Чем больше вязкость масла тем оно гуще или жиже
Моторное масло: пожиже или погуще? Мы испытали масла классов вязкости 5W-30 и 5W-40
«Масла с классом вязкости 5W-30 слишком жидкие — для нормальной защиты двигателя от износа нужно использовать минимум 5W-40!» Есть такое мнение, верно? Мы решили проверить это на практике, испытав два масла марки Castrol по ходу ресурсного теста лифтбека Skoda Rapid с бензиновым турбомотором САХА (1,4 л, 122 л.с.). Первое — конвейерной заливки, с классом вязкости 5W-30. А второе — «дилерское», Magnatec Professional OE 5W-40.
А нализировать низкотемпературные свойства масел — то есть те, что зашифрованы в первом числе класса вязкости по SAE (за ним следует буква W, winter, по-русски «зима»), — мы в этот раз не станем. А вот о высокотемпературной вязкости поговорим. Это две последние цифры в классе вязкости — и чем они больше, тем выше вязкость при 100°С.
Почему она так важна для защиты двигателя? Потому что по мере его прогрева температура моторного масла растет, достигая 110—120°С, и оно становится более текучим. При этом масляная пленка становится тоньше — и, соответственно, снижается ее способность не допускать так называемого сухого трения, когда металл трется о металл.
Наш испытательный цикл на «ресурсной» турбо-Шкоде для масел с различной вязкостью был идентичен: длительное движение на максимальной скорости, сотни разгонов-торможений, езда по горной дороге полигона и «отдых» на булыжной мостовой и грунтовках. Итого 12000 км — межсервисный интервал в ресурсных испытаниях мы сокращаем на 20%. Помимо отбора начальных и конечных проб мы делали еще и дополнительные анализы через равные промежутки.
Первым в зачет пошло масло 5W-30 конвейерной заливки, которое нынче для калужских Рапидов и Polo поставляет именно Castrol. Чтобы приработка деталей в абсолютно новом моторе не сбила нас с толку, мы взяли пробу масла после пробега в 1500 км — и оценивали увеличение содержания продуктов износа только относительно нее.
После 12 тысяч км вместо «заводского» масла залили Magnatec Professional OE 5W-40 — и повторили цикл.
Первый сюрприз: относительная концентрация железа, алюминия и меди за 10500 км пробега в обоих маслах увеличилась практически одинаково! То есть по факту износ фольксвагеновского турбомотора при переходе на смазку с «сороковым» классом высокотемпературной вязкости не уменьшился.
Почему? Очевидно, дело в составе кастроловских масел: противоизносные присадки в сочетании с базовой основой эффективно работают даже с классом 30.
А вот расход на угар изменился — в полном соответствии с теорией: чем жиже масло, тем больше его попадает в цилиндры через зазоры между деталями. Первые 850 мл «конвейерного» масла 5W-30 (именно столько «моторки» нужно для долива от риски Min до Max на щупе Шкоды) Rapid «выпил» за 7000 км. На следующую порцию ему потребовалось куда меньше, всего 5000 км. Итого — 1,7 л за 12000 км.
Моторное масло: пожиже или погуще? Мы испытали масла классов вязкости 5W-30 и 5W-40
«Масла с классом вязкости 5W-30 слишком жидкие — для нормальной защиты двигателя от износа нужно использовать минимум 5W-40!» Есть такое мнение, верно? Мы решили проверить это на практике, испытав два масла марки Castrol по ходу ресурсного теста лифтбека Skoda Rapid с бензиновым турбомотором САХА (1,4 л, 122 л.с.). Первое — конвейерной заливки, с классом вязкости 5W-30. А второе — «дилерское», Magnatec Professional OE 5W-40.
А нализировать низкотемпературные свойства масел — то есть те, что зашифрованы в первом числе класса вязкости по SAE (за ним следует буква W, winter, по-русски «зима»), — мы в этот раз не станем. А вот о высокотемпературной вязкости поговорим. Это две последние цифры в классе вязкости — и чем они больше, тем выше вязкость при 100°С.
