Содержание
Как подразделяются автомасла по базовой основе
С целью защиты, рекламирования, продвижения своего товара на рынке, производители автомобилей, запчастей, объединились в ассоциации и создали собственные стандарты смазочных материалов.
Это необходимо потому что масло, применяемое для мотора, напрямую зависит от его конструкции. С расширением рынка продаж, ассортимента автомобилей стало востребованным взаимозаменяемость масел различных производителей.
При конструировании двигателя, одновременно под него закладываются стандарты смазки. Величина зазоров между комплектующими должна полностью заполняться вязкой жидкостью. Ее густота должна быть достаточной:
- для смазывания всех деталей;
- создания непрерывной масляной пленки при изменении условий эксплуатации, температуры окружающей среды;
Таким образом, в руководстве по эксплуатации автомобиля любой марки, всегда указано какой смазочный материал оптимально подходит для данного мотора.
Согласно системе API (американская система), классификация моторных базовых масел, по виду основы, подразделяет все смазки на пять групп. До 2006 года синтетическим маслам соответствовали группы IV и V, I, II, III – соответствовали минеральным основам. Начиная с 2007 года полностью минеральной осталась только I группа.
Рынок минерального масла составляет до 70% от всего попадающего на полки магазинов. Однако современным двигателям требуется смазочный материал с улучшенными характеристиками. Поэтому стала необходимость в изобретении синтетического продукта с заранее заданными параметрами:
- стабильное значение коэффициента вязкости при изменении температуры от минусовых до плюсовых значений в широком спектре;
- сохранение неизменного количества работающих присадок на протяжении всего периода эксплуатации;
- избавление от вредных примесей;
- уменьшение серности;
- сокращение расхода, увеличение срока замены.
Впервые синтетику изобрели в Германии. Как и многие изобретения, синтетические смазки родились на военном производстве. Были направлены на обслуживание моторов авиадвигателей во время Второй мировой войны. Во время сильных морозов самолетам сложно было взлететь. Моторы отказывали. Виной было замерзшее твердое масло.
Современная чистая синтетика, маслоподобная жидкость, в составе полностью исключено наличие нефтепродуктов. За основу берут этилен. Путем химических преобразований изменяют его молекулярную основу. Это позволяет получать смазки высшего класса без сернистых, азотистых соединений.
Первая полностью синтетическая масляная жидкость – Mobil начала производиться в США в 1974 году. За основу брали поли-альфа-олеины. Предназначалась для использования на Аляске, в сложных погодных условиях, сильных морозах.
Полиальфаолефины производятся путем синтеза из газообразного этилена. Используя метод соединения мелких частиц в крупные, из него получают жидкий децен или до-децен. Впоследствии взаимодействуя с катализаторами, они превращаются в поли-альфа-олефины.
ПАО бывают различной вязкости, от низкой, до ультравысокой. Для изготовления автомасел используются ПАО с кинематической вязкостью 4 — 8 st.
Синтетические масла самые дорогие из-за сложной технологии производства. Однако качество, стабильные характеристики, оправдывают высокую стоимость.
Среднее положение по характеристикам, цене, занимает смесь минерального и синтетического материала. Пропорции смешивания разнятся у производителей. Чем больше синтетики в основе, тем масло более качественное и, соответственно, более дорогое. Обычно 15 – 30% составляет синтетика, остальное – минералка.
Выпускать такие смазки стали с целью снижения цены. Полусинтетика близка по свойствам к синтетике, но гораздо дешевле ее.
Пакеты присадок
Даже использование исключительно высококачественных базовых масел не может обеспечить тот уровень свойств конечного смазочного материала, который необходим для современных двигателей и механизмов. Для этого применяются присадки, улучшающие свойства базовых масел. Поэтому товарных масел без присадок не бывает. Однако необходимо понимать и то, что даже самые хорошие присадки не способны превратить низкопробные базовые масла в высококачественные смазочные материалы.
