Все о автомаслах и их свойствах. Что такое синтетическое масло. Классификация масел на основе методов испытания

Март 22, 2015

Одним из действительно необходимых атрибутов ремонта и эксплуатации автомашины является моторное масло. Оно служит залогом размеренной и устойчивой работы двигателя любого транспортного средства, обеспечивая смазкой механизмы внутренних устройств. Благодаря уникальным свойствам масел нагар и сажа не задерживаются на деталях двигателя, что обеспечивает более долгий срок службы.

Моторное масло изготавливают путем синтеза масляной составляющей и примесей. Масляное основание вырабатывается из нефти несколькими способами в зависимости от типа применения. Минеральное масло с добавлением полезных адаптирующих примесей используется в транспортной промышленности для высококачественных бензиновых и дизельных движков, и обслуживания иного структурированного железосодержащего механизма.

Химический синтез компонентов нефти обязательно разбавляется смягчающими веществами, продлевающими время эксплуатации деталей, а также для стабилизации механических процессов. Также хорошо распространена масляно — синтетическая основа в содержании мм (моторное масло). Без примесей оно не только не целесообразно, но и крайне вредоносно для двигателя.

Примеси или по-другому — присадки

От специфики примесей зависит целенаправленность работы. Если присадка влагоустойчива и не абсорбируется водой, то конечный результат, изготовленный с такой добавкой, прекрасно подходит для двигателя дизельного судна. Антифрикционность и реология примеси как химического соединения благотворно влияет на свойства моторных масел в условиях энергосбережения.

Сбалансированный состав присадочных элементов применим к каждому типу моторного масла индивидуально. Так, если масло не подходит марке авто, вполне вероятны непредвиденные ранние поломки двигателя. И, наоборот, в случае успешного применения, ваш движок прослужит немалый срок. Поэтому моторное масло классифицировали по типу присадок, для удобства сравняв его с мировыми стандартами.

Разряд по параметрам

Итак, есть несколько типов и подтипов масла. Минеральное разделено на парафиновое, ароматическое и нафтеновое. Каждое из них обладает определённой вязкостью и температурой, самой распространённой является парафиновая смесь.

Синтетическое наиболее популярно по своим критериям, так как получено в ходе химических изысканий, добившихся большого прогресса относительно качества:

• эргономичность топлива за счёт текучести;
• высокая температура испарения позволяет избежать перебоев со снабжением смазкой деталей даже в случае перегрева;
• стойкость моторных масел к «парафинообразованию» и окислению;
• способность смазочного материала приспосабливаться к скачкам «микроклиматической» температуры;
• увеличение срока эксплуатации мотора.

Единственным недостатком синтетического была и будет стоимость, включающая в себя разработку и поставку от нефтеперерабатывающих предприятий. Минеральное в разы дешевле, но золотой серединой стало полусинтетическое масло, адаптированное под климат региона. При средней тяжести нагрузки моторное хорошо влияет на двигатель, но повышение условий использования приводит к частой смене моторного масла.

В последнее время на рынок выпускаются виды моторных масел, обработанные по методу гидрокрекинга. Эксперименты с химическими соединениями не увенчались успехом, так как смазка быстро теряет свои свойства, близкие по сути синтетическому.

При прямой продаже от производителя к автомобилю прилагаются подробные характеристики и рекомендации, призванные без проблемно пользоваться транспортом. Если следовать инструкциям производителей, которые рекомендуют выбирать для марки авто индивидуально, машина прослужит долго и качественно, стоит этот факт принять во внимание.

Характеристики моторного масла

По температурным ограничениям делят по сезону, как шины — лето, зима, всесезонка. Всесезонное получают путём выжимки дисстиляционных веществ и синтетических продуктов, дополняя загущением полученной смеси макрополимерными присадочными средствами.

От свойств масел зависит благонадёжность двигателя, его взаимодействие в процессах мотора при движении автомобиля является самым важным. Так, участие в термических, механических и химических процессах обеспечивает установленный ресурс машины.

В настоящем, по разработкам автомобильных инженеров мирового сообщества масло должно отвечать следующим требованиям:

• моющие и очищающие способности моторных масел по отношению к деталям и механизмам двигателя;
• термические и термоокислительные свойства, позволяющие охлаждать поршни;
• моменты против износа и старения, обусловленные вязкостью и прочностью масляной основы;
• исключение коррозии благодаря использованию смазки;
• совместимость как химического соединения с образующимися при запуске уплотнениями и катализаторами, нейтрализующими отработанные газы;
• нормированная стабильность при транспортировке и хранении;
• малая вспениваемость, летучесть и испаряемость.

Классификация SAE J300 делит масло на 6 зимних разрядов вязкости и 6 летних. Зимнее отличается устойчивостью к холодной климатической температуре и обозначается буквой W. Масло, помимо вязкости, имеет температурный предел прокачки, это значение определяет допуск подачи смазочного материала насосом при определенной температуре в мотор для безопасного зажигания.

Всесезонное обозначается двойным значком, первое значение — максимальная вязкость при низких температурах и второе — минимальное сочетание кинетической и динамической вязкости при повышенных температурах до 150˚С.

Химический состав моторного масла

Как мы выяснили ранее, виды моторного масла — это минеральное, синтетическое и полусинтетическое масло. Производители автомобилей рекомендуют подбирать в соответствии с маркой машины и техническими характеристиками двигателя. Самым важным в составе масел является вязкость, какую обозначают индексом — общепринятой величиной между соотношением кинетической и динамической вязкостей при определенных условиях температуры.

Без дополнений, повышающих свойства и способности масел, последние никак не смогут выполнять свои функциональные обязанности — предотвращать силу трения в системе двигателя и защищать механизмы от залипания и копоти. Каждый производитель в своей лаборатории старается усовершенствовать химический состав присадок, что позволило бы добиться большего срока эксплуатации автомобиля. На сегодняшний день имеется несколько типов используемых добавок:

• детергенты — это вещества, добавляющие в масло моющие способности;
• сгущающие вязкость присадки обеспечивают более низкий предел температур;
• дисперсанты — эффективная защита двигателя;
• соединения от износа;
• вещества против коррозии и ржавчины;
• антипенные составляющие;
• присадки, смягчающие трение;
• и многие другие.

