Классификация и обозначение моторных масел

Стандарты моторного масла по ISLAC

Стандарт ILSAC появился сравнительно недавно благодаря совместной работе ассоциаций производителей автомобилей США и Японии (AAMA и JAMA соответственно). Классификация преследует цель ужесточения требований, предъявляемых к изготовителям смазывающих жидкостей.

Фактически ILSAC является частным случаем стандарта API, который выделен в отдельную самостоятельную категорию. Существует несколько градаций ILSAC, соответствующих классификации API.

Характеристики стандарта.

Обозначение стандарта ILSAC наносится на этикетке, наклеенной на канистре с моторным маслом совместно с требованиями API и SAE.

Основные свойства масла, на которые распространяются требования ILSAC:

• вязкость, стандарт требует снижения значения, что позволяет применять масло в высокофорсированных двигателях;
• устойчивость масляной пленки при высоком давлении (в сочетании с низкой вязкостью);
• снижение затрат энергии на трение, что положительно сказывается на расходе топлива;
• сокращение содержания фосфора, для увеличения срока службы каталитических нейтрализаторов;
• повышенная текучесть при низкой температуре, которая обеспечивает улучшенную фильтрацию;
• снижение расхода масла на угар (на исправных двигателях) и испарение;
• стойкость к вспениванию при работе двигателя.

Пример маркировки стандарта ILSAC на канистре

Таблица маркировки и классификаций моторных масел SAE

Масло с маркировкой 5W – наиболее жидкое на хо­лоде, применяется в любые морозы. Масло с маркировкой 10W обеспечивает пуск мо­тора до -30°С (применимо зимой в зоне умеренного климата).

Масло с маркировкой 15W может создать пусковые трудности при температуре около -25°С, однако при мощном стартере и хорошем аккумуляторе возможно расширение диапазона. В умеренном климате -подходящее масло для езды круглый год.

Масло с маркировкой 20W – для районов, где температура редко опускается до -20°С. Часто такое масло используется в гоночных и раллийных автомобилях.

Классификация моторных масел по химической основе

Первым делом разберемся, какие бывают моторные масла по химическому составу. Выделяют три основные группы автомасел: минеральные, полусинтетические и синтетические.

Сравнение синтетики и минералки

Минеральные полностью состоят из натуральных ингредиентов. Они производятся путем прямого перегона нефтепродуктов. Их использование рационально в новых двигателях, не предназначенных для работы в условиях сильных перегрузок. Минералка идеально подходит для умеренного климатического пояса, где сезонные температурные перепады практически не заметны. Такая особенность объясняется невозможностью масла поддерживать стабильное рабочее состояние в высоко- и низкотемпературных условиях: при отрицательных температурах минеральная основа подмерзает и перестает равномерно циркулировать в силовой установке, при положительных — обретает высокую текучесть и быстро испаряется. Периодичность замены такого масла варьируется в пределах 5-7 тысяч километров пробега (при условии, что автомобиль не подвергается большим перегрузкам). Основные преимущества таких автомасел заключаются в доступности и их низкой стоимости. Отрицательной стороной, помимо невозможности использования жидкости в условиях повышенных нагрузок, является большое скопление вредных для окружающей среды примесей, содержащихся в выхлопных газах. Обозначение минеральной основы на этикетках канистр указывается редко.

Полусинтетические масла в своем составе имеют натуральные и ненатуральные элементы. Они производятся путем синтеза нефтепродуктов и специальных химических присадок, основная роль которых заключается в повышении ресурса силового агрегата автомобиля.

Присадки позволяют сохранять первоначальные свойства горюче-смазочного материала в течение продолжительного времени, а также позволяют ему противостоять температурным перепадам. К основным недостаткам полусинтетики относится ее «минеральная сторона»: нефтепродукты могут давать осадок или нагар, загрязняя тем самым рабочую площадь. Масло подходит для новых бензиновых и дизельных двигателей

.

Также его использование допустимо и в моторах, которые выработали небольшой ресурс.

