Выбор моторного масла, как и любого другого вида масел, зависит от двух основных параметров – класса вязкости и эксплуатационного класса.

Класс вязкости для моторных масел определяется требованиями стандарта SAE J300 . Для двигателя, равно как и для любого другого механизма, необходимо применять масла с оптимальной вязкостью, величина которой зависит от конструкции, режима работы, возраста и температуры окружающей среды.

Эксплуатационный класс определяет качество моторного масла. Развитие двигателестроения требует от смазочных материалов выполнения новых, все более жестких требований. Для облегчения выбора масла требуемого уровня качества для бензинового или дизельного двигателя и условий их эксплуатаций были созданы различные системы классификации. В каждой системе моторные масла подразделяются на ряды и категории, основанные на назначении и уровне качества.

Наиболее широкое распространение нашли следующие классификации:

API – Американский Институт Нефти (American Petroleum Institute)

ILSAC – Международный комитет стандартизации и апробации моторных масел (International Lubricant Standardization and Approval Committee).

ACEA – Ассоциация Производителей Автомобилей Европы (Association des Cunstructeurs Europeens d’Automobiles)

SAE - классы вязкости моторных масел

В настоящее время единственной признанной в мире системой классификации моторных масел является спецификация SAE J 300 . SAE – Society of AutomotiveEngineers (Общество Автомобильных инженеров). В данной классификации указаны классы (грейды) вязкости.

В таблице указаны два ряда классов вязкости:

Зимние – с буквой W (Winter). Масла, удовлетворяющие этим категориям – маловязкие и применяются зимой – SAE 0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W

Летние – без буквенного обозначения. Масла, удовлетворяющие этим категориям – высоковязкие и применяются летом – SAE 20, 30, 40, 50, 60.

По спецификации SAE J300, вязкости масел определяются при условиях, близких к реальным. Летнее масло отличается высокой вязкостью, а соответственно, и высокой несущей способностью, что обеспечивает надежное смазывание при рабочих температурах, но оно слишком вязкое при отрицательных температурах, в результате чего у потребителя возникают проблемы с запуском двигателя. Маловязкое зимнее масло облегчает холодный пуск двигателя при отрицательных температурах, но не обеспечивает надежное смазывание летом. Именно поэтому в настоящий момент наибольшее распространение получили всесезонные масла, которые применяются и зимой и летом.

Обозначаются такие масла комбинацией зимнего и летнего ряда:

Всесезонные масла должны удовлетворять одновременно двух критериям:

Не превышать значения низкотемпературных характеристик динамической вязкости (CCS и MRV)

Удовлетворять требованиям по рабочей кинематической вязкости при 100 о С

Класс вязкости	Динамическая вязкость, мПа-с, не выше, при температуре, °С		Кинематическая вязкость при 100 °С, мм 2		Вязкость HTHS при 150°С и скорости сдвига 106 с-1, мПа-с, не ниже
	проворачиваемость (CСS)	прокачиваемость	не ниже	не выше
	6200 при - 35°С	60000 при -40°С
	6600 при - 30°С	60000 при -35°С
	7000 при - 25°С	60000 при - 30°С
	7000 при - 20°С	60000 при -25°С
	9500 при - 15°С	60000 при -20°С
	13000 при -10°С	60000 при -15°С

* - для классов вязкости 0W-40, 5W-40, 10W-40

** - для классов вязкости 15W-40, 20W-40, 25W-40, 40

Показатели низкотемпературных свойств

Проворачиваемость (определяется на имитаторе холодного пуска CCS) – критерий низкотемпературной текучести. Представляет собой максимальную допустимую динамическую вязкость моторного масла при запуске холодного двигателя, которая обеспечивает проворачиваемость коленчатого вала со скоростью, необходимой для успешного запуска двигателя.

Прокачиваемость (определяется на миниротационном визкозиметре MRV) – определяется на 5 о С ниже для гарантии того, что масляный насос не будет засасывать воздух. Выражается значением динамической вязкости при температуре конкретного класса. Не должна превышать величину в размере 60 000 мПа*с, обеспечивающей прокачивание по масляной системе

Показатели высокотемпературной вязкости

Кинематическая вязкость при температуре 100 о С. Для всесезонных масел данная величина должна находится в определенных диапазонах. Уменьшение вязкости ведет к преждевременному износу трущихся поверхностей – подшипников коленвала и распредвала, кривошипно-шатунного механизма. Увеличение вязкости приводит к масляному голоданию и как следствие также преждевременному износу и выходу двигателя из строя.

Динамическая вязкость HTHS (High Temperature High Shear) - с помощью данного испытания измеряется стабильность вязкостной характеристики масла в экстремальных условиях, при очень высокой температуре. Является одним из критериев определения энергосберегающих свойств моторного масла

Перед выбором моторного масла внимательно ознакомитесь с инструкцией по эксплуатации и рекомендациями производителя. Эти рекомендации основываются на конструктивных особенностях двигателя – степень нагрузок на масло,гидродинамическое сопротивление масляной системы, производительность масляного насоса.

Производитель может допускать применение различных классов вязкости моторного масла в зависимости от температуры, характерной для Вашего региона. Выбор оптимальной вязкости моторного масла обеспечит стабильно надежную работу Вашего двигателя.

Подавляющее большинство автовладельцев, занимающихся самостоятельным подбором смазочных материалов для своего авто, как минимум имеют общее представление о таком понятии, как классификация по SAE.

Таблица вязкости моторного масла, предусмотренная стандартом SAE J300, подразделяет все смазочные материалы для двигателей и трансмиссий автомобилей в зависимости от степени текучести при определенной температуре. Причем это разделение так же определяет температурные рамки использования того или иного масла.

Сегодня мы подробно рассмотрим, что собой представляет классификация смазочных материалов по таблице из стандарта SAE J300, а также разберем, какую смысловую нагрузку несут в себе указанные в ней значения.