Присадки, которые влияют на вязкость масел, изготовляются из высокомолекулярных полимеров — полиметакрилаты и полиизобутилены, которые в нормальной среде имеют форму спиралей, но при изменении в положительную сторону температурного режима распрямляются, делая структурно густым.

Присадки как составляющая

Такие присадочные элементы актуальны в тёплое время года, но всесезонное масло идентично по химическому составу с описанным синтетическим летним маслом. В России предпочитают всесезонное любым другим, так как оно не требует частой замены.

Такое масло имеет множество версий, так как производители ломают голову над непростым вопросом — как добиться сбалансированной вязкости присадок, ведь много тут не означает хорошо, потому что негативно сказывается на энергосбережении топлива.

Отметим также антипенные присадки. Когда коленвальный агрегат перетряхивает смазку в картере, в сочетании с накопившейся грязью, возможно сильное вспенивание. Оно плохо сказывается на функции теплоотвода, снижая способности масел смягчать трение. Силиконы в антипенных присадках образуют капли, разрушающие пузырьки воздуха, и соответственно, пены. Между тем, количество антипенных присадок не должно превышать допустимых стандартов — тысячных долей процента. Иначе вероятно возникновение абразива в виде оксида кремния.

И самые важные присадки (но не уменьшаем значение других) — модификаторы трения. Те самые, что препятствуют трению трущихся деталей, смазывая поверхности. Наиболее известные присадки — графит и дисульфид молибдена. Эти полупроводники в научном понимании нерастворимы в масле, а присутствуют в нём в виде микрочастиц в обязательном смешении со стабилизаторами и дисперсантами. Аналогами графита и дисульфида молибдена являются малорастворимые эфиры жирных кислот, которые формируют на трущихся деталях смазочный слой молекул.

Актуальность моторных масел нельзя преувеличить и переоценить. Важно следовать рекомендациям производителей, так как неправильное применение масла способно существенно снизить срок службы двигателя любого качества.

Автоэксперт: Ольга Лучко

18.01.2013
Моторные масла: состав, классификации, методы испытаний, одобрения

1. Состав моторных масел

Моторные масла представляют собой сложные смеси, которые лучше всего можно охарактеризовать как соединения, состоящие из базовых масел и присадок. По сравнению с другими группами смазочных материалов базовые масла играют очень важную роль. Не особенно вдаваясь в характеристики и подробности производства композиции, можно сказать, что базовые масла подбирают таким образом, чтобы они по вязкости и функциональным характеристикам принципиально соответствовали классификации. Конечные продукты сбывают как полусинтетические (масла гидрокрекинга) или синтетические моторные масла, созданные на базе минеральных масел.
   Точная международная номенклатура подразделяет базовые масла на шесть групп:
   . Группа 1. Растворимые маловязкие масла с содержанием насыщенных углеводородов 0,03%.
   . Группа 2. Масла гидрокрекинга с содержанием насыщенных углеводородов > 90%, 80
   . Группа 3. Масла гидрокрекинга с содержанием насыщенных углеводородов > 90%, ИВ > 120, содержание S
   . Группа 4. ПАО.
   . Группа 5. Сложные эфиры и прочие.
   . Группа 6. Продукты олигомеризации олефинов с внутренними двойными связями.

1.1. Присадки

В зависимости от используемого базового масла и требуемых характеристик двигателя моторные масла могут содержать до 30 различных присадок, процентное содержание которых может варьироваться в пределах от 5 до 25% суммарно. В производстве базовых масел различают функциональные, вязкостные и улучшающие текучесть присадки. Как правило, функциональные присадки составляют самую большую группу.

1.2. Функциональные присадки

Следующие химические вещества сведены в таблицу под общим названием «Функциональные присадки» (табл.1).

Как правило, перечисленные выше категории веществ выполняют более чем одну функцию. Это справедливо для моторных масел. Диалкилдитиофосфаты цинка, например, в основном являются противоизносными присадками, а также оказывают антиокислительное действие благодаря специфическому механизму разложения. Кроме того, сложные композиции индивидуальных компонентов обычно обнаруживают синергетические и антагонистические взаимодействия, которые должны соответствовать конкретной области применения. Состав компонентов базового масла оказывает дополнительное влияние на эти специфические взаимодействия. Следовательно, для создания оптимального состава моторного масла требуется наличие большого опыта и проведение новых разработок.

1.3. Вязкостные присадки

Вязкостные присадки можно разделить на две группы: неполярные, недиспергируюшие и полярные, диспергирующие присадки. В принципе, первая группа необходима только для установления вязкости всесезонных масел. Вязкостные присадки увеличивают вязкость масла и индекс вязкости путем изменения их растворимости при различных температурах В зависимости от химической структуры и растворимости в базовом масле, при абсолютной концентрации от 0,2 до 1,0%, они могут увеличивать вязкость на 50-200%. Благодаря специальной модификации диспергирующие вязкостные присадки часто используются в роли беззольных дисперсантов, обладающих дополнительными загущающими эффектами. Кроме того, вязкостные и депрессорные присадки влияют на вязкость соединений при низких температурах (измеряемую как температуру застывания, с помощью CCS
и MR
V) и оказывают сильное влияние на вязкость при высоких температурах и высоких скоростях сдвига. На данный момент в США выдвигаются такие дополнительные требования к низкотемпературной стабильности (определенные значения индекса желатинизирования), которые недостижимы без правильно подобранных к базовому маслу вязкостных и депрессорных присадок.

2. Характеризация и испытания

Для достижения ясности в классификациях и спецификациях моторных масел по вязкости рассмотрим подробно методы их испытаний.

