Как и любое другое химическое вещество, моторное масло обладает определенной плотностью. Для большинства современных масел показатель плотности составляет 0,7–0,93 кг на один литр. Однако существуют варианты моторного масла с большей или меньшей плотностью, а отработанное моторное масло всегда характеризуется избыточной плотностью из-за наличия в своем составе дополнительных веществ.
1 Свойства моторного масла и варианты классификации
На сегодняшний день не существует определенной по физической плотности, однако их принято разделять по степени вязкости (SAE). Именно к этому показателю производители современных смазочных материалов привязывают и плотность, несмотря на то, что с физической точки зрения эти два показателя напрямую не связаны. Но перед тем как обозначить различия между маслами по вязкости и понять, для чего необходимо знать плотность отработанного и нормального масла, необходимо разобраться, что собой представляет моторное масло и от чего зависят его конечные показатели.
Моторное масло, помимо снижения коэффициента трения и антифрикционных свойств, выполняет целый ряд дополнительных функций, за которые отвечают специальные вещества, именуемые присадками, которые добавляются в нефтяную основу вещества. Присадки необходимы в первую очередь для того, чтобы максимально оптимизировать характеристики смазочной жидкости, расширить температурный диапазон, улучшить защитные свойства, уменьшить трение в системе двигателя и т. д.
В процессе работы ДВС и под воздействием высоких температур поршневая группа очень сильно нагревается, поэтому качественное моторное масло должно иметь показатели вязкости, при которых оно обеспечит надежную смазку узлов и создание масляного уплотнителя между стенками цилиндра и поршня. С помощью присадок производитель делает масла определенной плотности и вязкости, которые предназначены для бензиновых или дизельных двигателей, либо универсальные продукты, которые могут использоваться на любых типах моторов. Доля присадок в моторном масле составляет от 5 до 30 процентов, что также влияет на конечную плотность продукта.
2 Вязкость – основное свойство смазочного материала
Что в конечном итоге представляет собой вязкость моторного масла? Данный показатель позволяет определить степень текучести смеси, который изменяется прямо пропорционально изменениям температуры окружающей среды. По вязкости современные масла делятся на "зимние" и "летние". В первом случае масло имеет приставку "W", например, 5W или 10W и имеет более густой состав. Как правило, производители, включая Лукойл, Mobil, Elf, Liqui-Moly и др. дают гарантию на использование своей продукции только согласно рекомендациям. Так, масло 5W может быть использовано при температурах не ниже –30 градусов, тогда как 20 W выдерживает температуру до –9 градусов. Данные виды масел нельзя использовать в летнее время, для этого классификация предусматривает "летние" варианты более низкой вязкости, которые обозначаются просто цифрами. Кроме того, от вязкости моторного масла зависят и такие показатели, как:
- скорость поступления жидкости к поверхностям при трении,
- образование защитной маслянистой пленки на узлах двигателя,
- скорость "прокручивания" двигателя при холодном пуске,
- степень работы насоса, стойкость к протечкам через негерметичные соединения и т. д.
Во время эксплуатации его свойства, и в частности вязкость, могут как увеличиваться, так и уменьшаться в зависимости от конкретных реакций, которые происходят во время работы мотора. При попадании в масло "посторонних" веществ, например, антифриза или частиц топлива, его вязкость резко увеличивается, что ухудшает смазочные свойства и характеристики. Поэтому в случае обнаружения увеличения или уменьшения вязкости более, чем на 20 процентов при средней температуре в сторону, противоположную первоначальному значению, необходимо в срочном порядке проводить замену масла в двигателе и диагностику системы на выявление неисправностей.
Как правило, показатели вязкости, плотность и другие характеристики смазочного материала определяются с помощью специального прибора, который называется маслотестер. Данный прибор позволяет определить изменение вязкости и сделать выводы об износе или выходе из строя некоторых узлов двигателя авто. Именно плотность может служить своего рода индикатором негерметичности различных соединений двигателя или износа цилиндро-поршневой группы.
3 Плотность отработанных масел
Как и вязкость, плотность смазочного материала также зависит от изменения температурных показателей окружающей среды, однако влияние температуры на плотность нельзя назвать столь явным. Плотность зависит от попадания в вещество частиц хладагента или отработанного топлива на молекулярном уровне. В среднем плотность современных масел составляет 830–930 кг/м 3 в зависимости от их состава (минеральное, синтетическое или полусинтетическое) и температуры. Зная плотность бензина и дизельного топлива, воды и антифриза, можно определить степень изменения с помощью ареометра или маслотестера.
Отработанное масло характеризуется повышенной плотностью как раз из-за присутствия в составе различных механических примесей, воды и т. д. При этом отработанное масло любой плотности, в составе которого присутствует много воды, грязи и других неперерабатываемых остатков, не подлежит . Хранить отработанное масло необходимо с соблюдением всех условий, в определенных резервуарах и при постоянной температуре в помещении для хранения.