Почему она так важна для защиты двигателя? Потому что по мере его прогрева температура моторного масла растет, достигая 110—120°С, и оно становится более текучим. При этом масляная пленка становится тоньше — и, соответственно, снижается ее способность не допускать так называемого сухого трения, когда металл трется о металл.
Наш испытательный цикл на «ресурсной» турбо-Шкоде для масел с различной вязкостью был идентичен: длительное движение на максимальной скорости, сотни разгонов-торможений, езда по горной дороге полигона и «отдых» на булыжной мостовой и грунтовках. Итого 12000 км — межсервисный интервал в ресурсных испытаниях мы сокращаем на 20%. Помимо отбора начальных и конечных проб мы делали еще и дополнительные анализы через равные промежутки.
Первым в зачет пошло масло 5W-30 конвейерной заливки, которое нынче для калужских Рапидов и Polo поставляет именно Castrol. Чтобы приработка деталей в абсолютно новом моторе не сбила нас с толку, мы взяли пробу масла после пробега в 1500 км — и оценивали увеличение содержания продуктов износа только относительно нее.
После 12 тысяч км вместо «заводского» масла залили Magnatec Professional OE 5W-40 — и повторили цикл.
Первый сюрприз: относительная концентрация железа, алюминия и меди за 10500 км пробега в обоих маслах увеличилась практически одинаково! То есть по факту износ фольксвагеновского турбомотора при переходе на смазку с «сороковым» классом высокотемпературной вязкости не уменьшился.
Почему? Очевидно, дело в составе кастроловских масел: противоизносные присадки в сочетании с базовой основой эффективно работают даже с классом 30.
А вот расход на угар изменился — в полном соответствии с теорией: чем жиже масло, тем больше его попадает в цилиндры через зазоры между деталями. Первые 850 мл «конвейерного» масла 5W-30 (именно столько «моторки» нужно для долива от риски Min до Max на щупе Шкоды) Rapid «выпил» за 7000 км. На следующую порцию ему потребовалось куда меньше, всего 5000 км. Итого — 1,7 л за 12000 км.
Вязкость масла
Вязкость масла – один из наиболее важных параметров автомобильного моторного масла. Большинство автовладельцев слышали об этом параметре, видели обозначение вязкости на этикетках канистр с маслом, но мало кто знает, что обозначают эти буквы и цифры и на что они влияют. В своей статье мы расскажем о вязкости масла, системах обозначения вязкости и о том как выбрать вязкость масла для двигателя вашего автомобиля.
Для чего используется масло
Автомобильное масло обеспечивает правильное функционирование различных систем. Оно используется для уменьшения трения, охлаждения, смазки, передачи давления на детали и узлы автомобиля, вывода продуктов сгорания. Самые тяжелые условия работы приходятся на моторные масла. Они должны не терять своих свойств в случае мгновенных перепадов тепловых и механических нагрузок, под воздействием кислорода воздуха и агрессивных веществ, возникающих при неполном сгорании топлива.
Масло создает масляную пленку на поверхности трущихся деталей и снижают износ, защищает от ржавчины, снижает воздействие химически активных компонентов, которые возникают в процессе работы двигателя. Циркулируя в картере двигателя, масло обеспечивает отвод тепла, выводит из зоны контакта трущихся деталей продукты износа (металлическую стружку), уплотняет зазоры между стенками цилиндров и деталями поршневой группы.
Что такое вязкость масла
Вязкость – самая важная характеристика для моторного масла, которая меняется в зависимости от температуры. Масло не должно быть слишком вязким в морозы, чтобы у стартера была возможность провернуть коленчатый вал и у масляного насоса была возможность прокачать масло в системе смазки. При высоких температурах у масла не должна быть малая вязкость, чтобы создавать масляную пленку между трущимися деталями и обеспечивать необходимое давление в системе.
Обозначения моторных масел по классификации SAE
Классификация SAE (Американское Общество Автомобильных Инженеров) характеризует вязкость и определяет в какой сезон можно использовать масло. В паспорте на автомобиль производитель регламентирует подходящие марки.
