Плотностью называют массу вещества, находящуюся в единице объема. Единица плотности — килограмм на кубический метр (кг/м3). Плотность топлива (масла) зависит от группового химического состава. Наименьшей плотностью обладают парафиновые углеводороды, наибольшей — нафтеновые и ароматические углеводороды.
На значение плотности влияет фракционный состав нефтепродукта. Чем выше температурные пределы выкипания фракций топлива (масла), тем больше их плотность. На практике имеют дело с безразмерной величиной — относительной плотностью, представляющей собой отношение плотности топлива (масла) при данной температуре к плотности воды при температуре 4 °С, взятой в том же объеме. Плотность воды при 4 °С равна 1 000 кг/м3. Относительную плотность принято определять при 20 °С.
Отдельные виды нефтепродуктов имеют следующие примерные интервалы значений плотностей, кг/м3:
Бензин: авиационный........................................................................... 700…725
автомобильный....................................................................... 735…750
Дизельное топливо....................................................................... 800…850
Масло моторное:
для бензиновых двигателей.................................................. 910…930
авиационное............................................................................ 880…905
для дизелей.............................................................................. 890…920
Плотность зависит от температуры. С повышением температуры плотность нефтепродукта уменьшается. Зная плотность.t при температуре t, можно определить плотность при 20 °С, средняя температурная поправка, показывающая изменение плотности при изменении температуры на 1 °С (табл. 1.1).
Плотность масла определяют пикнометром. Пикнометрический метод основан на определении относительной плотности — отношения массы испытываемого нефтепродукта к массе воды, взятой в том же объеме и при той же температуре. Плотность нефтепродуктов по этому методу определяют с точностью до четвертого знака после запятой, используя для взвешивания аналитические весы с погрешностью не более 0,0002 г. Методика определения плотности нефтепродуктов пикнометрическим методом изложена в ГОСТ 3900—85.
Плотность топлива определяют с помощью нефтеденсиметра (ареометра) и гидростатическими весами.
Нефтеденсиметр (ареометр) 1 представляет собой полый стеклянный поплавок с балластом (и термометром) внизу и тонкой стеклянной трубкой сверху, в которой помещена шкала плотности 2 (рис. 1.1). В стеклянный цилиндр 5 вместимостью 250 мл осторожно наливают нефтепродукт. Чистый и сухой ареометр, держа за верхний конец, осторожно и медленно погружают в нефтепродукт так, чтобы он не касался стенок цилиндра.
После прекращения колебаний ареометра производят замер показаний плотности по верхнему краю мениска 3. При отсчете глаз должен находиться на уровне мениска. Одновременно определяют температуру жидкости (по шкале термометра 4 или дополнительным термометром). Если температура нефтепродукта отличается от 20 °С, то по формуле (1.1) определяют плотность при температуре 20 °С.
При определении плотности высоковязких нефтепродуктов (кинематической вязкости при 50 °С, .50 . 200 мм2/с) их смешивают с равным объемом керосина (или топливом Т-1, ТС-1), плотность которого известна, и определяют, как указывалось ранее, плотность смеси.
При выборе моторного масла автолюбители ориентируются на разные показатели. Для бензинового агрегата на упаковке указывается индекс S, для дизельного двигателя - C. Также ориентируются на другие показатели. Например, выбирают синтетическую, полусинтетическую или минеральную основу; масло разной вязкости в зависимости от теплого или холодного сезона. Но часто выбирают появившиеся в последние годы всесезонные смазочные жидкости. При этом руководствуются тем которая рекомендована заводом-производителем.
Есть еще один важный показатель - это плотность моторного масла. О ней и пойдет речь в статье.
Основные свойства масел
Среди главных характеристик, относящихся к смазочным жидкостям, выделяют следующие показатели:
- Плотность моторного масла и Первый термин означает отношение к объему массы. Плотность измеряется в килограммах на кубические метры. Здесь же стоит отметить удельный вес, означающий отношение массы вещества к массе воды. Оба свойства зависят от температуры.
- Вязкость — величина, через которую выражается текучесть. Она также зависит от температуры. Вязкость измеряется в нескольких единицах: в стоксах, сантистоксах и квадратных метрах или миллиметрах на секунду по системе измерений СИ.
- и застывания. Первая означает такое увеличение температуры, при котором выделяются пары, вспыхивающие при поднесении открытого огня. Вторым показателем выступает низкая температура, при которой масло не до конца потеряло текучесть. Это может быть продемонстрировано при наклонении пробирки.
- Кислотное и щелочное число показывает количество продукта, необходимое для нейтрализации, из-за того, что скапливаются в смазочной жидкости в процессе эксплуатации.
Плотность
Плотность моторного масла является очень важным показателем, выражающим отношение массы к объему. Она связана со сжимаемостью и вязкостью. Параметр значительно влияет на мощность, поступаемую при гидропередаче, и выражает энергетический запас при циркуляции. При высокой плотности получается сократить размеры гидропередачи, не меняя мощность. С повышением давления плотность также начинает увеличиваться.
Если изменяется плотность моторного масла при 20 градусах, можно говорить о неисправностях в моторе. Учитывая сравнение плотности бензина и с плотностью масла, получится, что у последнего показатель будет выше. Таким образом, попадание топлива в смазочную жидкость уменьшит значение плотности. В то же время вода, имеющая почти 1000 кг/м3, наоборот, повысит его. Это будет иметь место потому, что у нее большее значение, чем плотность моторного масла кг/м3 (у него всего 880). Принимая во внимание эти особенности, можно вычислить, например, неисправности в вентиляции картера или системе охлаждения двигателя.
