Моторные масла

Моторные масла. Спецификации и ГОСТы

Масла, применяемые для смазывания поршневых двигателей внутреннего сгорания, называют моторными
В зависимости от назначения моторные масла подразделяют на масла для дизелей, масла для бензиновых двигателей и универсальные моторные масла, которые предназначены для смазывания двигателей обоих типов. Все современные моторные масла состоят из базовых масел и улучшающих их свойства присадок.
По температурным пределам работоспособности моторные масла подразделяют на летние, зимние и всесезонные. В качестве базовых масел используют дистиллятные компоненты различной вязкости, остаточные компоненты, смеси остаточного и дистиллятных компонентов, а также синтетические продукты (поли-альфа-олефины, алкилбензолы, эфиры). Большинство всесезонных масел получают путем загущения маловязкой основы макрополимерными присадками.
По составу базового масла моторные масла подразделяют на синтетические, минеральные и частично синтетические (смеси минерального и синтетических компонентов).
Общие требования к моторным маслам
Моторное масло - это важный элемент конструкции двигателя. Оно может длительно и надежно выполнять свои функции, обеспечивая заданный ресурс двигателя, только при точном соответствии его свойств тем термическим, механическим и химическим воздействиям, которым масло подвергается в смазочной системе двигателя и на поверхностях смазываемых и охлаждаемых деталей. Взаимное соответствие конструкции двигателя, условий его эксплуатации и свойств масла - одно из важнейших условий достижения высокой надежности двигателей. Современные моторные масла должны отвечать многим требованиям, главные из которых перечислены ниже:
высокие моющая, диспергирующе-стабилизирующая, пептизирующая и солюбилизирующая способности по отношению к различным нерастворимым загрязнениям, обеспечивающие чистоту деталей двигателя;
высокие термическая и термоокислительная стабильности позволяют использовать масла для охлаждения поршней, повышать предельный нагрев масла в картере, увеличивать срок замены;
достаточные противоизносные свойства, обеспечиваемые прочностью масляной пленки, нужной вязкостью при высокой температуре и высоком градиенте скорости сдвига, способностью химически модифицировать поверхность металла при граничном трении и нейтрализовать кислоты, образующиеся при окислении масла и из продуктов сгорания топлива,
отсутствие коррозионного воздействия на материалы деталей двигателя как в процессе работы, так и при длительных перерывах;
стойкость к старению, способность противостоять внешним воздействиям с минимальным ухудшением свойств;
пологость вязкостно-температурной характеристики, обеспечение холодного пуска, прокачиваемости при холодном пуске и надежного смазывания в экстремальных условиях при высоких нагрузках и температуре окружающей среды;
совместимость с материалами уплотнений, совместимость с катализаторами системы нейтрализации отработавших газов;
высокая стабильность при транспортировании и хранении в регламентированных условиях;
малая вспениваемость при высокой и низкой температурах;
малая летучесть, низкий расход на угар (экологичность).
К некоторым маслам предъявляют особые, дополнительные требования. Так, масла, загущенные макрополимерными присадками, должны обладать требуемой стойкостью к механической термической деструкции; для судовых дизельных масел особенно важна влагостойкость присадок и малая эмульгируемость с водой; для энергосберегающих - антифрикционность, благоприятные реологические свойства.
Классификация моторных масел
Классификация моторных масел согласно ГОСТ 17479.1-85 подразделяет их на классы по вязкости и группы по назначению и уровням эксплуатационных свойств. Ниже приведено описание отечественной классификации моторных масел с учетом Изменения №3 к ГОСТ 17479.1-85, которым увеличено число классов вязкости и изменены их границы, введены новые группы по назначению и уровням эксплуатационных свойств, а также некоторые наименования.
Например, по всему тексту стандарта масла для карбюраторных двигателей называются более точным термином - маслами для бензиновых двигателей. ГОСТ 17479.1-85 предусмотрено обозначение моторных масел, сообщающее потребителю основную информацию об их свойствах и области применения. Стандартная марка включает следующие знаки: букву М (моторное), цифру или дробь, указывающую класс или классы вязкости (последнее для всесезонных масел), одну или две из первых шести букв алфавита, обозначающих уровень эксплуатационных свойств и область применения данного масла. Универсальные масла обозначают буквой без индекса или двумя разными буквами с разными индексами. Индекс 1 присваивают маслам для бензиновых двигателей, индекс 2 - дизельным маслам.

