Маркировка и классификация моторных масел по вязкости с использованием системы sae

Индекс

В характеристики вязкости присутствует еще один немаловажный показатель. Это ее индекс. Он обозначает понижение вязкости кинематического характера при повышении температуры масляной жидкости. Индекс вязкости масла – параметр относительный. По его показаниям можно судить о возможности эксплуатации смазочного материала в разных температурных режимах.

Качественный смазывающий продукт обусловлен наличием высокого вязкостного индекса, потому как технические характеристики хорошего масла практически не зависят от воздействия внешних условий функционирования. А если индекс небольшой, то на продукт очень сильно влияют и погодные условия, и температура двигателя, и даже стиль вождения.

Данный параметр обладает зависимостью от химической составляющей моторного масла. В минеральных смазках он невысокий, порядка 130, а в синтетике достигает 180. Полусинтетика, соответственно, находится где-то посередине, имея индекс в районе 150.

Сезонные и универсальные масла

Поначалу проблему застывания масла на морозе решали применяя масла с разной вязкостью для зимы и лета и называли их сезонными маслами. Совершим небольшой экскурс в историю. Масла в качестве смазки моторов стали применять практически одновременно в появлением этих самых моторов. Говорят, кстати, что первый ДВС Дизеля не имел системы смазки и проработал около минуты, после чего его заклинило в результате теплового расширения деталей. Так что, хочешь не хочешь, а пришлось вводить в конструкцию эту самую систему смазки.

Однако уровень тогдашней нефтехимии был, прямо скажем, зачаточным, да и требования к маслу у тогдашних моторов были гораздо скромнее. Поэтому кроме нефтепродуктов использовались и более привычные для промышленности того времени вещества – растительные масла. Всемирно известный брэнд Castrol в своё время начинал с использования обычного касторового масла. Это, в общем, и отражено в его названии.

Так вот, о сезонности: как уже упоминалось, базовые минеральные масла состоят из большого количества различных нефтяных фракций в определённом диапазоне свойств (кстати, кому интересно, есть статья о функциях и свойствах моторного масла). Внутри этого диапазона они отличаются, в зависимости от своего состава. Например, чем больше в составе масла парафиновых соединений, тем лучше его смазывающие свойства и хуже низкотемпературные качества (температура застывания выше). Соответственно, у разных масел при одной и той же температуре будет разная вязкость и температура застывания. Поскольку в умеренных широтах колебания температур зимой/летом довольно сильны, то масло, хорошо работающее летом, зимой застынет. Ясно, что смазывать двигатель оно в таком состоянии не может. До появления модификаторов вязкости эту проблему можно было решить только заменой масла на более жидкое, застывающее при более низких температурах (ну или разведением костра под картером двигателя:)). Это позволяло заводить двигатели зимой без искусственного разогрева, но снижало смазываемость. Ведь, как мы помним, вязкость у более жидкого масла при прочих равных меньше, а значит и смазывает оно хуже. Вот примерные цифры по распространённой паре летнее/зимнее масло:

• «летнее» масло М10Дм с вязкостью при 100°С равной 11 сСт, температура застывания -18°С.
• «зимнее» масло М8Дм с вязкостью при 100°С – 8 сСт, температура застывания -30°С.

Кому интересно, что означают непонятные сочетания типа М10Дм, могут почитать статью о классификации моторных масел. Ну а  «сСт» – это единица измерения кинематической вязкости, о ней мы поговорим ниже.

Отсюда и происходит термин «сезонных» масел. В английском языке аналогом является слово monograde, то есть «одношкальный», если переводить дословно.

По мере развития химической отрасли появились присадки, позволяющие расширить диапазон рабочих температур масла. Одна из присадок понижает температуру застывания масла, называется такая присадка депрессорной. Другая присадка загущает масло при высоких температурах и называется модификатором вязкости. В статье о составе моторного масла я обещал объяснить механизм работы этих присадок, что и сделаю сейчас.

Маркировка вязкости масла

На канистре любого автомасла всегда находится маркировка спецификации SAE. Отличить к какой категории относится продукт, можно по самому индексу.