Формула расчета плотности или удельного веса известна еще со школьной программы по физике. Определение плотности можно представить в виде массы какого-либо вещества, находящейся в единице объема. Поэтому измеряется плотность в килограммах на кубический метр (кг/м3). По этой формуле можно рассчитать плотность любого вещества: твердого, жидкого, газообразного. Нас же интересует плотность машинного масла, которая так же представлена во всех таблицах с измерением кг на кубометр.
Плотность, как в моторном, так и в трансмиссионном машинном масле такой же важный параметр, как и вязкость. Чем плотнее структура масла, тем лучше оно образует защитную пленку на деталях. Чем выше его текучесть, тем пленка будет тоньше, но быстрее закроются все микротрещинки в механизмах силовых агрегатов и трансмиссии.
Идеальная формула текучести и плотности нефтепродуктов достигается исключительно с помощью присадок, так как в итоге надо чтобы масло быстро пролилось во все уголки двигателя и коробки передач, а затем надежно покрыло механизмы, защищая их от трения и износа (все те же противозадирные присадки).
Плотность масла не одинакова, она зависит напрямую от класса смазочных продуктов: минеральное, полусинтетическое, синтетическое и т.п. Помимо этого, на плотность влияют процессы получения продукта, новые технологии способны создать уникальную текучесть синтетических моторных и трансмиссионных масел в купе с надежным защитным покрытием. Минеральные и полусинтетические масла имеют более высокую плотность, так как относятся к природным или частично природным продуктам нефтепереработки. Соответственно качество нефти и ее состав напрямую влияет на конечный продукт, такой как машинное масло.
Не последнюю роль в плотности машинных масел так же играет степень очистки их базового продукта и присадочные пакеты, добавляемые при производстве смазочных материалов. Стандартная плотность машинного масла равна 910 кг/м3, что можно увидеть в любой таблице измерения плотностей большинства веществ.
Для машинных масел можно вывести формулу, чем чище масло, тем меньше оно содержит фракций, соответственно его плотность будет ниже и выкипать они будут при более низких температурах с небольшим временным интервалом. И наоборот, чем больше содержит машинное масло фракций, которые имеют высокую плотность, тем выше будут температуры закипания.
Зачем это нужно знать, — затем что бы прочитать на канистре при какой температуре машинное масло может дать вспышку, а так же какое из масел необходимо применить, что бы надежно защищало автомобиль при высоких температурах под нагрузкой.
Как измерить плотность масла?
Для измерения всех масел используют приборы, называемые ареометрами. Они представляют собой стеклянную запаянную трубку со шкалой делений, которая погружается в исследуемую жидкость.
В чем то ареометры похожи на спиртометры и термометры для воды, принцип измерения примерно тот же. В промышленности ареометры используют редко, возможно потому, что они сделаны из стекла и часто бьются, а возможно и потому что уже давно изобрели электронные плотномеры, которые точнее и быстрее предоставляют необходимые данные и достаточно безопасны в использовании.
В любом случае, чем бы не измерялась плотность машинного масла, она будет относительная. Измерение проводится при температуре 20 градусов по Цельсию. Температурный режим измерения других нефтепродуктов отличается от машинного масла, с эталонами можно ознакомится в таблице эталонных измерений. К примеру, масло для авиационной техники имеет плотность от 880 до 905 кг/м3, для дизельных двигателей от 890 до 920 кг/м3, а для моторов на бензине порог изменяется в рамках 910 — 930.
Важные особенности
Всем уже известно, что вязкость машинного масла — это основной параметр, определяющий его использование. Не смотря на то, что плотность не менее важна, классификации ее как таковой нет, в отличии обиходного SAE. Тем не менее практика и многочисленные тесты позволили увязать значение по SAE и плотность.
Пример! Определяем по марке машинного масла плотность и вязкость. Зимнее моторное масло 10W имеет плотность 857 кг/м3 или 0,857 кг/л при вязкости равной 32 сантистокса. Измерения проводились опытным путем при температуре в 40 градусов по Цельсию и занесены в табличные данные основных характеристик машинных масел. Естественно это не эталон и за счет присадок такое масло может иметь более жидкое состояние с меньшей плотностью. Смотрим далее, зимнее моторное масло 20W имеет уже совершенно другие показатели, вязкость его равна 68 сантистоксов, а плотность 865 кг/м3. Закономерность прослеживается, шаг вязкости увеличил плотность продукта. Летние машинные масла имеют еще большую плотность, чем зимние. Интервал таких марок, как 20 — 50, в соответствии даст плотность масла 861 — 875, при интервале вязкости от 46 до 220 снт.