Классы вязкости моторных масел, установленные ГОСТ 17479.1-85, представлены в таблице, а группы по назначению и эксплуатационным свойствам - в таблице. Примеры маркировки с пояснением значения ее составных частей облегчат пользование данными таблиц. Так, марка М-6З/10В указывает, что это моторное масло всесезонное, универсальное для среднефорсированных дизелей и бензиновых двигателей (группа В); М-4З/8-В2Г1 - моторное масло всесезонное, универсальное для среднефорсированных дизелей (группа В2) и высокофорсированных бензиновых двигателей (группа Г1); М-14Г2(цс) - моторное масло класса вязкости 14, предназначенное для высокофорсированных дизелей без наддува или с умеренным наддувом. В данном случае после основного обозначения в скобках указана дополнительная характеристика области применения ("цс" означает циркуляционное судовое); аналогично М-14Д (цл20) - моторное масло для высокофорсированных дизелей с наддувом, работающих в тяжелых эксплуатационных условиях, (цл20) - применимое в циркуляционных и лубрикаторных смазочных системах и имеющее щелочное число 20 мг КОН/г.

В прежней нормативной документации дополнительные характеристики условий применения и особенностей свойств масел вводились в стандартные обозначения без скобок (М-8Г2к, М-10ДМ, М-16ДР и т.п.), иное назначение масла обозначала группа Е (раньше так обозначали цилиндровые масла для лубрикаторных смазочных систем крейцкопфных дизелей), употреблялись и нестандартные марки (МТ-16п, М-16ИХП-3). Поскольку старые марки содержатся в многочисленных инструкциях по эксплуатации техники, нормативной документации на масла, картах смазки и другой документации, не представляется возможным единовременно исключить все ранее принятые обозначения. В таблице приведены данные о соответствии обозначений марок моторных масел по ГОСТ 17479.1-85 и принятых ранее в нормативных документах.

Нередко возникает необходимость решения вопросов взаимозаменяемости отечественных и зарубежных моторных масел, например, когда необходимо выбрать отечественное масло для импортной техники или зарубежное масло для экспортируемой отечественной техники. Общепринятой в международном масштабе стала классификация моторных масел по вязкости Американского общества автомобильных инженеров - SAE J300. Уровень эксплуатационных свойств и область применения зарубежные производители моторных масел в большинстве случаев указывают по классификации АРI (Американский институт нефти). ГОСТ 17479.1-85 в справочных приложениях дает примерное соответствие классов вязкости и групп по назначению и эксплуатационным свойствам, изложенным в ГОСТе, классам вязкости по SAE и классам АРI по условиям и областям применения моторных масел. Следует подчеркнуть, что речь идет не об идентичности, а только об ориентировочном соответствии. Данные табл. 2.4 дают возможность, зная стандартную марку отечественного масла, выбрать его зарубежный аналог или, зная характеристики импортного масла по классификациям SAE J300 и АРI, найти его ближайший отечественный аналог. Классы вязкости SAE в большинстве случаев имеют более широкие диапазоны кинематической вязкости при 100 °С, чем классы вязкости по ГОСТ 17479.1-85. По этой причине одному классу SAE могут соответствовать два смежных класса по ГОСТ 17479.1-85. В таком случае предпочтительно указать аналог, имеющий самое близкое фактическое значение вязкости по проспектным данным или нормативной документации на данный продукт.

Классификация АРI подразделяет моторные масла на две категории: "S" (Service) - масла для бензиновых двигателей и "С" (Commerсial) - масла для дизелей. Универсальные масла обозначают классами обеих категорий. Классы в категориях указывают буквы латинского алфавита, стоящие после буквы, обозначающей категорию, например, SF, SH, СС, CD или SF/СС, CG/CD, СF-4/SН для универсальных масел.

