На что влияет зольность моторного масла

Небольшое предисловие

Популярные статьи о моторных маслах начинаются с рассказов о базах и присадках, классификациях SAE, АСЕА, API, ILSAC, спецификациях (допусках) производителей автомобилей, режимах смазки и прочих фундаментальных вещах.

Интереснейшие темы! Но сегодня мы не будем подробно ими заниматься – лишь упоминать по мере надобности. Во-первых, мы обсуждали их совсем недавно, всего лишь год назад (см. «АБС-авто» № 3, 4, 5/2011). Эти статьи, подготовленные под научной редакцией к.т.н. Виктора Резникова и к.т.н. Александра Первушина, есть на нашем сайте.

Во-вторых, немало основополагающих сведений любезно предоставили наши эксперты. Эту информацию вы найдете в цветных врезках.

Впрочем, некоторые фрагменты из ранее опубликованных материалов мы задействуем – там, где это уместно. Все же логика изложения не последнее дело, ради нее не грех и повториться.

Разновидности масла

Выделяют три вида масел в зависимости от количества золы:

• полнозольными,
• средне и
• малозольными.

В зависимости от содержания примесей, могут использоваться для конкретного вида техники.

Полнозольные

Это категория масел маркируется ACEA A5/B5, A4/B4, A3B3. Из недостатков выделяют негативное воздействие на фильтр DPF. Также способны привести в негодность трехступенчатые катализаторы. Процент зольности составляет 1-1,1%, что не рекомендуется к использованию в двигателях EURO 4, 5  и 6. Используется там, где установлен выхлоп EGR. В отличие от других разновидностей, не проходит дополнительную очистку.

Среднезольные

Используется в четырехтактных двигателях на газовом топливе с турбонаддувом. Отличаются тем, что способны контролировать появление коррозийных процессов, загрязнения, появляющиеся в биогазах. Характеристика находится в пределах 06,-0,9%. Масло способно повлиять на увеличение промежутка эксплуатации двигателя, между заменой смазки. Обладает оптимальными эксплуатационными качествами. Маркировка ACEA C3, C4.

Малозольные

Малая зольность обладает специфическим составом и влиянием на двигатель. Преимуществами использования выступает:

• Уменьшенное содержание золы, фосфора, серы;
• Сбалансированные добавки;
• Способность очищать двигатель;
• Актуальны для дизельных моторов и современных, с нейтральной системой выхлопных газов.

В отличие от остальных, проходит тщательную систему фильтрации и проверки. Испытания показали положительное влияние состава на работу двигателя и других компонентов автомобиля. Моторное масло такого типа, используется в бензиновых двигателях. При эксплуатации, владелец должен помнить об использовании только качественного топлива. Если используется «паленный» или с низкими эксплуатационными характеристиками – малозольное масло не спасет. Маркировка: C1, C2. C3. Зольность не превышает показатель в 0,5%. Дополнительной категорией выделяют универсальные, относящиеся к типу D/SE. Показатель сульфатной зольности масла не превышает показателя в 1%, а общее содержание примесей колеблется от 10% до 11,5%.

Классификация моторных масел по вязкости (SAE)

Одними из основных свойств моторного масла являются его вязкость и зависимость от температуры в широком диапазоне (от температуры окружающего воздуха в момент холодного пуска зимой до максимальной температуры масла в двигателе при максимальной нагрузке летом).

Наиболее полное описание соответствия вязкостно-температурных свойств масел требованиям двигателей содержится в общепринятой на международном уровне классификации SAE.

Эта классификация подразделяет моторные масла 17 классов от 0W до 60: 8 зимних (0W, 2,5W, 5W, 7,5W, 10W, 15W, 20W, 25W) и 9 летних (2, 5, 7,5, 10, 20, 30, 40, 50, 60) классов вязкости.