2.1. Физические и химические методы испытаний

Физико-химические свойства моторного масла обычно оцениваются стандартными методами в лаборатории. Эта оценка в основном фокусируется на реологических опытных значениях и ранее рассмотренной классификационной системе SAE
.
   Для точного определения низко- и высокотемпературной вязкости применяются различные вязкостные методы испытаний. Определенная таким образом вязкость характерна для моторного масла в определенном состоянии двигателя. При низких температурах (от —10 до —40 °С) для определения кажущейся вязкости используют MRV
миниротационный вискозиметр) с низким градиентом сдвига; таким образом определяют текучесть масла в зоне масляного насоса. Кроме того, максимальную вязкость как пороговую величину определяют в пять градуированных ступеней. Динамическая CCS
(имитатор холодного проворачивания коленчатого вала) вязкость, которую определяют при температурах от -10 до -40 °С с высоким градиентом сдвига, также является кажущейся вязкостью, отражающей трибологические условия на коленчатом валу во время холодного запуска двигателя. Максимальные значения, заложенные в SAE J
300, гарантируют надежную циркуляцию масла в фазе запуска.
   Динамическая вязкость при температуре 150 °С и скорости сдвига 10 6 с -1 , т. е. высокой температуре и высокой скорости сдвига (HTHS)
, описывает реологические характеристики при высоких термических нагрузках, которые имеют место при работе с полным открытием дросселя. Соответствующие пороговые значения также гарантируют смазочную пленку, удовлетворяющую всем требованиям даже в этих условиях.
   Наряду с реологическими характеристиками, испытания по НОАК, испытания моторных масел и присадок на испаряемость, а также на склонность к пенообразованию и деаэрации могут быть характеризованы и с помощью простых методов. Кроме того, совместимость высоколегированных масел с уплотнениями испытывают на стандартных эталонных эластомерах статическими методами испытания на набухание с последующим удлинением.

2.2. Моторные испытания

Поскольку проверка моторных масел путем лишь долговременных эксплуатационных испытаний не дает реальной возможности оценки их качества, ряд международных комитетов учредил методы испытаний в определенных опытных двигателях, работающих в воспроизводимых и практически релевантных условиях. В Европе за испытание, допуск и стандартизацию масел отвечает СЕС
(Координационный европейский совет по разработке и проведению испытаний смазочных материалов и топлив). Требования АСЕА
(Европейской ассоциации конструкторов автомобилей) к эксплуатационным характеристикам устанавливаются в форме последовательных методов испытаний масел, разработанных совместно с производителями присадок и смазочных материалов. В США эту задачу выполняют автомобильная промышленность и Американский нефтяной институт {API). Этот институт разрабатывает методы испытаний и предельно допустимые значения. Азиатский комитет ILSAC
в основном принимает американские спецификации на автомобильные смазочные материалы.
   В принципе, методы испытаний фокусируются на следующих общих оценочных критериях:
   . окисление и термическая стабильность;
   . дисперсия частиц сажи и шлама;
   . защита от износа и коррозии;
   . стойкость к пенообразованию и сдвигу.
Спецификации на методы испытаний моторных масел разработаны дифференцированно для бензиновых и дизельных двигателей легковых и грузовых автомобилей, причем каждый испытанный двигатель характеризуется по одному или по группе критериев. В табл. 2 и 3 приведены соответствующие критерии для бензиновых и дизельных двигателей.

2.3. Моторные масла для легковых автомобилей

К двигателям легковых автомобилей относятся все бензиновые и легкие дизельные двигатели с прямым или косвенным впрыском. Для удовлетворения минимальным требованиям, предъявленным к ним, масла должны выдерживать испытания на вышеперечисленных двигателях независимо от класса вязкости и базового масла. Для бензиновых двигателей испытания на окислительную стабильность масла проводят в двигателе Sequence III F
(Т
макс =149 °С) и в двигателе Peugeot J Р
. Наряду с увеличением вязкости (KB 40), связанным с окислением, оценивают отложения на поршне и чистоту канавок поршневых колец, индуцированных старением. Другие три стандартизированных метода разработаны для оценки шламообразования. Это показатель способности масла эффективно диспергировать нерастворимые в масле остатки старения, образующиеся в процессе сгорания топлива. Нерастворимые и неадекватно диспергированные твердые частицы приводят к образованию липкого, пастообразного масляного шлама, который может заблокировать масляные каналы и фильтры, вследствие чего происходит нарушение смазки двигателя. В соответствии с М
2Н SL
и M
111SL
такой шлам должен визуально оцениваться в маслосборнике, в картере двигателя и масляных каналах, а также путем измерения перепада давления на фильтрах. Если европейские методы испытаний M
271 SL
и M
111 SL
выполняются в «горячем» режиме, т. е. при высоких нагрузках и скоростях, с топливом, чувствительным к нитроокислению, то метод Sequence VG
в Северной Америке в основном фокусируется на низкотемпературных условиях эксплуатации двигателя, ведущих к образованию так называемого «холодного» черного шлама. Двигатель Peugeot ТU
3 применяется для контроля критического износа привода клапана, который может повлиять на регулирование момента зажигания в двигателе.После проведения программы испытаний с переменной нагрузкой оценивают образование задиров на кулачках и питтинга на толкателях клапанов.
   Испытание на легких дизельных двигателях — метод исключительно европейский, так как такие двигатели становятся все более популярными в Европе. Первое место опять-таки занимает определение окислительной стабильности и специфической для дизельных двигателей дисперсии сажи. При повышении давления впрыска образование сажи усиливалось, и вязкость масла увеличивалась почти на 500%, повышалась также температура сгорания. Эти критерии, а также их влияние на выхлопные газы испытывают на двигателе VW
1,6 л с промежуточным охладителем и на Peugeot XUD
11 (увеличение вязкости). Необходимо избегать и побочных эффектов, связанных с износом цилиндров и кулачков, а также полирования внутренней поверхности гильзы цилиндра, так как это может послужить причиной для проведения хонингования. В программу испытаний был также включен так называемый многоцелевой испытательный двигатель ОМ
02 А
.
   В 2003 г. программа разработки масел для дизельных двигателей ОМ
611 DE
22 LA
была дополнена важным дополнительным многоцелевым методом испытаний. Этот метод применим по отношению к современным малосернистым дизельным видам топлива, которые после 300-часового пробега в двигателе образуют до 8% сажи. Для таких условий требуются моторные масла с экстремально хорошими диспергирующими способностями по отношению к саже, для исключения возможности сильного увеличения вязкости и износа. Новые специальные методы испытания автомобилестроителей обладают жесткими критериями удлинения сроков смены масла и сбережения топлива. Постановка таких противоречивых целей, как снижение вязкости и большая надежность, с другой стороны, является серьезным вызовом для производителей моторных масел.