Любые проводимые опыты и таблицы эталонов — это условность. Покупая машинное масло обязательно нужно внимательно читать этикетку, так как присадки и добавки в базовое масло способны кардинально изменить его параметры, не смотря на то, что буквы и классификация по SAE могут быть одинаковыми.
Моторы, установленные в новейших транспортных средствах весьма восприимчивы к необходимым материалам. Например, смазочным жидкостям. Плотность масла – один из основных параметров наравне с показателем вязкости. Эти характеристики значительно влияют на рабочие качества моторных масел. По этой причине изготовители призывают применять лишь те составы, которые они указывают в сервисной книге. Если подобного не наблюдается, они снимают автомобиль с гарантийного обслуживания. Вследствие этого необходимо тщательно относиться к , несущих ответственность за бесперебойную долговременную работу.
Особенности параметра плотности моторного масла.
В числе основных параметров, имеющих отношение к трансмиссионным жидкостям, акцентируют такие характеристики:
- Плотность смазочного материала и удельный вес. Первый показатель обозначает отношение объёма к массе. Параметр плотности измеряется в кг./м³. На этом же этапе следует обозначить удельный вес, определяющий отношение массы смеси к массе очищенной воды. Обе характеристики находятся исходя от температуры.
- Вязкость - значение, посредством которого проявляется текучесть. Она точно так же исходит от температуры. в таких единицах, как: в стоксах, сантистоксах и квадратных метрах или миллиметрах на секунду по принципу измерений СИ.
- Температура воспламенения и застывания. Первый показатель обозначает этакое повышение температуры, при котором формируются пары, воспламеняющиеся при поднесении чистого огня. Вторым показателем является низкая температура, при которой смазка не до конца утрачивает текучесть. Это возможно продемонстрировать при наклоне мензурки.
- Кислотное и щелочное число выделяет численность продукции, которая необходима для нейтрализации по причине того, что кислые и щелочные продукты копятся в смазочной жидкости в период использования.
Что подразумевается под параметром плотность
Густота и вязкость автомобильных масел в картере считается плотностью. Её число указывает, какое количество веществ молекулярного строения имеется в конкретном объёме, и возрастает в процессе увеличении давления. При большом коэффициенте открывается способность сокращения гидропередачи без конфигурации мощности. Но если плотность большая, то масло хуже проходит в проёмы мотора, затрудняя движение коленвала. Подобное действие можно замечать при пуске двигателя в холодное утреннее время. Вследствие этого повышается затрата топлива. Густая смазка способствует и высокой траты моторной жидкости.
Однако невысокий показатель плотности тоже обладает своими минусами. При низкой вязкости появляются подобные неприятности:
- жидкое вещество очень быстро перемещается в картер, не успев смазать все механизмы;
- в случае, если в ДВС большое расстояние между стенок цилиндра и поршнем, подобное масло не действенно;
- засорение на участках силового агрегата отработкой из-за лишнего выгорания моторной смазки;
- энергичное вращение ведёт к стремительному засорению масляных фильтров;
- итог плохого смазывания - завышенное изнашивание составляющих и механизмов.
Тщательно с подходящей маркировкой не принесет ущерба двигателю, поможет повысить эксплуатационный ресурс. Для хорошего обслуживания вашего авто нужно делать выбор лишь в пользу проверенных временем торговых брендов.
Соотношение плотности и вязкости
Покупая смазку для своего автотранспорта, водитель ориентируется на классификацию SAE, определяющую жидкое вещество по величине вязкости. Единичной классификации по параметру плотности не имеется. В наших погодных условиях востребованы универсальные смазочные материалы. Например, буква W в маркировке обозначает моторное масло для зимнего периода времени. Такие смазки отличаются диапазоном 5W - 25W. не утрачивает своих функциональных свойств до значения температуры -30° C, а при индексе 25W масло действенно только при незначительных морозах. Трансмиссионные продукции для летнего сезона обладают невысокой вязкостью. Их маркировка - от 10W до 60W.
Как измерить плотность масла
Для того чтобы измерить плотность любого моторного масла, применяют оборудование, именуемое ареометрами. Это обычная запаянная трубка со шкалой делений выполненная из стекла, которая окунается в вещество, предназначенное для изучения. Ареометры очень схожи с другими подобными приборами (например, с термометром для воды), принцип работы почти такой же. В промышленном производстве ареометры применяют очень редко, может быть, потому, что они изготовлены из стекла и частенько бьются, а, может быть, и потому, что уже до этого придумали цифровые плотномеры, которые правильнее и быстрее выдают нужные сведения и довольно безвредны в применении. В результате плотность моторного масла всегда оказывается условной, чем бы её ни измеряли. Измерение выполняется при температуре 20 градусов. Термический режим замера прочих нефтяных продуктов отличается от машинной смазки, о стандартах можно узнать в таблице эталонных измерений. Например, смазка для авиационной техники содержит плотность, начиная от 880 вплоть до 905 кг/м³, для дизельных моторов – от 890 до 920 кг/м³, а для двигателей на бензине граница изменяется в пределах от 910 до 930 кг/м³.
