Вязкость моторных масел и ее влияние на работу двигателя

Вязкость масла – величина не постоянная, которая изменяется в зависимости от температуры. Но эта амплитуда температур не настолько велика, чтобы масло перестало выполнять свою задачу. Под вязкостью понимают способность масла оставаться на поверхности деталей двигателя, при этом сохраняя текучесть. Данное свойство обусловлено способностью молекул материала взаимно перемещаться, не теряя определенных связей.

При движении молекул происходит их трение относительно друг друга, и чем оно выше, тем показатель вязкости будет больше. Практически это выражается в том, насколько легко масло стекает при определенной температуре. Вязкость также характеризуется способностью приклеивания к поверхностям: более устойчивая пленка образуется после более вязкого масла, а материал с низким показателем быстрее стечет под действием гравитации.

Немного о вязкости смазочных жидкостей

Вязкость определяется сопротивляемостью жидких материалов течению под различными воздействиями, в частности, силы тяжести. Если сравнивать различные жидкости, к примеру, пчелиный мед и воду, можно заметить, что первая течет гораздо хуже. Вязкость можно рассматривать с точки зрения умения жидкого материала сопротивляться сдвигу частей друг относительно друга или смещению слоя жидкости относительно поверхности деталей во время их совместного передвижения.

В механике сплошных сред различаются две величины вязкости: кинематическая и динамическая.

Динамическая (ДВМ) представляет собой отношение усилия, которое прикладывается к жидкому материалу, к степени искажения. Она измеряется в Па∙с или в Пуазах.

Что такое кинематическая вязкость моторного масла?
Она определяется отношением динамической величины к плотности среды при одинаковой температуре. Этот показатель можно получить, измерив время вытекания определенного объема через калиброванное отверстие под воздействием силы тяжести. Измерить индекс позволяет устройство, называемое вискозиметром. Если рассматривается кинематическая вязкость масла: в чем измеряется величина? В различных системах для этого используется несколько единиц: м²/с, стокс, градус Энглера.

Рис.1. Единицы измерения кинематической вязкости масла.

Для определения вязкости выпускается несколько видов приборов. Выбор вискозиметра определяется условиями использования. Устройство может применяться в лабораторных условиях, а также для постоянного контроля состояния жидких материалов. Это часто требуется в производственном процессе. Кроме этого, температурные показатели веществ также могут различаться. Сегодня производится оборудование для работы в температурном режиме минус 50. плюс 2000 градусов.

Чтобы определиться с оптимальным вискозиметром, следует учитывать несколько критериев:

• необходимую точность замеров;
• диапазон измерений;
• условия эксплуатации прибора.

Приборы для определения кинематической вязкости масел (КВМ):

• Капиллярные. Этот тип оборудования позволяет определить время, за которое установленный объем жидкого вещества сможет преодолеть капилляр.
• Ротационные. В данном устройстве жидкость, у которой определяется вязкость, размещена между цилиндрами. От одного из них, вращающегося с определенной скоростью, вращательный момент передается через жидкий материал второму, изначально статичному. Показатель вязкости среды оценивается по вращающему моменту второго цилиндрического звена прибора.
• С движущимся шарообразным телом. Показатель вязкости среды оценивается по расстоянию, которое способен пройти шар, помещенный в жидкое вещество.
• Пузырьковые. Устройства этого типа предназначены для оценки перемещения газа в жидком материале.
• Ультразвуковые. Для определения вязкости исследуются импульсы, испускаемые зондом (время их затухания).
• Вибрационные. В этом оборудовании в жидкую среду опускается зонд, который начинает вибрировать. Определение кинематической вязкости масла проводится посредством оценки степени затухания его колебаний.

Для чего определяют вязкость

Вязкость меняется в зависимости от назначения и других факторов. Таких как:

• Условия работы ДВС;
• Режимы работы;
• Степень износа;
• Вида топлива;
• Сезонности.

Понятно, что в гоночном режиме или при работе с прицепом, новому или с большим пробегом двигателю, потребуется масло с разной вязкостью. Чтобы подобрать оптимальный вариант и определяют его вязкость, степень которой отражает цифровой индекс.

Выбор масла для авто на основе вязкости

Подбирая смазку для очередного ТО нужно обращать внимание не только на индекс вязкости, но и на целесообразность применения масел разных категорий. Так если машина эксплуатируется на юге, где не бывает сильных морозов, нет надобности в масле с индексом – 0 или 5. Вполне подойдет всесезонное 10W 40, 15W 30-40. Эти масла не потеряют качество при морозе в -20 и в жару больше +35 °С.

Для езды в условиях, крайнего севера и Сибири нужны 0W 30-40, 5W 30, а для Арктики и вовсе специальные.

Выбор масла всегда индивидуален. Зависит не только от района проживания, но от автомобиля и стиля езды.

Любишь погонять покупаешь с высокой вязкостью. Если машина старенькая и пробег более 100 000 км, то масло должно сочетать низкую вязкость при запуске, с высокой при полном прогреве и больших оборотах. Для такой категории производители выпускают специальные виды типа «Нью лайф» у Мобил. Важно помнить, что чем больше разница между температурой замерзания и потерей вязкости при перегреве, тем меньше у масла меж сервисный пробег.

Чем экстримальнее стиль и условия езды, тем чаще нужно делать ТО.