Что собой представляет таблица вязкости

Для рядовых автомобилистов, не занимающихся детальным изучением параметров моторных масел, таблица вязкости масла по SAE означает диапазон температур, при которых разрешена его заливка в силовой агрегат .

В общем смысле это правильное утверждение. Однако при более внимательном рассмотрении становится понятно, что данные в таблице не совсем соответствуют общепринятому мнению.

Сначала рассмотрим, что же включает в себя таблица вязкости масел по SAE. В ней имеется разделение в двух плоскостях: вертикальной и горизонтальной.

Классическая версия таблицы разделена горизонталью на зимние и летние смазки (в верхней части таблицы находятся зимние, в нижней – летние и всесезонные). По вертикали идет разделение на ограничения при использовании смазок при температурах выше и ниже нуля (сама черта проходит через отметку 0 °C).

В интернете, и некоторых печатных источниках, часто встречаются две различные версии этой таблицы. Например, для масла вязкостью 5W-30 в одной из версий графического исполнения стандарта SAE J300, оно способно работать при температурах от –35 до +35 °C.

Другие же источники ограничивают область применения масла стандарта 5W-30 диапазоном от –30 до +40 °C.

Почему так происходит?

Напрашивается вполне закономерный вывод: в одном из источников ошибка. Но если углубиться в изучение темы можно прийти к неожиданному выводу: обе таблицы верные, давайте разбираться.

Детальное рассмотрение параметров, указанных в таблице

Дело в том, что когда проектировались таблицы и рассматривался алгоритм создания зависимости вязкости масла от температуры, учитывались имеющиеся на тот момент технологии автомобилестроения.

То есть в конце XX века все двигатели строились по приблизительно одной и той же технологии. Температура, контактная нагрузка, создаваемое масляным насосом давление, схема и исполнение магистралей находились примерно на одном и том же технологическом уровне.

Именно под технологии того времени создавались первые таблицы, увязывающие вязкость масла и температуру, при которой оно может эксплуатироваться. Хотя на самом деле стандарт по SAE в чистом виде не привязывается к температуре окружающей среды, а лишь оговаривает вязкостные показатели масла при определенной температуре.

Значение букв и цифр на канистре

Классификация по SAE включает в себя два значения: цифра и буква «W» – зимний коэффициент вязкости, следующая за буквой «W» цифра – летний. И каждый из этих показателей комплексный, то есть включает в себя не один параметр, а несколько.

В зимний коэффициент (с буквой «W») входят следующие параметры:

• вязкость при прокачивании смазочного материала по магистралям масляным насосом;
• вязкость при проворачивании коленчатого вала (для современных двигателей этот показатель учитывается в коренных и шатунных шейках, а также в шейках распределительного вала).

О чем говорят цифры на канистре — видео

В летний коэффициент (идущий через дефис после буквы «W») включаются два основных параметра, один второстепенный, и один производный, рассчитываемый из предыдущих параметров:

• кинематическая вязкость при 100 °C (то есть при средней рабочей температуре в нагретом ДВС);
• динамическая вязкость при 150 °C (определяется для представления о вязкости масла в паре трения кольцо/цилиндр – одном из ключевых узлов в работе двигателя);
• кинематическая вязкость при температуре 40 °C (показывает, как поведет себя масло в момент летнего пуска двигателя, а также используется для изучения скорости самопроизвольного стекания масляной пленки в поддон под действием времени);
• индекс вязкости – указывает на свойство смазочного материала оставаться стабильным при изменении рабочей температуры.

Зачастую для зимнего ограничения по температуре предусматривается несколько значений. Например, для взятого в качестве примера масла 5W-30, допустимая температура окружающего воздуха при гарантированном прокачивании смазки по системе должна быть не ниже –35 °C. А для гарантированного проворачивания коленчатого вала стартером – не ниже –30 °C.

Класс по SAE	Вязкость низкотемпературная		Вязкость высокотемпературная
	Проворачивание	Прокачиваемость	Вязкость, мм2/с при t=100°С		Min вязкость HTHS, мПа*с при t=150°С и скорости сдвига 10**6 с**-1
	Мах вязкость, мПа*с, при температуре, °С		Min	Мах
0W	6200 при -35 °С	60000 при -40 °С	3,8	-	-
5W	6600 при -30 °С	60000 при -35 °С	3,8	-	-
10W	7000 при -25 °С	60000 при -30 °С	4,1	-	-
15W	7000 при -20 °С	60000 при -25 °С	5,6	-	-
20 W	9500 при -15 °С	60000 при -20 °С	5,6	-	-
25 W	13000 при -10 °С	60000 при -15 °С	9,2	-	-
20	-	-	5,6		2,6
30	-	-	9,3		2,9
40	-	-	12,5		3,5 (0W-40; 5W-40;10W-40)
40	-	-	12,5		3,7 (15W-40; 20W-40; 25W-40)
50	-	-	16,3		3,7
60	-	-	21,9		3,7

Здесь и возникают противоречивые показания в таблицах вязкости масла, выложенных на разных ресурсах. Второй весомой причиной разных значений в таблицах вязкости выступает изменение технологии производства двигателей и предъявляемые требования к вязкостным параметрам. Но об этом ниже.

Методики определения и вкладываемый физический смысл

Сегодня для автомобильных масел разработано несколько методик определения всех предусмотренных стандартом показателей вязкости. Все измерения проводятся на специальных приборах – вискозиметрах.

В зависимости от исследуемой величины, могут использоваться вискозиметры различных конструкций. Рассмотрим несколько методик определения вязкости и практический смысл, который закладывается в эти величины.

Вязкость при проворачивании коленчатого вала

Смазка в шейках коленчатого и распределительного валов, а также в шарнирном соединении поршня и шатуна при понижении температуры сильно густеет. Густое масло обладает большим внутренним сопротивлением на смещение слоев относительно друг друга.

