Плотностью называют массу вещества, находящуюся в единице объема. Единица плотности — килограмм на кубический метр (кг/м3). Плотность топлива (масла) зависит от группового химического состава. Наименьшей плотностью обладают парафиновые углеводороды, наибольшей — нафтеновые и ароматические углеводороды.
На значение плотности влияет фракционный состав нефтепродукта. Чем выше температурные пределы выкипания фракций топлива (масла), тем больше их плотность. На практике имеют дело с безразмерной величиной — относительной плотностью, представляющей собой отношение плотности топлива (масла) при данной температуре к плотности воды при температуре 4 °С, взятой в том же объеме. Плотность воды при 4 °С равна 1 000 кг/м3. Относительную плотность принято определять при 20 °С.
Отдельные виды нефтепродуктов имеют следующие примерные интервалы значений плотностей, кг/м3:
Бензин: авиационный........................................................................... 700…725
автомобильный....................................................................... 735…750
Дизельное топливо....................................................................... 800…850
Масло моторное:
для бензиновых двигателей.................................................. 910…930
авиационное............................................................................ 880…905
для дизелей.............................................................................. 890…920
Плотность зависит от температуры. С повышением температуры плотность нефтепродукта уменьшается. Зная плотность.t при температуре t, можно определить плотность при 20 °С, средняя температурная поправка, показывающая изменение плотности при изменении температуры на 1 °С (табл. 1.1).
Плотность масла определяют пикнометром. Пикнометрический метод основан на определении относительной плотности — отношения массы испытываемого нефтепродукта к массе воды, взятой в том же объеме и при той же температуре. Плотность нефтепродуктов по этому методу определяют с точностью до четвертого знака после запятой, используя для взвешивания аналитические весы с погрешностью не более 0,0002 г. Методика определения плотности нефтепродуктов пикнометрическим методом изложена в ГОСТ 3900—85.
Плотность топлива определяют с помощью нефтеденсиметра (ареометра) и гидростатическими весами.
Нефтеденсиметр (ареометр) 1 представляет собой полый стеклянный поплавок с балластом (и термометром) внизу и тонкой стеклянной трубкой сверху, в которой помещена шкала плотности 2 (рис. 1.1). В стеклянный цилиндр 5 вместимостью 250 мл осторожно наливают нефтепродукт. Чистый и сухой ареометр, держа за верхний конец, осторожно и медленно погружают в нефтепродукт так, чтобы он не касался стенок цилиндра.
После прекращения колебаний ареометра производят замер показаний плотности по верхнему краю мениска 3. При отсчете глаз должен находиться на уровне мениска. Одновременно определяют температуру жидкости (по шкале термометра 4 или дополнительным термометром). Если температура нефтепродукта отличается от 20 °С, то по формуле (1.1) определяют плотность при температуре 20 °С.
При определении плотности высоковязких нефтепродуктов (кинематической вязкости при 50 °С, .50 . 200 мм2/с) их смешивают с равным объемом керосина (или топливом Т-1, ТС-1), плотность которого известна, и определяют, как указывалось ранее, плотность смеси.
> Свойства моторного масла: удельный вес, плотность, зольность, срок хранения
Основное предназначение моторного масла — предохранение подвижных элементов двигателя автомобиля от внешних неблагоприятных воздействий. Защитная пленка, которая обволакивает детали мотора, снижает их трение, уменьшает износ, препятствует образованию грязи и коррозии. Благодаря применению автомасел избыточное тепло, поступающее от камеры сгорания, отводится на нижнюю часть поддона картера.
Требования, предъявляемые к современным автомаслам
- Способность препятствовать увеличению размера частиц загрязнения, образованию осадка и формированию отложений на элементах мотора, высокая моющая способность автомасла, которая обеспечивает чистоту всех узлов мотора;
- Сохранение своих физико-химических свойств, устойчивость к окислению при высоких температурах;
- Достаточная плотность, способность образовывать прочную вязкую масляную пленку, которая не потеряет своих свойств при эксплуатации мотора;
- Возможность нейтрализации кислот, которые появляются из-за окисления масла;
- Сохранение узлов и элементов мотора от коррозии при эксплуатации и перерывах;
- Устойчивость к неблагоприятным внешним воздействиям и старению;
- Совместимость с материалами, обеспечивающими плотность соединений узлов двигателя;
- Способность не менять своих свойств в ходе транспортировки и хранения;
- Высокие экологические показатели.