Моторные смазки имеют повышенную текучесть относительно трансмиссионных и делятся на три категории:

• зимние;
• летние;
• всесезонные.

Для каждой группы характерна своя аббревиатура.

1. Жидкость для холодного времени года имеет две части кода – цифра от 0 до 25, вторая часть, буква «W» — говорит о принадлежности смеси к зимней группе.
2. Летние смеси также имеют аналогичный индекс, однако значения здесь перевернуты задом на перед – сначала «W», затем цифры от 20 до 60.
3. Всесезонная группа представлена составным кодом из трех частей. Для примера самая популярная в России вязкость – 5W40.

Аналогичное разделение присутствует и для трансмиссионных масел. Однако здесь, ввиду увеличенной густоты актуальны показатели типа 75W80, 80W90.

Зависимость вязкости моторного масла от температуры

С ростом температуры вязкость моторного масла падает, т.е. масло становится более жидким. Вязкость масла может уменьшаться в интервале температур от 0 °С до +100 °С в сотни и тысячи раз. На практике этот эффект используется при замене масла – масло всегда меняют после прогрева двигателя, т.е. когда масло разжижается, иначе слить его максимально полно с двигателя нельзя.

«Обычное минеральное» моторное масло при 0 °С гуще воды более чем в сотни и тысячи раз, а при +100 °С всего лишь в десятки. Кинематическая вязкость моторного масла показывает именно «степень густоты» моторного масла. Она измеряется в сСт (сантиСтоксы или мм /с, 1 сСт = 1 мм /с).

Скорость падения кинематической вязкости с ростом температуры характеризуется ИНДЕКСОМ ВЯЗКОСТИ масла. Проще говоря, индекс вязкости показывает «степень разжижения» масла. Это безразмерная величина, т.е. не измеряется в каких-либо единицах (метрах, километрах, килограммах и т.д.) – это просто цифра!

Чем ниже индекс вязкости моторного масла, тем сильнее масло разжижается, т.е. толщина масляной пленки становится очень маленькой (а за этим следует повышенный износ). Чем выше индекс вязкости моторного масла, тем меньше масло разжижается, т.е. обеспечивается необходимая для защиты трущихся поверхностей толщина масляной пленки.

На практике, в случае реальных моторных масел, низкий индекс вязкости означает плохой запуск двигателя при низких температурах или плохая его защита от износа при высоких температурах.

Пример: отечественное масло M10ДМ (или М10Г2к) – минеральное масло (индекс вязкости ИВ ~100…110), запуск двигателя (при исправном состоянии) при -15 °С затруднен; Shell Rimula D 10W-30 (ИВ~130) – запуск двигателя при его исправном состоянии гарантирован при -25 °С – почувствуйте разницу!

Теоретически, все производители моторных масел хотели бы получить продукт с максимально высоким индексом вязкости (> 300), но к сожалению, это невозможно по причине ряда физических законов. Высококачественные минеральные моторные масла обычно имеют индекс вязкости (ИВ) 120-140, полусинтетические 130-150, синтетические 140-170. На канистрах, этикетках, этот параметр, как правило, не указывается, из-за «излишней сложности восприятия» для потребителя. Вы всегда можете потребовать от представителя производителя масла. Она не является секретной или конфиденциальной!

• Вязкость – (внутреннее трение) – свойство жидких и газообразных тел оказывать сопротивление их течению – перемещению одного слоя тела относительно другого – под действием внутренних сил. Может быть выражена в единицах вязкости кинематической, динамической, условной и удельной. Физическая модель вязкости жидкого или газообразного тела – это сила, которую необходимо приложить для равномерного перемещения одной пластины относительно покоящейся, при условии, что их разделяет жидкость или газ, отнесенная к площади пластины. В этом случае приложенная сила оказывается равной абсолютной (динамической) вязкости.
• Кинематическая вязкость – основной эксплуатационный параметр для всех видов моторных и трансмиссионных масел (а также и масел индустриальной номенклатуры). По определению — отношение динамической вязкости ( h ) к плотности ( d ) жидкости или газа при той же температуре: n = h / d

В системе СИ за единицу кинематической вязкости принят квадратный метр за секунду (м2/с), равный кинематической вязкости, при которой динамическая вязкость среды с плотностью 1 кг/м3 равна 1 Па Ч с. В системе СГС принят стокс.