Масла по классификации SAE делятся на:
Цифра стоящая после буквы W в обозначении моторного масла указывает на его высокотемпературную вязкость, то есть минимальную и максимальную вязкость масла при его рабочих температурах (от 100 до 150 градусов). Чем выше цифра стоящая после буквы W, тем выше вязкость этого моторного масла при рабочих температурах.
Какая высокотемпературная вязкость должна быть у моторного масла для двигателя вашего автомобиля знает только его производитель, именно поэтому рекомендуется строго соблюдать требования автопроизводителя к моторным маслам, которые указаны в руководстве по эксплуатации вашего автомобиля.
Масла с разной степнью вязкостью рекомендуется использовать при разных температурных режимах:
Обозначение моторных масел по стандарту API
Стандарт API (American Petroleum Institute) определяет, где масло должно использоваться. Состоит из двух латинских букв. Первая буква S – бензиновый двигатель, C – дизель. Вторая буква – дата разработки автомобиля.
Бензиновые двигатели:
Для дизельных двигателей:
Кинематическая и динамическая вязкости масла
Для определения качества масла определяют его кинематическую и динамическую вязкость.
Кинематическая вязкость – это показатель текучести при нормальных (+40 о C) и высоких (+100 о C) температурах. Определяется с помощью капиллярного вискозиметра. Для его определения считается время, которое требуется маслу для истечения при заданных температурах. Измеряется в мм 2 /сек.
Динамическая вязкость – показатель, определяющий реакцию смазочного материала в имитаторе реальных нагрузок – ротационном вискозиметре. Прибор имитирует реальные нагрузки в двигателе с учетом давления в магистралях и температуре +150 о C и контролирует, как себя ведет смазывающая жидкость, как изменяется ее вязкость именно в моменты нагрузок.
Характеристики автомобильных масел
Температура вспышки – это величина, характеризующая наличие в масле легких фракций, которые испаряются и выгорают очень быстро, ухудшая качество масла. Минимальная температура вспышки не должна быть ниже 220 о C.
Температура застывания – величина, при которой масло теряет текучесть. Температура указывает момент кристаллизации парафина и полного твердения масла.
Индекс вязкости – характеризует зависимость вязкости масла от изменения температуры. Чем выше этот показатель, тем выше температурный диапазон работоспособности масла. Продукты с низким индексом вязкости позволяют эксплуатировать двигатель только в узком диапазоне температур. Так как при нагревании становятся слишком жидкими и перестают смазывать, а при охлаждении быстро густеют.
Щелочное число (TBN) показывает количество щелочных материалов (гидроксида калия) в одном грамме моторного масла. Единица измерения — мгKOH/г. Наличествует в моторной жидкости в виде моющих диспергирующих присадок. Их присутствие помогает нейтрализовать вредные кислоты и бороться с отложениями, появляющимися во время работы мотора. Со временем TBN падает. Большое падение щелочного числа приводит к коррозии и грязи в картере двигателя. Самым главным фактором падения щелочного числа — наличие серы в топливе. Поэтому масла для дизельных двигателей, где сера в присутствует в большем количестве, должны иметь более высокое TBN.
Кислотное число (TAN) характеризует наличие продуктов окисления в результате длительной работы и перегрева моторной жидкости. Его увеличение говорит об уменьшении ресурса работы масла.
Масляная основа и присадки
Автомобильные масла состоят из масляной основы и присадок. Присадками называются специальные вещества, которые добавляют в масло для улучшения его свойств.
Масляная основа бывает:
В современных маслах доля присадок составляет 15-20%.
По назначению присадки разделяются на:
Минеральные, синтетические и полусинтетические моторные масла
Масло – это смесь углеводородов с определенной структурой расположения атомов углерода. Они могут быть соединены в длинные цепочки или разветвляться. Чем длиннее и прямее цепи атомов углерода, тем лучше масло.