Плотность синтетики и полусинтетики
По большому счёту показатели этой величины синтетических и полусинтетических автожидкостей довольно схожи. Различие заключается лишь в возможности изменять состояние. Полусинтетика, обладая минеральными частицами, перекрывает поршневую систему при невысоких температурах. Данные продукты уязвимы к тепловому воздействию.
Не взирая на то, что синтетика не так подвергается воздействию температуры, не каждый раз индекс плотности бывает оптимален. Зависит это от таких факторов:
- Объём и качество пакета добавок. В определённых случаях масса присадочных составляющих бывает вредоносной для мотора.
- На синтетические смазки отрицательно воздействуют предельные температуры и долгое постоянное эксплуатирование.
- В обстановках предельных температурных параметров появляется вероятность неисправности системы охлаждения, и защита двигателя становится безрезультатной.
- При высокой сумме данной продукции период её функционирования низок. Срок годности составляет 12 месяцев, затем жидкое вещество делается бесполезным.
- Большое число нелегальных продуктов на рынке.
Однако при всех минусах синтетические автомасла гарантируют достойный уровень защиты мотора.
Теперь перейдем непосредственно к физическим и химическим параметрам, которые характеризуют все моторные масла.
Вязкость - основное свойство, за счет которого определяется возможность использовать продукт в двигателях разных типов. Она может быть выражена в единицах вязкости кинематической, динамической, условной и удельной. Степень тягучести моторного материала определяется двумя показателями - кинематической и динамической вязкостями. Эти параметры наряду из сульфатной зольностью, щелочным числом и индексом вязкости составляют основные показатели качества моторных масел.
Кинематическая вязкость
График зависимость вязкости от температуры моторного масла
Кинематическая вязкость (высокотемпературная) - основной эксплуатационный параметр для всех видов масел. Это отношение динамической вязкости к плотности жидкости при той же температуре. Кинематическая вязкость не влияет на состояние масла, она определяет характеристики температурных данных. Данный показатель характеризует внутреннее трение состава или его сопротивление собственному течению. Описывает показатели текучести масла при рабочей температуре +100°С и +40°С. Единицы измерения - мм²/с (сантиСтокс, сСт).
Простыми словами, этот показатель показывает масла от температуры и позволяет оценить, насколько быстро оно будет густеть при снижении температуры. Ведь чем меньше масло меняет свою вязкость при изменении температуры тем выше качество масла .
Динамическая вязкость
Динамическая вязкость масла (абсолютная) показывает силу сопротивления масляной жидкости, возникающий во время движения двух слоев масла, удаленных друг от друга на расстоянии 1 см движущихся со скоростью 1 см/с. Динамическая вязкость - произведение кинематической вязкости масла на его плотность. Единицы измерения данной величины - Паскаль-секунды.
Проще говоря, она показывает влияние низкой температуры на сопротивление пуску двигателя. А чем меньше динамическая и кинематическая вязкость при низких температурах, тем легче будет смазочной системе прокачивать масло в мороз, а стартеру крутить маховик двигателя при холодном запуске. Большое значение также имеет индекс вязкости моторного масла.
Индекс вязкости
Скорость падения кинематической вязкости с ростом температуры характеризуется индексом вязкости масла. По индексу вязкости оценивают пригодность масел для данных условий работы. Чтобы определить индекс вязкости сопоставляют вязкость масла при различных температурах. Чем он выше, тем меньше вязкость зависит от температуры, а значит и лучше его качество. Если говорить в двух словах, то индекс вязкости показывает «степень разжижения» масла . Это безразмерная величина, т.е. не измеряется в каких-либо единицах - это просто цифра.
Чем ниже индекс вязкости моторного масла, тем сильнее масло разжижается , т.е. толщина масляной пленки становится очень маленькой (из-за чего возникает повышенный износ). Чем выше индекс вязкости моторного масла, тем меньше масло разжижается , т.е. обеспечивается необходимая для защиты трущихся поверхностей толщина масляной пленки.
При реальной работе моторного масла в двигателе, низкий индекс вязкости означает плохой запуск двигателя при низких температурах или плохая его защита от износа при высоких температурах.
Масла с высоким индексом обеспечивает работоспособность двигателя в более широком температурном диапазоне (окружающей среды). Следовательно обеспечивается более легкий пуск двигателя при низких температурах и достаточная толщина масляной пленки (а значит и защита двигателя от износа) при высоких температурах.