Этапы производства моторного масла

Синтетическая основа состоит из ингредиентов, которые не встречаются в чистом виде в природе. Процесс производства синтетики подразумевает проведение сложного молекулярно-химического синтеза, направленного на повышение эксплуатационных свойств защитного материала. Такое масло не оставляет нагара и не загрязняет рабочую смесь. Более того, в его составе присутствуют моющие присадки, которые бережно очищают двигатель от грязи и сажи. Если вы привыкли к спортивному стилю вождения или проживаете в регионе, славящемся резкими температурными перепадами, то «баловать» своего железного друга лучше качественной синтетикой. Она не разжижается, не густеет от времени и климатических скачков, а позволяет повышать ресурс мотора там, где обычная минералка уже полностью бы «потеряла над собой контроль». Периодичность замены синтетики может доходить до 15 тысяч километров пробега. При этом ее использование допустимо как в новых, так и старых силовых агрегатах. О том, что жидкость в канистре относится к синтетике, информирует соответствующая надпись на этикетке.

Определяющим параметром при выборе моторной жидкости по химической основе должно выступать техническое состояние мотора.

Испарение масс NOACK

Этот показатель определяется как количество испарившегося масла в течение 1 часа при температуре 250 градусов Цельсия и постоянном потоке воздуха. Измеряется в процентах. Чем ниже этот показатель, тем выше стабильность масла при высоких температурах и тем меньше будет его расход

Стоит обращать внимание, что NOACK зависит от вязкости масла, чем она выше, тем ниже NOACK. Кроме вязкости на испаряемость влияет химический состав, поверхностная адгезия, наличие полимерных загустителей и другое

По NOACK можно определять качество масла, этот показатель ограничивают требования международных стандартов ACEA, API, допусков автопроизводителей. По NOACK можно делать выводы о составе масла. А вот судить о расходе масла по этому показателю можно только косвенно, так как расход зависит не только от испарения, но и еще от множества факторов.

Обозначения API для дизельных моторов:

• CB — автомобили до 1961 г., высокое содержание серы в топливе
• CC — автомобили до 1983 г., работающие в тяжелых условиях
• CD — автомобили до 1990 г., много серы в топливе и тяжелые условия работы
• CE — автомобили до 1990 г., двигатель с турбиной
• CF — автомобили с 1990 г., с турбиной
• CG-4 — автомобили с 1994 г., с турбиной
• CH-4 — автомобили с 1998 г., под высокие нормы токсичности США
• CI-4 — современные автомобили, с турбиной, с клапаном EGR
• CI-4 plus — аналогично предыдущему, под высокие нормы токсичности США

Как видим вариантов автомобильных масел очень много. И разобраться в том, какое именно подходит для Вашего автомобиля не всегда просто. Речь конечно не идет о владельцах новых авто, они меняют масло в рамках прохождения ТО, как правило у «официалов», где заливают масло исходя из рекомендаций производителя.

А вот владельцам железных коней с большими пробегами с подбором масла придется разбираться или самостоятельно, или же доверится профессионалам из автосервисов

Причем, важно понимать, именно для двигателей с большими пробегами, правильный подбор масла – как раз наиболее важен и даже критичен. Правильное масло может продлить срок беспроблемной эксплуатации двигателя, облегчить запуск двигателя в морозы, и самое главное отсрочить визит в автосервис на «капиталку» мотора.

Маркировка масляных растворов по стандартам АРІ и АСЕА

Стандартизация АРІ

Согласно требованиям этого стандарта, масла делятся на две группы. К ним относятся:

1. Группа «Servісе». Обозначается литерой S и означает, что это смазочный раствор для бензиновых силовых агрегатов, которые установлены на легковых автомобилях, грузоподъемных транспортах малой мощности и микроавтобусах.
2. Группа «Commerciаl». Обозначается литерой С и означает, что это смазочный раствор для транспортных средств с дизельной силовой установкой.
3. Комбинированная группа. Обозначается литерами S/С. Может заливаться в легковые автомобили с дизельным двигателем или в масляную систему как бензиновых, так и дизельных моторов.