Связь плотности и вязкости
Классификации, обозначающей плотность моторного масла, не существует. Но есть другая, под названием SAE. Она определяет смазочную жидкость по параметру вязкости. Зимние масла идентифицируют по наличию буквы W. Их подразделяют от 5W до 25W. К примеру, масло с обозначением 5W способно работать при зимней температуре до тридцати градусов ниже нуля. А обозначение 10W означает возможность работы до минус двадцати градусов. А вот моторное масло, имеющее показатель 20W, будет исправно работать лишь при совсем малых морозах. Его не рекомендуется заправлять, если погода рискует быть слишком холодной.
Обозначение летних масел обычно колеблется от 10 до 60. При высокой температуре смазочная жидкость должна иметь низкие свойства вязкости.
Плотность некоторых всесезонок
Несмотря на то что плотность масла моторного отработанного не зависит от показателя вязкости, можно по маркировке выявить некоторые закономерности. Кроме того, производитель указывает этот показатель в технических характеристиках.
Например, известно, что 0,87—0,9 - это характерная плотность моторного при пятнадцати градусах. Показатель 0,857 кг часто будет при зимней марке 10W. А порядка 0,85 будет плотность моторного масла 5W40.
Летний показатель при двадцати будет равен 0,861 кг/л, а при пятидесяти — 0,875 кг/л.
В последнее время наиболее широкое распространение получают смазочные жидкости, имеющие способность работать одинаково хорошо и в летнее, и в зимнее время, так называемые всесезонные масла. Их использование намного упростило жизнь автолюбителям, которым теперь не нужно бояться, что они забудут поменять жидкость при наступлении жаркого сезона или, наоборот, холодного.
Ареометр
Для измерения плотности используют прибор под названием ареометр. Это такой поплавок, изготовленный из стекла, с балластом внизу, термометром посередине и тонкой трубкой со шкалой наверху.
Прибор помещают в масло на период от трех до пяти минут и снимают показания на шкале. Плотность масла моторного (кг/л) указывают при температуре двести градусов. Если измерения проводились по другой температуре, результат доводят по соответствующей таблице в ГОСТ.
Измерение плотности
Для определения свойств смазочной жидкости применяют его относительную плотность, вычисляемую исходя из отношения плотности масла к при температуре сорок градусов (при равных объемах).
Измерение плотности проводится следующим образом.
- В стеклянную колбу наливают нефтепродукт при температуре двадцать градусов.
- Осторожно опускают ареометр, чтобы он не касался стенок сосуда.
- Через несколько минут, держа прибор на уровне глаз, делают замер, одновременно снимая показания температуры. Плотность определяется по специальной таблице.
Например, известно, что плотность моторного дизельного масла варьируется от 890 до 920 кг/м3, а автомобильного бензина — от 910 до 930 кг/м3.
Этот параметр помогает сравнить свойства разных смазочных жидкостей. Однако по нему одному нельзя судить о качестве масла в целом. Для этого принимается во внимание цвет, прозрачность продукта и другие показатели.
Теперь перейдем непосредственно к физическим и химическим параметрам, которые характеризуют все моторные масла.
Вязкость - основное свойство, за счет которого определяется возможность использовать продукт в двигателях разных типов. Она может быть выражена в единицах вязкости кинематической, динамической, условной и удельной. Степень тягучести моторного материала определяется двумя показателями - кинематической и динамической вязкостями. Эти параметры наряду из сульфатной зольностью, щелочным числом и индексом вязкости составляют основные показатели качества моторных масел.
Кинематическая вязкость
График зависимость вязкости от температуры моторного масла
Кинематическая вязкость (высокотемпературная) - основной эксплуатационный параметр для всех видов масел. Это отношение динамической вязкости к плотности жидкости при той же температуре. Кинематическая вязкость не влияет на состояние масла, она определяет характеристики температурных данных. Данный показатель характеризует внутреннее трение состава или его сопротивление собственному течению. Описывает показатели текучести масла при рабочей температуре +100°С и +40°С. Единицы измерения - мм²/с (сантиСтокс, сСт).
Простыми словами, этот показатель показывает масла от температуры и позволяет оценить, насколько быстро оно будет густеть при снижении температуры. Ведь чем меньше масло меняет свою вязкость при изменении температуры тем выше качество масла .
Динамическая вязкость
Динамическая вязкость масла (абсолютная) показывает силу сопротивления масляной жидкости, возникающий во время движения двух слоев масла, удаленных друг от друга на расстоянии 1 см движущихся со скоростью 1 см/с. Динамическая вязкость - произведение кинематической вязкости масла на его плотность. Единицы измерения данной величины - Паскаль-секунды.
Проще говоря, она показывает влияние низкой температуры на сопротивление пуску двигателя. А чем меньше динамическая и кинематическая вязкость при низких температурах, тем легче будет смазочной системе прокачивать масло в мороз, а стартеру крутить маховик двигателя при холодном запуске. Большое значение также имеет индекс вязкости моторного масла.