2. 4. Моторные масла для коммерческих автотракторных средств

К коммерческим автотракторным средствам относят грузовые автомобили, автобусы, тракторы, уборочные комбайны, строительную и стационарную технику с дизельными двигателями. Наряду с дизельными двигателями с форкамерами, которые в Европе в основном заменяются на двигатели с прямым впрыском, большинство из них снабжены высоким турбонаддувом. Экономические и экологические аспекты, связанные с высоким давлением впрыска топлива, способствовали улучшению сгорания топлива и, следовательно, снижению выбросов. По инициативе АСЕ
А сроки смены масла были увеличены до 10 тыс. км при перевозках на дальние расстояния. Ниже подробно рассматриваются фундаментальные различия между дизельными и бензиновыми двигателями.
   Долговечность и надежность являются критериями оценки коммерческого автотракторного сектора. Масла для очень тяжелых условий работы (HD
) должны отвечать этим требованиям. Доминирующими требованиями являются способность диспергирования высоких концентраций частиц нагара, а также нейтрализация сернокислотных побочных продуктов сгорания. Характеристики масел также оценивают по чистоте поршня, износу и полировке внутренней поверхности цилиндра. Окисление и отложения, связанные с нагаром, происходящие в основном в канавке верхнего поршневого кольца, приводят к плохому состоянию поршней и усиленному износу. Это, в свою очередь, приводит к истиранию моделей (рисунков хонингования) в цилиндрах, проблеме, более известной как полирование внутренней поверхности гильзы цилиндра. Результатом этого является увеличение расхода масла и плохая смазка поршня, потому что масло не может улавливаться хонинговальными кольцами. Неадекватное диспергирование нагара и шлама, а также химическая коррозия могут привести к преждевременному износу подшипников. И, наконец, передовые дизельные двигатели с турбонаддувом также должны быть оценены. Обычно газы прорыва увлекают в выхлопные газы некоторое количество масляного тумана, а системы турбонаддува очень чувствительны к нестабильным компонентам HD
масла.
   В общем, в HD
можно найти все категории масел, причем они располагаются по нарастающей по тяжести условий эксплуатации:
   . масла для тяжелых условий работы (HD
);
   . масла для очень тяжелых (жестких) условий работы (SHPD
);
   . масла для крайне (экстремально) тяжелых условий работы (XHPD
).
   Несмотря на многочисленные попытки использования отработанных методов испытаний для получения необходимой информации, теперь применяют 4- и 6-цилиндровые двигатели для испытания основных эксплуатационных характеристик моторных масел в 400-часовых испытаниях, которые заменили первоначальные на одноцилиндровых испытательных двигателях (MWMB: PetterAWB
).
   Кроме вышеупомянутых многоцелевых испытательных двигателей ОМ
602 и ОM
611, европейские спецификации предусматривают обязательные испытания на двигателе Daimler—Chrysler ОМ
364 LA
или ОМ
441 LA
. Оба метода испытаний применяются только к XHPD
маслам (со сменой масла через 100 тыс. км пробега). При испытаниях определяют и оценивают чистоту поршней, износ цилиндров и полирование гильзы цилиндра. Особенно в ОМ
441 LA
, где зарегистрированы отложения на системе турбонаддува, а также повышение давления. Критерий загущения масла, индуцированный сажей, оценивают по методу ASTM
(на двигателе Mack T

   Независимо от класса вязкости и примененного базового масла, классические HD
масла имеют большой запас щелочности и, следовательно, высокое содержание солей щелочно-земельных металлов и органических кислот. Что касается беззольных диспергирующих агентов, то масла рассчитаны на диспергирование сажи (нагара). Во избежание образования дополнительных отложений в масле, как правило, вводят специальные вязкостные присадки.
   Масла, предназначенные для обслуживания автомобильных парков, сталкиваются с особыми проблемами. В отличие от специализированных продуктов, маслам приходится одновременно удовлетворять множество «прихотей» легковых и грузовых автомобилей. Высокими концентрациями высокощелочных мыл для обеспечения чистоты поршней приходится жертвовать, потому что бензиновые двигатели склонны к самовоспламенению в присутствии высоких концентраций металлсодержащих детергентов. Поэтому приходится подбирать другие компоненты, например умелое применение нетрадиционных базовых масел наряду с детергентами, диспергирующими агентами, присадками, улучшающими индекс вязкости, и антиоксидантами.

3. Классификация моторных масел по спецификациям

Как уже ранее упоминалось, физических и химических свойств недостаточно при выборе наилучшего масла для двигателя. Сложные и дорогостоящие практические и стендовые моторные испытания проводятся для оценки и понимания характери

3.1. Военные спецификации

Эти спецификации впервые были разработаны вооруженными силами США, они регламентируют минимальные требования к моторным маслам, применяемым в военной технике. Военные спецификации основаны на определенных физико-химических данных и некоторых стандартных методах моторных испытаний. В прошлом эти спецификации также применялись в гражданском секторе для определения качества моторных масел, но в последние годы почти исчезли с германского рынка. Спецификации от MIL-L
-46152А
до MIL-L
-46152 теперь отменены. Моторные масла, отвечающие требованиям этих спецификаций, пригодны для применения в американских бензиновых и дизельных двигателях. MIL-L
-46152E
(отмененная в 1991 г.) соответствует API SG/CC
. MIL-L-
2I04C
классифицирует моторные масла с высоким содержанием присадок для бензиновых и дизельных двигателей как с нормальным всасыванием, так и с турбонаддувом. MIL-L
-2I04D
перекрывает MIL-L
-2104C
и требует дополнительного испытания в 2-тактном дизельном двигателе Detroit
с высоким надувом. Кроме того, должны быть удовлетворены требования спецификаций Caterpillar ТО
и Allison С
-3. MIL-L
-2104E
по содержанию аналогична MIL-L
-2104C
. Испытания на бензиновом двигателе были пересмотрены и включают более строгие методы испытаний (Seg
111 E/Seg. VE
).