Группы смазок имеют индексацию из двух букв. Чем ниже в алфавите вторая буква, тем выше качество масляного наполнителя. Для дизельных силовых агрегатов применяются растворы следующего стандарта:

1. СD2 – для силовых агрегатов, выпущенных после 1972 года, которые оборудованы турбонаддувом, а солярка имеет высокое содержание серы.
2. СЕ – для силовых агрегатов с принудительной подачей воздуха, выпущенных после 1983 года.
3. СF4 – для силовых агрегатов с принудительной подачей воздуха, выпущенных после 1990 года.
4. СF, СF2 – для силовых агрегатов с принудительной подачей воздуха, выпущенных после 1994 года.
5. СG4 – для силовых агрегатов с турбонаддувом, выпущенных после 1994 года. Масляная жидкость с лучшими качественными характеристиками и нормами токсичности.
6. СН4 – для быстроходных и скоростных силовых агрегатов с турбонаддувом, выпущенных после 2001 года, с высокими ограничителями токсичных отходов.
7. СI4 – для высокоскоростных турбированных силовых установок, выпущенных после 2004 года, которые оборудованы системой рециркуляции выхлопных газов. Масляный раствор может служить заменой предыдущих смазок.
8. СJ4 – для силовых турбодизельных пусковых агрегатов, выпущенных после 2010 года, имеющих сажевый фильтр.

Для бензиновых силовых агрегатов применяются масляные жидкости следующего стандарта:

1. SF – для силовых агрегатов, выпущенных после 1973 года.
2. SG – для моторов, выпущенных после 1990 года, которые имеют сложные условия эксплуатации.
3. SН – для силовых агрегатов, выпущенных после 1994 года, которые имеют сложные условия эксплуатации.
4. SJ – с повышенными энергосберегающими показателями для двигателей, выпущенных после 1998 года, которые имеют сложные условия эксплуатации.
5. SL – с длительным сроком эксплуатации для силовых установок, выпущенных после 2001 года
6. SМ – с длительным сроком эксплуатации и высокими противоокислительными показателями для моторов, выпущенных после 2004 года.

Все соответствия стандартам проверяется специальной комиссией АРІ.

Стандартизация АСЕА

Моторный масляный компонент по стандарту АСЕА делится на категории в зависимости от конструкции и условий эксплуатации. Они включают:

1. Категория А и В. Включает растворы масел для бензиновых и дизельных силовых агрегатов, установленных на малых транспортных средствах (легковые автомобили или микроавтобусы).
2. Категория С. Масла для бензиновых и дизельных моторов, с нейтрализатором выхлопных газов в соответствии с требованиями экологической защищенности.
3. Категория Е. Смазывающие растворы для дизельных моторов, которые эксплуатируются в тяжелых или экстремальных условиях.

Каждая из категорий имеет свои подкатегории, которые определяют использование смазки для определенного типа силовой установки, работающей в конкретных условиях. Раствор марок А и В имеют подкатегории A1/B1, A3/B3, A3/B4, A5/B5. Смазки марки С делятся на подкатегории С1, С2, С3, С4. Смазки марки Е имеют подкатегории Е4, Е6, Е7, Е9.

Системы стандартизации АРІ и АСЕА похожи между собой, но стандарт АСЕА имеет более жесткие требования. Так, стандарт АСЕА А3/В3 является аналогом стандарта АРІ SL/СF, но на практике масляная жидкость европейского стандарта может оказаться намного лучше своего американского аналога.

Индекс вязкости моторного масла

Указывается чаще всего трехзначным числом, гораздо реже двузначным, такие показатели индекса присущи минеральным маслам, которые уже практически не используются для легковых автомобилей.

Рассчитывается индекс довольно сложно, для этого используется сложная формула, построенная на эмпирических расчетах, выведенных из двух эталонных смазок, в формулу вводят значения кинематической вязкости масла при 40 и 100 градусах Цельсия и получают необходимое значение.

