Вязкость моторных масел
Вязкость – это внутреннее трение или сопротивление течению жидкости. Вязкость является важным параметром, характеризующим текучесть жидкости и одним из основных показателей качества масел, влияющим на эксплуатационные характеристики автомобиля (расход топлива, надежность двигателя и его ресурс). По вязкости частично делается выбор масла для применения в конкретном случае в зависимости от температурного диапазона окружающей среды, при котором будет эксплуатироваться автомобиль.
Вязкость характеризуется двумя основными показателями – кинематической и динамической вязкостями. Кинематическая вязкость измеряется при помощи капиллярного вискозиметра при температуре 400С и 1000С в мм2/с или сантистоксах (сСт) и характеризует текучесть (прокачиваемость) моторного масла при нормальной и высокой температурах. Динамическая вязкость измеряется при помощи ротационных вискозиметров в Па*с (Паскаль*секунда) или Пуазах. Стандартные методы определения динамической вязкости можно разделить на две группы — низкотемпературная вязкость и высокотемпературная вязкость (с учетом температуры 1500С и давлении, создаваемом масляным насосом), определяемые в условиях близких к реальным условиям эксплуатации двигателя. Приборы имитируют реальные условия работы моторного масла.
Для обеспечения выбора масла необходимой вязкости «Обществом автомобильных инженеров США» составлены отдельные так называемые ряды вязкости масла. Эти фиксированные значения вязкости называются степенями (классами) вязкости.
В большинстве стран мира общепринятой служит классификация моторных масел по вязкости, установленная стандартом SAE J300 (Рис.1).
Численные значения степеней вязкости являются условными символами комплекса вязкостных свойств.
Классификация SAE J300 используется производителями силовых агрегатов для определения степеней вязкости моторных масел, пригодных для использования в их двигателях при различных температурных диапазонах окружающей среды.
Производители смазочных материалов используют данную классификацию при создании новых продуктов, их производстве и маркировке.
Стандарт SAE J300 описывает несколько классов вязкости: 6 зимних (0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W) с буквой W (Winter) и 8 летних классов (8, 12, 16, 20, 30, 40, 50, 60).
Классы вязкости SAE помогают определить диапазон температур окружающей среды, при котором масло обеспечит нормальную работу двигателя – зимой при холодном пуске, его проворачивание стартером со скоростью, обеспечивающей успешный запуск и эффективное прокачивание масла насосом по смазочной системе ко всем парам трения, а также надежное смазывание при длительной работе в режимах максимальных скоростей и нагрузок – летом.
Сезонные (моновязкие) масла зимних классов вязкости различаются по максимальным значениям низкотемпературной динамической вязкости проворачиваемости и прокачиваемости и по минимальным значениям кинематической вязкости при 1000С. Уровень вязкости сезонных масел летнего ряда определяется значениями кинематической вязкости при 1000С и значением высокотемпературной динамической вязкости при 1500С и высокой скорости сдвига.
Всесезонные масла имеют в своем обозначении зимний и летний классы вязкости, например, SAE 0W-40. Масло, соответствующее данному классу, обладает вязкостными свойствами масла с зимним классом вязкости SAE 0W и вязкостными свойствами масла с летним классом вязкости SAE 40, т.е. оно остается достаточно текучим в момент холодного пуска зимой и обеспечивает быстрое поступление масла к трущимся поверхностям, предотвращая масляное голодание и повышенный износ деталей двигателя и, в тоже время, остается достаточно вязким при рабочих температурах, обеспечивая тем самым необходимую толщину масляной пленки для надежной защиты двигателя.
Требования производителей техники к допустимым температурам холодных запусков двигателя в зависимости от зимнего класса вязкости масла, могут отличаться от требований стандарта SAE J300. Поэтому для правильного выбора смазочного материала и необходимого класса вязкости, всегда нужно сверяться с руководством по эксплуатации автомобиля.
Что такое динамическая вязкость моторного масла
Вязкость масла – это внутреннее сопротивление смещению слоев масла под воздействием сторонней силы. Простым языком, вязкость масла – это способность сохранять текучесть, оставаясь при этом на внутренних поверхностях мотора. А если совсем просто, то это скорость с которой течет масло (жидкость): медленно течет, значит высокая вязкость, быстро — значит низкая.