При попытке запуска двигателя зимой стартер заметно напрягается. Густая смазка сопротивляется повороту коленчатого вала и не может сформировать так называемый масляной клин в коренных шейках.

Для имитации условий проворота коленвала используется роторный вискозиметр типа CCS. Получаемое при измерении в нем значение вязкости для каждого параметра из таблицы SAE ограничено и на практике означает, насколько масло способно обеспечить холодный проворот коленчатого вала при той или иной температуре окружающего воздуха.

Вязкость при прокачивании

Измеряется в ротационном вискозиметре типа MRV. Масляный насос способен начать закачивать смазку в систему до определенного порога загустения. После этого порога эффективное прокачивание смазочного материала и его проталкивание по каналам затрудняется или вовсе парализуется.

Здесь общепринятым максимальным значением вязкости считается 60000 мПа с. При этом показателе гарантируется свободная прокачка смазки по системе и доставка ее по каналам до всех трущихся узлов.

Кинематическая вязкость

При температуре 100 °C определяет свойства масла во многих узлах, так как эта температура актуальна для большинства пар трения при стабильной работе двигателя.

Например, при 100 °C влияет на формирование масляного клина, на смазывающие и защитные свойства в парах трения палец / подшипник шатуна, шейка коленвала / вкладыш, распределительный вал / постели и крышки и т. д.

Автоматизированный капиллярный вискозиметр и вискозиметр для измерения кинематической вязкости AKV-202

Именно этому параметру кинематической вязкости при 100 °C уделяется наибольшее внимание. Сегодня его измеряют в основном автоматизированными вискозиметрами различной конструкции и с применением различных методик.

Кинематическая вязкость при 40 °C. Определяет густоту масла при 40 °C (то есть приблизительно в момент летнего пуска) и его способность надежно защищать детали двигателя. Измеряется аналогичным с предыдущим пунктом образом.

Динамическая вязкость при 150 °C

Основное назначение этого параметра – понять, как ведет себя масло в паре трения кольцо/цилиндр. В этом узле в нормальных условиях при полностью исправном двигателе держится приблизительно такая температура. Измеряется на капиллярных вискозиметрах различной конструкции.

То есть из всего вышесказанного становится очевидным, что параметры в таблице вязкости масел по SAE комплексные, и однозначной их интерпретации (в том числе касательно температурных границ использования) не существует. Границы, обозначенные в таблицах, имеют условный характер и зависят от множества факторов.

Индекс вязкости

Немаловажным параметром, указывающим на рабочие качества масла и определяющим его эксплуатационные свойства, является индекс вязкости. Для определения этого параметра используется таблица индекса вязкости масла и формула.

Прикладная формула для определения индекса вязкости

Показывает, с какой динамикой будет густеть или разжижаться масло при изменении температуры. Чем выше этот коэффициент, тем менее подвержена рассматриваемая смазки тепловым изменениям.

То есть простыми словами: масло более стабильно во всех интервалах температур. Считается, что чем выше этот индекс, тем лучше и качественнее смазочный материал.

Все значения, представленные в таблице для расчета индекса вязкости, получены эмпирическим путем. Не углубляясь в технические подробности, можно сказать так: было два эталонных масла, вязкость которых определялась в особых условиях при 40 и 100 °C.

На основании этих данных были получены коэффициенты, которые сами по себе не несут смысловой нагрузки, а используются лишь для расчета индекса вязкости исследуемого масла.

Заключение

В заключении можно сказать, что таблица вязкости масла по SAE и ее увязка на допустимые температуры эксплуатации в настоящее время играет весьма условную роль.

Будет относительно правильным шагом применять взятые из нее данные для подбора масла в автомобили не младше 10 лет. Для новых авто этой таблицей лучше не пользоваться.

Сегодня, например, в новые японские авто льется масло 0W-20 и даже 0W-16. Если исходить из таблицы, то использование этих смазок допустимо в летний период лишь до +25 °C (по другим источникам, подвергшимся локальной коррекции – до +35 °C).

То есть по логике получается, что автомобили японского производства с большой натяжкой могут ездить в самой Японии, где летом температура может достигать +40 °C. Это, само собой, не так.

Обратите внимание

Сейчас актуальность применения этой таблицы снижается. Использовать ее можно только в отношении европейских авто с возрастом более 10 лет. Выбирать же масло для автомобиля следует исходя из рекомендаций производителя.

Ведь только он точно знает, какие зазоры в сопряжениях деталей мотора выбраны, какой конструкции и мощности установлен масляный насос и какой пропускной способности созданы масляные магистрали.

В настоящее время на российском рынке автомобильной химии наблюдается изобилие продукции. Моторные масла, их марки и характеристики представлены в таком богатом ассортименте, что вызывают затруднение в выборе даже у опытных водителей. Один из главных показателей, по которому необходимо выбрать подходящий продукт для своего авто, – вязкость моторного масла.

Что означает «вязкость»

О вязкости моторных масел существует много различных мнений – как среди профессионалов, так и среди любителей. Некоторые утверждают, что степень вязкости, или текучести – это показатель густоты смазки, то есть чем выше вязкость, тем она гуще. На самом деле вязкость расшифровывается не так просто. Для того чтобы это понять, нужно познакомиться со спецификацией SAE. Данный стандарт определяет температурный диапазон, в котором вязкостные качества масел для автомобилей соответствуют нужному уровню. Эти характеристики измеряются лабораторным путём при определённых температурах.

Классификация SAE

Более 100 лет назад в США образовалось сообщество инженеров, работавших в автомобильном производстве. Уже в то время проблема хороших смазочных материалов для авто стояла остро. Результатом сотрудничества и обмена идеями явился классификатор SAE, которым пользуются сегодня во всём мире.