СОДЕРЖАНИЕ ПАКЕТА ПРИСАДОК
Эти присадки служат для продления срока эксплуатации товарного масла. Процесс окисления масла носит нарастающий, лавинообразный характер, при котором посторонние включения, имеющиеся в масле, лишь дополнительно ускоряют процесс дальнейшего окисления. При этом в роли катализатора окисления могут выступать непосредственно продукты изнашивания металлических пар трения. Антиокислительные присадки тормозят процесс окисления и блокируют каталитический эффект металлических включений. Предохраняют детали двигателя от загрязнений, поддерживают нерастворимые загрязнения в диспергированном состоянии (в виде мелких взвешенных частиц в масле). «Подвешенные» частицы собираются масляным фильтром и не наносят вред двигателю. Обеспечивают образование на металлических поверхностях пленки, предотвращающей коррозию. Формируют на смазываемых поверхностях сверхпрочную защитную пленку, предотвращающую непосредственное соприкосновение металлических поверхностей в узлах трения и их изнашивание. Образуют защитную пленку, которая эффективно предотвращает задиры. Противоизносные и антизадирные присадки снижают трение и износ. Предотвращают образование стойкой пены за счет снижения поверхностного напряжения масла. снижающие температуру застывания. Обеспечивают уверенный запуск двигателя при низких температурах, предотвращая сращивание парафиновых и других кристаллов. Применяются только в минеральных и гидрокрекинговых маслах. улучшающие индекс вязкости (VI). Замедляют разжижение масла с ростом температуры за счет увеличения объема высокомолекулярных полимеров, из которых они состоят. При повышении температуры их объем увеличивается, а при снижении температуры – уменьшается. В той или иной степени загустители используются во всех современных маслах. От правильности подбора загустителей и их количества во многом зависит ресурс масла.
ФУНКЦИИ МОТОРНОГО МАСЛА
– формирование смазывающей пленки на трущихся деталях. – отмывание деталей двигателя от продуктов износа и окисления. , образующихся от сгорания топлива. между поршнями, кольцами, стенкой цилиндра. деталей двигателя. – отвод тепла от разогретых деталей.
Производство и особенности минерального масла
Моторное масло, которое находится в первой группе, получают путем перегонки сырой нефти. На нефтеперерабатывающих заводах от нефти отделяют легкие фракции, с меньшей плотностью, бензин, керосин, дизельное топливо. Остается более плотное вещество – мазут.
Первоначально, разогретый мазут в вакуумном устройстве разделяют на несколько составляющих, откачивают в отдельные емкости. Остается гудрон. Этот густой материал с малой вязкостью является основой моторных масел для тяжелых машин, военной техники, судов, тепловозов.
Выделенные фракции нефти попадают на очистку от серы, лишних углеводов парафинов и других примесей. Применяются следующие способы очистки:
- глиной (способна очищать от азотных и серных соединений);
- концентрированной серной кислотой (в соединении с примесями дает осадок шлама);
- растворителем (удаляет парафин, ароматические соединения), самая эффективная.
Так получают базовую основу минеральных смазок первой группы. Качественный базовый материал обладает:
- высокой способностью растворять присадки;
- способностью сохранять их полезные свойства в процессе длительной эксплуатации двигателя;
- содержанием серы от 0.03%;
- наличием предельных углеводородов до 90%;
- индексом вязкости до 90.
В дальнейшем к основе примешивается пакет присадок с заданными характеристиками. На последнем этапе продукт расфасовывается и поступает к потребителям.
Этот способ самый простой и легкодоступный. Все производители базовых масел для автомобилей в мире пользуются различными способами очистки нефтяных фракций, производства присадок. Свойства сырой нефти также отличаются в зависимости от месторождения. Поэтому на выходе масла первой группы разных марок немного отличаются друг от друга своими характеристиками.
В ценовой категории – это самый дешевый продукт. Его главный минус заключается в нестабильной вязкости.
Базовые масла API Группы I в обиходе называются «минеральными» и получаются на нефтеперегонных заводах из сырой нефти. Процесс их производства начинается с атмосферной дистилляции (отгонки) светлых топлив — бензинов, керосина, лигроина на и дизельного топлива.