Индекс вязкости
Скорость падения кинематической вязкости с ростом температуры характеризуется индексом вязкости масла. По индексу вязкости оценивают пригодность масел для данных условий работы. Чтобы определить индекс вязкости сопоставляют вязкость масла при различных температурах. Чем он выше, тем меньше вязкость зависит от температуры, а значит и лучше его качество. Если говорить в двух словах, то индекс вязкости показывает «степень разжижения» масла . Это безразмерная величина, т.е. не измеряется в каких-либо единицах - это просто цифра.
Чем ниже индекс вязкости моторного масла, тем сильнее масло разжижается , т.е. толщина масляной пленки становится очень маленькой (из-за чего возникает повышенный износ). Чем выше индекс вязкости моторного масла, тем меньше масло разжижается , т.е. обеспечивается необходимая для защиты трущихся поверхностей толщина масляной пленки.
При реальной работе моторного масла в двигателе, низкий индекс вязкости означает плохой запуск двигателя при низких температурах или плохая его защита от износа при высоких температурах.
Масла с высоким индексом обеспечивает работоспособность двигателя в более широком температурном диапазоне (окружающей среды). Следовательно обеспечивается более легкий пуск двигателя при низких температурах и достаточная толщина масляной пленки (а значит и защита двигателя от износа) при высоких температурах.
Высококачественные минеральные моторные масла обычно имеют индекс вязкости - 120-140, полусинтетические 130-150, синтетические 140-170. Это значение зависит от применения в составе углеводородов и очистной глубине фракций.
Тут нужен баланс, и при выборе стоит учитывать требования производителя мотора и состояние силового агрегата. Однако чем выше индекс вязкости - тем в более широком температурном диапазоне можно использовать масло.
Испаряемость
Чем выше вязкость масла , тем ниже у него показатель испаряемости по Ноак. Конкретные значения испаряемости зависят от типа , то есть, устанавливается производителем. Считается, что неплохая испаряемость находится в диапазоне до 14%, хотя встречаются в продаже и масла, испаряемость которых достигает 20%. У синтетических масел это значение, как правило, не превышает 8%.
В целом можно сказать, что чем ниже значение испаряемости по Ноак - тем меньше угар масла. Даже небольшая разница – в 2,5 … 3,5 единицы – способна отразиться на . Более вязкий продукт угорает меньше. Особенно это актуально для минеральных масел.
Коксуемость
Простыми словами понятие коксуемость - это способность масла образовывать в своем объеме смолы и нагары, которые, как известно, являются вредными примесями в смазывающей жидкости. Коксуемость напрямую зависит от степени ее очистки. В том числе на это влияет, какое базовое масло было использовано изначально для создания готового продукта, а также технология производства.
Оптимальным показателем для масел с высоким уровнем вязкости является значение 0,7% . Если же масло имеет низкую вязкость, то соответствующее значение может находиться в пределах 0,1…0,15%.
Сульфатная зольность
Сульфатная зольность моторного масла (sulphate ash) - показатель наличия присадок в масле, которые включают органические соединения металлов. При эксплуатации смазки все присадки и добавки вырабатываются, - выгорают, образуя ту самую золу (шлаки и нагар), которая оседает на поршнях, клапанах, кольцах.
Сульфатная зольность масла ограничивает способность масла накапливать зольные соединения. Данное значение указывает, какое количество неорганических солей (золы), которые остаются после сгорания (испарения) масла. Это могут быть не только сульфаты (ими “пугают” автовладельцев, машины имеющие двигатели из алюминия, который “боится” серной кислоты). Измеряется зольность в процентах от общей массы состава, [% масс].
В целом же, зольные отложения забивают сажевые фильтры и дизельных машин и катализаторы у бензиновых. Однако это справедливо в случае, если имеет место значительный расход масла двигателем. Стоит отметить, что наличие серной кислоты в масле гораздо критичнее, чем повышенная сульфатная зольность.
В составе полнозольных масел количество соответствующих добавок может немного превышать 1% (до 1,1%), у среднезольных - 0,6...0,9%, у малозольных - не превышать 0,5%. Соответственно, чем это значение ниже - тем лучше .
Малозольные масла, так называемые Low SAPS (имеют маркировку по ACEA C1, C2, C3 и C4). Являются лучшим вариантом для современного автотранспорта. Обычно применяют в машинах с системой нейтрализации выхлопных газов и авто работающих на природном газе (с ГБО). Критическими значениями зольности для бензиновых двигателей является значение 1,5%, для дизельных моторов - 1,8%, а для дизельных двигателей высокой мощности - 2%. Но стоит отметить, что малозольные масла не всегда являются малосеристыми, поскольку малая зольность достигается более низким щелочным числом.
Главным недостатком малозольного масла заключается в том, что даже одна заправка некачественным топливом способна «убить» все его свойства.
Полнозольные присадки, они же Full SAPA (с маркировкой ACEA A1/B1, A3/B3, A3/B4, A5/B5). Негативно влияют на фильтры DPF, а также имеющиеся трехступенчатые катализаторы. Такие масла не рекомендуется использовать в моторах, оборудованных экологическими системами Euro 4, Euro 5 и Euro 6.
Высокая сульфатная зольность обусловлена наличием в составе моторного масла моющих присадок, содержащих металлы. Такие компоненты необходимы для предотвращения нагаро- и лакообразования на поршнях и придания маслам способности нейтрализовывать кислоты, характеризуемой количественно щелочным числом.