Влияние на работу двигателя: от вязкости масла зависят следующие факторы

• Толщина образуемой масляной пленки в парах трения (надежность разделения трущихся поверхностей при высоких температурах, стойкость к разрушению до добавления противоизносных присадок)
• Легкость пуска двигателя в холодную погоду
• Мощность двигателя (потери на трение, компрессия в ЦПГ)
• Коэффициент полезного действия двигателя
• Количество осадков образующихся в картерном масле
• Расход топлива
• Расход масла

Вязкость меда

Очень вязкой жидкой средой является мед. Его вязкость зависит от зрелости, то есть от содержания в продукте воды. Так, при содержании 25 % воды коэффициент вязкости меда равен 1,051, а при 16,6 % — 9,436 (при температуре 45 °С). Кроме того, этот показатель увеличивается в результате кристаллизации. Вязкость продукта повышают декстрины и коллоиды.

Зрелость меда определить несложно. Нужно зачерпнуть ложкой продукт и быстро поворачивать ее: незрелый мед будет стекать.

Хотя состав меда не особо влияет на его вязкость, некоторые сорта в этом отношении отличаются. В связи с этим выделяется 5 групп продукта:

• очень жидкий (акациевый, клеверный).
• жидкий (гречишный, липовый, рапсовый);
• густой (одуванчиковый);
• клейкий (падевый);
• студнеобразный (вересковый).

В промышленных условиях мед перекачивают кулачковыми и винтовыми насосами.

Обозначения моторных масел по классификации SAE

Классификация SAE (Американское Общество Автомобильных Инженеров) характеризует вязкость и определяет в какой сезон можно использовать масло. В паспорте на автомобиль производитель регламентирует подходящие марки.

Масла по классификации SAE делятся на:

• Зимние – в маркировке присутствует буква – W (winter) 0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W;
• Летние – 20, 30, 40, 50, 60;
• Всесезонные – 0W-30, 5W-40 и т.д.

Цифра стоящая перед буквой W в обозначении моторного масла указывает на его низкотемпературную вязкость, то есть на порог температуры, при которой двигатель автомобиля, заправленный этим маслом, может завестись «на холодную», а масляный насос прокачает масло без угрозы сухого трения деталей мотора. Например, для масла 10W40, минимальной температурой является -10 градусов (от цифры, стоящей перед буквой W отнимаем 40), а критической температурой при которой стартер сможет провернуть мотор является -25 градусов (от цифры, стоящей перед буквой W отнимаем 35). Таким образом, чем меньше цифра стоящая перед буквой W в обозначении масла, тем на более низкую температуру воздуха оно рассчитано.

Цифра стоящая после буквы W в обозначении моторного масла указывает на его высокотемпературную вязкость, то есть минимальную и максимальную вязкость масла при его рабочих температурах (от 100 до 150 градусов). Чем выше цифра стоящая после буквы W, тем выше вязкость этого моторного масла при рабочих температурах.

Какая высокотемпературная вязкость должна быть у моторного масла для двигателя вашего автомобиля знает только его производитель, именно поэтому рекомендуется строго соблюдать требования автопроизводителя к моторным маслам, которые указаны в руководстве по эксплуатации вашего автомобиля.

Масла с разной степнью вязкостью рекомендуется использовать при разных температурных режимах:

SAE 0W-30 — от -30° до +20°C;

SAE 0W-40 — от -30° до +35°C;

SAE 5W-30 — от -25° до +20°C;

SAE 5W-40 — от -25° до +35°C;

SAE 10W-30 — от -20° до +30°C;

SAE 10W-40 — от -20° до +35°C;

SAE 15W-40 — от -15° до +45°C;

SAE 20W-40 — от -10° до +45°C.

Что такое вязкость масла

Вязкость — это способность вещества сопротивляться перемещению его слоев. Этим свойством обладают все жидкости (и масла для автомобилей). С точки зрения физики при сопротивлении состав выполняет работу, что нагревает смазку.