3.2. Классификация API
и ILSAC

API
совместно с ASTM
и SAE
разработали классификацию, в которой моторные масла сортируют в соответствии с предъявляемыми к ним требованиями с учетом конструкций существующих двигателей (табл. 4). Масла подвергаются стандартным моторным испытаниям. API
выделяет класс моторных масел для бензиновых двигателей, работающих в легких условиях (S — service oils)
, и для дизельных двигателей (С — commercial
, коммерческие автотранспортные средства). Пока дизельные двигатели на легковых автомобилях не превышают численностью бензиновые, но в последние годы они набирают оборот и спрос на них в США непрерывно растет. Кроме того, определен ряд преимуществ, связанных с экономией топлива (ЕС
— энергосбережение).

3.3. ССМС спецификации

Поскольку API
и MIL
спецификации испытывали только на мощных, тихоходных двигателях V
8 США и требования европейских двигателей (малой мощности, быстроходные) удовлетворялись лишь неадекватно, СЕС
(Координационный европейский совет по разработке эксплуатационных испытаний для смазочных масел и моторных топлив) совместно с ССМС (Комитетом автомобилестроителей общего рынка) разработали ряд методов испытаний, в которых применялись европейские двигатели для испытания моторных масел (табл.5). Эти методы испытания и методы API
создают базу для разработки новых моторных масел. В 1996 г. ССМС были заменены на АСЕА
и прекратили свое существование.

3.4. АСЕА
спецификации

В результате непреодолимых разногласий ССМС был распущен, а на его месте образована АСЕА
(Ассоциация европейских автомобилестроителей). Первые АСЕА
классификации вступили в силу I января 1996 г., а спецификации ССМС оставались в силе лишь в промежуточный период.
   Спецификации АСЕА
были пересмотрены в 1996 г., заменены в 1998 г. и вступили в силу 1 марта. Для всех категорий были введены дополнительные испытания на пенообразование, также были модифицированы испытания эластомеров.
   Категории «А» относились к бензину, «B
» — к дизельным двигателям легковых автомобилей, а «Е
» — к дизельным двигателям, работающим в тяжелых условиях.
   1 сентября 1999 г. спецификации 1998 г. были заменены и оставались в силе до 1 февраля 2004 г. Были пересмотрены категории Е
2, Е
З и E
4 для дизельных масел в тяжелых условиях работы и введена новая категория Е
5: она отражала новые специфические требования к маслам для двигателей Евро 3 и часто более высокое содержание нагара в таких маслах. «А» и «5» остались идентичными с вариантом 1998 г.
   1 февраля 2002 г. были опубликованы методы испытаний масел АСЕА
2002 (sequence
) вместо sequence 1999 г., причем они оставались в силе до 1 ноября 2006 г. Были пересмотрены и введены требования по чистоте и шламообразованию для бензиновых двигателей (A
l, А
2 и A
3) и новая категория А
5 с характеристиками двигателя A
3, но с более высокими требованиями по сбережению топлива. Были внесены коррективы в методы испытаний на чистоту, износ, предотвращение шламообразования для легковых дизельных автомобилей и добавлена новая категория 55 с превосходной чистотой и повышенной экономией топлива. Придается особое значение противоизносным характеристикам по отношению к кольцам, гильзе цилиндра и подшипникам для масел категории E
5.
   С 1 ноября 2004 г. методы испытаний АСЕА
2004 г. применяются и на них могут ссылаться торгующие организации. Масла этих категорий совместимы со всеми другими категориями (табл. 6).

Категории «А» и «B» теперь объединены и могут быть заявлены в рекламе только вместе. Вводятся новые категории C
1, С
2 и С
З, которые относятся к моторным маслам для легковых автомобилей, снабженных системами доочистки выхлопных газов, например фильтрами для улавливания твердых частиц из выхлопных газов дизельных двигателей (DPF
). Такие масла характеризуются особенно низким содержанием золообразующих компонентов и низкими уровнями серы и фосфора для минимизации негативного воздействия на системы фильтрования и катализаторы.

4. Одобрение моторных масел для легковых автомобилей со стороны производителей

Наряду с уже перечисленными спецификациями, некоторые производители имеют свои собственные спецификации и требуют проведения испытаний моторных масел на своих собственных двигателях (табл. 7).

Европейская АСЕА
, североамериканская ЕМА
(Ассоциация двигателестроите лей) и японская JAMA
(Японская ассоциация автомобилестроителей) работают над спецификациями на мировую классификационную систему с устойчивыми характеристиками. Первая спецификация этого рода DHD
-1 (дизельный двигатель, работающий в тяжелых условий) была опубликована в начале 2001 г. Испытание заключается в сочетании моторных и стендовых испытаний от API СН
— и АСЕА Е
3/Е
5 до японских DX
-1 категорий. В 2002 г. были установлены категории для дизельных двигателей, работающих в легких условиях (DLD
) (табл. 8).

Роман Маслов.

По материалам зарубежных изданий.

У силовой установки любого автомобиля практически все узлы и механизмы взаимодействуют между собой. Это взаимодействие сопровождается возникновением силы трения между движущимися частями механизмов. Причем из-за высокой нагруженности некоторых механизмов, сила трения между трущимися поверхностями довольно высокая. Чтобы по максимуму снизить силу трения между элементами двигателя применяются смазочные материалы — моторные масла.

