Классификация масел по SAE

Введение.

Главная задача автомасла  – не допустить сухого трения движущихся внутренних деталей двигателя, а  также обеспечить минимальную силу трения при максимальной герметичности  рабочих цилиндров.

Очевидно, что сделать  субстанцию, которая обладала бы необходимыми для этого свойствами, и при  этом имела бы стабильные характеристики в широком диапазоне температур невозможно, а диапазон рабочих температур масла в двигателе достаточно широк. 
 
Необходимо заметить, что та температура, которую большинство автолюбителей наблюдают на приборной доске, и которую принято называть температурой двигателя – на самом деле является температурой охлаждающей жидкости, которая действительно стабильна в прогретом двигателе и должна составлять около 90 градусов. Температура масла при этом существенно «гуляет» и может доходить до 140-150 градусов в зависимости от скорости и интенсивности движения. 
 
Исходя из этого, для каждого отдельно взятого двигателя производитель определяет компромиссные оптимальные параметры автомасла. Именно эти параметры, как считает производитель мотора, должны обеспечить максимальный коэффициент полезного действия (КПД) при минимальном износе внутренних деталей мотора при заданных «типичных» условиях эксплуатации. 
 
Наиболее важным из параметров автомасла считается его вязкость. 
Простым языком, понятным автолюбителю, можно сказать так: вязкость масла – это его способность оставаться на поверхности внутренних деталей мотора и при этом сохранять текучесть. Вроде не сложно? Но ведь именно вязкость масла более всего меняется в зависимости от температуры, являясь «переменной»величиной? 
 
Именно поэтому, Американской ассоциацией автомобильных инженеров (SAE) разработана классификация моторного масла по вязкости, которая описывает вязкость того или иного автомасла при разных рабочих температурах. По сути, эта классификация дает диапазон температур, в котором работа двигателя является безопасной, при условии, что производитель мотора допустил моторное масло с такими параметрами к использованию в этом двигателе.

Требования, классификации, системы обозначений  моторных масел

Общими тенденциями  развития двигателестроения являются: увеличение соотношения мощности к  объёму двигателя (далее литровая мощность) повышение экономичности и надежности, улучшение пусковых свойств, уменьшение массогабаритных показателей. Решение  любой из этих проблем тесно связано  с вопросами применения моторных масел. Для обеспечения надежной работы двигателей, применяемые в  них масла должны обладать определенными  эксплуатационными свойствами.

Надежность работы двигателя во многом определяется выбором  масла с оптимальной вязкостью. В широком диапазоне условий  эксплуатации, наиболее эффективны масла  с пологой вязкостно-температурной  характеристикой (т.е. масла, вязкость которых в наименьшей степени  меняется при изменении температуры  масла).

Для обеспечения  минимального износа деталей двигателя  лучше использовать масла большей  вязкости. Однако чрезмерное повышение  вязкости увеличивает потери на трение, что приводит к повышенному расходу топлива. Снижение исходной вязкости как правило улучшает прокачиваемость масел при низких температурах, которая характеризует способность масла своевременно поступать к местам смазки при пуске двигателя. Чем лучше прокачиваемость, тем ниже износ деталей двигателя при пуске и выше КПД за счет уменьшения расхода топлива. Поэтому конструкторы стремятся к выбору оптимальной величины вязкости масла в зависимости от типа двигателя и условий его эксплуатации.

Основными путям  повышения "литровой мощности" в  современных и перспективных  двигателях являются: повышение степени  сжатия в цилиндрах двигателя, оптимизация  состава топливно-воздушной смеси (например, прямого впрыска топлива  под высоким давлением) и введение наддува воздуха. Однако это приводит к росту тепловых и механических нагрузок на детали двигателя и условия  работы масла существенно ужесточаются. Интенсивный контакт масла с  прорывающимися в картер газами увеличивает  скорость его окисления. Воздействие  горячих газов и нагретых поверхностей на пленку масла на деталях цилиндро-поршневой группы приводит к образованию высокотемпературных углеродистых отложений (нагаров и лаков). Закоксовывание поршневых канавок может привести к уменьшению подвижности поршневых колец, с появлением повышенного износа и задира поверхности гильзы цилиндра, а в конечном итоге - к поломке поршневых колец с потерей компрессии двигателя.

В целях облегчения веса двигателя конструкторы прибегают  к уменьшению емкости систем смазки, что приводит к возрастанию кратности  циркуляции масла и интенсификации его окисления. Эффективное снижение скорости образования нагаров и  лаков в системе смазки двигателя  возможно только в том случае, когда  масло обладает достаточно высокими моюще-диспергирующими и антиокислительными свойствами.