Вязкость делят на кинетическую и динамическую. Этот показатель не является стабильным, а меняться он может под действием факторов:

• Температура окружающей среды. Это означает, что на сильном холоде смазка может полностью замерзнуть, а при жаре – частично испариться. Поэтому при выборе жидкости учитывайте температуру региона эксплуатации авто.
• Количество присадок. Означает, что в масляные составы часто вносятся дополнительные добавки. Они не только улучшают физические характеристики смазки, но и влияют на ее вязкость в различных условиях.
• Пробег движка на одной заправке. Означает, что при длительной эксплуатации примеси могут растворяться. Это негативно влияет на вязкость. Состав становится более жидким, растет трение.

Что означает вязкость? Исторически каждая автомобильная компания выпускала свои разновидности моторных масел. В начале XX века было организовано Автомобильное общество инженеров (SAE), которое стало заниматься классификацией горюче-смазочных материалов.

Стандарты организации неоднократно пересматривались, хотя характер изменений был незначительным. По состоянию на 2021 год действует классификация SAE J300. В соответствии с современным стандартом все смазки делятся на три категории – зимние, летние, всесезонные (они означают температурный режим).

Вливать нужно смазку соответствующей категории, чтобы автомобиль смог ездить по дороге без сбоев. Каждой жидкости присваивается определенный код маркировки смазки.

Она может состоять из одного или двух блоков – например, 30, 40, 0W, 5W, 5W-30, 0W-40 и другие. Код означает температурный режим, при котором рекомендуется использовать жидкость (также это означает, что качество присадок и технические параметры состава он характеризует плохо).

В соответствии со стандартом SAE J300 вне зависимости от присвоенной категории должны соответствовать таким техническим требованиям:

• Прокачиваемость. Означает, что смазка при работе может менять свою вязкость под действием различных факторов. Но она должна без проблем прокачиваться в системе через моторный насос.
• Гибкий режим работы. Означает, что смазка не должна испаряться, угорать, становится пенистой. Прочная защитная пленка сохраняется при любой температуре.
• Очистка моторной системы от продуктов сгорания топлива. Означает, что при работе бензина или дизеля в активной зоне образуется небольшое количество вредных примесей. Их удаляет из цилиндров моторное масло.
• Защита движка от перегрева. Означает, что масло создает на поверхности металла тонкую прочную пленку. Она снижает трение, равномерно распределяет тепло при работе мотора. Это положительно влияет на его срок годности.
• Уплотнение зазоров. Означает, что между отдельными деталями могут образовываться небольшие зазоры или трещины. Защитная пленка покрывает их, что делает мотор автомобиля более надежным.
• Отведение тепла из активной зоны. Означает, что при сгорании бензина/дизеля происходит локальный нагрев поршней, цилиндров. Моторное масло перераспределяет тепло, что снижает температурное воздействие на металл.
• Защита от коррозии. Означает, что при контакте металлических запчастей с бензином или атмосферным воздухом может возникать коррозия. Масляная пленка минимизирует вероятность подобного сценария.

Параметры выбора масла

Наилучшей будет та смазка, которая соответствует рекомендациям автопроизводителя. Такую информацию можно найти в технической документации к автомобилю. Из основных параметров можно выделить следующие: класс качества, показатель вязкости и состав.

Качество масла

Все моторные масла разделяются по классификации API. Параметр был разработан и введен американским институтом качества. Имеет буквенное обозначение. Первой буквой указывает тип двигателя, а именно:

• S – для бензиновых моторов;
• C – для дизельных.

Бывают масла, которые подходят для всех типов двигателей, тогда обе буквы в маркировке указываются через дробь.

Второй символ – это степени эксплуатационных характеристик. Здесь чем дальше буква стоит в алфавите, тем качественнее смазка. Лучшие на сегодня марки с обозначением: CF для дизеля и SN для бензина.

Иногда масло не имеет сертификации по API. Тогда на этикетке буквенной маркировки не будет.

Вязкость масла

Данный показатель говорит о возможности масла задерживаться на деталях и узлах автомобиля в виде масляной пленки, не теряя своей текучести. Имеет классификацию по SAE. Параметр указывается на канистре числом рядом с буквой W.