Кинематическая вязкость масла — это время, необходимое для вытекания определенного объема масла через отверстие определенного размера под воздействием силы тяжести. Измеряется кинематическая вязкость в метрах квадратных на секунду (по системе СИ), либо в Стоксах. При этом 1 Стокс равен 0,0001 м2/с. Это нужно для лабораторий и исследователей.
Динамическая вязкость масла измеряется, как отношение силы, достаточной для смещения определенного слоя масла на единицу длины, к площади этого слоя масла.динамическая вязкость масла – это произведение кинематической вязкости масла на его плотность. Динамическая вязкость (или, как ее еще иногда называют – абсолютная вязкость) измеряется по системе СИ в Паскаль-секундах, а в нефтеперерабатывающей промышленности используют единицу измерения Пуаз (сантипуаз). При этом 1 сантипуаз равен 1 миллиПаскаль-секунде.
Индекс вязкости масла – достаточно сложный показатель, который характеризует динамическую зависимость вязкости моторного масла от текущей температуры. Чем меньше меняется вязкость в определенном диапазоне температур – тем выше индекс вязкости.
Наиболее важным из параметров автомасла считается его вязкость.
Так как, вязкость является наиболее важным, и в тоже время переменным параметром, существует классификация разработанная Американской ассоциацией автомобильных инженеров (SAE). 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.
5W-30 или 10W-30, что это?
После аббревиатуры SAE мы видим несколько чисел, разделенных буквой W и тире, например 5W-30 (для всесезонного масла, которое, как правило и используют все автолюбители). Не вдаваясь в физику и сложную терминологию (это есть ниже), расшифровать эту надпись можно так:
5W – это низкотемпературная вязкость, которая означает, что холодный запуск двигателя возможен при температуре не ниже -35°С (т.е. от цифры перед W нужно отнять 40). Это та минимальная температура этого автомасла, при которой масляный насос двигателя сможет прокачать масло по системе, не допустив при этом сухого трения внутренних деталей. На работу прогретого двигателя этот параметр никак не влияет.
Если отнять от этой же цифры 35 (в данном случае – это -30°С), то мы получим минимальную температуру «проворачиваемости» двигателя. Очевидно, что с понижением температуры масло становится гуще и стартеру все сложнее становится провернуть мотор при холодном запуске. Но это усредненный параметр, реальная картина очень сильно зависит от самого двигателя, а потому очень важно при выборе вязкости не отступать от рекомендаций производителя Вашего авто.
Все, больше первая цифра перед W ровным счетом ничего не означает, и на работу прогретого двигателя ровным счетом никак не влияет. Так что если Вы живете в регионе, где температура воздуха зимой редко опускается ниже -20°С – Вам по этому параметру подойдет практически любое масло из продающихся на рынке. Другой вопрос, в каком состоянии Ваши стартер и аккумулятор, если они уже слегка подуставшие, им безусловно легче будет завести мотор при -20°С на масле 0W-30, чем если это будет 15W-40.
Гораздо интереснее второе число в обозначении – высокотемпературная вязкость (в данном случае это 30). Его нельзя так просто, как первое, перевести на понятный автолюбителю язык, ибо это сборный показатель, указывающий на минимальную и максимальную вязкость масла при рабочих температурах 100-150°С. Чем больше это число, тем выше вязкость моторного масла при высоких температурах. Хорошо это, или плохо именно для Вашего мотора – знает только производитель автомобиля.
Кинематическая вязкость и динамическая вязкость. В чём разница?
Вязкость – это важный параметр моторного масла. Именно вязкость масла определяет насколько быстро масло сможет прокачаться по масляным каналам к деталям двигателя и обеспечить их надлежащую смазку. Обозначают классы вязкости буквами и цифрами (соответствие SAE-сообщество автомобильных инженеров), например, 5W-40.
Так что же такое динамическая и кинематическая вязкость применительно к моторному маслу и в чём их различие?
Динамическая вязкость – характеризует силу сопротивления при перемещении одного слоя жидкости относительного другого. Применительно к моторному маслу динамическая вязкость говорит о способности масла создавать пленку необходимой толщины между трущимися деталями двигателя (например, поршень-цилиндр) и определяется при температуре 150оС, а также отвечает за его низкотемпературные свойства.