Например, это отдельная категория смазок японского производства, изготавливаются на основе ПАО или сложных эфиров с добавлением особого пакета присадок, но такие масла редко используются, так как применимы для небольшого количества модификаций двигателей.

При оценке индекса вязкости следует учитывать вязкость масла, чем оно жиже, тем выше индекс. Оценивать индекс проще всего в сравнении с конкурентами. К примеру, для масел 10W-40 индекс может быть в пределах 150-160 единиц, а для 5w-30 на уровне 160-180.

Классы качества моторного масла API: трансмиссионные масла

API GL-6
Трансмиссионные масла для гипоидных передач с увеличенным смещением, работающих в условиях высоких скоростей, больших крутящих моментов и ударных нагрузок.

Масла содержат большее количество серо-фосфорсодержащей противозадирной присадки, чем масла GL-5.

API GL-5
Трансмиссионные масла для гипоидных передач с уровнем эксплуатационных свойств MIL-L-2105 C/D. Эти масла предпо­чтительно применяются в передачах с гипоидными коническими зубчатыми колесами и коническими колесами с круговыми зубьями для главной передачи в автомобилях, в карданных приводах мотоциклов и ступенчатых коробках передач мотоциклов.

Масла применяются специально для гипоидных передач с высоким смешением оси. Для самых тяжелых условий эксплуатации с ударной и знакопеременной нагрузкой. Рекомендовано для гипоидных передач, работающих в условиях высоких скоростей при малых крутящих моментах и ударных нагрузках на зубья шестерен.

Масла содержат большое количество серо-фосфорсодержащей противозадирной присадки.

API GL-4
Трансмиссионные масла с высоким содержанием присадок с уровнем эксплуатационных свойств MIL-L-2105. Эти масла применяются предпочтительно в ступенчатых коробках передач и рулевых механизмах, в главных пере­дачах и гипоидных передачах с малым смещением в автомобилях и безрельсовых транспортных средствах для перевозки грузов и пассажиров и для нетранспортных работ.

Масла применяются для гипоидных передач, работающих в условиях высоких скоростей при малых крутящих моментах и в условиях малых скоростей при больших крутящих моментах.

Обязательно наличие высокоэффектив­ных противозадирных присадок.

API GL-3
Трансмиссионные масла с высоким содержанием присадок с уровнем эксплуатационных свойств MIL-L-2105. Эти масла применяются предпочтительно в ступенчатых коробках передач и рулевых механизмах, в главных передачах и гипоидных передачах с малым смещением в автомобилях и безрельсовых транспортных средствах для пере­возки грузов, пассажиров и для нетранспортных работ.

Масла применяются для спирально-конических передач, работающих в умеренно жестких условиях, а также для обычных трансмиссий со спирально-коническими шестернями, работающих в умеренно жестких условиях по скоростям и нагрузкам.

Обладают лучшими противоизносными свойствами, чем API GL-2.

API GL-2Трансмиссионные масла для червячных передач, работающих в условиях GL-1 при низких скоростях и нагрузках, но с более высо­кими требованиями к антифрикционным свойствам.

Могут содержать антифрикционный компонент.

API GL-1
Минеральные масла без присадок либо масла с антиокислительными и противопенными присадками, но без про­тивозадирных компонентов для применения в коробках передач с ручным управлением с низкими удель­ными давлениями и скоростями скольжения.

Масла применяются в цилиндрических, червячных и спирально-конических зубчатых передачах, работающих при низких скоростях и нагрузках.

API МТ-1
Масла для высоконагруженных агрегатов.

Предназначены для несинхронизированных механических коробок передач мощных коммерческих автомобилей (тягачей и автобусов).

Эквивалентны маслам API GL-5, но обладают повышенной термической стабильностью.

API PG-2
Масла для передач ведущих мостов мощных коммерческих автомобилей (тягачей и автобусов) и мобильной техники.

Эквивалентны маслам API GL-5, но обладают повышенной термической стабильностью и улучшенной совместимостью с эластомерами.