Щелочное число
Данная величина характеризует, как долго масло может нейтрализовать вредные для него кислоты, которые вызывают коррозионный износ деталей двигателя и усиливают процессы образования различных углеродистых отложений. Для нейтрализации используется гидроксид калия - KOH. Соответственно щелочное число измеряется в мг КОН на грамм масла , [мг КОН/г]. Физически это означает, что количество гидроксида эквивалентно по своему действию пакету присадок. Так, если в документации указано, что общее щелочное число (TBN - Total Base Number) равно, например, 7,5, то это значит, что количество КОН составляет 7,5 мг на грамм масла.
Чем больше будет щелочное число - тем дольше масло сможет нейтрализовать действие кислот , образующихся при окислении масла и сгорании топлива. То есть, им можно будет дольше пользоваться (хотя на этот показатель еще оказывают влияние другие параметры). Низкие моющие свойства - это плохо для масла, поскольку в таком случае на деталях будет образовываться несмываемый нагар.
Обратите внимание, что масла в которых минеральная основа с низким индексом вязкости, и большим содержанием серы, но высоким TBN в неблагоприятных условиях быстро сойдет на нет! Так что такую смазывающую жидкость не рекомендуется использовать в мощных современных моторах.
При работе масла в двигателе щелочное число неизбежно снижается, а нейтрализующие присадки срабатываются. Такое снижение имеет допустимые пределы, по достижении которых масло не сможет защищать от коррозии кислотными соединениями. Что касается оптимального значения щелочного числа, то раньше считалось, что для бензиновых двигателей оно будет равно примерно 8...9, а для дизельных - 11...14. Однако у современных смазочных составов щелочное число обычно ниже, вплоть до 7 и даже 6,1 мг КОН/г . Обратите внимание, что в современных двигателях нельзя использовать масла со щелочным числом 14 и выше .
Низкое щелочное число в современных маслах сделано искусственно в угоду действующим экологическим требованиям (ЕВРО-4 и ЕВРО-5). Так, при сжигании этих масел в двигателе образуется малое количество серы, что положительно сказывается на качестве выхлопных газов. Однако масло с низким щелочным числом зачастую недостаточно хорошо защищает детали двигателя от износа.
Грубо говоря, щелочное число занижено искусственно, поскольку долговечность двигателя принесены в угоду современным требованиям экологичности (например, в Германии действуют очень строгие допуски по экологии). К тому же, износ двигателя приводит к более частой смене машины конкретным автовладельцем на новую (потребительский интерес).
А значит оптимальным ЩЧ не всегда должно быть максимальное или минимальное число.
Плотность
Под плотностью понимается густота и вязкость моторного масла. Определяется при температуре окружающей среды +20°С. Измеряется в кг/м³ (реже в г/см³). Она показывает отношение общей массы продукта к его объему и напрямую зависит от вязкости масла и коэффициента сжимаемости. Определяется базой масла и базовыми присадками, а так же сильно влияет на динамическую вязкость.
Если испарение масла будет высоким, то плотность будет увеличиваться. И наоборот, если масло имеет небольшую плотность, и одновременно с этим высокую температуру вспышки (то есть, низкое значение испаряемости), то можно судить о том, что масло сделано на качественном синтетическом базовом масле.
Чем выше плотность, тем хуже масло проходит по всем каналам и зазорам в двигателе, а из-за этого усложняется вращение коленчатого вала. Это приводит к его увеличенному износу, отложений, количества нагара и повышенному расходу топлива. Но и малая плотность смазки тоже плохо - из-за нее образуется тонкая и нестабильная защитная пленка, ее быстрое выгорание. Если двигатель чаще работает на холостых оборотах или в режиме старт-стоп, то лучше использовать менее плотную смазочную жидкость. А при длительном движении на больших скоростях - более плотную.
Поэтому, все производители масел придерживаются диапазона плотности выпускаемых ими масел в диапазоне 0,830....0,88 кг/м³, где только крайние диапазоны считаются высшим качеством. А вот плотность от 0,83 до 0,845 кг/м³ - это признак эстеров и ПАО в масле. А если плотность составляет 0,855… 0,88 кг/м³ - это означает, что было добавлено слишком много присадок.
Температура вспышки
Это самая низкая температура, при которой пары нагреваемого моторного масла при определенных условиях образуют смесь с воздухом, взрывающуюся при поднесении пламени (первая вспышка). При температуре вспышки моторное масло еще не воспламеняется. Температуру вспышки определяют при нагревании моторного масла в открытом или закрытом тигле.
Это показатель наличия в масле легкокипящих фракций, что определяет способность состава образовывать нагар и сгорать при соприкосновении с горячими деталями двигателя. У качественного и хорошего масла значение температуры вспышки должно быть как можно выше. У современных моторных масел температура вспышки превышает +200°C, обычно она равна +210...230°C и выше.
Температура застывания
Значение температуры по Цельсию, когда масло теряет физические свойства, характерные жидкости, то есть, застывает, становится неподвижным. Важный параметр для автолюбителей, проживающих в северных широтах, да и другим автовладельцам, кто часто запускает двигатель «на холодную».