Моторные масла, относящиеся к одному и тому же классу АРI, но производимые разными фирмами, могут существенно отличаться по составу базовых масел, типам используемых присадок и, следовательно, иметь специфические свойства, удовлетворять предъявляемые требования близко к предельным значениям или иметь запас качества. При выборе аналога по области применения и уровню эксплуатационных свойств обязательно должны быть приняты во внимание все специальные требования к моторному маслу со стороны изготовителя техники (например, ограничения по сульфатной зольности, отсутствие или, напротив, наличие определенного количества цинка, отсутствие в составе масла растворимых модификаторов трения, содержащих молибден и т.п.).Согласно классификациям ГОСТ 17479.1-85 и АРI группу (класс) по уровню эксплуатационных свойств устанавливают только по результатам моторных испытаний масел в специальных одноцилиндровых установках и полноразмерных двигателях. Испытания проводят в стендовых условиях по стандартным методам. Чем выше присваиваемый маслу уровень эксплуатационных свойств, тем "строже" проходные оценки результатов испытаний или жестче условия их проведения. Для контроля стабильности качества серийно выпускаемых моторных масел их классификационные испытания проводят согласно требованиям ГОСТ 17479.1-85 не реже одного раза в два года. В соответствии с изменением №3 к ГОСТ 17479.1-85, введенным с 01.01.2000г. классификационные испытания должны проводиться не два раза в год, а при сертификации моторных масел. При этом определяют моющие, диспергирующие, противоизносные, антикоррозионные, антиокислительные свойства масел и их соответствие указанным в марках классам вязкости.

В случаях непринципиальных изменений технологий производства моторных масел обязательно проводят сравнительные квалификационные испытания товарного масла-прототипа и опытного образца, выработанного по измененной технологии.
На отечественном рынке имеется широкий ассортимент моторных масел, имеющих обозначение по классам API.

Однако большинство из них не проходило соответствующих испытаний и не имеет сертификата, выданного API. Классы API в них установлены, как правило, по аналогии с зарубежными маслами, имеющими в своем составе аналогичный пакет присадок, что не является достаточным признаком, подтверждающим эксплуатационные свойства масел.
Класс масла по API может быть подтвержден только сертификатом, выданным API.

Требования, предъявляемые к моторным маслам

Чтобы правильно выбрать моторное масло, необходимо знать, что масло должно обладать двумя, в принципе, противоположными свойствами:

хорошо течь - проникая через систему тончайших каналов при любых температурах, в том числе и зимой, после "ночной" стоянки при "минус" 30 или 40, когда все "текучее" стремится превратиться в "гуталин". Наличие масла в двигателе во время холодного старта жизненно необходимо, ведь после длительной стоянки оно стремиться полностью стечь и вероятно появление разрушительных задиров в случае проворачивания двигателя "всухую".

прилипать к поверхности металла - в отличие от способности течь, сохранение этого свойства особенно важно при сверхвысоких температурах при пике нагрузок на двигатель, эксплуатируемый в летнюю жару. Разогретое до предела масло стремится перейти в самую жидкую и даже парообразную форму, теряя способность оставаться на поверхности трущихся деталей в виде микропленки.

Для выполнения первого свойства масло должно быть максимально жидким, а для выполнения второго - максимально густым. Решение проблемы заключается либо в использовании различных по свойствам "зимнего" и "летнего" масел или в применении загущающих присадок - модификаторов вязкости. Именно они позволили широко внедрить всесезонные композиции. Суть их действия заключается в том, что они "не работают" при низких температурах, сохраняя первоначальную степень текучести масла, но загущают его при повышении температур, обеспечивая желанный компромисс.

Если подсчитать все требования, предъявляемые к моторным маслам, то их число превысит полсотни. Правда, многие требования продиктованы соображениями экологического характера и являются несущественными для долговечности двигателя. Самых главных же всего шесть:

• Масло должно обладать высокими смазывающими свойствами и тем самым обеспечивать максимальное снижение трения и уменьшение износа.

• Важной функцией масла является способность очищать двигатель от продуктов износа, нагара и других маслонерастворимых частиц. Для этого в масло вводятся специальные присадки, которые обволакивают частички грязи и не дают им слипаться в крупные комки. Загрязнения находятся в масле во взвешенном состоянии, что позволяет им беспрепятственно попасть в фильтр и осесть на его фильтрующем элементе.

• Внутри двигателя всегда присутствуют водяные пары, которые, конденсируясь на металлических поверхностях, вызывают коррозию. Защита от коррозии – еще одна важная функция масла.