Буква W после цифры означает, что масло приспособлено к работе при низкой температуре (Winter — зима). Для этих масел кроме минимальной вязкости при 100 °C дополнительно дается температурный предел прокачиваемости масла в холодных условиях. Предельная температура прокачиваемости означает минимальную температуру, при которой насос двигателя в состоянии подавать масло в систему смазки. Это значение температуры можно рассматривать как минимальную температуру, при которой возможен безопасный пуск двигателя.

Всесезонные масла обозначаются сдвоенным номером, первый из которых указывает максимальные значения динамической вязкости масла при отрицательных температурах и гарантирует пусковые свойства, а второй — определяет характерный для соответствующего класса вязкости летнего масла диапазон кинематической вязкости при 100°С и динамической вязкости при 150°С.

Большинство присутствующих сегодня на рынке моторных масел являются всесезонными.

Показатели низкотемпературной вязкости означают следующее:0W – масло пригодно к использованию при морозах до -35-30 град. С5W – масло пригодно к использованию при морозах до -30-25 град. С10W – масло пригодно к использованию при морозах до -25-20 град. С15W – масло пригодно к использованию при морозах до -20-15 град. С20W – масло пригодно к использованию при морозах до -15-10 град. С

Показатели высокотемпературной вязкости означают следующее:30 – масло пригодно к использованию при жаре до +20-25 град. С40 – масло пригодно к использованию при жаре до +35-40 град. С50 – масло пригодно к использованию при жаре до +45-50 град. С60 – масло пригодно к использованию при жаре до +50 град. С и выше

Таким образом, масло 10W-40 можно использовать при температуре окружающей среды от -20-25 градусов мороза, до +35-40 градусов жары.

Типы и характеристики моторных масел

В Европе, США, Японии и других странах действует маркировка моторных масел по  SAE  (Общество Автомобильных  Инженеров)по вязкости, похожая на классификацию, применяемую в России. Согласно классификации SAE масла делят на:

• Зимние масла при небольшой вязкости обеспе­чивают холодный пуск при низких температурах; но при высоких температурах не обеспечивают надеж­ного смазывания двигателя);
• Летние масла надежно смазывают двигатель при высоких температурах, но не обеспечивают холодный пуск при температуре воздуха ниже 0°С);
• Всесезонные масла при низких температурах обладают вязкостью зимних масел, а при высоких — летних.

Зимние масла обозначают буквой W (от слова winter -зима). SAE разделяет моторные масла на 10 клас­сов, отличающихся по вязкостно-температур­ным характеристикам. Типичные обозначения зимних масел — OW, 5W, 10W, 15W, 20W и 25W, летних — 20, 30, 40 и 50. Чем ниже число, указы­вающее класс зимнего масла, тем ниже темпе­ратура, при которой масло сохраняет работоспо­собность, т.е. смазывает трущиеся поверхности, свободно поступая к ним. Чем больше число в классе летнего масла, тем при более высоких температурах масло остается вязким, сохраняя устойчивую масляную пленку между трущимися деталями.

Функции моторного масла инфографика

Также  существует  принятая  во  многих  странах классификация API  (Американского  Нефтяного  Института), которая связывает эксплуатационные свойства масел с условиями работы двигателя. Условия применения масел обозначаются двумя буквами:

• первая определяет тип двигателя (S — бензиновый, С — дизель),
• вторая (А, В, С, D, E, F, G, Н) — уровень эксплуатационных свойств моторного масла.

Причем условия применения масла ужесточаются соответственно возрастанию порядкового номера буквы в алфавите. Масла классов SA и СА пред­назначены для нефорсированных двигателей, сконст­руированных до 70-х годов, работающих с легкими нагрузками. А масла классов SH и CD — для высоко-форсированных многоклапанных двигателей и двига­телей с наддувом, работающих в тяжелых условиях эксплуатации при высоких нагрузках (модели вы­пуска с 1989 года).

Инфографика Топ 10 покупаемых моторных масел в России

На упаковках обычно ставят обозначение маркировки моторного масла по обеим системам.