Высококачественные минеральные моторные масла обычно имеют индекс вязкости - 120-140, полусинтетические 130-150, синтетические 140-170. Это значение зависит от применения в составе углеводородов и очистной глубине фракций.
Тут нужен баланс, и при выборе стоит учитывать требования производителя мотора и состояние силового агрегата. Однако чем выше индекс вязкости - тем в более широком температурном диапазоне можно использовать масло.
Испаряемость
Чем выше вязкость масла , тем ниже у него показатель испаряемости по Ноак. Конкретные значения испаряемости зависят от типа , то есть, устанавливается производителем. Считается, что неплохая испаряемость находится в диапазоне до 14%, хотя встречаются в продаже и масла, испаряемость которых достигает 20%. У синтетических масел это значение, как правило, не превышает 8%.
В целом можно сказать, что чем ниже значение испаряемости по Ноак - тем меньше угар масла. Даже небольшая разница – в 2,5 … 3,5 единицы – способна отразиться на . Более вязкий продукт угорает меньше. Особенно это актуально для минеральных масел.
Коксуемость
Простыми словами понятие коксуемость - это способность масла образовывать в своем объеме смолы и нагары, которые, как известно, являются вредными примесями в смазывающей жидкости. Коксуемость напрямую зависит от степени ее очистки. В том числе на это влияет, какое базовое масло было использовано изначально для создания готового продукта, а также технология производства.
Оптимальным показателем для масел с высоким уровнем вязкости является значение 0,7% . Если же масло имеет низкую вязкость, то соответствующее значение может находиться в пределах 0,1…0,15%.
Сульфатная зольность
Сульфатная зольность моторного масла (sulphate ash) - показатель наличия присадок в масле, которые включают органические соединения металлов. При эксплуатации смазки все присадки и добавки вырабатываются, - выгорают, образуя ту самую золу (шлаки и нагар), которая оседает на поршнях, клапанах, кольцах.
Сульфатная зольность масла ограничивает способность масла накапливать зольные соединения. Данное значение указывает, какое количество неорганических солей (золы), которые остаются после сгорания (испарения) масла. Это могут быть не только сульфаты (ими “пугают” автовладельцев, машины имеющие двигатели из алюминия, который “боится” серной кислоты). Измеряется зольность в процентах от общей массы состава, [% масс].
В целом же, зольные отложения забивают сажевые фильтры и дизельных машин и катализаторы у бензиновых. Однако это справедливо в случае, если имеет место значительный расход масла двигателем. Стоит отметить, что наличие серной кислоты в масле гораздо критичнее, чем повышенная сульфатная зольность.
В составе полнозольных масел количество соответствующих добавок может немного превышать 1% (до 1,1%), у среднезольных - 0,6...0,9%, у малозольных - не превышать 0,5%. Соответственно, чем это значение ниже - тем лучше .
Малозольные масла, так называемые Low SAPS (имеют маркировку по ACEA C1, C2, C3 и C4). Являются лучшим вариантом для современного автотранспорта. Обычно применяют в машинах с системой нейтрализации выхлопных газов и авто работающих на природном газе (с ГБО). Критическими значениями зольности для бензиновых двигателей является значение 1,5%, для дизельных моторов - 1,8%, а для дизельных двигателей высокой мощности - 2%. Но стоит отметить, что малозольные масла не всегда являются малосеристыми, поскольку малая зольность достигается более низким щелочным числом.
Главным недостатком малозольного масла заключается в том, что даже одна заправка некачественным топливом способна «убить» все его свойства.
Полнозольные присадки, они же Full SAPA (с маркировкой ACEA A1/B1, A3/B3, A3/B4, A5/B5). Негативно влияют на фильтры DPF, а также имеющиеся трехступенчатые катализаторы. Такие масла не рекомендуется использовать в моторах, оборудованных экологическими системами Euro 4, Euro 5 и Euro 6.
Высокая сульфатная зольность обусловлена наличием в составе моторного масла моющих присадок, содержащих металлы. Такие компоненты необходимы для предотвращения нагаро- и лакообразования на поршнях и придания маслам способности нейтрализовывать кислоты, характеризуемой количественно щелочным числом.
Щелочное число
Данная величина характеризует, как долго масло может нейтрализовать вредные для него кислоты, которые вызывают коррозионный износ деталей двигателя и усиливают процессы образования различных углеродистых отложений. Для нейтрализации используется гидроксид калия - KOH. Соответственно щелочное число измеряется в мг КОН на грамм масла , [мг КОН/г]. Физически это означает, что количество гидроксида эквивалентно по своему действию пакету присадок. Так, если в документации указано, что общее щелочное число (TBN - Total Base Number) равно, например, 7,5, то это значит, что количество КОН составляет 7,5 мг на грамм масла.
