Вязкость моторных масел

Вязкость — это способность масла оказывать сопротивление перемещению одного его слоя относительно другого. Она определяет надежность режима смазки в условиях гидродинамического трения и влияет на охлаждающую способность масел, их пусковые свойства и др. Вязкость масел зависит от состава и строения углеводородных компонентов, возрастая с увеличением их молекулярной массы, цикличности и степени разветвленности. Вязкость бывает динамическая и кинематическая.

Динамическая вязкость (Па⋅с) – мера внутреннего трения, характеризует сопротивление действию внешних сил, вызывающих трение.

Кинематическая вязкость (м²/с, Ст) – показатель, который характеризует степень подвижности нефтепродуктов, их прокачиваемость и время истечения жидкости определенного объема под действием сил тяжести через калиброванный стеклянный вискозиметр.

Вязкость смазочного материала напрямую влияет на создание давления в масляной системе двигателя. Вязкость также влияет на толщину создаваемой защитной пленки, необходимой для защиты от трения движущихся деталей двигателя. Масляная пленка должна быть достаточно толстой, чтобы полностью отделить сопрягаемые поверхности. Чем выше вязкость смазочного материала, тем толще пленка. При этом избыточная вязкость может приводить к потерям энергии на трение между слоями смазочной пленки, генерации тепла, снижению производительности оборудования.

Также важно изменение вязкости в зависимости от температуры. Условным безразмерным показателем этого изменения является индекс вязкости (ИВ). Чем выше ИВ, тем стабильнее текучесть и вязкость смазочного материала при изменении температуры. Масло с высоким ИВ быстрее достигает пар трения при низких температурах и более эффективно защищает детали от износа при высоких. Высоким ИВ считается показатель выше 120.

Общепринятая наиболее распространенная классификация, учитывающая вязкостно-температурные свойства масел, – SAE J300. SAE J300 – это стандарт, разработанный Сообществом автомобильных инженеров (SAE International – Society of Automotive Engineers).

Как было сказано ранее, один из критериев подбора моторного масла в двигатель автомобиля – класс вязкости продукта по SAE J300.

В рамках данной спецификации указаны два ряда классов вязкости:
– «зимний» (низкотемпературный) – с буквой «W» (Winter) («5W», «10W» и др.)
– «летний» (высокотемпературный) – без буквенного обозначения («20», «40» и др.)

Наличие в обозначении продукта обоих классов («0W-20», «5W-40») свидетельствует о всесезонности масла.

Выбор «зимнего» класса вязкости зависит от необходимой температуры пуска двигателя в холодный период года и дополнительных конструкционных требований автопроизводителя.

Низкотемпературный класс вязкости нормирует следующие показатели масла для работы при отрицательных температурах окружающей среды:

• Динамическую вязкость при имитации холодного пуска (CCS). Фиксируется максимальная динамическая вязкость при заданной температуре (от -10 ⁰С до -35 ⁰С), которая позволит запустить двигатель штатными системами запуска;

• Динамическую вязкость при имитации холодного пуска (MRV). Фиксируется максимальная динамическая вязкость масла при заданной температуре (от -15 ⁰С до -40 ⁰С), с которой масло прокачивается по масляным каналам в момент пуска мотора.

Чем ниже число «зимнего» класса вязкости, тем ниже вязкость масла при отрицательных температурах. Моторные масла «0W» обеспечивают более легкий холодный пуск и высокую экономию топлива по сравнению с «5W» и «10W», а также имеют более низкую температуру возможного использования. Жидкое масло быстрее поступает ко всем точкам смазки двигателя. Масло «0W-30» достигает точек смазки быстрее, чем «5W-30» даже в минус 5 ^оС. В силу более быстрой прокачиваемости, двигатель с маслом «0W-30» быстрее достигает рабочей температуры и задействует меньшее количество топлива для прогрева.

«Летний» класс определяет достаточную вязкость для эксплуатации при высокой рабочей температуре двигателя. Чем выше число высокотемпературного класса вязкости, тем выше вязкость масла при рабочих температурах двигателя. Выбор высокотемпературного класса вязкости чаще всего зависит от конструкции двигателя и требований автопроизводителя, а не условий окружающей среды при запуске автомобиля.

Высокотемпературный класс вязкости определяется двумя параметрами:

• кинематической вязкостью при 100 ^оС. Данный показатель характеризует прочность масляной пленки при высоких температурах.

• динамической вязкостью при 150 ^оС и скорости сдвига 10⁶ с^-1 (HTHS – High Temperature High Shear). Динамическую вязкость нормируют, чтобы оценить стабильность масляной пленки в более жестком режиме: при повышенных температурах и в условиях сдвиговых нагрузок. Также напрямую указывает на наличие у масла свойств экономить топливо.

Наибольшее распространение получили универсальные всесезонные масла, объединяющие в себе низко- и высокотемпературные свойства. Всесезонные масла состоят из комбинации «зимнего» и «летнего» классов, разделенных знаком «дефис», например, SAE 5W-30. Выбор первого индекса зависит от климатических условий в холодное время года, а выбор второго определяется конструкционными особенностями двигателя и требованиями автопроизводителя.

Классы вязкости масел по SAE J300