• Из-за того, что в топливе содержится сера, при сгорании образуется кислота. За нейтрализацию этой кислоты также отвечает моторное масло;

• Многие детали двигателя испытывают высокие термические нагрузки. От перегрева их предохраняет масло, которое в данном случае выступает в роли охлаждающей жидкости;

• Масло должно обеспечивать уплотнение зазора между поверхностями цилиндров и поршней. Остановка двигателя сразу же после активной езды вызывает стремительный рост термической нагрузки на основные детали силового агрегата.

После остановки двигателя прекращается циркуляция охлаждающей жидкости по полостям рубашки охлаждения. В результате нарушается отвод тепла от раскаленных поршней, клапанов и головки цилиндров, и их температура становится выше, чем когда двигатель продолжает работать. Такие перегревы хотя и являются кратковременными, но повторившись несколько раз подряд, способны вызывать прижоги поршневых колец, деформации головки цилиндров и прогорание ее прокладки. Чтобы детали двигателя остывали нормально, следует после остановки автомобиля дать двигателю полминуты поработать на холостых оборотах.

Отложения смол в двигателе автомобиля

Отложения в двигателе

Сувеличением вязкости масла количество осадков в двигателе уменьшается.Отложения в двигателе представляют собой липкие мазеобразные веществаот серокоричневого до чёрного цвета, откладывающиеся во время работы вдвигателе, в картере, в клапанной крышке, в маслосистеме и в фильтрах.В основном, это эмульсия воды в масле, загрязненном различнымипримесями. Попадание воды в масло является одной из основных причинобразования отложений. Состав отложений непостоянен и зависит отусловий, при которых он образуется.

Соотношение веществ, входящих в составосадков, может резко меняться, однако их содержание колеблется вследующих пределах (в вес. %):
- Масло...............................50-85,
- Вода.................................5-35,
- Топливо...........................1-7,
- Оксикислоты....................2-15,
- Асфальтены..................... 0,1-1,5,
- Карбены, карбоиды..........2-10,
- Зола..................................1-7.

Наличиеотложений в двигателе представляет большую опасность. Они могутзакупорить маслопроводные каналы, маслоприемник и фильтр. Если приёмникмасляного насоса и маслопроводы будут забиты осадками, то нарушитсянормальная подача масла, в результате чего может произойти выплавлениевкладышей подшипников, задир шеек коленчатого вала и даже авариядвигателя. Если масляный фильтр забит осадком, то к трущимся деталямпоступает неочищенное загрязнённое масло, вследствие чего резкоповышается износ деталей, возникает опасность пригорания поршневыхколец и т.д. При наличии в двигателе осадка качество нового залитогомасла резко ухудшается. Кроме того отложения могут со временемуплотняться и затвердевать так, что от них трудно очистить детали дажемеханическим способом. Поэтому, чем чаще меняется отработанное масло,тем меньше осадкообразование в двигателе. Также на количество осадков вдвигателе влияет вентиляция картера двигателя, т.к. вентиляция изкартера способствует удалению паров воды и газа, прорывающихся изкамеры сгорания. При плохой вентиляции даже применение самых лучшихсортов бензина и масла не спасает от образования отложений.

Необходимоучитывать температурные факторы: влияние температуры воздуха на входе ввпускной коллектор (карбюратор) - с повышением Т? воздуха на входе,осадкообразование в двигателе уменьшается; влияние температурыохлаждающей жидкости: при высокой температуре охлаждающей жидкостивозможность конденсации паров воды в картере меньше, поэтомуосадкообразование в двигателе меньше. Из других факторов оказываетвлияние фракционность горючего: чем тяжелее фракционный составгорючего, тем большее его количество проникает в картер и приводит кросту отложений. При работе двигателя на этилированных бензинах в масловместе с бензином попадает свинец, соединения которого резко ускоряютосадкообразование, также этому способствует плохое смесеобразование исгорание горючего. Поэтому любые меры, улучшающие смесеобразование исгорание горючего, снижают интенсивность осадкообразования. К этому жеэффекту приводит повышение температуры рабочей смеси. В качестве весьмасущественного фактора, влияющего на появление осадков следует указатьрежим работы двигателя: работа на лёгких режимах наиболее опасна, таккак при этом создаются наиболее благоприятные условия дляосадкообразования. Эксплуатация машины с небольшой скоростью, с малыминагрузками, частыми и длительными остановками, работой двигателя нахолостом ходу приводит к пониженным рабочим температурам в двигателе,более сильному загрязнению картерного масла продуктами неполногосгорания горючего, разжижению масла горючим.