Чем больше будет щелочное число - тем дольше масло сможет нейтрализовать действие кислот , образующихся при окислении масла и сгорании топлива. То есть, им можно будет дольше пользоваться (хотя на этот показатель еще оказывают влияние другие параметры). Низкие моющие свойства - это плохо для масла, поскольку в таком случае на деталях будет образовываться несмываемый нагар.
Обратите внимание, что масла в которых минеральная основа с низким индексом вязкости, и большим содержанием серы, но высоким TBN в неблагоприятных условиях быстро сойдет на нет! Так что такую смазывающую жидкость не рекомендуется использовать в мощных современных моторах.
При работе масла в двигателе щелочное число неизбежно снижается, а нейтрализующие присадки срабатываются. Такое снижение имеет допустимые пределы, по достижении которых масло не сможет защищать от коррозии кислотными соединениями. Что касается оптимального значения щелочного числа, то раньше считалось, что для бензиновых двигателей оно будет равно примерно 8...9, а для дизельных - 11...14. Однако у современных смазочных составов щелочное число обычно ниже, вплоть до 7 и даже 6,1 мг КОН/г . Обратите внимание, что в современных двигателях нельзя использовать масла со щелочным числом 14 и выше .
Низкое щелочное число в современных маслах сделано искусственно в угоду действующим экологическим требованиям (ЕВРО-4 и ЕВРО-5). Так, при сжигании этих масел в двигателе образуется малое количество серы, что положительно сказывается на качестве выхлопных газов. Однако масло с низким щелочным числом зачастую недостаточно хорошо защищает детали двигателя от износа.
Грубо говоря, щелочное число занижено искусственно, поскольку долговечность двигателя принесены в угоду современным требованиям экологичности (например, в Германии действуют очень строгие допуски по экологии). К тому же, износ двигателя приводит к более частой смене машины конкретным автовладельцем на новую (потребительский интерес).
А значит оптимальным ЩЧ не всегда должно быть максимальное или минимальное число.
Плотность
Под плотностью понимается густота и вязкость моторного масла. Определяется при температуре окружающей среды +20°С. Измеряется в кг/м³ (реже в г/см³). Она показывает отношение общей массы продукта к его объему и напрямую зависит от вязкости масла и коэффициента сжимаемости. Определяется базой масла и базовыми присадками, а так же сильно влияет на динамическую вязкость.
Если испарение масла будет высоким, то плотность будет увеличиваться. И наоборот, если масло имеет небольшую плотность, и одновременно с этим высокую температуру вспышки (то есть, низкое значение испаряемости), то можно судить о том, что масло сделано на качественном синтетическом базовом масле.
Чем выше плотность, тем хуже масло проходит по всем каналам и зазорам в двигателе, а из-за этого усложняется вращение коленчатого вала. Это приводит к его увеличенному износу, отложений, количества нагара и повышенному расходу топлива. Но и малая плотность смазки тоже плохо - из-за нее образуется тонкая и нестабильная защитная пленка, ее быстрое выгорание. Если двигатель чаще работает на холостых оборотах или в режиме старт-стоп, то лучше использовать менее плотную смазочную жидкость. А при длительном движении на больших скоростях - более плотную.
Поэтому, все производители масел придерживаются диапазона плотности выпускаемых ими масел в диапазоне 0,830....0,88 кг/м³, где только крайние диапазоны считаются высшим качеством. А вот плотность от 0,83 до 0,845 кг/м³ - это признак эстеров и ПАО в масле. А если плотность составляет 0,855… 0,88 кг/м³ - это означает, что было добавлено слишком много присадок.
Температура вспышки
Это самая низкая температура, при которой пары нагреваемого моторного масла при определенных условиях образуют смесь с воздухом, взрывающуюся при поднесении пламени (первая вспышка). При температуре вспышки моторное масло еще не воспламеняется. Температуру вспышки определяют при нагревании моторного масла в открытом или закрытом тигле.
Это показатель наличия в масле легкокипящих фракций, что определяет способность состава образовывать нагар и сгорать при соприкосновении с горячими деталями двигателя. У качественного и хорошего масла значение температуры вспышки должно быть как можно выше. У современных моторных масел температура вспышки превышает +200°C, обычно она равна +210...230°C и выше.
Температура застывания
Значение температуры по Цельсию, когда масло теряет физические свойства, характерные жидкости, то есть, застывает, становится неподвижным. Важный параметр для автолюбителей, проживающих в северных широтах, да и другим автовладельцам, кто часто запускает двигатель «на холодную».