Для увеличения надежности и обеспечения высокого ресурса  работы двигателя необходимо, чтобы  моторные масла имели высокий  уровень противоизносных и противозадирных свойств.

Для снижения коррозионного  износа деталей цилиндро-поршневой группы и вкладышей коленчатого вала, вызываемого кислыми продуктами сгорания топлива, моторные масла должны обладать нейтрализующим действием.

Требования к  маслу определяются не только типом  двигателя, конструктивными особенностями  агрегатов, но и условиями эксплуатации, а также качеством топлива. Так, при работе на непрогретом двигателе  и (или) некачественном топливе, в результате неполного сгорании топлива происходит попадание продуктов неполного  сгорания в картер с последующим  окислением и загрязнением масла. В  результате этого в условиях конденсации  влаги в картере двигателя  может значительно повышаться образование  низкотемпературных отложений (шлама). Предотвратить шламообразование в картере двигателя можно за счет применения масел с высокими диспергирующими свойствами.

Надежность двигателей в значительной степени зависит  от способности моторных масел сохранять  свои эксплуатационные свойства при  обводнении, что особенно характерно для масел, используемых в судовых  дизелях.

Современные масла  должны сохранять эксплуатационные свойства длительное время (от 500 до 2000 моточасов работы двигателя, примерно 12-45 тыс. км пробега). Срок смены масел должен быть увязан со сроками смены фильтрующих элементов и режимами технического обслуживания автомобилей. При этом должен обеспечиваться низкий расход масла на угар.

Условия работы масел  в двигателях различных типов  и конструкций могут сильно различаться, что затрудняет выбор масла для  конкретного двигателя. Для облегчения выбора масел, исходя из условий эксплуатации и особенностей техники разработаны классификации масел. 

Классификации и системы обозначений моторных масел

В основу отечественной  системы обозначений моторных масел, предусмотренной ГОСТ 17479.1-85, положены сведения о принадлежности масла  к одному из классов вязкости и  группе эксплуатационных свойств.

Классификации моторных масел по вязкости

Вязкость - важнейшая  характеристика моторного масла. Российский ГОСТ 17479.1 разделяет масла в зависимости  от величины кинематической вязкости при различных температурах на следующие  вязкостные классы.

• летние масла - 8*, 10, 12, 14, 16, 20, 24;

Для всех сортов нормируются  пределы кинематической вязкости при 100⁰С, а для зимних и всесезонных сортов дополнительно нормируется величина кинематической вязкости при -18⁰С*¹ (табл. 1).

Для всесезонных  масел, цифра в числителе характеризует  зимний класс, а в знаменателе - летний; буква "з" указывает на то, что масло - загущенное, т.е. содержит загущающую (вязкостную) присадку. Так, всесезонное масло класса вязкости 5з/12 по кинематической вязкости при 100⁰С соответствует летнему маслу класса 12, а при минус 18⁰С - зимнему маслу класса 5з. 

В

Таблица 1. Классы вязкости моторных масел.

большинстве развитых стран мира общепринятой служит классификация моторных масел по вязкости, установленная SAE (Американским обществом автомобильных инженеров) в стандарте SAE J300 DEC 99, введенная в действие с августа 2001 г., (табл. 2). Данная классификация содержит 11 классов: 6 зимних - 0w, 5w, 10w, 15w, 20w, 25w (w - winter, зима) и 5 летних - 20, 30, 40, 50, 60. Всесезонные масла имеют двойное обозначение через дефис, причем первым указывается зимний (с индексом w) класс, а вторым - летний, например SAE 5w-40, SAE 10w-30 и т.д. Зимние масла характеризуют два максимальных значения низкотемпературной (динамической, в отличие от кинематической для ГОСТ) вязкости и нижний предел кинематической вязкости при 100^оС. Летние масла характеризуют пределы кинематической вязкости при 100^оС, а также минимальное значение динамической высокотемпературной (при 150^оС) вязкости и градиенте скорости сдвига 10⁶ с^-1.

В обеих вязкостных классификациях (ГОСТ, SAE), чем меньше цифра в числителе с индексом "з" (ГОСТ) или перед буквой "w" (SAE), тем меньше вязкость масла при низкой температуре и соответственно легче холодный пуск двигателя. Чем больше цифра, стоящая в знаменателе (ГОСТ) или после дефиса (SAE), тем больше вязкость масла при высокой температуре и надежнее смазывание двигателя в летнюю жару. 

Таблица 2. Международная классификация моторных масел по вязкости SAE J300 DEC 99.