Тенденция такова, что масла в большинстве своем обычно изготавливают всесезонные. При этом мно­гие масла можно использовать как в бензиновых, так и в дизельных двигателях, однако последнее харак­терно только для моторных масел для легковых авто­мобилей.

Для упрощенной классификации моторные масла можно разделить на три большие группы, характе­ризующие состав масла. Масла бывают

• минеральные (полученные из нефтепродуктов),
• синтетические,
• полусинтетические (представляющие собой смесь двух первых).

Такое деление вполне оправдано, поскольку мине­ральные и синтетические масла отличаются по вяз­костно-температурным характеристикам, а значит — и по области применения и, что также немаловажно, по стоимости. Следует заметить, что большую роль играют всевозможные присадки, влияющие в первую очередь на свойства масла, а также и на его цену

Температурная вспышка

При нагревании в автомасле формируются пары, которые, смешиваясь с воздухом, приводят к возгоранию ММ. Это явление называется «температурной вспышкой» масла. Для исправных двигателей рекомендуют масла с высокой ТВ. Однако если моторная система имеет дефект и масло разжижается топливом, то t° вспышки будет уменьшаться.

Снижение вязкости и температуры вспышки смазки говорит о том, что есть проблемы, связанные с работой карбюратора, топливной системой или зажиганием. Поэтому специалисты не рекомендуют использовать присадки для ММ. При эксплуатации транспортного средства они формируют большие накопления золы на поршнях, цилиндрах и кольцах двигателя. При учете того факта, что отложения нейтрализуют щелочные показатели автомасла, а сульфатная зольность отвечает за уменьшение накоплений массовой доли серы и фосфора.

С течением времени зола начнет воздействовать на температуру вспышки масла, поскольку ее количество будет увеличиваться и в последствие приведет к тому, что ММ начнет воспламеняться или же это скажется на работе топливной системы и зажигании. Поэтому изготовители смазочных продуктов стараются уменьшать количество присадок.

Если речь идет о популярности, то наиболее востребованными считаются масла Лукойл с высоким значением сульфатной зольности. Для легковых автомобилей оно должно составлять 1,3%. Смазочный продукт от компании Лукойл имеет долю золы 1,15%, поэтому рекомендован для использования на автомобилях с бензиновыми двигателями.

Плотность моторного масла при 15 градусах

Плотность не так часто используется при рассмотрении технических параметров масла, но это довольно важный параметр, от которого зависит, насколько хорошо масло будет создавать нужное давление, то есть как быстро и эффективно жидкость будет достигать всех деталей и обеспечивать им надежную смазку. От плотности зависит и качество отведения тепла маслом от деталей и охлаждения двигателя.

По сути от плотности зависит кинематическая вязкость, то есть саму кинематическую вязкость вычисляют, использую значение динамической вязкости и плотности масла. Поскольку температура влияет на плотность, для моторного масла температура измерения данного параметра равняется 15 градусам.

Плотность отработанного масла

В целом плотность масла определяет тип основы и состав присадок. Плотность масла ниже, чем эталонная – то есть плотность дистиллированной воды, так как в смазке в большом количестве присутствуют легкие примеси. С пробегом эти примеси испаряются, а тяжелые наоборот накапливаются, из-за чего плотность отработки масла будет выше, чем у свежего. Измерение плотности – это хороший способ определение подделки. Некоторые подделки – это очищенные отработанные масла, но как бы их не очищали или не дополняли добавками, плотность все равно не вернется к первоначальному значению.

Как измеряется плотность

Плотность моторных масел измеряется по общим правилам физики – соотношение веса к объему, то есть кг/м3. Сама по себе плотность масла не так важна, если только вы не хотите проверить масло на подделку. Важнее сохранение этого параметра, то есть текучести, при изменении температур. Плотность моторных масел измеряется при +15 градусах, в то время как в двигателе температура меняется в широком диапазоне от плюса, до минусы при холодном пуске зимой

По этой причине при рассмотрении технических характеристик при оценке масла большее внимание уделяется динамической и кинематической вязкости, которые по сути являются производными от значения плотности

Значение плотности для синтетики и минералки

По большому счету плотность масла зависит именно от типа основы. Минеральные масла гораздо гуще, поэтому менее стабильны при повышении температуры, чем синтетика. Для минералки диапазон плотности составляет 875-856 кг/м3. Для синтетики 840-860 кг/м3. Но, как я уже говорил выше, важна не сама плотность, а сохранение текучести при рабочей температуре, то есть кинематическая вязкость.