Хотя на самом деле в практических целях значение температуры застывания не используется. Для характеристики работы масла в мороз существует другое понятие - минимальная температура прокачиваемости , то есть, минимальная температура, при которой масляный насос в состоянии прокачать масло в системе. А она будет немного выше, чем температура застывания. Поэтому в документации имеет смысл обращать внимание именно на минимальную температуру прокачиваемости.
Что касается температуры застывания, то она должна быть на 5...10 градусов ниже, чем самые низкие температуры, при которых работает двигатель. Это может быть -50°С…-40°С и так далее, в зависимости от конкретной вязкости масла.
Присадки
Кроме этих основных характеристик моторных масел также можно встретить и дополнительные результаты лабораторных анализов на количество цинка, фосфора, бора, кальция, магния, молибдена и других химических элементов. Все эти присадки улучшающие характеристики масел. Они защищают от задиров и износов двигатель, а также продлевают работу самого масла, не давая ему окислятся или лучше держать межмолекулярные связи.
Сера - имеет противозадирные свойства. Фосфор, хлор, цинк и сера - противоизносные свойства (упрочняют масляную пленку). Бор, молибден - уменьшают трение (дополнительный модификатор для максимального эффекта снижения износа, задиров и трения).
Но кроме улучшений они имеют и обратные свойства. В частности, оседают в виде нагара в двигателе или попадают в катализатор, где накапливаются. Например, для дизелей с DPF, SCR и накопительных нейтрализаторов сера - враг, а для окислительных нейтрализаторов враг - фосфор. А вот моющие присадки (детергенты) Ca и Mg при сгорании образуют золу.
Помните, что чем меньше присадок находится в масле, тем стабильнее и предсказуемее эффект их воздействия. Поскольку они будут мешать друг другу получить четкий сбалансированный результат, не раскрыв весь заложенный в них потенциал, а также давать более отрицательный побочный эффект.
Защитные свойства присадок зависят от способов изготовления и качества сырья, поэтому их количество не всегда показатель лучшей защиты и качества. Поэтому у каждого автопроизводителя для применения в конкретном моторе есть свои ограничения.
Срок службы
В большинстве автомобилей в зависимости от пробега машины. Однако на некоторых марках смазывающих жидкостей на канистрах прямо указывают срок их действия. Это обусловлено химическими реакциями, происходящими в масле в процессе его работы. Обычно выражается в количестве месяцев беспрерывной работы (12, 24 и Long Life) или количестве километров.
Таблицы параметров моторных масел
Для полноты информации приведем несколько таблиц, где приведена информация о зависимости одних параметров моторного масла от других или от внешних факторов. Начнем с группы базовых масел в соответствии со стандартом API (API - американский институт нефти). Так, масла делятся по трем показателям - индексу вязкости, содержанию серы и массовой доле нафтенопарафиновых углеводородов.
В настоящее время на рынке представлено большое количество присадок в масло, которые определенным образом меняют его характеристики. Например, присадки, и повышающие вязкость, очищающие или продлевающие срок службы. Для понимания их разнообразия имеет смысл собрать информацию о них в таблицу.
| Группа свойств | Типы присадок | Назначение |
|---|---|---|
| Защита поверхностей деталей | Детергенты (моющие) | Предохраняют поверхности деталей от образования отложений на них |
| Дисперсанты | Предотвращают осаждение продуктов износа двигателя и деструкции масла (минимизирует образование шлама) | |
| Противоизносные и противозадирные | Снижают трение и износ, предотвращают схватывание и задир | |
| Антикоррозионные | Предотвращают появление коррозии деталей двигателя | |
| Преобразование свойств масла | Депрессорные | Снижают температуру застывания. |
| Модификаторы вязкости | Расширяют температурный диапазон применения, повышают индекс вязкости | |
| Защита масла | Антипенные | Препятствуют образованию пены |
| Антиокислители | Предотвращают окисление масла |
Изменение некоторых параметров моторного масла из перечисленных в предыдущем разделе напрямую влияет на работу и состояние двигателя автомобиля. Это можно отобразить в таблице.
| Показатель | Тенденция | Причина | Критический параметр | На что влияет |
|---|---|---|---|---|
| Вязкость | Увеличивается | Продукты окисления | Возрастание в 1,5 раза | Пусковые свойства |
| Температура застывания | Увеличивается | Вода и продукты окисления | Нет | Пусковые свойства |
| Щелочное число | Снижается | Срабатывание моющих присадок | Снижение в 2 раза | Коррозия и снижение ресурса деталей |
| Зольность | Увеличивается | Щелочные присадки | Нет | |
| Механические примеси | Увеличивается | Продукты износа оборудования | Нет | Появление отложений, износ деталей |
Правила подбора масла
Как указывалось выше, выбор того или иного моторного масла должен основываться не только на показаниях вязкости и допусках автопроизводителей. Кроме этого, существует еще три обязательных параметра, которые нужно учитывать:
- свойства смазочного материала;
- условия эксплуатации масла (режим работы двигателя);
- конструкционные особенности двигателя.