О применяемых маслах для обычной гражданской езды позаботились авто производители. Обычно на последних страницах руководства по эксплуатации у всех марок, есть раздел с перечнем материалов и сроков ТО. Там же и перечень рекомендованных смазочных материалов. Поэтому если вы не практикуете экстремальную езду, то не надо ничего выдумывать, просто следуйте рекомендациям завода изготовителя. Масла с одинаковым индексом вязкости независимо от производителя, должны быть и одинакового качества. Однако на деле это не всегда так. Очень часто под видом уважаемого бренда продаётся поддельное, которое непригодно для работы. Поэтому приобретать лучше у официальных дилеров и представителей заводов производителей. Стоимость, возможно, будет больше, но экономия на масле приведет к излишним расходам при езде и на ремонт двигателя.

Общее щелочное число — это показатель, характеризующий способность масла сопротивляться окислению. Выражается количеством гидроокиси калия (KOH) в мг на 1 г масла. Показатель косвенно влияет на срок службы масла.

Важно понимать, что о моющих способностях масла свидетельствует содержание нейтральных солей, а не общее щелочное число TBN. Нейтральные соли не повышают TBN, поэтому низкое содержание щелочи не является показателем низкого качества моторного масла.

В процессе работы ДВС образуются кислотные продукты горения, которые и нейтрализуют щелочные компоненты. Постепенно они вырабатываются, а кислотное число (TAN), наоборот, растет.

Для определения общего щелочного числа стандартизирован метод ASTM D 2896.

Как вязкость масла влияет на его срок службы

Отметим, что кроме прямой зависимости вязкости от температур, от данного показателя еще зависит ресурс смазки. В свою очередь, это влияет на периодичность замены.

Если коротко, нужную вязкость маслу способны обеспечить так называемые вязкостные присадки в его составе, которые вводятся в масляную основу. Так вот, эти присадки — синтетические цепочки, которые с двух сторон имеют разное поверхностное натяжения.

Снижение температуры приводит к тому, что цепочка стягивается в клубок, что позволяет маслу оставаться текучим на холоде. При нагреве клубок вязкостных присадок разворачивается в цепочку, позволяя получить более высокую вязкость нагретой смазки для защиты деталей силового агрегата.

В свою очередь, чем длиннее такая цепочка, тем меньшее количество раз она способна свернуться и развернуться. Получается, со временем цепочка разрушается, вязкость масла меняется и смазку нужно заменить. От этого и будет зависеть интервал замены масла. Для примера давайте сравним масла 5W30 и 5W50.

Качественное масло 5W30 вполне может выходить 10 тыс. км., так как диапазон не такой широкий и цепочки вязкостных присадок не такие длинные. Что касается масла 5W50, его нужно менять каждые 5 тыс. км, так как диапазон сильно расширен. Как видно, чем больше диапазон между зимним и летним показателем вязкости, тем меньше срок службы такого масла от замены до замены.

Расшифровка маркировки моторных масел: что значат цифры?

Вышеперечисленные параметры (кинематическая вязкость, CCS, MRV и HTHS) используются для классификации моторных масел по стандарту SAE J300. Согласно нему, автомобильные масла делятся на:

• зимние (обозначаются буквой W, например, SAE 0W, 5W, 10W);
• летние (например, SAE 30, 40, 50, 60);
• всесезонные (например, SAE 0W-16, 0W-20, 0W-30, 0W-40, 5W-20, 5W-30, 5W-40, 5W-50, 10W-30, 10W-40, 10W-60, 15W-40, 15W-50, 20W-50, 20W-60).

Расшифровать надпись можно по этой таблице.

Таблица «Классификация моторных масел по SAE»

Как выбрать моторное масло по вязкости

На страницах этого сайта мы уже поднимали вопрос о том, какое масло лучше заливать в двигатель. Но там речь шла о технологии (синтетика, полусинтетика, минералка). А сейчас мы подробней остановимся на выборе масла из соображений его вязкости.

Самая правдивая информация о вашем автомобиле находится в сервисной книжке. Какой вязкости масло там указано, такое и нужно применять. Причем от первой замены и до последней.

Бытует мнение, что чем старше автомобиль, тем гуще моторное масло в него нужно заливать. Это не совсем правда. Вернее, правда, но не для всех.

Во-первых, есть целый ряд двигателей (например, 16-ти клапанный Ford Zetec), в которые можно заливать масло только с вязкостью 5W-30. Так вот, в такие двигатели даже масло с вязкостью 5W-40 можно использовать только для доливки.

Это обусловлено конструктивными особенностями таких двигателей, которые имеют длинные и тонкие каналы смазки. Масляному насосу сложнее продавить густое масло по таким каналам, и мотор может работать в условиях масляного голодания (особенно зимой и при запуске). А это ведет к повышенному износу трущихся деталей и снижению моторесурса.

Во-вторых, у многих автомобилей в сервисной книжке указаны две вязкости. Вот из них и выбирайте. Сознательно идти на загущение масла можно только после проверки состояния двигателя и консультации с мотористом. Как правило, это случаи, когда двигатель требует ремонта, а вы в силу ряда причин не готовы его ремонтировать. В таком случае можно продлить «агонию» мотора, перейдя на более вязкие масла.

В остальных случаях, если двигатель в порядке и все системы, связанные с ним, в порядке – заливайте масло с характеристиками, рекомендованными заводом-изготовителем автомобиля, и ваш «железный конь» будет жить долго и счастливо.