Характеристики моторных масел, определяющие их качественный состав
Основополагающее качество машинного масла – температурные и вязкостные способности, его плотность. Они определяют значения температур рабочей среды, при которых автомасло запустит мотор без предварительного прогрева, и свободно пройдет по всей системе. Плотность и вязкость автомасла способствует понижению температуры двигателя при самых больших нагрузках и температур внешней среды.
Удельный вес и плотность
Автомасла классифицируют по значениям вязкости (SAE). Их плотность – это масса с определенным объемом. Удельный вес определяется по формуле. Для этого берут вес массы объема автомасла и делят его на вес такого же объема воды с температурой +20°С. На практике нет разделения по данным значениям, но плотность и вязкость масла понятия взаимосвязанные.
Показатели температур, при которых автомасло не теряет своих текучих свойств, — температура его застывания. Эти значения не оказывают влияние на способность мотора запускать работу в условиях заморозков, а определяют возможность перелива автомасла из емкостей без дополнительной обработки (прогрева). Температура застывания автомасла – косвенный показатель потери его текучих свойств. В связи с тем, что других способов оценки их подвижности не разработано, значение температуры застывания остается основным показателем качественного состава.
Современные производители предлагают универсальные моторные масла, а также отдельно на зимний и летний периоды. Удельный вес, их плотность зависит от значения температур рабочей среды. Достаточной вязкостью при сильном нагревании рабочей среды обладают летние масла. Для зимних продуктов, предназначенных для запуска мотора при заморозках, характерны невысокие показатели вязкости при высоких значениях температур. Способность застывания не будет являться критерием для оценки поведения автомасел при морозах. Хотя для местностей с суровыми зимними условиями важно применять арктические моторные масла, с подходящей температурой застывания.
Всесезонные машинные масла в своем составе имеют загущенные полимерные добавки. Температура застывания, вязкостные свойства таких продуктов, плотность изменяются под влиянием скорости сдвига и рабочей температуры. Использование всесезонного масла способствует холодному запуску мотора. На выходе снижается расход топлива из-за уменьшения потерь энергии на трение вследствие понижения вязкости автомасла. Стандартов, определяющих температуру их застывания и плотность, не существует. Условия для застывания автомасла должно быть ниже на 10 °С – 17 °С наименьшего значения температуры рабочей среды мотора.
Cульфатная зольность
Зольность отражает количественный показатель образовавшейся при сгорании горючего золы. Чистый продукт (без добавок) не оставляет осадка при горении. О засоренности автомасла, в котором нет присадок, будет сигнализировать появившаяся зола.
Зольность сульфатная отражает количественное содержание улучшающих добавок в автомасле. Окислившись, органические соединение и сульфаты металлов оставляют золу. Чтобы сравнить зольность автомасел различных торговых марок в сульфаты переводят все окиси металлов. Зольность сульфатная определяется согласно утвержденным стандартам (в процентном соотношении от первоначальной массы моторного масла). Она зависит от применяемого топлива в моторах и его конструкции. Сульфатная зольность масла имеет свои ограничения.
Если мотор автомашины работает на горючем с повышенным содержанием серы, к автомаслам добавляют присадки, которые увеличивают показатель так называемого щелочного числа в нем. Это нейтрализует образующиеся в результате сгорания горючего кислоты. Зольность автомасла повышается из-за присутствия в нем металлосодержащих моющих добавок.
Химический состав сырья, которое берется за основу автомасла, определяет противоизносные свойства моторного масла. Диапазон температур, когда можно эксплуатировать продукт, будет зависеть от используемых добавок и вязкостно — температурных свойств масел.
Абразивные вещества в автомасле оказывают серьезное влияние на его противоизносные функции. В неиспользуемом продукте их вовсе не должно быть, а используемое должно подвергаться очищению.
Антикоррозионные свойства
В процессе повседневной эксплуатации и старения автомасла увеличивается его коррозионность. Добавки с антикоррозионными свойствами образуют специальную пленку на поверхности антифрикционных материалов. В ряде случаев в масло добавляют специальные присадки — деактиваторы, препятствующие коррозионному разрушению элементов двигателя.
Моющедиспергирующие свойства
Моюще-диспергирующая способность моторных масел обеспечивается добавлением зольных присадок. В результате снижаются низкотемпературные отложения в моторе, увеличивается срок эксплуатации масляных фильтров, уменьшается процесс образования нагара на кольцах и поршнях.
Антиокислительные свойства
Высокое значение антиокислительных свойств моторных масел определяет его устойчивость к старению. Работая в условиях агрессивной рабочей среды автомобильных двигателей, масло всегда подвергается окислению. Вследствие чего оно становится вязким, теряет плотность, способствует коррозии элементов двигателя, образует на них отложения, происходит засорение масляных фильтров, становится невозможным холодный пуск мотора. Снизить скорость окисления масла возможно путем очистки его базового сырья от ненужных примесей или с помощью присадок, обладающих антиокислительными свойствами.