Согласно SAE , каждый смазочный материал для автомобилей имеет такие характеристики, как низкотемпературная и высокотемпературная вязкость.

Сегодня многие автомобилисты-любители утверждают, что существуют моторные масла, имеющие параметры только низкотемпературной или только высокотемпературной вязкости. Они называют их, соответственно, «зимними» и «летними». А если в обозначении присутствуют оба свойства моторных масел, разделенные буквой W (что, по их утверждению, означает слово «зима») – значит, это всесезонные смазки. На самом деле, подобная трактовка неверна.

Вряд ли кто-либо встречал в продаже только «летнее» или только «зимнее» моторное масло. На прилавках магазинов присутствуют всесезонные моторные жидкости, имеющие оба вязкостных показателя. Далее подробно рассмотрим эти значения.

Низкотемпературные показатели

Вязкость моторного масла при низких температурах определяют такие показатели, как «проворачиваемость» и «прокачиваемость» масляного состава. Путём лабораторных исследований определяется, до какой минимальной температуры можно безболезненно запускать двигатель, то есть проворачивать его коленвал. Нормальный старт двигателя авто возможен только тогда, когда смазка ещё не загустела.

Кроме того, смазочный состав за кратчайшее время должен достичь пар трения. Это означает, что при минимальной температуре проворачивания масло должно быть ещё достаточно текучим, чтобы свободно перемещаться по узким каналам системы. Например, для масел категории 0W30 уровень низкотемпературной вязкости – это первая цифра (0). Для этого показателя нижний предел прокачиваемости – 40 градусов мороза. В то же время проворачиваемость мотора возможна до -35°С. Соответственно, такое моторное масло может хорошо работать при температурах до -35°С.

Если взять другой показатель – 5W20, то здесь температуры будут, соответственно, -35 и -30°С. То есть чем больше первая цифра – тем меньше рабочий диапазон в области низких температур. В классификаторе SAE на сегодняшний день есть 6 «зимних» вязкостных категорий – 0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W. Эти показатели привязаны к температуре окружающей среды, поскольку от неё зависит температура холодного мотора.

Высокотемпературные показатели

Вязкость моторного масла в диапазоне температур работающего двигателя не имеет отношения к температуре окружающего воздуха. Она почти одинакова как при 10 градусах мороза, так и при 30 градусах жары. В авто её держит стабильной система охлаждения двигателя. В то же время в интернете почти каждая таблица рисует разные верхние пределы окружающей температуры для той или иной «летней» вязкости. Наглядный пример – сравнение смазочных жидкостей с показателями 5w30 и 5w20. Считается, что первая из них (5W30) будет хорошо работать до температуры воздуха +35°С. Второй показатель (5W20) в таблицах вообще не отображается.

Такое представление неправильно. Кроме того, термин «летняя» вязкость, или «летнее» масло с профессиональной точки зрения некорректен. Это объясняется на представленном видео . Всё дело в том, что данный параметр представляет собой режим кинематической и динамической вязкости, замеряемых при температурах +40, +100 и +150°С. Хотя рабочий диапазон температур в разных зонах моторов автомобилей колеблется от +40 до +300°С, берут его усреднённое значение.

Кинематическая вязкость – это текучесть (плотность) масляной жидкости в диапазоне температур от +40°С до +100°С. Чем жиже смазка – тем ниже этот показатель, и наоборот. Динамическая вязкость – это сила сопротивления, возникающая при перемещении двух слоёв масла, расположенных на расстоянии 10 мм друг от друга, со скоростью 1 см/сек. Площадь каждого слоя – 1 см 2 . Другими словами, испытания, проводимые с помощью специальных приборов (ротационных вискозиметров), позволяют имитировать реальные условия работы масел. Этот показатель не зависит от плотности моторного масла.

Ниже представлена таблица вязкостных параметров, по которым определяют те или иные их значения.

Таблица отражает кинематические и динамические вязкостные технические параметры при определённых температурах (+100 и +150°С), а также градиенте скорости сдвига. Этот градиент представляет собой отношение скорости перемещения поверхностей трущейся пары относительно друг друга к толщине зазора между ними. Чем выше этот градиент, тем более вязким оказывается масло для авто. Если говорить простыми словами, уровень вязкости при высоких температурах даёт информацию о том, какова толщина масляной плёнки между зазорами и насколько она прочна. На сегодняшний день спецификация SAE предусматривает 5 уровней высокотемпературных вязкостных показателей масел для автомобилей – 20, 30, 40, 50 и 60.

Индекс вязкости

Кроме вышеуказанных параметров производятся также измерения индекса вязкости. На него часто не обращают внимания. Тем не менее это важнейший параметр.

Индекс вязкости определяет температурный диапазон, в котором вязкостные свойства остаются на уровне, обеспечивающем нормальную работу двигателя. Чем этот индекс выше, тем более качественным является смазочный состав.

Независимо от того какое значение по SAE, будь то 0W30, 5W20 или 5W30, индекс вязкости масла не привязывается к нему. Он напрямую зависит от состава базовой основы. Например, у минеральных масел он имеет величину от 85 до 100, у полусинтетических 120–140, а у настоящих синтетических составов этот показатель доходит до 160–180 единиц. Это значит, что такие маловязкие масла, как 5w20 или 5W30, можно применять в моторах с турбонаддувом, имеющих температурный режим работы с широким диапазоном.

Для того чтобы увеличить индекс вязкости, в масляную смесь часто добавляют так называемые вяжущие присадки. Они расширяют диапазон температур, в котором масло будет сохранять свои основные вязкостные качества. То есть двигатель будет хорошо запускаться в морозную погоду. А при высоких температурах смазочный состав будет создавать устойчивую и вязкую плёнку в зоне соприкосновения поверхностей деталей.

Какую вязкость лучше выбрать?

