAE 10W-40 нормальный индекс 150-160 единиц. Для масел с меньшей вязкостью 5W-30 он выше – 160-180. Маловязкие материалы будут иметь индекс до 240 единиц. А новейшие ультрамаловязкие масла класса 0W-16 или 0W-10 могут иметь индекс еще больше, но в продаже такие масла не найти, так как сфера их применения очень узкая и не относится к обычным автомобилям.
Вязкость моторного масла в рабочих температурах
После того, как двигатель прогрелся, активируется система охлаждения. Один цикл работы двигателя выглядит следующим образом:
- Нажим на педаль газа повышает обороты мотора и увеличивает нагрузку на него, в результате чего увеличивается сила трения деталей (т.к. слишком вяжущая жидкость еще не успела попасть в междетальные зазоры),
- температура масла повышается,
- степень его вязкости снижается (увеличивается текучесть),
- толщина масляного слоя уменьшается (просачивается в междетальные зазоры),
- сила трения снижается,
- температура масляной пленки снижается (частично с помощью охлаждающей системы).
По такому принципу работает любая двигательная система.
Вязкость моторных масел при температуре — 20 градусов
Зависимость вязкости масла от рабочей температуры очевидна. Так же, как очевидно то, что высокий уровень защиты мотора не должен снижаться в течение всего периода эксплуатации. Малейшее отклонение от нормы может привести к исчезновению моторной пленки, что в свою очередь негативно отразится на «беззащитной» детали.
Каждый двигатель внутреннего сгорания, хоть и имеет схожую конструкцию, но обладает уникальным набором потребительских свойств: мощностью, экономичностью, экологичностью и величиной крутящего момента. Объясняются эти различия разницей моторных зазоров и рабочих температур.
Для того, чтобы максимально точно подобрать масло для транспортного средства, были разработаны международные классификации моторных жидкостей.
Предусмотренная стандартом SAE классификация информирует автовладельцев об усредненном диапазоне рабочих температур. Более четкие представления о возможности использования смазочной жидкости в определенных автомобилях дают классификации API, ACEA и т.д.
Кинематическая и динамическая вязкость масла
Именно те показатели, о которых я говорил в начале статьи. От них и зависит установленная вязкость SAE, те самые цифры, которые производитель указывает на канистре.
Кинематическая вязкость показывает текучесть масла при температуре в 40 градусов и 100. Измеряется капиллярным вискозиметром – определяется время истечения жидкости при определенной температуре. Обозначается мм2/с.
Динамическая вязкость тоже измеряется опытным путем. Она показывает силу сопротивления масляной жидкости, возникающую во время движения двух слоев масла, удаленных друг от друга на расстояние 1 см и движущихся со скоростью 1 см/с. Измеряется эта величина в Паскаль-секундах. Как видно из таблицы выше, для разных вязкостей масел температура определения динамической вязкости разная.
Что означает динамическая и кинематическая вязкость
Кинематическая вязкость – два показателя, в пределах которых должно находиться масло, чтобы относиться к той или иной категории SAE. Динамическая вязкость показывает, при какой температуре масло обеспечит безопасный пуск мотора. Чем ниже фактический показатель от принятого верхнего барьера, тем ниже будет температура, при которой можно безопасно запускать мотор с указанным маслом.
К примеру, масло 10W при -25 градусах должно иметь динамическую вязкость не более 7000. То есть, если фактический показатель масла почти равен 7000, при -25 мотор заводить уже не рекомендуется, лучше делать это не ниже -20. А вот есть масло показывает динамическую вязкость 6500, то уже применимо при -25, 6000 – ниже -25 и так далее.
Что хуже — заниженная или завышенная вязкость?
Что будет происходить, если при прогреве двигателя на низкой температуре вязкость масла будет выше нормы? Увеличится сила трения. Температура двигателя вследствие этого станет увеличиваться и остановится только тогда, когда вязкость упадёт до необходимой нормы (и, следовательно, уменьшится сила трения). С одной стороны, ничего плохого не случится, но двигатель будет работать при более высокой температуре, не рассчитанной производителями. А это может плохо сказаться на его ресурсе — детали станут быстрее изнашиваться. То есть, увеличивается вероятность поломки двигателя. А кроме этого, моторную жидкость придётся менять чаще, так как из-за высокой температуры она быстрее израсходуется.
Гораздо хуже и опаснее, когда вязкость смазки ниже, чем требуется. Вследствие этого значительно возрастёт расход смазки, а также есть вероятность, что мотор просто заклинит на высоких оборотах. Именно поэтому настоятельно рекомендуется выбирать моторные жидкости, имеющие допуск автопроизводителя.
Какая вязкость лучше подходит для двигателя
Чтобы понимать, почему нельзя использовать ту вязкость масла, которая нам больше нравится или кажется более подходящей, нужно понимать, как вязкость влияет на работу двигателя. К примеру, есть ряд маловязких спортивных масел, но, если мы зальем одно из них в обычный двигатель, он не станет от этого спортивным и более быстрым, а, напротив, быстро потеряет мощность и просто «сдохнет».
Вязкость масла подбирается, исходя из его конструкции, рекомендуется производителем и выходить за рекомендованные рамки нельзя. Детали двигателей имеют разные зазоры, новые модели двигателей рассчитаны на экономию топлива и масла, зазоры между деталями минимальные, такие моторы требуют маловязких масел, если же залить более густое, движущиеся элементы будут работать под нагрузкой, постоянно перегреваться, что со временем приведет к ряду неприятных проблем.