Хотя на самом деле в практических целях значение температуры застывания не используется. Для характеристики работы масла в мороз существует другое понятие - минимальная температура прокачиваемости , то есть, минимальная температура, при которой масляный насос в состоянии прокачать масло в системе. А она будет немного выше, чем температура застывания. Поэтому в документации имеет смысл обращать внимание именно на минимальную температуру прокачиваемости.
Что касается температуры застывания, то она должна быть на 5...10 градусов ниже, чем самые низкие температуры, при которых работает двигатель. Это может быть -50°С…-40°С и так далее, в зависимости от конкретной вязкости масла.
Присадки
Кроме этих основных характеристик моторных масел также можно встретить и дополнительные результаты лабораторных анализов на количество цинка, фосфора, бора, кальция, магния, молибдена и других химических элементов. Все эти присадки улучшающие характеристики масел. Они защищают от задиров и износов двигатель, а также продлевают работу самого масла, не давая ему окислятся или лучше держать межмолекулярные связи.
Сера - имеет противозадирные свойства. Фосфор, хлор, цинк и сера - противоизносные свойства (упрочняют масляную пленку). Бор, молибден - уменьшают трение (дополнительный модификатор для максимального эффекта снижения износа, задиров и трения).
Но кроме улучшений они имеют и обратные свойства. В частности, оседают в виде нагара в двигателе или попадают в катализатор, где накапливаются. Например, для дизелей с DPF, SCR и накопительных нейтрализаторов сера - враг, а для окислительных нейтрализаторов враг - фосфор. А вот моющие присадки (детергенты) Ca и Mg при сгорании образуют золу.
Помните, что чем меньше присадок находится в масле, тем стабильнее и предсказуемее эффект их воздействия. Поскольку они будут мешать друг другу получить четкий сбалансированный результат, не раскрыв весь заложенный в них потенциал, а также давать более отрицательный побочный эффект.
Защитные свойства присадок зависят от способов изготовления и качества сырья, поэтому их количество не всегда показатель лучшей защиты и качества. Поэтому у каждого автопроизводителя для применения в конкретном моторе есть свои ограничения.
Срок службы
В большинстве автомобилей в зависимости от пробега машины. Однако на некоторых марках смазывающих жидкостей на канистрах прямо указывают срок их действия. Это обусловлено химическими реакциями, происходящими в масле в процессе его работы. Обычно выражается в количестве месяцев беспрерывной работы (12, 24 и Long Life) или количестве километров.
Таблицы параметров моторных масел
Для полноты информации приведем несколько таблиц, где приведена информация о зависимости одних параметров моторного масла от других или от внешних факторов. Начнем с группы базовых масел в соответствии со стандартом API (API - американский институт нефти). Так, масла делятся по трем показателям - индексу вязкости, содержанию серы и массовой доле нафтенопарафиновых углеводородов.
В настоящее время на рынке представлено большое количество присадок в масло, которые определенным образом меняют его характеристики. Например, присадки, и повышающие вязкость, очищающие или продлевающие срок службы. Для понимания их разнообразия имеет смысл собрать информацию о них в таблицу.
| Группа свойств | Типы присадок | Назначение |
|---|---|---|
| Защита поверхностей деталей | Детергенты (моющие) | Предохраняют поверхности деталей от образования отложений на них |
| Дисперсанты | Предотвращают осаждение продуктов износа двигателя и деструкции масла (минимизирует образование шлама) | |
| Противоизносные и противозадирные | Снижают трение и износ, предотвращают схватывание и задир | |
| Антикоррозионные | Предотвращают появление коррозии деталей двигателя | |
| Преобразование свойств масла | Депрессорные | Снижают температуру застывания. |
| Модификаторы вязкости | Расширяют температурный диапазон применения, повышают индекс вязкости | |
| Защита масла | Антипенные | Препятствуют образованию пены |
| Антиокислители | Предотвращают окисление масла |
Изменение некоторых параметров моторного масла из перечисленных в предыдущем разделе напрямую влияет на работу и состояние двигателя автомобиля. Это можно отобразить в таблице.
| Показатель | Тенденция | Причина | Критический параметр | На что влияет |
|---|---|---|---|---|
| Вязкость | Увеличивается | Продукты окисления | Возрастание в 1,5 раза | Пусковые свойства |
| Температура застывания | Увеличивается | Вода и продукты окисления | Нет | Пусковые свойства |
| Щелочное число | Снижается | Срабатывание моющих присадок | Снижение в 2 раза | Коррозия и снижение ресурса деталей |
| Зольность | Увеличивается | Щелочные присадки | Нет | |
| Механические примеси | Увеличивается | Продукты износа оборудования | Нет | Появление отложений, износ деталей |
Правила подбора масла
Как указывалось выше, выбор того или иного моторного масла должен основываться не только на показаниях вязкости и допусках автопроизводителей. Кроме этого, существует еще три обязательных параметра, которые нужно учитывать:
- свойства смазочного материала;
- условия эксплуатации масла (режим работы двигателя);
- конструкционные особенности двигателя.
На первый пункт во многом зависит то, какого типа масло - , или полностью . Желательно, чтобы смазывающая жидкость обладала такими эксплуатационными характеристиками:
- Высокими моющими диспергирующе-стабилизирующими и солюбилизирующими свойствами по отношению к нерастворимым элементам, находящимся в масле. Упомянутые характеристики позволяют быстро и просто очищать поверхность рабочих деталей двигателя от различных загрязнений. Кроме того, благодаря им детали проще очищать от грязи при их демонтаже.