По этому поводу есть много суждений, и большинство из них – ошибочные. Например:

К спортивным моделям совсем другие требования. Там главное – чтобы мотор выдержал режим предельных нагрузок и температур на протяжении гонки и не заклинил от перегрева. О долгосрочном его использовании никто не думает. При критических температурах только вязкое масло способно сохранить вяжущие свойства. Другое просто превратится в жидкость. Поэтому после каждого соревнования двигатели разбираются и тщательно диагностируются. Критичные детали тут же меняются. О маленьких зазорах в парах трения не может быть и речи.

Как же определить, какую вязкость лучше всего использовать для своего авто? В технической документации для всех автомобилей есть рекомендации производителей о том, какими должны быть вязкостные значения моторного масла. При первом ознакомлении может возникнуть недоумение – почему, например, производитель допускает применение масел с параметрами 5w20, 5W30 и 5W40? Какое же лучше заливать?

1. Если авто ещё новое и не прошло 25% от заявленного ресурса до первого капремонта – следует применять маловязкие смазывающие составы. Такие как 5W20 или 5W30. Кстати, именно малая вязкость (5W20) рекомендуется для сервисной заливки во многие марки японских гарантийных авто.
2. Если пробег составляет от 25 до 75%, должны использоваться составы с вязкостями 5W В зимний период рекомендуется также применять 5W30.
3. Если мотор уже изношен и проехал более 75% от своего ресурса – для таких автомобилей рекомендуют летом использовать 15W50, а зимой подойдёт 5W

Чем старше двигатель авто, тем больше изнашиваются его детали. Соответственно, зазоры между парами трения увеличиваются. Маловязкие составы уже не могут обеспечить нормальную смазку, масляная плёнка рвётся. Вот почему рекомендуют переводить свои авто на более вязкие моторные масла.

Исходя из всего вышеизложенного, подбор наилучшего моторного масла для тех или иных марок автомобилей – не такая простая задача, как кажется на первый взгляд. Кроме вязкостных показателей следует учесть ещё много других качественных параметров.

Кинематическая и динамическая вязкости масел

Вязкость (viscosity). Вязкость — это внутреннее трение или сопротивление течению жидкости. Вязкость масла, во-первых, является показателем его смазывающих свойств, так как от вязкости масла зависит качество смазывания, распределение масла на поверхностях трения и, тем самым, износ деталей. Во-вторых, от вязкости зависят потери энергии при работе двигателя и других агрегатов. Вязкость — основная характеристика масла, по величине которой частично делается выбор масла для применения в конкретном случае.

Вязкость масла зависит от химического состава и структуры соединений, составляющих масло, и является характеристикой масла как вещества. Кроме этого, вязкость масла также зависит и от внешних факторов — температуры, давления (нагрузки) и скорости сдвига, поэтому рядом с числовым значением вязкости всегда должны указываться условия определения вязкости.

Условия работы двигателя определяют два основных фактора, влияющих на определение вязкости — температура и скорость сдвига.

Вязкость масел определяется при температурах и скоростях сдвига, близких к реальным при эксплуатации. Если масло должно работать при низкой температуре(даже в течении короткого времени), то при этой же температуре должны быть определены и eго вязкостные свойства. Например, на все автомобильные масла, предназначенные для применения зимой, должны приводиться низкотемпературные характеристики.

Вязкость масла определяется при помощи двух основных типов вискозиметров (viscometers):

• вискозиметры истечения , в которых измеряется кинематическая вязкость по скорости свободного течения (времени вытекания). Для этой цели применяется капиллярный вискозиметр (capillary viscometer) или сосуды с калиброванным отверстием на дне — вискозиметры Энглера (Engler) , Сейболта (Saybolt), Редвуда (Redwood) . В настоящее время для стандартных определений применяется стеклянный капиллярный вискозиметр; он отличается простотой и точностью определения. Скорость сдвига в таком вискозиметре незначительна.
• ротационные вискозиметры (rotational viscometers), в которых определяется ди­намическая вязкость по крутящему моменту с установленной скоростью ротора или по скорости вращения ротора при заданном крутящем моменте.

Вязкость характеризуется двумя показателями — кинематической (kinematic viscosity) и динамической вязкостью (dynamic viscosity). Единицы измерения динами­ческой вязкости: P — пуаз (Р -poise) или сантипуаз сР (сР = mPa-s). Динамическая вяз­кость обычно определяется ротационным вискозиметром. Кинематическая вязкость, п -отношение динамической вязкости к плотности (h/r). Единицы измерения кинематичес­кой вязкости — стоке (St — stoke) илисантистокс (cSt — centistoke, I cSt = 1 мм 2 /с). Чис­ленные значения кинематической и динамической вязкости несколько различаются, в за­висимости от плотности масел. Для парафиновых масел кинематическая вязкость при тем­пературе 20 — 100°С превышает динамическую примерно на 15 — 23%, а для нафтеновых масел эта разница составляет 8 — 15%.

Кинематическая вязкость характеризует текучесть масел при нормальной и вы­сокой температурах. Методы определения этой вязкости относительно просты и точны. Стандартным прибором в настоящее время считается стеклянный капиллярный вискози­метр, в котором измеряется время истечения масла при фиксированной температуре. Стан­дартными температурами являются 40 и 100 °С.

Относительная вязкость определяется на вискозиметрах Сейболта, Редвуда и Энглера. Это сосуды с калиброванным отверстием на дне, через которое вытекает точно уста­новленное количество масла. При измерении времени вытекания заданная температура масла в вискозиметре должна поддерживаться с необходимой точностью. Универсальная вязкость Сейболта, определяемая по стандарту ASTM D 88, выражается в универсальных секундах Сейболта SUS(Saybolt Universal Seconds). Этот упрощенный метод определе­ния кинематической вязкости более широко применяется в США. В Европе чаще пользу­ются секундами Редвуда (Редвуда единицы — Redwood units) и градусами Энглера (Е°, Engler units). Градус Энглера — это число, показывающее во сколько раз вязкость масла превышает вязкость воды при 20°С, поэтому вискозиметром Энглера необходимо изме­рить время вытекания воды при 20°С.