Стандартизация SАЕ

Основным показателем стандарта является вязкость, которая меняется в зависимости от изменения температурного режима работы силовой установки. Классификация различных моторных масел по вязкости осуществляется по трем категориям:

1. Зимние. Имеют буквенно-цифровую номенклатуру и разделяются на 6 марок: 25W, 20W, 15W, 10W, 5W, 0W.
2. Летние. Имеют цифровое значение и разделяются на 5 марок: 60, 50, 40, 30, 20.
3. Всесезонные. Имеют двойное обозначение. Например, SАЕ 5W/30, где в числителе указана марка для зимних условий эксплуатации, а в знаменателе – для летних.

Главным показателем зимней смазки является уровень вязкости при низкой температуре. Она определяется величиной прокачивания и проворачивания. Спектр температур прокачивания указывает на предел, при котором подается смазка к трущимся деталям силовой установки, сводя к минимуму их соприкосновение при пуске двигателя. Температурный диапазон проворачивания показывает величину, которая обеспечивает частоту вращения коленвала при пуске силовой установки.

Летние масла имеют пределы вязкости в зависимости от температурного режима работы.

Всесезонные смазочные жидкости должны соответствовать показателям, которые определены для зимней и летней смазки, указанной в маркировке.

Спецификации моторных масел для двигателей Volvo

Таблица «Спецификации моторных масел для двигателей Volvo»

1. Защита от полировки гильзы цилиндра
2. Совместимость с сажевыми фильтрами
3. Защита от коррозии
4. Предотвращение загущения от окисления
5. Защита от высокотемпературных отложений
6. Защита от воздействия сажи
7. Противоизносные свойства

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.

Классификация моторных масел по вязкости SAE

В настоящее время общепризнанной международной системой классификации моторных масел по вязкости является SAE J300, разработанная Обществом Автомобильных Инженеров США (Society of Automotive Engineers). Вязкость масла по этой системе выражается в условных единицах – степенях вязкости. Чем больше число, входящее в обозначение класса SAE, тем выше вязкость масла.

Спецификация описывает три ряда вязкости масел: зимние, летние и всесезонные. Но, прежде, чем их рассмотреть, немного теории. Температурный диапазон моторного масла в основном определяется двумя его характеристиками: кинематической и динамической вязкостью. Кинематическая вязкость измеряется в капиллярном вискозиметре и показывает, насколько легко масло течет при данной температуре под действием силы тяжести в тонкой капиллярной трубке. Динамическая вязкость измеряется в более сложных установках – ротационных вискозиметрах.

Она показывает насколько меняется вязкость масла при изменении скорости перемещения смазываемых деталей относительно друг друга. С увеличением скорости относительного перемещения смазываемых деталей вязкость снижается, а с уменьшением – возрастает.

Маркировка масла по температуре использования

Ряд зимних масел: SAE 0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W – обозначаются цифрой и буквой “W” (Winter-Зима). Для зимних классов установлены два максимальных значения низкотемпературной динамической вязкости и нижний предел кинематической вязкости при 100°С.

К низкотемпературным параметрам относятся:

• Проворачиваемость– показывает динамическую вязкость моторного масла и температуру, при которой масло
  остается достаточно жидким, чтобы было возможно запустить двигатель.
• Прокачиваемость – это динамическая вязкость масла, при которой масло сможет прокачаться по системе смазки и двигатель не будет работать в режиме сухого трения. Температура прокачиваемости ниже температуры проворачиваемости на 5 градусов.

Высокотемпературные свойства зимних масел характеризует минимальная кинематическая вязкость при 100°С – показатель, определяющий минимальную вязкость моторного масла при прогретом двигателе.

Ряд летних масел: SAE 20, 30, 40, 50, 60 – обозначаются цифрой без буквенного обозначения. Основные свойства летнего ряда масел определяется по:

• минимальной и максимальной кинематическим вязкостям при 100°С – показатель, определяющий минимальную и максимальную вязкость моторного масла при прогретом двигателе.
• минимальной вязкости при 150°С и скорости сдвига 106 с-1. Градиент скорости сдвига – это отношение скорости движения одной поверхности трения относительно другой к величине зазора между ними, заполненного маслом. С увеличением градиента скорости сдвига снижается вязкость масла, но она снова возрастает, когда скорость сдвига уменьшается.