Первая цифра обозначает минимально допустимую температуру пуска двигателя. Например, 5W30 – из 5 вычитаем 30, получаем -25°С. Значит заводить автомобиль можно при температуре не ниже -25 градусов.

Вторая цифра указывает на максимальную и минимальную вязкость смазки в рабочем температурном диапазоне. Бывают масла сразу с двумя маркировками, в таком случае к новому мотору относится меньший показатель, для двигателя с пробегом больший.

Состав масла

Масла разделяются на три основных типа в зависимости от состава. Сюда входят:

1. Минеральные – смазку получают путем перегонки мазута. В редких случаях изготавливают из технических сельскохозяйственных культур. Стоит такое масло недорого, но и особым качеством не отличаются. Например, они могут испаряться. Но есть и положительные моменты – эффективная и стабильная работа.
2. Полусинтетические – основа состава минеральные масла (чаще 50 – 70 %) с добавлением синтетических присадок. Стоимость их ниже чем синтетических, при этом имеет лучшие технические характеристики в сравнении с минеральными составами. Хорошо работает в умеренном климатическом поясе без резких температурных перепадов.
3. Синтетические – получают смазку путем первичной переработки нефти. Считаются лучшими маслами. Обладают хорошей текучестью и не теряют свойств при воздействии внешних факторов. Имеют большой диапазон рабочих температур. Относятся к самым дорогим, но при этом обеспечивают надежную работу в условиях даже очень низких температур.

Помимо приведенных выше на этикетке могут указываться и другие параметры, которые зависят от производителя. Иногда отмечаются конкретные марки авто, для которых разработана смазка. Хотя это не гарантирует, что жидкость отвечает стандартам автопроизводителя. Рекомендовано все же ориентироваться по техническим параметрам масла.

Классификация масла

Бывает 2 типа вязкости: динамическая и кинематическая.

Динамическая вязкость считается соотношением силы и скорости сдвига. На это влияет температура, прямые плоскости сдвигаются со скоростью единицы. Из-за того, что динамическая топкость жидкостей является несущественной величиной, то чаще применяют сантипуаз (расшифровка: сП, 10-3Н*с*м-2).

Динамическая топкость отыгрывает основную роль, когда отделяются особенности смазок низких температурных режимов. Она редко используется для анализа жидкости либо когда нужно вычислить класс топкости. Есть множество важных моментов, из-за которых специалистов по жидкостям волнует кинематическая вязкость.

Кинематическая вязкость является производной величиной, определить ее не составляет особых трудностей. Высчитывается она следующим образом: см2*с-1, в СИ 1Ст = 10-4м2*с-1. Либо же чаще говорят – сантистокс (расшифровка: мм2*с-1). Когда измеряется класс топкости, температура составляет 40 и 100 градусов.

Тестирование смазочных жидкостей

Всегда необходимо соблюдать температуру, при которой определяется топкость, поскольку перемены вязкости зависят именно от температурного режима.

Помимо этого, когда градус поднимается, у всех продуктов вязкость снижается по-разному. Смотря, какой класс масла выбрать. Таким образом, появилось обозначение индекса топкости (расшифровка: VI).

Индекс вязкости — это величина, не имеющая конкретного размера. Обозначает перемены вязкости исходя от перепадов температурных режимов. Обыкновенное летнее моторное масло, к примеру, sae 30 насчитывает VI порядка 95, в то время как всесезонное моторное масло 15W-40 составит VI 135.

В системе вязкости sae, наивысшее sae будет иметь самая высокая топкость. Имеется в виду, что продукт, у которого вязкость sae 15W-40 соответствует sae 15 в холодном виде и sae 40 в теплом. Цифры 15 и 40 – оптимальные. Инициалы «W» означают Winter (Зима).

VI жидкости можно увеличить совершенно разными способами

VII — улучшители индекса топкости выглядят, словно продолговатые ленты органических полимеров, осторожно сворачивающиеся в холодный период. Но когда температура поднимается, полимеры «разворачиваются», чем делают процесс уменьшения вязкости более медленным

Минеральная смазочная жидкость

Минеральное моторное масло глубокой очистки насчитывает высокий VI. Это так потому, что очистка ликвидирует все составляющие нефти с низким VI. В итоге синтетические смазочные компоненты бывают химически сделаны таким образом, дабы вязкость была максимально высокой.