В задачу этих материалов входит создание тонкой пленки между трущимися поверхностями для предотвращения соприкосновения металлических элементов узлов и механизмов. Особенно пленка нужна на двух основных механизмах двигателя – кривошипно-шатунном и газораспределительном. Помимо снижения трения оно еще и выполняет охлаждающую функцию, частично отводя тепло с поверхностей узлов. Также в задачу входит омывание трущихся поверхностей для удаления частиц грязи.

Но не все моторные масла, применяемые на автомобилях — одинаковы. Схож только его состав. Оно, каким бы методом не получено, включает в себя масляную основу и комплект всевозможных присадок. Далее подробнее рассмотрим все, что касается моторных масел.

Состав моторного масла, классификация

Итак, все моторные масла в первую очередь разделяют по химическому составу основы, то есть, каким методом и из чего она получена.
По данному критерию все они делятся на три категории – минеральные, синтетические и полусинтетические.

Основа, она же база, для минеральных масел берется из сырой нефти. Для получения смазочного материала нефть фильтруют методом селективной очистки, а также депарафинизируют. Эти масла были первыми, которые применялись на авто. Однако сейчас они применяются все реже, поскольку по своим свойствам уступают двум другим.

Первые синтетические основы были получены путем химического синтеза. Поскольку производство его именно химическим путем довольно сложное, стоимость его была значительно выше минерального. Суть данного метода сводится к синтезу из молекул определенных химических веществ основы масла. Сложность получения основы заключается в надобности подбора из простейших углеводородов молекул с одинаковыми параметрами и свойствами для дальнейшего синтеза из них молекул основы.

Сейчас к категории синтетических смазочных материалов также относятся и смеси, полученные из синтетической основы с добавлением минеральной составляющей, или полученной путем гидрокрекинга. Но в таком случае оно уже не является полностью синтетическим.

Последняя категория – это полусинтетические масла. Данное название они получили из-за того, что включают в своем составе как минеральное, так и синтетическое масло. По сути, полусинтетик – это смесь двух масел, причем пропорции компонентов могут отличаться.

• Базовое, полученное путем очистки и депарафинизации нефти;
• Базовое, с высокой степенью очистки путем гидрообработки (минеральное улучшенной очистки);
• Базовое, полученное методом гидрокрекинга, что обеспечивает индекс вязкости от 80 до 120;
• Базовое, полученное методом гидрокрекинга с индексом вязкости выше 120;
• Базовое, полученное из полиальфаолефинов (синтетические масла);
• Базовое, не вошедшее в вышеуказанные категории (Эфиры, гликоли и т.д.);

Группы применяемых присадок

И это только классификация основы моторного масла. В состав его также входят присадки. Они обеспечивают ряд улучшенных показателей масла. Без них основа внутри силового агрегата долго не проработает, поскольку условия его работы часто меняются, что приводит к быстрому его разрушению.

Что касается присадок, то их подразделяют на три группы, каждая из которых направлена на выполнение определенных функций.

Производство масла Shell

Самой обширной считается группа функциональных присадок. Присадки этой группы обеспечивают большое количество положительных свойств, к примеру, присадки этой группы обеспечивают повышенный противоизносный эффект, антиокислительный эффект, препятствуют возникновению пены, защищают от коррозии.

Вторая группа, не менее важная – вязкостные присадки. В задачу этих присадок входит увеличение индекса вязкости масла и поддержание его определенного значения при разных температурных режимах.

Третья группа присадок – повышающих текучесть.

Процентная масса присадок в моторном масле может отличаться. В некоторых видах присадки составляют 5% от общего количества, но встречаются и масла, в которых присадки составляют 25%.

Классификация SAE

Существует несколько классификаций моторных масел, причем каждая из классификаций отвечает за определенные свойства. Самой распространенной классификацией является SAE. Данная классификация разработана Ассоциацией автомобильных инженеров. Она характеризует вязкость, а также свойства «прилипания» его к поверхности детали. По сути, вязкость – это свойство масла «прилипать» к поверхности металла, при этом оставаясь текучим. Данные свойства оно должно сохранять при определенных температурных режимах.

Согласно этой классификации масла подразделяются на летние, зимние и всесезонные. Причем летние и зимние виды подразделены на несколько видов, а вот всесезонные по такому принципу не подразделяются.

Всего согласно этой классификации производятся 6 видов зимнего и 6 видов летнего масла. Что касается зимнего, то его обозначение состоит из буквенно-цифрового индекса, а для обозначения летнего применяется только цифровой индекс.

Градация зимнего масла начинается от 0 и до 25, при этом обозначение последующего вида ведется через 5 единиц, то есть, 0, 5, 10 и так до 25. Дополнительным обозначением у зимнего масла выступает буква W – Winter. Чем меньше цифровое обозначение, тем вязкость его ниже при низких температурах. Так, зимнее масло 0W обеспечит запуск силовой установки даже при температуре ниже -30 С, поскольку вязкость даже при такой температуре будет не очень высокой. А вот масло 25W можно использовать при температуре не ниже -10 С.

Летнее же действует наоборот. Градация летнего масла ведется от значения 10 и до 60, причем значение последующего вида на 10 единиц больше, а буквенного обозначения не используется.

Так, масло с обозначением 20 сохранит вязкость при температуре до +20, а обозначение 50 указывает на сохранение вязкости при температуре до +50 и выше.

Но у нас распространение отдельно зимние и летние масла не получили из-за довольно широкого температурного диапазона в течение года. Смена сезонов привела бы как минимум к двукратной смене его в году.

Большее распространение у нас получили всесезонные виды масла. Этого вида вязкость указывается как для низких, так и высоких температур, и в обозначении их фигурирует и зимнее и летнее обозначение вязкости, к примеру, 5W-40. Но при этом показатели вязкости у 5W-40 могут отличаться от показателей, отдельно взятых зимнего 5W и летнего 40 масел.

Зато как таковых видов всесезонных масел нет, выпускаются они с обозначениями от 0W-50, до 25W-20.

Следует учитывать, что температурный показатель применения того или иного масла является приблизительным и производителями только рекомендуется. Реальные же температурные показатели зависят от многих факторов, в том числе и конструктивных особенностей двигателя.