Минеральные масла получают из нефти, используя при этом разные способы:
Синтетическое масло получается из природного газа с помощью наращивания длины цепочек углеводородов. Таким способом легче получить более длинные цепочки. «Синтетика» — гораздо качественней, чем минеральные масла, примерно в три-пять раз. Единственный его недостаток – очень высокая цена.
«Полусинтетика» — смесь минерального и синтетического масла.
Какая вязкость масла лучше подходит для двигателя вашего автомобиля
Для Вашего автомобиля подходит только та вязкость, которая указана в сервисной книжке. Все параметры двигателя протестированы производителем, моторное масло подобрано с учетом всех параметров и режимов работы.
Прогрев двигателя и вязкость моторного масла
В начале работы автомобиля масло в двигателе холодное и вязкое. Соответственно, толщина масляной пленки в зазорах толстая, и коэффициент трения в этот момент высокий. При прогреве двигателя масло быстро прогревается и входит в рабочий режим. Именно поэтому, производители не рекомендуют сразу сильно нагружать двигатель (начинать движение без качественного прогрева) в сильные морозы.
Вязкость моторного масла в рабочих температурах
В условиях высокой нагрузки коэффициент трения увеличивается, и растет температура. Из-за высокой температуры масло разжижается и толщина пленки уменьшается. Коэффициент трения уменьшается и масло охлаждается. То есть, температура и толщина пленки изменяются в строго определенных производителем диапазонах. Именно такой режим позволит маслу хорошо выполнять свое назначение.
Что происходит, когда вязкость масла выше нормы
Если вязкость выше нормы, то, даже когда двигатель уже прогрелся, вязкость масла не упадет до рассчитанного инженером значения. В условиях нормальных нагрузок температура двигателя будет повышаться, пока вязкость не придет в норму. Из этого следует вывод – рабочая температура при работе плохо подобранного моторного масла будет постоянно повышена, что увеличивает износ деталей и узлов мотора.
При больших нагрузках – при экстренном разгоне или на длинном крутом подъеме, температура двигателя поднимется еще выше и может превысить температуру, при которой масло сохраняет свои рабочие свойства. Оно окислится, и в нем будут образовываться лак, нагар, кислоты.
Еще один недостаток слишком вязкого масла – часть мощности двигателя будет уходить на потери от больших усилий прокачки в системе.
Что происходит, когда вязкость масла ниже нормы
Вязкость масла ниже нормы не принесет ничего хорошего для двигателя.Масляная пленка в зазорах будет ниже нормы и просто не будет успевать отводить тепло из зоны трения. Поэтому в этих точках под нагрузкой масло будет сгорать. Продукты угара и металлическая стружка в зазорах между поршнем и цилиндром могут привести к заклиниванию двигателя.
Слишком жидкое масло на новом двигателе, когда зазоры еще не слишком большие, будет работать, но когда двигатель уже не новый, и зазоры сами по себе увеличатся, то процесс угара масла будет ускоряться.
Тонкая масляная пленка в зазорах не сможет обеспечить нормальную компрессию и часть продуктов сгорания бензина будет попадать в масло. Мощность падает, рабочая температура повышается, процесс истирания и угара масла ускоряется.
Такие масла используются на специальных автомобилях, режимы которых рассчитаны на работу именно с этими маслами.
Итоги
Масла одного класса вязкости, имеющие одинаковые спецификации, выполненные компанией, входящей в «большую пятерку» и имеющие одну масляную основу, обычно не вступают в агрессивное взаимодействие. Но если Вы не желаете иметь больших неприятностей, доливать лучше не больше 10-15% от общего объема. В ближайшее время после долива масло, лучше масло поменять полностью.
Перед выбором масла следует выяснить:
Чтобы понять, когда следует менять масло, надо ориентироваться на документацию к автомобилю. Для некоторых машин есть увеличенные периоды (30 000- 50 000 км). Для России с учетом качества топлива, условий эксплуатации и сурового климата следует производить замену через 7 500 – 10 000 км.