- Способность нейтрализовать воздействие кислот, тем самым предотвращая чрезмерный износ деталей двигателя и увеличивая его общий ресурс.
- Высокие термические и термоокислительные свойства. Они нужны для того, чтобы эффективно охлаждать поршневые кольца и поршни.
- Невысокая летучесть, а также низкий .
- Отсутствие свойства образовывать пену в любом состоянии, хоть в холодном, хоть в горячем.
- Полная совместимость с материалами, из которых выполнены уплотнители (обычно маслостойкая резина), используемые в системе нейтрализации газов, а также в других системах двигателя.
- Качественное смазывание деталей двигателя в любых, даже критических, условиях (при морозе или перегреве).
- Способность без проблем прокачиваться через элементы системы смазки. Это не только обеспечивает надежную защиту элементов двигателя, но и облегчает запуск двигателя в мороз.
- Не вступление в химические реакции с металлическими и резиновыми элементами двигателя при его долгом простое без работы.
Перечисленные показатели качества моторного масла зачастую являются критическими, и если их значения будут ниже нормы, то это чревато недостаточным смазыванием отдельных деталей двигателя, их чрезмерным износом, перегреванием, а это, как правило, приводит к снижению ресурса как отдельных частей, так и двигателя в целом.
Каждый автолюбитель должен периодически следить за уровнем моторного масла в картере, а также за его состоянием, поскольку от этого напрямую зависит нормальная работа двигателя. Что касается выбора, то его следует выполнять, опираясь, в первую очередь, на рекомендации производителя двигателя. Ну, а приведенная выше информация о физических свойствах и параметрах масел, наверняка помогут вам сделать правильный выбор.
Представлена таблица значений плотности нефтяных и растительных масел при различных температурах. Рассмотрены следующие типы масел: машинное, турбинное, редукторное, индустриальное, моторное, растительное и другие. Значения плотности масел (или удельного веса) в таблице указаны для жидкого агрегатного состояния масла при соответствующей температуре (в интервале от -55 до 360°С).
Плотность масел в жидкой фазе обычно находится в диапазоне от 750 до 995 кг/м 3 при комнатной температуре. Масло имеет и при попадании в воду образует пленку на ее поверхности. Плотность нефтяных масел в основном несколько ниже, чем растительных. Например, плотность моторного масла равна 917 кг/м 3 , машинного — от 890 кг/м 3 , а плотность подсолнечного масла составляет величину 926 кг/м 3 . Наиболее тяжелыми растительными маслами являются горчичное масло, масло какао и льняное масло. Удельный вес этих масел может достигать значения 940-970 кг/м 3 .
Плотность масел существенно зависит от температуры — при нагревании масла его удельный вес снижается. Например, при температуре 20°С имеет величину 880 кг/м 3 , а при нагревании до температуры 120°С принимает значение 820 кг/м 3 . Плотность растительных масел также уменьшается при росте температуры — масло расширяется и становится менее плотным.
Следует отметить некоторые легкие нефтяные масла. К ним относятся: гидравлическое ВНИИ НП-403 (плотность 850 кг/м 3), ИЛС-10, ИГП-18 и трансформаторное масло (880 кг/м 3). Низким значением плотности (при нормальных условиях) среди растительных масел выделяются такие, как кукурузное, лавровое, оливковое и рапсовое масла.
Удельный вес масел часто указывают в не системных единицах измерения, а в размерности кг на литр (кг/л). Это удобно для восприятия и сравнения например, с водой, плотность которой при 4°С равна 1 кг/л. Однако, для плотность масел в формулы необходимо подставлять в размерности кг/м 3 . не трудно. Например, плотность масла АМТ-300 при температуре 20°С равна 959 кг/м 3 или 0,959 кг/л.