На первый пункт во многом зависит то, какого типа масло - , или полностью . Желательно, чтобы смазывающая жидкость обладала такими эксплуатационными характеристиками:
- Высокими моющими диспергирующе-стабилизирующими и солюбилизирующими свойствами по отношению к нерастворимым элементам, находящимся в масле. Упомянутые характеристики позволяют быстро и просто очищать поверхность рабочих деталей двигателя от различных загрязнений. Кроме того, благодаря им детали проще очищать от грязи при их демонтаже.
- Способность нейтрализовать воздействие кислот, тем самым предотвращая чрезмерный износ деталей двигателя и увеличивая его общий ресурс.
- Высокие термические и термоокислительные свойства. Они нужны для того, чтобы эффективно охлаждать поршневые кольца и поршни.
- Невысокая летучесть, а также низкий .
- Отсутствие свойства образовывать пену в любом состоянии, хоть в холодном, хоть в горячем.
- Полная совместимость с материалами, из которых выполнены уплотнители (обычно маслостойкая резина), используемые в системе нейтрализации газов, а также в других системах двигателя.
- Качественное смазывание деталей двигателя в любых, даже критических, условиях (при морозе или перегреве).
- Способность без проблем прокачиваться через элементы системы смазки. Это не только обеспечивает надежную защиту элементов двигателя, но и облегчает запуск двигателя в мороз.
- Не вступление в химические реакции с металлическими и резиновыми элементами двигателя при его долгом простое без работы.
Перечисленные показатели качества моторного масла зачастую являются критическими, и если их значения будут ниже нормы, то это чревато недостаточным смазыванием отдельных деталей двигателя, их чрезмерным износом, перегреванием, а это, как правило, приводит к снижению ресурса как отдельных частей, так и двигателя в целом.
Каждый автолюбитель должен периодически следить за уровнем моторного масла в картере, а также за его состоянием, поскольку от этого напрямую зависит нормальная работа двигателя. Что касается выбора, то его следует выполнять, опираясь, в первую очередь, на рекомендации производителя двигателя. Ну, а приведенная выше информация о физических свойствах и параметрах масел, наверняка помогут вам сделать правильный выбор.
Плотностью вещества называется масса определённого его объёма. Для автомобильного масла эта величина составляет, как правило, 0,8–0,9 кг на литр (хотя бывают масла с плотностью и 0,7 кг/л, и 0,95 кг/л) и зависит от его качества и состава присадок.
Классификация масел по SAE
В общем-то, определённого деления масел по их плотности нет. Зато существует классификация их по вязкости, называемая SAE. И уже к этой вязкости можно привязать и плотность моторного масла .
Какие же бывают масла согласно этой классификации? В первую очередь – зимними (обозначающимися литерой «W», то есть «winter»), предназначенными для холодного времени года. Типов зимних масел шесть (от 5W до 25W), их используют для оптимальной работы двигателя при низких температурах.
Так, например, масло, обозначающееся как 5W, способно работать при температурах до -300С. У марки 10W нижний диапазон работы заканчивается двадцатью градусами мороза. Масло 20W способно выдержать лишь относительно небольшие холода – до -70С. Хотя при этом высокие температуры наружного воздуха для таких смазочных материалов недопустимы. Поэтому летом применяют другие типы масел.
Летние предназначены для того чтобы двигатель можно было безопасно запускать в тёплое время года. Они обозначаются обычными цифрами безо всяких буквенных обозначений – от 10 до 60. Для новых двигателей вполне достаточно масел с минимальными значениями вязкости , старые же моторы требуют и большей вязкости (а соответственно и плотности) смазочных материалов.
Кроме того, существуют универсальные масла, обозначаемые двумя числами. Они способны работать и в летнее, и в зимнее время, хотя стоят при этом, естественно, дороже. Впрочем, надёжная работа транспортного средства важнее экономии, поэтому в настоящее время большинство масел являются именно универсальными.
Связь плотности и вязкости масла
Хотя плотность моторного масла напрямую не зависит от его вязкости, у большинства используемых на сегодняшний день масел вполне можно определить обе эти величины по их марке.
Марка 10W соответствует плотности масла в 0,857 кг/л и вязкости в 32 сантистокса (единица измерения этой величины) при температуре плюс 40 градусов. Для марки 20W эти величины будут равны соответственно 0,865 кг/л и 68 сатистоксов. Летние масла марок от 20 до 50 имеют вязкость от 46 до 220 сантистоксов и плотность от 0,861 до 0,875 кг/л.