Динамическая вязкость обычно определяется ротационными вискозиметрами. Вискозиметры разной конструкции имитируют реальные условия работы масла. Обычно выделяются крайние значения температуры и скорости сдвига. Основные методы определения вязкости моторных масел предусмотрены спецификацией SAE J300 APR97. Эта спецификация устанавливает значения степеней вязкости SAE для моторных масел и определяет порядок измерения необходимых параметров вязкости. Стандартные методы определения динамической вязкости можно разделить на две группы — низкотемпературная вязкость и высокотемпературная вязкость, определяемые в условиях близких к реальным условиям эксплуатации двигателя.

Характеристики низкотемпературной вязкости :

• обеспечивающая запуск холодного двигателя (maximumlow-temperature cranking viscosity), определяется при помощи имитатора запуска холодного двигателя CCS (ColdCranking Simulator) (ASTM D 5293);
• максимальная низкотемпературная вязкость, обеспечивающая прокачиваемость масла в двигателе (maximumlow-temperature pumping), определяется при помощи мини-ротационного вискозиметра MRV (Mini-RotaryViscometer) по методу ASTM D 4684;
• в качестве дополнительной информации о низкотемпературной вязкости, могут быть определены граничная (предельная) температура прокачивания по ASTM 3829 (borderline pumping temperature) и вязкость при низкой температуре и низкой скорости сдвига (low temperature, low shear rate viscosity), так называемая тенденция к желеобразованию или индекс желирования (gelation index). Определяется на сканирующем вискозиметре Брукфильда по методике ASTM D 51: (Scanning Brookfield method);
• фильтруемость (filterability) моторных масел при низкой температуре показывает тенденцию образования твердых парафинов или других неоднородностей, приводящих к закупориванию масляного фильтра. Некоторое влияние на фильтруемость может оказать наличие воды в холодном масле. Фильтруемость моторных масла определяется по стандарту «General Motors» GM 9099P «Тест на определение фильтруемости моторного масла»(Engine Oil Filterability Test-EOFT) и оценивается как снижение потока в %.

Характеристики высокотемпературной вязкости:

• Кинематическая вязкость , определяемая на стеклянном капиллярном вискозиметре при 100°С и низкой скорости сдвига (ASTM D 445).
• Вязкость при высокой температуре и высокой скорости сдвига HTHS , определяемая при температуре 150°С и скорости сдвига 10 6 с -1 Определяется: в Америке — с помощью имитатора конического подшипника TBS(TaperedBearing Simulator) (рис. 2.36) по методике ASTM D 4683, а в Европе — на вискозиметре Равенфильда иликонической пробке ТВР, аналогичной конструкции (Ravenfield Viscometer, Tapered-Plug Viscometer), по методикам СЕС L-36-A-90 или ASTM D 4741;
• Стабильность к сдвигу (shear stability) — это способность масла сохранять стабильную вязкость при продолжительном воздействии высокой деформации сдвига. Определяется: в Европе с помощью насос-форсунки Бош (Bosch injector), через которую 30 раз пропускается нагретое до 100°С масло и измеряется снижение вяз­кости (СЕС L-14-A-88), в Америке — также (ASTM D 6278) или в стендовом бензи­новом двигателе CRC L-38 после 10 часовой работы (ASTM D 5119).

Рассмотрим некоторые особенности методов определения вязкости. Вискозиметр Брукфильда — это прибор для определения низкотемпературной вязкости при низкой скорости сдвига. Он снабжен комплектом роторов разной величины и формы. Скорость можно менять ступенчато в широких пределах. Во время изменения скорость поддерживается постоянной. Крутящий момент является мерой кажущейся вязкости. Расстояние между статором и ротором сравнительно большое, поэтому счита­ется, что скорость сдвига низка и стенки сосуда вискозиметра не влияют на величину вязкости, которая в этом случае рассчитывается по силе внутреннего трения масла и называется вязкостью по Брукфильду (Brookfield viscosity) (в Па-с), или кажущейся вязкос­тью (apparent viscosity). Этим методом определяется кажущаяся вязкость автомобильных трансмиссионных масел при низкой температуре (по стандартам ASTM D 2983, SAEJ 306, DIN 51398).

Низкотемпературная вязкость запуска двигателя (low-temperature cranking viscosity) является показателем способности масла течь и смазывать узлы трения в холод­ном двигателе. Она определяется при помощи имитатора запуска холодного двигате­ля CCS (Cold Cranking Simulator) (DIN 51 377, ASTM D 2602). Имитатор CCS является ротационным вискозиметром с малым расстоянием между профилированным (не цилиндрическим) ротором и прилегающим к нему статором. Таким образом, имитируются зазоры в подшипниках двигателя. Специальным двигателем поддерживается постоянный крутящий момент при заданных температурах, а скорость вращения является мерой вязко­сти. Вискозиметр калибруется с применением эталонного масла. Применяется для опреде­ления вязкости запуска (cranking viscosity) в сантипуазах (сП) при разных заданных тем­пературах, соответственно с предполагаемой степенью вязкости SAE для моторного масла (-5° для SAE 25W; -10° для SAE 20W; -15° для SAE 15W; -20° для SAE 10W; -25° для SAE 5W и -30°С для SAE 0W).