Виды масел

Моторные жидкости разделяются на три вида по параметрам зольности: малозольные, полнозольные и среднезольные.

Полнозольные масла (1-1.1%) оказывают негативное воздействие на фильтры DPF и трехступенчатые катализаторы. В допусках моторных масел обозначение АСEA A3 указывает на возможность применять полнозольные смазки.

В четырехтактных двигателях на газовом топливе с турбонаддувом рекомендуется использовать среднезольные продукты (0.6-0.9%,в допусках указывается ACEA C3 и С2). Обладая оптимальными эксплуатационными свойствами, эти масла позволяют увеличить период замены смазки.

В малозольных жидкостях зольность не превышает 0.5% от общего количества. На сегодняшний день это лучший вариант для автотранспорта с системой нейтрализации выхлопных газов. Допуски обозначают данный продукт: С1, С2, С3, С4.

Изготовление малозольных масел

Необходимость изготовления малозольных масел возникла во многом из-за требований экологичности (пресловутые стандарты Евро-х). При изготовлении моторных масел в них есть (в разных количествах, зависит от многого) сера, фосфор и зола (сульфатной она становится потом). Так, к появлению в составе масел упомянутых элементов приводит использование следующих химических соединений:

• диалкилдитиофосфат цинка (так называется многофункциональная присадка, имеющая антиокислительные, противоизносные и противозадирные свойства);
• сульфонат кальция — детергент, то есть, моющая присадка.

Исходя из этого, производители нашли несколько решений для уменьшения зольности масел. Так, в настоящее время используют следующие из них:

• ввод моющих присадок не в масло, а в топливо;
• использование беззольных высокотемпературных антиоксидантов;
• применение беззольных диалкилдитиофосфатов;
• использование малозольных сульфонатов магния (однако в ограниченных количествах, поскольку это вещество способствует образованию отложений в двигателе), а также моющих алкилфенольных присадок;
• применение в составе масел синтетических компонентов (например, сложных эфиров и стойких к деструкции загущающих присадок, необходимых для обеспечения нужных вязкостно-температурных характеристик и низкой испаряемости, в частности, базовых масел из 4 или 5 групп).

Современные химических технологии позволяют без труда получить масло с любой зольностью. Нужно лишь выбрать состав, оптимально подходящий для конкретного автомобиля.

Влияние золы на двигатель

Высокая зольность провоцирует высокотемпературный отложения, которые обладают дегенеративными свойствами. Они способны загрязнить не только сам двигатель, но и повлиять на работу других систем автомобиля. Умение их смывать – одно из главных характеристик моторного масла. Но этого недостаточно, ведь чтобы полностью очистить поверхность от отложений, их нужно размельчить и нейтрализовать. Использование моюще-диспергирующих свойств позволяет вернуть деталям былую чистоту и нормализовать процессы работы. Если отложений будет слишком много – это провоцирует повышение температуры в двигателе. Соответственно, качество работы уменьшается, приводит к дальнейшим неисправностям. Особое влияние оказывает на масляные фильтры, которые попросту могут забиться. Страдают и другие компоненты:

• Несвоевременное воспламенение рабочей смеси;
• Проблемы в работе электродов свечей зажигания;
• Прогар выпускных клапанов;
• Отложения из золы в камере сгорания