Остаток — мазут — дальнейшей разгонке при атмосферном давлении не подлежит. Однако при пониженном давлении ( при разряжении) из него отгоняются различные по вязкости фракции, которые и называются в дальнейшем «базовым маслом API Группы I». Химический состав этого продукта очень разнообразный.
В него входят углеводороды с различной длиной углеродной цепи, циклические и ароматические (содержащие бензольное кольцо) углеводороды различной степени насыщения, вещества содержащие азот и серу, и прочие примеси. Конечно же, после отгонки эти масляные фракции подвергаются различным процессам очистки (экстракции растворителями, глинами и т.п.).
Все эти очистки из соображений экономии не дают полного эффекта, к тому же понижают общий выход базового масла. Базовые масла Группы I обычно имеют окраску от светло-желтой до темно-коричневой и характерный запах нефтепродуктов. Они имеют самое низкое содержание насыщенных веществ, самое высокое содержание серы и относительно низкий индекс вязкости .
Из-за простоты производства и высокой доступности (их производят практически во всех регионах мира) это самые дешевые масла, на основе которых в настоящий момент производится до 70% общего объема смазочных материалов.
Основные свойства масел
(текучесть) – одна из важнейших характеристик, влияющих на выбор масла для конкретно- го двигателя и под конкретные условия эксплуатации. Масло должно быть достаточно жидким при низкой температуре, чтобы обеспечить нормальный запуск двигателя. В то же время масло должно быть достаточно густым для эффективной защиты от износа прогретого двигателя. Вязкость бывает кинематической, то есть определяющей собственно жидкотекучесть масла и его способность заполнять все полости масляной системы двигателя. И динамической, характеризующей толщину масляной пленки на деталях двигателя, то есть способность масла защищать двигатель от износа. По величине динамической вязкости современные европейские масла делятся на две категории: полновязкие, обеспечивающие максимальную защиту двигателя (имеющие динамическую вязкость HTHS более 3,5 мПа/с,) и маловязкие (с HTHS 2,6-3,5 мПа/с для достижения топливной экономичности).
Все существующие в настоящее время моторные и трансмиссионные масла для облегчения их подбора под конкретный двигатель или коробку передач классифицированы по вязкости. Производитель указывает в техдокументации необходимый класс вязкости, и, соответственно, поставщик подбирает масло этого класса.
КЛАССИФИКАЦИЯ ВЯЗКОСТИ SAE J300 (действующая редакция 2001 года)
Моторные масла делятся на 12 классов от 0W до 60. Буква W перед цифрой означает, что масло может использоваться при низких температурах (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. Для каждого класса по SAE дается максимальная вязкость при номинальной температуре (см. таблицу). Большинство присутствующих сегодня на рынке моторных масел являются всесезонными, т. е. они предназначены для круглогодичного использования в широком диапазоне температур.
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ПАРАМЕТРЫ МАСЛА
Этот параметр характеризует расход масла на угар: чем выше температура вспышки, тем меньше угар масла. Пары масла для 4-х тактного двигателя вспыхивают при определен- ной температуре. По ГОСТ Р температура должна быть свыше 200°С. Масла именитых производителей имеют температуру вспышки, значительно превышающую требования стандартов, и, соответственно, имеют минимальный расход на угар. С одной стороны, это обеспечивает минимальный расход масла, с другой – способствует поддержанию чистоты двигателя, так как образуется меньше нагара.
ИСПАРЯЕМОСТЬ. Потери масла на испарение также являются значимой статьей расхода масла на угар. Качество базового масла напрямую влияет на испаряемость. Чем меньше испаряемость, тем меньше расход на угар. Для синтетических мотоциклетных масел и масел для скоростных автомобилей испаряемость не превышает 6% от массы. Для прочих автомобильных масел считается нормальным, если испаряемость не превышает 15%.