Вязкость прокачивания (pumping viscosity) является мерой способности масла течь и создавать необходимое давление в системе смазки в начальной стадии работы холодного двигателя. Вязкость прокачивания измеряется в сантипуазах (сП = мПа с) и определяется согласно ASTM D 4684 на мини-ротационном вискозиметре MRV. Этот показатель важен для масел, способных желировать при медленном охлаждении. Таким свойством чаще всего обладают всесезонные минеральные моторные масла (SAE 5W-30, SAE 10W-30 и SAE 10W-40). При испытании определяется либо напряжение сдвига, необходимое для разру­шения желе, либо вязкость при отсутствии напряжения сдвига. Вязкость прокачивания определяется при разных заданных температурах (от -15° для SAE 25W до -40°С для SAE 0W). Прокачивание обеспечивается только для масел с вязкостью не более 60 000 mPa s. Наименьшая температура, при которой масло может прокачиваться, называется нижней температурой прокачивания, ее значение близко к наименьшей температуре эксплуатации.

Температурная зависимость вязкости при низкой температуре и ним напряжении сдвига (low temperature, low shearrate, viscosity/temperature dependent определяется по методике ASTM D 5133 при помощи сканирующего вискозиметр Брукфильда (Scanning Brookfield method). Этот показатель необходим для оценки способности масла поступать в систему смазки и к узлам трения в холодном двигателе после егодлительного пребывания при низкой температуре. Перед измерением масло должно пpoйти определенный цикл охлаждения, как и при определении равновесной температуре застывания (stable pour point). Такое испытание занимает много времени и применяется в основном при разработке новых рецептур масел.

Оценка фильтруемости масел по методу GM P9099 введена в категории SH, SJ и ILSAC GF-1, GF-2 для масел SAE 5W-30 и SAE 10W-30. Этот метод разработан фирмой «General Motors» и применяется ею с 1980 г. Он имитирует закупоривание масляного фильтра осадком, образующимся в присутствии воды и конденсата прорывающихся картерных газов при краткосрочной работе после длительной стоянки. Оценку проводят по относительному снижению скорости потока через фильтр при последовательном испытании масла и смеси масла с водой. Смесь приготавливают медленным перемешиванием в течем 30 с в закрытой мешалке 49,7 г масла, 0,3 г деионизированной воды и сухого льда. После перемешивания смесь в открытом сосуде выдерживают в печи при температуре 70°С в течение 30 мин. Затем ее охлаждают до 20 — 24 °С и выдерживают при этой температуре 48 — 50 ч. Снижение скорости потока не должно быть более чем на 50%.

Стабильность к сдвигу это способность масла сохранять постоянную величину вязкости под воздействием высокой деформации сдвига при эксплуатации. При быстром скольжении поверхностей трения достигается высокая скорость течения масла в узких зазорах и проявляется высокая деформация сдвига, которая вызывает деструкцию молекул полимеров (загустителей) входящих в состав масла. Устойчивость к деформации сдвига является важным показателем для масел, применяемых в современных высокоскоростных, высоконагруженных, мощных и малогабаритных двигателях. Способность масла сохранять стабильную вязкость определяется временем, в течение которого вязкость изменяется до определенной величины. Иногда пользуются показателем индекса стабильности к сдвигу SSI (shearstability index). Он определяется соотношением потери вязкости эффекта загущения полимерным загустителем, выраженное в %. SSI определяется разными методами: в Европе используют дизельную насос-форсунку конструкции Бош (Bosch injector) (CEC L-14-A-88). В Америке этот показатель определяется двумя методами — как в Eвpone (ASTM D 6278) или в стендовом бензиновом двигателе CRC L-; после 10-часовой работы (ASTM D 5119).

При сравнительно небольшой деформации сдвига, полимерные молекулы только раскручиваются, а после снятия напряжения, со временем, могут восстановить свою конфигурацию и вязкость. Такое снижение вязкости называетсявременным (temporary viscosity loss — TVL) и иногда наблюдается при определении HTHS вязкости на ротационном вискозиметре — имитаторе конического подшипника.

Зависимость вязкости от давления

При повышении давления, уменьшается оббьем и усиливается взаимное притяжение молекул и увеличивается сопротивление течению, вязкость масла увеличивается. При повышении температуры имеет место противоположный процесс и вязкость масла уменьшается.

При низкой температуре и высоком давлении вязкость масла в зацеплении шестерен , может увеличиться настолько, что масло станет твердой пластичной массой. Это явление оказывает определенное положительное действие, так как масло в пластичном состоянии не вытекает из зазора сопряженных поверхностей и уменьшает влияние ударных нагрузок на детали.

Вязкостно-температурные характеристики

С повышением температуры вязкость масла понижается. Характер изменения вязкости выражается параболой. Такая зависимость неудобна для экстраполяции для расчетов вязкости. Поэтому кривую зависимости вязкости от температуры строят полулогарифмических координатах, в которых эта зависимость приобретает практически прямой характер.

Индекс вязкости VI (viscosity index) — это эмпирический, безразмерный показатель для оценки зависимости вязкости масла от температуры. Чем выше численное значение индекса вязкости, тем меньше вязкость масла зависит от температуры и тем меньше наклон кривой.

Масло с более высоким индексом вязкости имеет лучшую текучесть при низкой температуре (запуск холодного двигателя) и более высокую вязкость при рабочей темпе­ратуре двигателя. Высокий индекс вязкости необходим для всесезонных масел и некото­рых гидравлических масел (жидкостей). Индекс вязкости определяется (по стандартам ASTM D 2270, DIN ISO 2909) при помощи двух эталонных масел. Вязкость одного из них сильно зависит от температуры (индекс вязкости принимается равным нулю, VI=0), а вяз­кость другого — мало зависит от температуры (индекс вязкости принимается равным 100 единиц, VI =100).. При температуре 100°С вязкость обоих эталонных масел и исследуемо­го масла должна быть одинаковой. Шкала индекса вязкости получается делением разницы вязкостей эталонных масел при температуре 40°С на 100 равных частей. Индекс вязкости исследуемого масла находят по шкале после определения его вязкости при температуре 40°С, а если индекс вязкости превышает 100, его находят расчетным путем.