Рациональное содержание присадок гарантирует уменьшение высокотемпературных отложений. В качестве дополнительных компонентов выступают сульфонаты, алкилсалицилаты и фосфаты магния. Взаимодействие с топливом, содержащим повышенное количество серы и способствующем образованию азотной кислоты, должно регулироваться при помощи масла с параметрами уменьшения коррозийного износа колец поршней и цилиндров. Выбор зольности масла должно быть грамотным, с учетом рекомендации производителя и состояния автомобиля. Специальные присадки способны уменьшить количество лакообразований, нагара на поршнях и кольцах, нейтрализовать кислоты. https://www.youtube.com/watch?v=Lb6KPr74DiU

Предыдущая

Отработка масла

Следующая

Индекс вязкости моторного масла

Общее щелочное число (TBN)

Во время работы двигателя в нем проходят химические и физические процессы, в результате которых молекулы топлива окисляются, образуется окись, и она крайне негативно сказывается на металлических частях двигателя, образует шлам, оседает на деталях, некоторые химические компоненты окиси участвую в процессах коррозии, разрушают резиновые уплотнители. Чтобы нейтрализовать образовывающуюся кислоту в масло добавляют химически активные присадки. Само по себе минеральное очищенное масло химически нейтрально.

Для повышения щелочности масла в него добавляют специальные присадки – детергенты, они частично нейтрализуют образующуюся кислоту и расщепляют на мелкие фракции, не дают сформироваться шламу. Щелочность падает с пробегом, чем больше пробег, тем ниже щелочное число и тем выше кислотное. Когда до их «встречи» остается небольшой зазор, масло теряет свою способность мыть и нейтрализовать и становится непригодным. Поэтому масла с большим щелочным числом считаются самыми лучшими и рабочими.

В современных маслах встречается показатель щелочи от 5 до 14 мгКОН/г. Хорошим показателем для бензиновых моторов считается 7-8 мгКОН/г, для дизельных от 9 – в дизельном двигателе сложней условия для масла, выше температура, больше серы в топливе. Безопасным использование масла считается до показателя TBN до 50% от показателя свежего масла. С появлением бензина с низким содержанием серы этот показатель немного снизился, сера – один из главных врагов масла, способствующих его окислению. Критический показатель для смены масла, когда щелочное число сравнивается с кислотным.

Для определения щелочного числа в свежем масле и в отработке используются разные методы. Для свежего масла ГОСТ 30050 или ASTM D 2896, для отработки ГОСТ 11362 или ASTM D 4739. Каждый метод «видит» щелочи разного типа, но иногда компании используют для анализа и отработки, и свежего ГОСТ 30050 или ASTM D 2896, это связано с внутренней политикой производителя.

Определение качества масла по щелочному числу двояко. С одной стороны, масло с низким числом быстрей сработается, потеряет свои свойства отмывать шлам. С другой стороны, обогащение состава присадок снижает щелочное число, то есть масла с богатым пакетом присадок могут иметь низкий показатель щелочи. Поэтому некоторые дешевые масла с высоким щелочным числом могут просто иметь бедный пакет присадок.

Уровень масла в турбодвигателе

Наличие смазочного материала для всех агрегатов автомобилей играет самую важную роль. Ведь все детали, которые подвергаются трению, должны получать обильную смазку. Во всех типах моторов имеется щуп для контроля уровня масла. На нем присутствуют отметки минимального и максимального уровня жидкости.

Измерение уровня смазочной жидкости

Если отметка оказывается ниже минимального уровня, то вращающиеся детали двигателя не получат необходимую дозу смазки, что приведет их к довольно быстрому износу. Также не рекомендуется заливать такой продукт выше указанного уровня, потому что масляный насос двигателя рассчитан для циркуляции определенного объема смазывающего вещества. При завышенном уровне такой насос работает с перегрузкой, что может стать залогом быстрого выхода из строя агрегата.

Есть мнение некоторых специалистов, что бензиновые двигатели, на которых установлен турбонаддув, могут работать на любом типе смазки, только при условии, чтобы она была качественной. Но это не так. Такого типа двигатели выполняют свои функции в тяжелых условиях. Они имеют более высокий режим температуры и повышенную скорость вращения деталей, которые подвержены трению.