ЩЕЛОЧНОЕ ЧИСЛО (TBN). При сгорании топлива неизбежно образуются окислы, которые необходимо нейтрализовать. Для этого масло должно обладать некоторым запасом щелочности, нормированным с учетом назначения и региона использования смазочных материалов. Наиболее щелочные масла рекомендуется использовать в регионах с преимущественно сернистым топливом, а также для дизельных двигателей грузовиков.
У «грузовых» масел щелочность может достигать 15 мгКОН/гр и более (КОН – щелочной эквивалент, гидроксид калия), а у экологичных легковых масел щелочность ограничивается максимум 6 мгКОН/гр. Средние значения щелочности, характерные для универсальных масел, составляют порядка 9-10 мгКОН/гр.
Значение щелочности косвенно характеризует моющие свойства (для масел универсального применения). Компания Liqui Moly выпускает масла как с ограниченной щелочностью (серии Тор Тес, Азия-Америка), так и крайне щелочные – для Северной Африки (серия Molymax).
Эксплуатационные классификации
(American Petroleum Institute) является самой распространенной, но отнюдь не самой точной и удобной. Классификация моторных масел API разработана API совместно с ASTM (American Society for Testing and Materials) и SAE (Society of Automobile Engineers). – для бензиновых двигателей легковых автомобилей, микроавтобусов и легких грузовиков. – для дизелей коммерческих автотранспортных средств (грузовиков), промышленных и сельскохозяйственных тракторов, дорожно-строительной техники.
МОТОРНЫЕ МАСЛА ДЛЯ БЕНЗИНОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Классы отменены из-за отсутствия антифрикционных присадок. Класс введен в 1993 году. Класс устанавливает те же показатели, что и SG, но методика проведения испытаний более требовательная. Этот класс появился в 1996 году. Он соответствует более жесткими требованиям к вредным выбросам в атмосферу. . Класс масел, введенный в 2001 году. Он отвечает трем основным требованиям: повышению топливной экономичности, повышенным требования к защите компонентов, снижающих вредные выбросы, и увеличению межсменного периода работы масла. Ужесточены, по сравнению с уровнем SJ, требования к проведению испытаний. Класс масел, введенный 30 ноября 2004 года. Превышает требования класса SL в части термоокислительной стабильности, моющих свойств (защита от нагарообразования) и ресурса. Некоторые масла классифицируются как энергосберегающие. Класс масел, введенный с 1 октября 2010 года. Основное отличие API SN от предыдущих классификаций API состоит в ограничении содержания фосфора для совместимости с современными системами нейтрализации выхлопных газов, а также в комплексном энергосбережении. Масла, классифицируемые по API SN, приблизительно соответствуют АСЕА С, с поправкой на высокотемпературную вязкость. Требования API SN и ILSAC GF5 достаточно близки, и маловязкие масла, скорее всего, будут классифицироваться совместно по этим двум классификациям.
МОТОРНЫЕ МАСЛА ДЛЯ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
классы отменены. Класс масел для дизельных двигателей с предкамерой, используемых на легковых автомобилях. Улучшенный класс масел, заменяющий класс CE. Этот класс масел в основном совпадает с предыдущим классом CF-4, но масла данного класса пред- назначены для двухтактных дизельных двигателей. Класс масел, предназначенных для американских дизельных двигателей большой мощности. Класс масел для дизельных двигателей тяжелого транспорта, удовлетворяющий стандарту по вред- ным выбросам, установленному в 1998 году. Класс предполагает, что двигатель работает на топливе с малым содержанием серы. Новый класс масел, эксплуатируемых в тяжелых условиях в высокооборотистых четырехтактных дизельных двигателях, удовлетворяющих нормам 2004 года по токсичности выбросов. По эксплуатационным характеристикам превосходит масла API CH-4, CG-4 и CF-4.
КЛАССИФИКАЦИЯ ACEA
Европейская классификация эксплуатационных свойств ACEA предъявляет к маслам более высокие требования по сравнению с классификацией API. ACEA в большей мере соответствует автомобильному парку и условиям эксплуатации, характерным для Европейской зоны, а также и российским реалиям. масла для бензиновых и дизельных двигателей, рассчитанных на особо маловязкие энергосберегающие масла 2,9