Отложения условно можно разделить на следующие виды:
1. Нарушающие циркуляцию масла вследствие забивания сеткимаслоприемников и маслоподводящих каналов, что приводит к недостаточнойсмазке основных узлов трения.
2. Способствующие преждевременному выходу из строя отдельных деталей:
а) отложения на клапанах, что может привести к прогоранию и/или прогару клапанов;
б) отложения в зоне поршневых колец, вызывающие их закоксовывание;
в) отложения нагара в камере сгорания, которые приводят к потеремощности, неуправляемому (калильному) сгоранию и возникновениюдетонации;
г) образованию твердых осадков в картерах, которые, попадая к трущимся поверхностям, вызывают их быстрый износ.
В зависимости от температурных условий деталей все виды отложений можно разбить на 3 основные группы:
1. Высокотемпературные, основная причина образования которых - недостаточная стабильность и низкие моющие свойства масел.
2. Среднетемпературные.
3. Низкотемпературные, образование которых тесно связано с попаданием в масло воды, сажи и несгоревшего топлива.

Механизмобразования высокотемпературных отложений был рассмотрен выше(Закоксовывание поршневых колец. Работа масла в узле трения). Неменьшую опасность для машины представляют и низкотемпературныеотложения. Наиболее интенсивно низкотемпературные отложения образуютсяв условиях коротких ездок с частыми пусками и остановками (городскойцикл), с увеличением длины пробега автомобиля нарушения, связанные собразованием осадков (особенно низкотемпературных), почти полностьюисчезают. В настоящее время масла с моющими присадками, предназначенныедля тяжелых условий работы, получили широкое распространение. Эти маслаудерживают осадки и продукты загрязнения в мелкодисперсном состоянии иуменьшают опасность их выпадения, сохраняют детали двигателя чистыми впроцессе их эксплуатации.

Механизм образования низкотемпературных отложений можно представить в следующем виде:
1. Значительное загрязнение масла продуктами сгорания топлива главнымобразом наблюдается при работе двигателя на холостом ходу и резкоуменьшается при нагрузке двигателя. Можно предположить, что основнойпричиной столь интенсивного загрязнения масла является чрезмернобогатая топливовоздушная смесь.
2. Работа двигателя на низкотемпературном режиме способствует попаданию водяных паров и горючего в картер двигателя.
3. Для снижения интенсивности загрязнения масла температуру в рубашкеохлаждения и масла в картере необходимо поддерживать равной по меньшеймере 70°С.
4. Недостаточно эффективная вентиляция картера способствует загрязнению масла и не позволяет удалять агрессивные продукты.
5. Низкотемпературные осадки представляют собой жидкую мазеобразнуюмассу, выпадающую из масла после превышения его "несущей способности".Большие нагрузки и частота вращения и, соответственно, более высокиетемпературы способствуют превращению жидких осадков в более твердые илипкие отложения.
6. Работа двигателя на переменном режиме ведетк образованию как низкотемпературных осадков, так и высокотемпературныхотложений в зоне поршневых колец.

Предупреждение загрязнений и образования осадков

Интенсивноеобразование отложений может быть причиной неисправностей и отказов вдвигателе, ходовой части и других элементах автомобиля. Прииспользовании масел с низкими эксплуатационными свойствами вфорсированных установках процессы образования как низкотемпературных,так и высокотемпературных отложений проходят с более высокой скоростью.