Сроки хранения масла и его утилизация
Как правило, срок годности моторного масла составляет 2 – 3 года. При большем сроке хранения может происходить оседание присадок, в результате чего теряются их свойства. Важно соблюдать температурный режим хранения. Для этих целей лучше всего подходит канистра. После длительного хранения полезно взбалтывать масло, чтобы восстановить его консистенцию.
Автомасло в процессе эксплуатации загрязняется различными примесями. Допускается использование отработанного масла в некоторых сферах деятельности (топливо для котельного оборудования, гидравлическая жидкость, противогрибковое средство).
Когда количество отработанного автомасла велико, то следует позаботиться о его утилизации. В настоящее время организованны специальные пункты для приемки отработанного сырья, которые делают это на возмездной основе. Хранение отработанного автомасла, организация его сбора регламентируются специальными требованиями и нормативами (СанПИНами).
Физическое отношение массы к объёму жидкости определяет плотность моторного масла. Наряду с вязкостью параметр имеет прямую зависимость от температуры, влияет на работу двигателей и обеспечивает заявленную мощность при гидропередаче. Некачественное моторное масло содержит вредные присадки, а отработанное - примеси, которые повышают плотностные параметры. Расскажем, как влияют высокие и низкие показатели плотности синтетических масел на работу поршневых или роторных двигателей авто.
Высокоплотные смазочные материалы
Плотность автомобильных масел варьируется на уровне 0,68–0,95 кг/л. Смазочные жидкости с показателем выше 0,95 кг/л относят к высокоплотным. Такие масла снижают механическую нагрузку при гидравлической передаче без потери производительности. Однако в силу повышенной густоты смазка не проникает в труднодоступные участки поршневых цилиндров. Как результат: увеличивается нагрузка на кривошипно-шатунный механизм (коленвал). Также растёт расход смазочного материала и чаще образуются коксовые отложения.
Через 1,5–2 года смазочная жидкость уплотняется на 4–7% от первоначального значения, что сигнализирует о необходимости замены смазочного материала.
Низкоплотные моторные масла
Снижение массо-объёмного параметра ниже 0,68 кг/л обусловлено введением низкоплотных примесей, например, легковесных парафинов. Некачественные смазки в подобном случае приводят к быстрому износу гидромеханических элементов двигателя, а именно:
- Жидкость не успевает смазать поверхность движущихся механизмов и стекает в картер.
- Повышенное выгорание и коксоотложение на металлических деталях ДВС.
- Перегрев силовых механизмов вследствие увеличения силы трения.
- Повышенный расход смазочного материала.
- Загрязнение масляных фильтров.
Таким образом, для правильной работы связки «цилиндр-поршень» необходимо моторное масло оптимальной плотности. Значение определяется для конкретного типа двигателя и рекомендуется согласно классификациям SAE и API.
Таблица плотности зимних моторных масел
Смазки, обозначаемые индексом 5w40–25w40, относят к зимним типам (W – Winter ). Плотность подобных продуктов варьируется в диапазоне 0,85–0,9 кг/л. Цифра перед «W» указывает на температуру, при которой обеспечивается проворачивание и прокручивание поршневых цилиндров. Вторая цифра - индекс вязкости нагретой жидкости. Плотностный показатель смазки класса 5W40 минимальный среди зимних типов - 0,85 кг/л при 5 °C. У аналогичного продукта класса 10W40 значение на уровне 0,856 кг/л, а для 15w40 параметр равен 0,89–0,91 кг/л.
Из таблицы видно, что показатель зимних минеральных смазок колеблется на уровне 0,867 кг/л. При эксплуатации смазочных жидкостей важно следить за отклонениями плотностных параметров. Измерить значение поможет обычный ареометр.
Плотность отработанного моторного масла
По истечении 1–2 лет использования ухудшаются физические свойства технических смазок. Окраска продукта меняется от светло-жёлтой до бурой. Причина - образование продуктов распада и появление загрязняющих примесей. Асфальтены, производные карбена, а также несгораемая сажа - главные компоненты, ведущие к уплотнению технических смазок. К примеру, жидкость класса 5w40 с номинальным показателем 0,867 кг/л спустя 2 года имеет значение 0,907 кг/л. Устранить деградационные химические процессы, ведущие к изменению плотности моторного масла, невозможно.
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.
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.