Более старые конструкции двигатели имеют большие зазоры между деталями, это предусмотрено и самой конструкцией, и выработкой, которая появляется со временем. Такие двигатели требуют более густых масел, если залить менее густые, образуемая пленка будет недостаточно толстой, в местах контакта разорвется, что приведет к быстрому износу деталей.
Вязкость масла не может быть лучше или хуже, для каждого конкретного двигателя она может быть просто подходящей. В сервисной книжке вы найдете рекомендации как минимум двух подходящих вязкостей для вашего двигателя, и именно между ними нужно выбирать. И не забываем про классы API и ACEA, а также допуски от производителей.
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.
Классификация SAE
В соответствии с классом SAE, любое моторное масло обладает низко- и высокотемпературной вязкостью. Не существует только зимних или только летних масел, есть просто разные показатели вязкости. Но поскольку наши соотечественники привыкли к такой трактовке, будем пользоваться ей.
Таблица вязкости моторного масла
Классификация смазочных веществ по стандарту SAE в соответствии с температурой воздуха
Таблица параметров жидкости при разных вязкостных характеристиках
Зимние масла
Для примера берется нефтепродукт, имеющий индекс 5W30. Чтобы произвести правильный расчет рабочих параметров, от цифры, идущей перед индексом W, отнимается число 40 (это — константа). В итоге получается значение температуры воздуха, при которой допускается применение расходного вещества. Чтобы определить температурный режим проворачиваемости силового агрегата, от индекса отнимается число 35.
Применение низкотемпературных расходных материалов рекомендуется при следующих значениях:
- 0W. Смазочное вещество сохранит характеристики при минусовой температуре в диапазоне от -30 до -35 градусов.
- 5W. Нефтепродукт обеспечит качественный запуск мотора машины и прокачку смазки по каналам системы в диапазоне от -25 до -30 градусов.
- 10W. Тип смазки с индексом 10W обеспечит качественный старт ДВС в диапазоне от -20 до -25 градусов.
- 15W. Смазка сохранит рабочие параметры при низких температурах в диапазоне от -15 до -20 градусов.
- 20W. Сохранение рабочих параметров и характеристик выполняется в диапазоне от -10 до -15 градусов.
Важно, чтобы параметр вязкости соответствовал значениям прокачиваемости и проворачиваемости.
Летние масла
В соответствии с международной классификацией, летние смазочные вещества обозначаются исключительно цифрами, например, SAE 40. Эта цифра в вязкости моторного масла определяет усредненную величину, которая определяет рабочий параметр при функционировании вещества в условиях высоких температур.
Таблица величины вязкости для летних нефтепродуктов
Всесезонные масла
Всесезонные рабочие жидкости могут применяться при любых температурах воздуха. Параметр вязкости будет изменяться с учетом температурного режима, что позволит обеспечить качественное смазывание компонентов системы ДВС. Нефтепродукты, предназначенные для всех сезонов, соответствуют параметрам наивысшей величины вязкости прокручиваемости при низких температурах и наименьшей — при повышенных.
Виды масел в зависимости от температурного режима
Вязкость смазочных материалов может меняться при различных условиях. Она находится в прямой зависимости от температуры окружающей среды, от скорости прогрева механизмов, режима работы двигателя. При низких температурах вязкость для обеспечения запуска автомобиля в холодную погоду не должна быть слишком высокой. В условиях высоких температур – наоборот, смазывающий материал помогает обеспечивать надлежащее давление и создает защитный слой между поверхностями, которые соприкасаются.
По показателю вязкости смазочные материалы делятся на зимние, летние и всесезонные. Всесезонная продукция более удобна. Она является более энергосберегающей, а также такие масла можно не менять так часто, как материалы для определенного сезона.
Основные параметры вязкости
Анализируя информацию, которую производители заявляют на этикетках продукции, каждому покупателю следует отличать такие понятия, как вязкость кинематическая и динамическая. Они отличаются по плотности, единицам и методам измерения и используются для показателей разных классов смазочных материалов.
Кинематическая вязкость указывает на такое свойство масла, как его текучесть. Она определяется при нормальной и максимальной рабочих температурах. Обычно для испытания выбирают такие режимы, как сорок и сто градусов по Цельсию. Измеряется данная величина в сантистоксах.
По показателям кинематической вязкости рассчитывается индекс вязкости моторного масла. Если вы хотите выбрать действительно лучший смазочный материал, индекс должен быть более 200, его имеют обычно всесезонные масла.
Динамическая вязкость характеризует силу сопротивления при перемещении жидкостей друг относительно друга вне зависимости от плотности. Единица измерения – сантипуаз.
Как не ошибиться в подборе масла
При выборе расходных материалов лучше всего, конечно, придерживаться рекомендаций производителя. При производстве авто в лабораторных условиях происходит расчёт индекса вязкости, оптимально соответствующий параметрам работы конкретного силового агрегата.
Согласитесь, вряд ли вязкость турбинного масла подойдёт вместо вязкости обусловленной для легкового авто. Если пробег авто превысил половину от планового ресурса, то следует заливать с повышенным индексом вязкости.
В любом случае для правильного распределения смазки между соприкасающимися деталями, антикоррозийной защиты, а также охлаждения производить подбор придётся, ориентируясь на:
- Погодные температуры конкретного региона;
- Параметры работы двигателя;
- Подходящий класс вязкости;
- Степень износа внутренних узлов и деталей;
- Особенности строения силовых агрегатов.
В заключении хочется сказать, что смазочные жидкости для авто, тоже самое, что кровь в жилах человека: как от густоты крови в теле людей, так и от вязкости масла в авто зависит здоровье и работа всего «организма».