Такие детали изготовляются из специального материала и подгоняются оптимальными минимальными зазорами. В стандартных двигателях, работающих на бензине, все трущиеся детали и подшипники, при оптимальной нагрузке, нормально работают при температуре масла не выше 150 градусов. Если температура будет вышеуказанной нормы, то обыкновенное масло начинает терять свои качества смазки. А так как двигатели, оснащенные турбонаддувом, имеют более высокие обороты, то температура скользящих и трущихся деталей будет намного выше. Из всего этого следует вывод, что для таких турбодвигателей необходимо использовать масляные продукты только той марки, которую рекомендует завод изготовитель. А также никогда не стоит это забывать, чтобы вовремя производить замену моторного масла и масляного фильтра.

Нормы уровня зольности

Следующий важный вопрос заключается в определении норм зольности. Сразу стоит оговориться, что они будут зависеть не только от типа двигателя (для бензиновых, дизельных моторов, а также двигателей с газобаллонным оборудованием (ГБО) эти показатели будут отличаться), но и от действующих экологических норм (Евро-4, Евро-5 и Евро-6). В большинстве базовых масел (то есть, до введения в их состав специальных присадок) значение зольности незначительное, и составляет приблизительно 0,005%. А после добавления присадок, то есть, изготовления уже готового моторного масла это значение может достигать грачных 2% которые позволяет ГОСТ.

Нормы зольности моторных масел четко прописаны в стандартах европейской ассоциации автопроизводителей АСЕА, и отклонения от них недопустимы, поэтому все современные (лицензированные) производители моторных масел всегда руководствуются этими документами. Приведем данные в виде таблицы для распространенного ныне экологического стандарта Евро-5, объединяющего значения химических добавок и отдельных действующих стандартов.

Как можно видеть из приведенной таблицы, по американскому стандарту API о зольности судить сложно, и связано это с тем, что в Новом Свете к зольности относятся не так щепетильно. В частности, у них просто указываются, какие в канистрах масла — полно-, среднезольные (MidSAPS). Как таковых малозольных у них нет. Поэтому при выборе того или иного масла нужно ориентироваться в первую очередь на маркировку по АСЕА.

Английская аббревиатура SAPS расшифровывается как Sulphated Ash, Phosphorus and Sulphur, «сульфатная зола, фосфор и сера».

Например, исходя из приведенной информации в соответствии со стандартом Евро-5, который действует и актуален в 2018 году на территории Российской Федерации, то для современного легкового автомобиля на бензине допускается заливать масло С3 по АСЕА (обычно SN по API) — содержание сульфатной золы составляет не более 0,8% (среднезольное). Если говорить о дизелях, работающих в тяжелых условиях, то например, стандарт АСЕА Е4 не допускает превышение 2% содержания сульфатной золы в топливе.

По международным требованиям в моторных маслах для бензиновых двигателей сульфатная зольность не должна превышать — 1.5%, для дизельных двигателей малой мощности — 1.8% и для дизелей высокой мощности — 2.0%.

Требования к зольности для машин с ГБО

Что касается машин с газобалонным оборудованием, то для них лучше использовать именно малозольные масла

Это обусловлено химическим составом бензина и газа (неважно, метана, пропана или бутана). В бензине больше твердых частиц и вредных элементов, и чтобы не портить всю систему, и нужно использовать специальные малозольные масла. Производители смазок специально предлагают потребителям так называемые “газовые” масла, предназначенные для соответствующих двигателей

Производители смазок специально предлагают потребителям так называемые “газовые” масла, предназначенные для соответствующих двигателей.

Однако их существенным недостатком является высокая стоимость, и чтобы сэкономить, можно просто посмотреть характеристики и допуски обычных “бензиновых” масел, и выбрать подходящий малозольный состав. И помните, что менять такие масла нужно по указанному регламенту, несмотря на то, что прозрачность отработки будет значительно выше, чем у традиционных масел!