| Масло | Температура, °С |
Плотность, кг/м 3 |
|---|---|---|
| CLP 100 | 20 | 910 |
| CLP 320 | 20 | 922 |
| CLP 680 | 20 | 935 |
| АМГ-10 | 20…40…60…80…100 | 836…822…808…794…780 |
| АМТ-300 | 20…60…100…160…200…260…300…360 | 959…937…913…879…849…808…781…740 |
| Арахисовое | 15 | 911-926 |
| Букового ореха | 15 | 921 |
| Вазелиновое | 20 | 800 |
| Велосит | 15 | 897 |
| Веретенное | 20 | 903-912 |
| Виноградное (из косточек) | -20…20…60…100…150 | 946…919…892…865…831 |
| ВМ-4 (ГОСТ 7903-56) | -30…-10…0…20…40…60…80…100 | 933…921…916…904…892…880…868…856 |
| Гидравлическое ВНИИ НП-403 | 20 | 850 |
| Горчичное | 15 | 911-960 |
| И-46ПВ | 25 | 872 |
| И-220ПВ | 25 | 892 |
| И-100Р (С) | 20 | 900 |
| И-220Р (С) | 20 | 915 |
| И-460ПВ | 25 | 897 |
| ИГП-18 | 20 | 880 |
| ИГП-38 | 20 | 890 |
| ИГП-49 | 20 | 895 |
| ИЛД-1000 | 20 | 930 |
| ИЛС-10 | 20 | 880 |
| ИЛС-220 (МО) | 20 | 893 |
| ИТС-320 | 20 | 901 |
| ИТД-68 | 20 | 900 |
| ИТД-220 | 20 | 920 |
| ИТД-320 | 20 | 922 |
| ИТД-680 | 20 | 935 |
| Какао | 15 | 963-973 |
| Касторовое | 20 | 960 |
| Конопляное | 15 | 927-933 |
| КП-8С | 20 | 873 |
| КС-19П (А) | 20 | 905 |
| Кукурузное | -20…20…60…100…150 | 947…920…893…865…831 |
| Кунжутное | -20…20…60…100…150 | 946…918…891…864…830 |
| Кокосовое | 15 | 925 |
| Лавровое | 15 | 879 |
| Льняное | 15 | 940 |
| Маковое | 15 | 924 |
| Машинное | 20 | 890-920 |
| Миндальное | 15 | 915-921 |
| МК | 10…40…60…80…100…120…150 | 911…888…872…856…841…825…802 |
| Моторное Т | 20 | 917 |
| МС-20 | -10…0…20…40…60…80…100…130…150 | 990…904…892…881…870…858…847…830…819 |
| Нефтяное | 20 | 890 |
| Оливковое | 15 | 914-919 |
| Ореховое | 15 | 916 |
| Пальмовое | 15 | 923 |
| Парафиновое | 20 | 870-880 |
| Персиковое | 15 | 917-924 |
| Подсолнечное (рафинир.) | -20…20…60…100…150 | 947…926…898…871…836 |
| Рапсовое | 15 | 912-916 |
| Свечного ореха | 15 | 924-926 |
| Смоляное | 15 | 960 |
| Соевое (рафинир.) | -20…20…60…100…150 | 947…919…892…864…829 |
| Соляровое Р.69 | 20 | 896 |
| ТКП | 20 | 895 |
| ТМ-1 (ВТУ М3-11-62) | -50…-20…0…20…40…60…80…100 | 934…915…903…889…877…864…852…838 |
| ТП-22С | 15 | 870-903 |
| ТП-46Р | 20 | 880 |
| Трансформаторное | -20…0…20…40…60…80…100…120 | 905…893…880…868…856…844…832…820 |
| Тунговое | 15 | 938-948 |
| Турбинное Л | 20 | 896 |
| Турбинное УТ | 20 | 898 |
| Тыквенное | 15 | 922-924 |
| Хлопковое | -20…20…60…100…150 | 949…921…894…867…833 |
| ХФ-22 (ГОСТ 5546-66) | -55…-20…0…20…40…60…80…100 | 1050…1024…1010…995…980…966…951…936 |
| Цилиндрическое | 20 | 969 |
Кроме того, значения плотности множества веществ и материалов (металлов и сплавов, продуктов, стройматериалов, пластика, древесины) вы сможете найти в
Смазка должна быть нормальной плотности
Многим владельцам машин известно, что моторное масло является непременным атрибутом нормального функционирования двигателя. Оно смазывает трущиеся узлы, охлаждает систему, препятствует коррозии, очищает детали. Масла, заливаемые в поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС), изготавливают из высококипящих фракций нефти различных способов очистки.
Поскольку моторные антифрикционные средства, помимо снижения коэффициента трения, должны выполнять еще целый ряд функций, в нефтяную основу добавляют синтетические вещества, называемые присадками. Вносимые примеси оптимизируют характеристики конечного продукта, позволяют реже проводить замену смазки, расширяют температурный диапазон применения без потерь полезных качеств. Температура вспышки питающей смеси внутри камеры сгорания топлива достигает 2000 оС, в результате чего поршневая группа сильно нагревается. При данных жестких условиях композитное масло должно сохранять вязкость, достаточную для смазывания узлов и создания надежного уплотнения между стенками цилиндра и поршня.
Доля присадок в современных составах для снижения трения подвижных частей двигателя составляет от 5 до 25% от общего объема. Вносимые добавки и технология изготовления позволяют выпускать продукты, применяемые либо в бензиновых, либо в дизельных ДВС, а также универсальные средства, пригодные для эксплуатации в любых типах моторов.
Виды и свойства присадок
Присадки помогают изготавливать смазки требуемого производителями автомобилей уровня качества. По характеру взаимодействия с узлами ДВС различают следующие виды присадок:
- противоизносные;
- антифрикционные;
- противозадирные;
- моюще-диспергирующие;
- противокоррозионные;
- депрессионные;
- вязкостные;
- антипенные.
Широкий ассортимент моторных присадок
Высокая температура вспышки горючей смеси приводит к тому, что частицы газообразной взвеси сгорают, оставляя после себя золу. В настоящее время ведется борьба за повышение экологической чистоты масел, в частности, изучается такой параметр, как сульфатная зольность. В соответствии с нормативными документами данная характеристика не должна превышать:
- 2% от общего объема для мощных дизелей грузовых автомобилей;
- 1,8% для малолитражных дизельных моторов;
- 1-1,5% для бензиновых агрегатов.
Если при испытаниях лабораториями сульфатная зольность оказывается больше вышеприведенных значений, выпуск новой разработки запрещается.
Перед производителями антифрикционных составов для ДВС стоят две задачи:
- Увеличить количество присадок, придающих изделию свойства, удовлетворяющие все возрастающим требованиям разработчиков современных моторов.