Кинематическая вязкость – показатель, который характеризует текучесть моторного масла. От значения кинематической вязкости зависит создание давления в масляной системе двигателя.
А теперь давайте разберёмся на конкретном примере и посмотрим на маркировку класса вязкости для всесезонного моторного масла, например, 5W-40.
Латинская буква «W» говорит нам о поведении масла при низких температурах окружающего воздуха, за что в большей степени отвечает динамическая вязкость. Чем ниже значение перед буквой «W», тем менее вязким является масло, тем меньше необходима нагрузка для проворачивания коленчатого вала двигателя и тем быстрее масло сможет прокачаться по масляным каналам к трущимся деталям двигателя.
Вторая цифра нам говорит о поведении масла при высоких температурах работы двигателя. В нашем случае цифра 40. При этом данная цифра не означает собой температуру, как полагают некоторые автолюбители, при которой можно использовать масло.
За поведение масла при высоких температурах отвечают как кинематическая, так и динамическая вязкость. Кинематическая вязкость – определяет прокачиваемость по масляным каналам при нормальных и высоких температурах, динамическая – толщину масляной пленки между трущимися деталями двигателя.
Чем ниже значение цифры после W, тем менее густым будет масло. Вот и получается, что с одной стороны масло быстро сможет прокачаться по масляным каналам, с другой – масляная пленка будет недостаточной толщины, что приведёт к повышенному износу. И наоборот, при высоком значении масло будет слишком вязким и не сможет прокачаться по масляным каналам, что приведёт к масляному голоданию и повышенному износу.
Поэтому очень важно — следовать рекомендациям автопроизводителей и выбирать масло соответствующего класса вязкости.
Покупая качественное моторное масло, вы можете быть уверенными, что его вязкость соответствует заявленным стандартам и спецификациям. Рекомендуем использовать проверенные временем смазочные материалы от компании «Роснефть».
Источник: ВК сообщество «Magnum», 24 августа 2022 года.
Спецификация моторных масел по SAE (по показателю вязкости)
SAE (Society of Automotive Engineers — Общество Автомобильных инженеров). Спецификация SAE J300 является международным стандартом классификации моторных масел .
Вязкость масла – важнейшая характеристика моторного масла, определяющая способность масла обеспечивать стабильную работу двигателя, как в морозы (холодный пуск), так и в жаркую погоду (при максимальной нагрузке).
Температурные показатели моторного масла в своей основе содержат два главных значения: кинематическая вязкость (легкость текучести масла при заданной температуре под воздействием силы тяжести) и динамическая вязкость (показывает зависимость изменения вязкости масла от скорости перемещения смазываемых деталей относительно друг друга). Чем выше скорость, тем ниже вязкость, чем ниже скорость, тем выше вязкость.
Классы моторного масла
- зимнее «W» — Winter-Зима ( SAE 0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W). Данные моторные масла характеризуются малой вязкостью, обеспечивают безопасный холодный пуск при температурах ниже ноля, но, не обеспечивают достаточно хорошее смазывание деталей летом.
- летнее ( SAE 20, 30, 40, 50, 60). Масла данного класса отличаются высокой вязкостью.
- всесезонное ( 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). Сочетает в себе одновременно характеристики летнего и зимнего моторного масла.
Свойства вязкости при заданных низких температурах
Проворачиваемость определяют при помощи имитатора холодного пуска двигателя ( холодная прокрутка от стартера) CCS (Cold Cranking Simulator). Показатель динамической вязкости масла и температуры, при которых масло обладает достаточной текучестью, способной обеспечить безопасный пуск двигателя.
Прокачиваемость определяют, ссылаясь на показания мини-ротационного вискозиметра MRV(Mini-Rotary Viscometer) – на 5Со ниже. Способность прокачиваемости масла насосом в двигателе по системе смазки, исключающая возможность сухого трения деталей.
Свойства вязкости при заданных высоких температурах
Кинематическая вязкость при температуре 100 градусов Цельсия. Показывает минимальные и максимальные значения вязкости моторного масла при условии прогретого двигателя.
Динамическая вязкость HTHS (High Temperature High Shear) при 150 градусах Цельсия, и скорости сдвига 106 с-1. Определяет свойства моторного масла по энергосбережению. Показатель стабильности характеристик вязкости при экстремальных температурах.