В связи с этим полезно знать некоторые рекомендации, позволяющиеуменьшить осадкообразование и тем самым продлить срок службы масел иавтомобиля в целом:
1. Важно, чтобы после запуска двигателятемпературу в системе охлаждения как можно быстрее поднять до 60-70°С.Необходимо обеспечить безупречную работу термостата в соответствующихтемпературных условиях.
2. При низких температурах необходимоустановить шторки у радиатора, чтобы уменьшить охлаждение жидкости.Следует предусмотреть возможность изменения утепления радиатора взависимости от температуры воздуха.
3. Для облегчения испарения топлива, удаления топлива и воды из картера температура масла должна быть не ниже 70°С.
4. Поддоны картера очень быстро охлаждаются, поэтому необходимо егоутеплить или установить специальный щиток, предохраняющий поддонкартера от потока холодного воздуха. Полезно также утеплить и клапаннуюкоробку.
5. Внимательно контролировать работу карбюратора и регулировать его. На богатых смесях осадки образуются более интенсивно.
6. Следует:
а) регулярно проверять работу системы зажигания, так как перебои и разрегулировка ее работы способствуют загрязнению масла;
б) не забывать контролировать состояние свечей, зачищать и регулировать контакты между электродами.
7. Проверять состояние и регулировки топливного насоса высокогодавления и форсунок дизеля, следить за состоянием топливных фильтрующихэлементов.
8. Следует избегать длительной работы двигателя нахолостом ходу или прогрева его в холодную погоду. Трогаться с местанеобходимо сразу же, как только установится давление масла (Прогреватьили не прогревать двигатель). При работе на холостом ходу многиедвигатели не удается прогреть в достаточной степени.
9.Контролировать систему вентиляции картера, периодически очищать ее, впротивном случае наблюдается повышенное загрязнение масла.
10.Проверять работу воздушных фильтров; загрязнение воздухоочистителейприводит к обогащению топливовоздушной смеси и уменьшению полнотысгорания.
11. При замене масло следует сливать сразу после остановки двигателя, пока масло и двигатель еще горячие.
12. Смену масла следует производить в такие сроки, чтобы в нем ненакапливались продукты загрязнения в количестве, опасном с точки зренияосадкообразования. При использовании низкокачественных масел необходимочаще менять масло для удаления продуктов загрязнения до образования ихв опасном количестве.
13. Вместе с заменой моторного масла сменить фильтрующий элемент.
14. Необходимо периодически вскрывать картер двигателя для очисткиподдона картера и сетки маслоприемника, не допуская снижения подачимасла к узлам трения (периодическая, но не запоздалая, промывкадвигателя промывочными маслами или жидкостями позволяет этого недопускать). При работе ДВС на маслах низких групп качества желательноэту операцию производить чаще.
15. При появлении на внутреннейповерхности маслозаливной крышки или на масляном щупе капелек воды илибеловатого (пенного) налета следует проверить состояние прокладкиголовки блока и при необходимости заменить ее, чтобы предотвратитьпопадание воды (охлаждающей жидкости) в масляную систему. Следует иметьввиду, что зимой при частых коротких поездках при охлаждении горячегодвигателя на внутренней стороне клапанной крышки образовываетсяконденсат, образуя на ней эмульсию. Со временем, растворяясь в общемобъеме масла в двигателе, она приводит к более быстрому старению масла.
16. Избегать смешивания/доливки моторных масел различных марок, т.к.нельзя однозначно гарантировать их совместимости. Невозможнопредсказать совместимость пакетов присадок, входящих в состав масел(суммарное содержание может достигать более 20%), поскольку базовыемасла в своем большинстве совместимы. Химические вещества, входящие всостав пакета присадок, могут быть несовместимы между собой.Несовместимость может выражаться по-разному: резкое изменениепрозрачности или потемнение масла после их смешивания, вспенивание;расслоение или выпадение осадка; резкое окисление смеси – образование вдвигателе мазеобразных отложений.

Старение моторного масла. Рациональная периодичность замены масла
Старение моторного масла. Рациональная периодичность замены масла
При эксплуатации автомобиля под воздействием различных факторов маслотеряет свои первоначальные свойства, т.е. оно стареет. Окисление углеводородов масла, срабатывание присадок, накопление в маслепродуктов неполного сгорания топлива, продуктов изнашивания деталей,воды, пыли - вот основные процессы, происходящие при старении масла.Характер и скорость старения зависят от уровня форсирования двигателей, температуры деталей, качества топлива и масла,степени изношенностидеталей и узлов, общего технического состояния машины.

При старении масел изменяются практически все основные показатели качества.
Вязкость.Она увеличивается в результате испарения легких фракций масла,накопления продуктов неполного сгорания то&