Индекс вязкости сильно зависит от молекулярной структуры соединений, составляющих базовые минеральные масла. Наивысший индекс вязкости бывает у парафиновых базовых масел (около 100), у нафтеновых масел — значительно меньший (30 — 60), у ароматических масел — даже ниже нуля. При очистке масел их индекс вязкости, как правило, повышается, что в основном связано с удалением из масла ароматических соединений. Высоким индексом вязкости обладают масла гидрокрекинга. Гидрокрекинг является одним из основных методов получения масел с высоким индексом вязкости. Высокий индекс вязкости у синтетических базовых масел: у полиальфаолефинов — до 130, у полиэтиленгликолей — до 150, у сложных полиэфиров — около 150. Индекс вязкости масел можно повысить введением специальных присадок — полимерных загустителей.

Важным показателем смазочных свойств является вязкость масла. Она определяется химическим составом и структурой соединений в смазке. По сути, от данной характеристики зависит, в какой мере жидкость смазывает поверхности трущихся деталей силового агрегата. На её свойства влияют внешние факторы, такие как, температура, нагрузка и скорость сдвига. Именно поэтому, рядом с конкретным значением указаны условия испытания.

Что такое кинематическая и динамическая вязкость масла?

Для того чтобы понимать разницу, давайте рассмотрим их характеристики.
Кинематическая вязкость моторного масла, единицы измерения которой мм2 /с (сСТ), показывает его текучесть при нормальной и высокой температуре. Для замера этого показателя используют стеклянный вискозиметр. Засекают время, за которое смазка стекает по капилляру при заданной температуре. В данном случае используется низкая скорость сдвига, и кинематическая вязкость масла замеряется при 100 0С.

Динамическая вязкость измеряется ротационным вискозиметром, который имитирует условия, максимально близки к реальным.

Методы, которые определяют вязкость моторного масла предустановлены в спецификации SAE J300 APR97. Следуя именно этой сертификации, все смазочные жидкости разделяют на 3 типа:
- летние;
- зимние;
- всесезонные.

Если в названии используется только цифры, например, SAE 30, SAE 50 и т.д., то данные жидкости относятся к летним моторным смазкам. Если используется цифра и буква W, например, SAE 5W SAE 10W – зимние смазки. Когда в обозначении класса используется 2 этих вида, такая жидкость называется всесезонная.

Давайте ниже разберём, что означает вязкости масла по SAE.
Классификация SAE (Ассоциация автомобильных инженеров) разделяет все масла по своей способности оставаться в жидком состоянии (течь), и хорошо смазывать все детали силового агрегата при разных температурных показателях.

Выше приведены показатели температур, в зависимости от значения, которое определяет вязкость моторного масла. Таблица показывает, при каких температурных показателях текучесть конкретной жидкости не будет терять своих смазочных свойств.

Почему при замене смазочной жидкости нужно учитывать вязкость масла и что означают цифры?

Простой пример для наглядности. Как известно, низкая вязкость масла для двигателей способствует их нормальной работе зимой (SAE 0W, 5W). Если текучесть низкая, соответственно масляная пленка, покрывающая детали силового агрегата, будет тонкой. Производитель в техническом руководстве указывает допустимые значения, а также допуски для каждого типа двигателя. Если залить смазку с высокой текучестью, мотор будет работать с нагрузкой при повышенной температуре. Это резко снижает его моторесурс.

А теперь наоборот. Вы заливаете жидкость с текучестью ниже обозначенного уровня. В этом случае при эксплуатации случаются разрывы смазочной пленки, и мотор может заклинить. Вязкость масла в зависимости от температуры. Не нужно думать, что залив в двигатель «супер смазку», которое используется на спортивных автомобилях, ваше авто начнёт «летать». Нужно заливать ту жидкость, которую рекомендует производитель.
Еще одним заблуждением является то, что некоторые автолюбители не отличают тип смазочных материалов от их текучести. Так, например, вязкость синтетических масел может быть такая же, как минеральных, или полусинтетических. В данном случае они отличаются составом, а не физическими свойствами.

Какую вязкость масла выбрать для двигателя своего автомобиля.

В первую очередь необходимо посмотреть в техническое руководство. Производитель указывает в мануале, какая вязкость масла лучше подойдёт для двигателя, чтобы обеспечить его долговечную работу. Если нет возможности посмотреть рекомендуемую вязкость масла, то тогда важно определить несколько моментов:

• при какой минимальной и максимальной температуре будет эксплуатироваться ваш автомобиль;
• будет ли использоваться нагрузка (прицеп, дополнительный груз или внедорожная езда);
• какое состояние двигателя (новый или бывший в эксплуатации).

Следуя этим показателям, вы должны подобрать ту вязкость автомобильного масла, которая идеально будет смазывать детали силового агрегата.

Несколько слов о других видах смазочных материалов

Трансмиссионные жидкости

Трансмиссионные жидкости, отвечают классификации SAE J306. Вязкость трансмиссионного масла зависит от температурных условий эксплуатации. Также, как моторные, трансмиссионные жидкости условно делят на:

• зимние (SAE 70W, 75W, 80W, 85W);
• летние (SAE 80, 85, 90, 140, 250);
• комбинированные (например, SAE 75W-85).

Чтобы понять, какую смазку использовать в коробке вашего авто, необходимо смотреть рекомендации и допуски производителя КПП.

Гидравлические смазки

Помимо своей основной функции – передача давления, гидравлические жидкости выполняют смазку деталей гидравлических насосов. Исходя из этого, их делят на классы. Вязкость гидравлического масла бывает низкой, средней и высокой. Ниже приведена таблица, в которой показаны возможные классы гидравлических смазочных жидкостей.