Зачастую автовладельцы останавливаются только на этой классификации, считая, что знание температурного режима и вязкости вполне достаточно.

Классификация АСЕА

Однако есть и другие, не менее важные классификации. Имеется еще и классификация, разработанная ассоциацией европейских производителей автомобилей. Данная классификация имеет обозначение АСЕА.

Сводится эта классификация к возможности применения масел на тех или иных двигателях. Всего она включает 4 класса: А – для бензиновых силовых установок, В – для дизелей, применяемых на легковых авто, а также грузовых, с малой грузоподъемностью. Есть еще один класс – Е, к которому относятся дизели высокой мощности, устанавливаемые на большие грузовые авто.

Стоит отметить, что данная классификация также учитывает выпускаемые энергосберегающие масла. Особенностью их является сниженная вязкость при высоких температурах работы двигателя, чем у стандартных. За счет этого снижается и сопротивление скольжению между элементами двигателя, это положительно сказывается на потерях мощности из-за трения в силовом агрегате при работе. Однако повышенная текучесть этого масла приводит к тому, что пленка на поверхности тоньше, чем при использовании стандартного масла, соответственно скорость износа элементов двигателя выше, поэтому не всем агрегатам оно подходит.

Чтобы обозначить стандартное и энергосберегающее масло, кроме буквенного индекса применяется еще и цифровой. Всего цифровых индексов пять – от 1 до 5.

Энергосберегающие смазочные материалы в этой классификации получили индексы 1 и 5, а индексы 2,3 и 4 обозначают стандартные масла. При этом данные индексы применимы и к бензиновым и к . А энергосберегающие материалы по АСЕА обозначаются А1, А5, а также В1 и В5. Все остальные обозначения относятся к стандартным материалам. Для класса Е такого обозначения вида нет.

Классификация API

Примерно такая же классификация, но более обширная есть и у американцев. Разработанная классификация Американским институтом нефтепродуктов, ее инициалы API.

API подразделяет масла по общим эксплуатационным свойствам. Суть этой классификации сводится к применяемости его на двигателях разных годов производства. Эта классификация была введена только потому, что со временем силовые установки совершенствовались, требования к смазочным материалам и их присадкам возрастали. Также эта классификация учитывает конструктивные особенности двигателей.

Как и в классификации АСЕА, масла подразделяются по применяемости на двигателях – бензиновые и дизельные. Но обозначение применяемости к тому или иному двигателю другое: бензиновые – S, дизель – С.

Также эта классификация предусматривает буквенное обозначение классов характеристик и свойств смазочного материала.

Классификация API для включает в себя 12 классов смазочных материалов, разделенных по применяемости в двигателях. Краткие характеристики этих классов указаны в таблице:

Примерно такая же таблица есть и для дизелей, она тоже состоит из 12 классов:

Следует отметить, что производятся некоторые виды масел, которые могут применяться одинаково как на бензиновом моторе, так и на дизеле. В таких смазочных материалах обозначение классификации API включает двойное обозначение, к примеру, API SL/ CH-4.

Также ассоциация разработала отдельную классификацию API для смазочных материалов, предназначенных для двухтактных силовых установок, а также классификацию трансмиссионных масел.

Также существуют и другие спецификации:

Альтернативный метод получения масла

Следует отметить, что разработки в создании новых моторных масел ведутся постоянно. Перспективным на данный момент является получение масла, а точнее основы для него, из природного газа. Эта технология сейчас активно разрабатывается компанией Shell.

Для получения основы, природный газ (метан) проходит несколько этапов. Вначале производится смешивание его с кислородом для получения синтез-газа, состоящего из водорода и монооксида углерода.

Затем из этого синтез-газа при помощи катализаторов выделяют углеводороды, но уже в жидком состоянии. Полученная жидкость подвергается гидрокрекингу, для разделения ее фракции. Одной из этих фракций и является масляная основа.

Для получения готового продукта остается только добавить необходимый пакет присадок.

Autoleek

Сегодня мы немного отойдем от обычной структуры подобных рейтингов — «лучшее минеральное/полусинтетическое/синтетическое масло». Причина проста: конкретно взятому двигателю в первую очередь необходима заданная производителем вязкость масла, а современные двигатели используют маловязкие смазки (это, как правило, высокотемпературная вязкость 30, на многих моторах — 20). Обсуждать в этом контексте что-то, кроме синтетики, глупо. Не менее странно выглядит и разделение на категории «масло для бензиновых/дизельных двигателей» с учетом того, что 90% современных масел имеют допуски для использования в двигателях обоих типов, обсуждать чисто «дизельное» масло применительно к легковым автомобилям имеет смысл только в сегменте масел, предназначенных для моторов с сажевыми фильтрами.

Поэтому мы сегодня разделим моторные масла по категориям их конкретного применения, а не по виртуальным и не имеющим практического смысла параметрам:

• Масла с высокотемпературной вязкостью 40
  (5W40 в нашем рейтинге) — лучший вариант для двигателей, выпускавшихся в 90-е годы — начало 2000-х. Для районов крайнего Севера имеет смысл рассматривать масла 0W40, это способно заметно облегчить запуск мотора зимой.
• 5
  W30
  на сегодняшний день можно считать универсальным: эта вязкость используется и в бюджетных иномарках, и в двигателях автомобилей премиум-класса.
• 0
  W20
  — маловязкие моторные масла, применяемые в большом количестве современных двигателей. Причем заливать более вязкие масла в них категорически не рекомендуется: поршневые кольца, специально имеющие сниженную упругость для уменьшения механических потерь, не справляются с более прочной масляной пленкой, начинается рост угара масла.
• Высокотемпературная вязкость 50
  актуальна для владельцев, жестко эксплуатирующих свои автомобили — недаром масла 5W50, 10W60 получили в обиходе название «спортивных».
• 10W40 —
  стандартный выбор владельцев старых автомобилей, как правило, это бюджетная полусинтетика устаревших классов качества — SH, SJ.
• Дизеля с сажевыми фильтрами
  должны иметь минимальный угар масла, которое при этом не должно давать заметный твердый осадок (низкая зольность
  ). Этот параметр является критическим, поэтому в моторы подобных автомобилей допускается заливать только масла, имеющие соответствующую сертификацию. Подавляющее большинство легковых дизелей этого типа используют масла с вязкостью 5W30, и мы будем рассматривать именно их.