- Придерживаться норм экологической чистоты при эксплуатации автомобиля на изготовленных смесях.
Во время воспламенения топлива резко увеличивается температура в рабочем объеме, которая является катализатором окислительных процессов. Кислоты, возникающие при сгорании частиц масляного тумана и горючей смеси, вызывают коррозию деталей мотора и снижают вязкость смазки. Нейтрализовать влияние агрессивной среды производители стараются при помощи введения добавок на основе щелочных металлов. Сульфатная зольность конечного продукта увеличивается пропорционально доле вводимых антикоррозийных примесей. С одной стороны, введение синтетических добавок улучшает характеристики антифрикционного средства. В то же время это ухудшает его экологичность и приводит к риску образования излишней зольности, ведущей к устойчивому отложению сажи на узлах агрегата.
В результате антиокислительных реакций снижается количество нейтрализующих примесей в начальном продукте и, соответственно, щелочное число изделия. По достижении минимального значения данного параметра лавинообразно возрастают коррозионные процессы, но зольность выхлопа сильно снижается.
Высокая температура вспышки приводит не только к сжиганию полезных присадок, она вызывает незначительную деформацию головки блока цилиндров. Это может привести к поломке агрегата и потере герметичности изолированных систем. Неисправность ДВС значительно влияет на такие качества смазывающего нефтепродукта, как вязкость и плотность.
Чрезмерное загущение или разжижение недопустимы
Вязкость является одним из основополагающих качеств моторного масла. Она определяет степень текучести смеси, характеризуя сопротивление жидкой среды течению – перемещению одного слоя субстанции относительно другого под воздействием внешних сил. На данный параметр сильно влияет окружающая температура: при её увеличении смазка становится более жидкой, а при понижении – густой.
Вязкость характеризует такие свойства моторного масла:
- поступление смазки к трущимся поверхностям;
- образование на узлах защитной пленки;
- облегчение прокручивания двигателя при холодном старте;
- легкость прокачки насосом при низких температурах;
- устойчивость к вытеканию через неплотные соединения.
Будьте осторожны с присадками
В процессе эксплуатации двигателя вышеперечисленное качество антифрикционного средства может как увеличиваться, так и уменьшаться. Изменение вызывают физические и химические реакции, происходящие в моторе. Например, масло становится более густым из-за попадания в него нерастворимых веществ, ухудшающих смазывающие свойства и работоспособность продукта. С другой стороны даже высокая температура вспышки не обеспечивает полного сгорания газовой смеси в рабочей камере. Остатки топлива попадают в картер и взаимодействуют со смазкой, ухудшая её характеристики.
При изменении вязкости более чем на 25% в любую сторону от начального значения специалисты рекомендуют провести внеплановую замену моторного масла и выяснить причины, повлиявшие на изменение параметра.
Существует специальный прибор для определения различных характеристик смазки для мотора, в числе прочих параметров измеряющий вязкость – маслотестер. С его помощью определяют время заполнения тестового объема исследуемым маслом и густоту опытного образца. Имея данные об изменении вязкости относительно начальной величины, можно определить неисправность узлов ДВС или оставшийся ресурс работы исследуемого продукта.
Индикатор герметичности соединений мотора
Не менее важной характеристикой масла, чем вязкость, является плотность. Она выражается в кг/м3 и показывает, сколько молекул вещества находится в определенном объеме. Температура окружающей среды оказывает влияние на плотность смазки, как и на её вязкость, но в гораздо меньшей степени.
Лаборатория анализирует смазку
Существенно на плотность влияют попадающие в состав продукта посторонние вещества, например, частицы топлива или охлаждающей жидкости. Они могут попадать в смазку через негерметичные прокладки или при износе поршневой группы. Визуально определить наличие инородных веществ в составе практически невозможно. Попадание в смазку топлива или охлаждающей жидкости можно выявить при ее контроле с помощью измерительного щупа. Однако если двигатель начал “есть масло”, этот метод не принесет ощутимых результатов – расход будет компенсировать пополнение, оставляя общий уровень неизменным.
Зная плотность бензина (~ 760 кг/м3), дизельного топлива (~ 840 кг/м3), воды (1000 кг/м3), антифриза (1035-1085 кг/м3), а также моторного масла (880-930 кг/м3), можно диагностировать попадание посторонних примесей с помощью ареометра. Увеличение плотности смазки сигнализирует о нарушении герметичности охлаждающей двигатель системы, снижение говорит о неисправности поршневой группы.
Более точные результаты изменения характеристик смазки можно получить при помощи маслотестера. Данный прибор измеряет величины с точностью до единиц. Он позволяет не только вычислить плотность исследуемого образца, но и определяет тип залитого в двигатель продукта (минеральное, синтетика, полусинтетика). Последнее обстоятельство приобретает большое значение, если вы собираетесь поменять смазку в подержанном автомобиле, купленном с рук.
Специалисты не рекомендуют при замене масла использовать разные его типы без предварительной промывки двигателя специальными составами. Даже если слив старой смазки длительный, оставшиеся на деталях компоненты могут вступить в реакцию с присадками другого типа, образуя соединения, наносящие вред двигателю. Использование при замене специальных промывочных средств позволяет переходить на смазку другого типа, но приводит к лишним финансовым затратам. Избежать потерь времени и денежных средств можно, анализируя залитый ранее продукт при помощи маслотестера.