По индексу топкости просматривается, как измеряется кинематическая вязкость при 2 температурах, обычно это цифры 40°C и 1000C. Вязкость определяется благодаря кинематическому вискозиметру.

Бывают единицы измерения кинематической топкости, применяющиеся меньше всего. Секунды Сейболта пользовались большой популярностью в Америке. Базировались на времени, которое было необходимо, чтобы 60 мл жидкости могли нормально пройти сквозь специальный калиброванный промежуток. Связаны с SUS и Furol Секунды Сейболта. По сути дела, это то же самое, что и обычные измерения, но используется с более вязкими жидкостями.

Секунды Рэдвуда применялись в Великобритании, способ базируется на времени, которое уходит на поток 50мл через вискозиметр. Эти цифры считаются стандартными при переливе жидкости. Бывают единицы переведения итогов измерения от одного процесса ко второму, но при этом температурный режим должен быть стабильным.

Тест-сравнение смазочных жидкостей для двигателя

Классификация автомобильных масел по системе SAE

Авторская классификация моторных масел по SAE принадлежит американской ассоциации автомобильных инженеров. Система, в первой своей редакции, введена в 1911 году. Классификация по системе SAE опирается на характеристики вязкости в зависимости от температур окружающей среды, условий в которых двигатель будет эксплуатироваться безопасно, оптимально.

Для рассмотрения что такое вязкость масла, какова подробная расшифровка показателей по системе SAE, введем понятия кинематической, динамической вязкости в моторном масле.

С повышением температуры, начинается снижение вязкости любой жидкости, так как уменьшается взаимное притяжение молекул. Этот процесс характеризует кинематическая вязкость любого моторного масла. В связи с этим, вводится еще одна величина характеризующая свойства масел, индекс вязкости, которая показывает скорость снижения густоты моторного масла за единицу времени.

Вторая характеристика, динамическая вязкость машинного масла, показывает какую силу нужно приложить, чтобы сдвинуть порцию вещества, по отношению к площади сдвига.

Эти две характеристики очень важны! Можно привести цепочку рассуждений при использовании в моторе смазки с недостаточным индексом вязкости.

1. С повышением температуры, быстро уменьшается вязкость (малый индекс вязкости масла по SAE).
2. Смазка покрывает комплектующие мотора очень тонкой пленкой.
3. Возрастает трение между соприкасающимися межу собой деталями.
4. В результате – поломка двигателя.

Или другой вариант:

1. Динамическая вязкость не достаточная.
2. Стартер не может провернуть двигатель.
3. Смазка не доходит до всех составляющих.
4. Двигатель заводится на сухую.
5. Большое трение.
6. Двигатель клинит.

На этикетках зачастую индекс не печатают. Его можно узнать только у продавца. Обычные границы таковы:

• ИВ минерального – 120-140;
• ИВ синтетического – 140-170;
• ИВ полусинтетики – 130-150.

Масло с большим Индексом Вязкости (ИВ) при низких минусовых температурах остается достаточно жидким, а при высоких плюсовых, и хорошо разогретом двигателе, достаточно густым. Это обеспечивает его отличное функционирование.

Важно знать нужное для данного двигателя моторное масло. Использовать оптимальный вариант, рекомендуемый по системе SAE

От правильного выбора зависит:

• рабочая мощность мотора;
• легкость, быстрота пуска непрогретого двигателя;
• КПД двигателя;
• количество хлопьев окисла, образующихся при сгорании топлива;
• расход топлива;
• расход и сроки замены масла.

Классификация автомасел подразумевает разделение на три группы по температуре окружающей среды, в которой происходит запуск двигателя: летнее, зимнее и всесезонное. При этих температурах вязкость моторных масел оптимальна, приведенная ниже таблица, показывает их границы применения.

Чем больше разница между максимальной и минимальной температурами в холодное и теплое время года, тем выше должен быть индекс вязкости. Имея такие характеристики, автомасло считается высококачественным.