Наверное, любой автолюбитель согласится с тем, что залогом долговечной и безотказной работы двигателя является использование качественных моторных масел, характеристики которых в максимальной степени соответствовали бы заданным заводом-производителем параметрам. Учитывая тот факт, что автомобильные масла работают в широком диапазоне температур и при большом давлении, а также подвергаются воздействию агрессивных сред, к ним предъявляются очень серьезные требования. С целью упорядочения масел и облегчения процедуры их подбора для конкретного типа двигателя был разработан ряд международных стандартов. В настоящее время ведущие мировые производители используют следующие общепризнанные классификации моторных масел
:

• SAE – Общество автомобильных инженеров;
• API – Американский институт нефти;
• ACEA – Ассоциация европейских производителей автомобилей.
• ILSAC – Международный комитет по стандартизации и апробации моторных масел.

Отечественные масла также проходят сертификацию по ГОСТ.

Классификация моторных масел по SAE

Одним из основных свойств моторных масел является вязкость, которая изменяется в зависимости от температуры. Классификация SAE разделяет все масла в зависимости от их вязкостно-температурных свойств
на следующие классы:

• Зимние – 0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W;
• Летние – 20, 30, 40, 50, 60;
• Всесезонные масла обозначаются сдвоенным номером, например, 0W-30, 5W-40.

Основной характеристикой зимних масел является низкотемпературная вязкость
, которая определяется показателями проворачивания и прокачиваемости. Максимальная низкотемпературная вязкость проворачивания
измеряется по методу ASTM D5293 на вискозиметре CСS. Этот показатель соответствует значениям, при которых обеспечивается требуемая для запуска двигателя частота вращения коленчатого вала. Вязкость прокачиваемости
определяется по методу ASTM D4684 на вискозиметре MRV. Температурный предел прокачиваемости определяет минимальную температуру, при которой насос способен подавать масло к деталям двигателя, не допуская сухого трения между ними. Вязкость, обеспечивающая нормальную работу системы смазки, не превышает 60 000 мПа*с.

Для летних масел установлены минимальные и максимальные значения кинематической вязкости при 100 °С, а также показатели минимальной динамической вязкости при температуре 150 °С и скорости сдвига 10 6 с -1 .

Всесезонные масла должны удовлетворять требованиям, которые определены для соответствующих классов зимних и летних масел, входящих в обозначение.

Классификация моторных масел по API

Основными показателями масел в соответствии с классификацией API являются: тип двигателя и режим его работы, эксплуатационные свойства и условия применения, год выпуска. Стандартом предусмотрено разделение масел на две категории:

• Категория «S» (Service) – масла, предназначенные для 4-тактных бензиновых двигателей;
• Категория «C» (Commercial) – масла для дизельных двигателей автотранспорта, дорожно-строительной техники и сельскохозяйственных машин.

В обозначение класса масла входят две буквы: первая – категория (S или C), вторая – уровень эксплуатационных свойств.

Цифры в обозначениях (например, CF-4, CF-2) дают представление о применимости масел в 2-х или 4-тактных двигателях.

Если моторное масло может использоваться как в бензиновых, так и дизельных двигателях, то обозначение состоит из двух частей. В первой указывается тип двигателя, для которого масло оптимизировано, во второй – еще один допускаемый тип двигателя. Пример обозначения – API SI-4/SL.

Классификация моторных масел по ACEA

Классификация ACEA была разработана Ассоциацией европейских производителей автомобилей в 1995 году. Последнее издание стандарта предусматривает разделение масел на три категории и 12 классов:

• A/B – бензиновые и дизельные двигатели легковых автомобилей, фургонов, микроавтобусов (A1/B1-12, A3/B3-12, A3/B4-12, A5/B5-12);
• C – бензиновые и дизельные двигатели с катализатором отработавших газов (C1-12, C2-12, C3-12, C4-12);
• E – тяжелонагруженные дизельные двигатели (E4-12, E6-12, E7-12, E9-12).

В обозначении по ACEA помимо класса моторного масла указывается год его введения в действие, а также номер издания (в случае, если были обновлены технические требования).

Классификация моторных масел по ГОСТ

Согласно ГОСТ 17479.1-85 моторные масла разделяются на:

• классы по кинематической вязкости;
• группы по эксплуатационным свойствам.

По кинематической вязкости
ГОСТ 17479.1-85 подразделяет масла на следующие классы:

• летние – 6, 8, 10, 12, 14, 16, 20, 24;
• зимние – 3, 4, 5, 6;
• всесезонные – 3 З /8, 4 З /6, 4 З /8, 4 З /10, 5 З /10, 5 З /12, 5 З /14, 6 З /10, 6 З /14, 6 З /16 (первая цифра указывает на зимний класс, вторая на летний).

Классы вязкости моторных масел по ГОСТ 17479.1-85:

По области применения
все моторные масла подразделяются на шесть групп – А, Б, В, Г, Д, Е.

Группы моторных масел по эксплуатационным свойствам по ГОСТ 17479.1-85:

Индекс 1 указывает на то, что масло предназначено для бензиновых двигателей, индекс 2 – для дизелей. Универсальные масла не имеют индекса в обозначении.

Пример обозначения моторного масла:

M – 4 З /8 – В 2 Г 1

М – моторное масло, 4 З /8 – класс вязкости, В 2 Г 1 – может применяться в среднефорсированных дизелях (В 2) и высокофорсированных бензиновых двигателях (Г 1).

Классификация моторных масел по ILSAC

Международный комитет по стандартизации и апробации моторных масел (ILSAC) издал пять стандартов моторных масел: ILSAC GF-1, ILSAC GF-2, ILSAC GF-3, ILSAC GF-4 и ILSAC GF-5.