Ряд всесезонных масел: SAE 0W-20, 0W-30, 0W-40, 0W-50, 0W-60, 5W-20, 5W-30, 5W-40, 5W-50, 5W-60, 10W-20, 10W-30, 10W-40, 10W-50, 10W-60, 15W-30, 15W-40, 15W-50, 15W-60, 20W-30, 20W-40, 20W-50, 20W-60. Обозначение состоит из комбинации зимнего и летнего ряда, разделенных тире. т

Всесезонные масла должны удовлетворять одновременно критериям и зимнего, и летнего масла. Чем меньше цифра, стоящая перед буквой W, тем меньше вязкость масла при низкой температуре, легче холодный пуск двигателя стартером и лучше прокачиваемость масла по смазочной системе. Чем больше цифра, стоящая после буквы W, тем больше вязкость масла при высокой температуре и надежнее смазывание двигателя при жаркой
погоде.

Таким образом, класс SAE сообщает потребителю диапазон температуры окружающей среды, в котором масло обеспечит:

• проворачивание двигателя стартером (для зимних и всесезонных масел)
• прокачивание масла масляным насосом по смазочной системе двигателя под давлением при холодном пуске в режиме, не допускающем сухого трения в узлах трения (для зимних и всесезонных масел)
• надежное смазывание летом при длительной работе в максимальном скоростном и нагрузочном режиме (для летних и всесезонных масел)

Общее щелочное число (TBN)

Во время работы двигателя в нем проходят химические и физические процессы, в результате которых молекулы топлива окисляются, образуется окись, и она крайне негативно сказывается на металлических частях двигателя, образует шлам, оседает на деталях, некоторые химические компоненты окиси участвую в процессах коррозии, разрушают резиновые уплотнители. Чтобы нейтрализовать образовывающуюся кислоту в масло добавляют химически активные присадки. Само по себе минеральное очищенное масло химически нейтрально.

Для повышения щелочности масла в него добавляют специальные присадки – детергенты, они частично нейтрализуют образующуюся кислоту и расщепляют на мелкие фракции, не дают сформироваться шламу. Щелочность падает с пробегом, чем больше пробег, тем ниже щелочное число и тем выше кислотное. Когда до их «встречи» остается небольшой зазор, масло теряет свою способность мыть и нейтрализовать и становится непригодным. Поэтому масла с большим щелочным числом считаются самыми лучшими и рабочими.

В современных маслах встречается показатель щелочи от 5 до 14 мгКОН/г. Хорошим показателем для бензиновых моторов считается 7-8 мгКОН/г, для дизельных от 9 – в дизельном двигателе сложней условия для масла, выше температура, больше серы в топливе. Безопасным использование масла считается до показателя TBN до 50% от показателя свежего масла. С появлением бензина с низким содержанием серы этот показатель немного снизился, сера – один из главных врагов масла, способствующих его окислению. Критический показатель для смены масла, когда щелочное число сравнивается с кислотным.

Для определения щелочного числа в свежем масле и в отработке используются разные методы. Для свежего масла ГОСТ 30050 или ASTM D 2896, для отработки ГОСТ 11362 или ASTM D 4739. Каждый метод «видит» щелочи разного типа, но иногда компании используют для анализа и отработки, и свежего ГОСТ 30050 или ASTM D 2896, это связано с внутренней политикой производителя.

Определение качества масла по щелочному числу двояко. С одной стороны, масло с низким числом быстрей сработается, потеряет свои свойства отмывать шлам. С другой стороны, обогащение состава присадок снижает щелочное число, то есть масла с богатым пакетом присадок могут иметь низкий показатель щелочи. Поэтому некоторые дешевые масла с высоким щелочным числом могут просто иметь бедный пакет присадок.