Требуется периодически контролировать качество и количество масла. Обращайте внимание на его внешний вид. Пробег автомобиля и количество мото-часов (времени работы) двигателя могут не соответствовать друг другу. Находясь в пробке, двигатель работает в нагруженном тепловом режиме, но одометр не крутится (авто не едет). В результате автомобиль проехал не так много, а двигатель проработал много. В таком случае лучше масло менять раньше, не дожидаясь требуемого пробега по одометру.
Со дна пожиже: можно ли загубить мотор слишком вязким маслом?
Мастера официальных дилерских сервисов породили немало опасных заблуждений, базируясь на рекомендациях производителей и не желая мыслить за пределами “гайдлайнов”. Чего стоит только опровергнутая многократно, в том числе производителями автоматических коробок, теория о “несменяемости” масла в АКП… Ещё одна популярная байка, тиражируемая дилерами, возникла на волне увлечения производителями маловязкими маслами вроде 0W20 и 0W30. Теперь многие проблемы с мотором объясняются мастерами использованием “слишком вязкого масла”. Попробуем разобраться, возможно ли это вообще.
Что такое SAE?
Н ачнём с пояснения простых вещей — с обозначений класса вязкости всесезонных масел по стандарту SAE, Сообщества автомобильных инженеров (Society of Automotive Engineers), наиболее популярному в мире. В обозначении, скажем, класса 5W30 первая цифра — это индекс вязкости при низких температурах, а вторая — при высоких.
Чтобы определить эти индексы, методика SAE предусматривает ряд инструментальных тестов: CCS – Cold Crank Simulator, MRV – Mini Rotary Viscometer для низкотемпературного диапазона и два теста при рабочей температуре — Kinematic viscosity для температуры 100 градусов и новый тест HTHS — High Temperature High Share для 150 градусов. Всё это делается с помощью точной сложной аппаратуры, и фиксироваться на этой части мы не будем.
Для каждого класса масла определен диапазон, в который должны укладываться его характеристики. Но общий смысл обозначения максимально прост: первая цифра говорит, насколько вязким является масло при холодном старте, а вторая — насколько оно выдерживает рабочие температуры. При этом каждая из цифр вовсе не означает абсолютное значение вязкости.
Для иллюстрации мы взяли результаты исследования лаборатории компании Widman International и немного адаптировали их для российского читателя.
На графиках хорошо заметно, как сильно параметры вязкости масел меняются при росте температуры. Очевидно, что пока мотор не прогреется хотя бы до 30 градусов, ему приходится очень тяжело, особенно на маслах 10W40 и 15W40.
А вот между 40 и 80 С можно наблюдать совсем интересную картину: с ростом температуры кривые начинают пересекаться. И масло 10W40 к 80 градусам становится менее вязким, чем 5W40.
Оптимальная вязкость при рабочей температуре (от 100 до 110 градусов) — от 9 до 18 мм2/с. В эти границы попадают все масла, но при даже незначительном дальнейшем росте температуры масло 5W30 теряет остатки всей вязкости и становится слишком жидким. Так что тут более вязкие масла даже имеют очевидное преимущество.
Аналогичные “сюрпризы” существуют и для низкотемпературного индекса. И, конечно же, масла с одной номинальной вязкостью и полностью соответствующие стандарту всё же могут довольно существенно различаться по характеристикам. Но для простоты объяснения я буду учитывать индексы вязкости раздельно — как масла 5W или как масла W40, говоря о низкотемпературной и рабочей вязкости, без оговорок о реальном классе масла, чтобы не вносить путаницу. Просто подразумевая, что большая вязкость соответствует большему классу вязкости, без дополнительных хитростей и оговорок.
Еще один важный момент связан с тем, что холодная вязкость масла на порядок или два отличается от вязкости при рабочей температуре. Типичное минеральное масло 15W40 при температуре около нуля градусов имеет кинематическую вязкость порядка 1 500 мм2/с, а при рабочей температуре этот параметр уже составляет всего 13 единиц. У синтетики 5W30 эти параметры меняются не так сильно: 900 мм2/с при нулевой температуре и порядка 11 при рабочей.
Вязкость зависит от температуры нелинейно: в зависимости от состава масла она резко повышается в зоне низкой температуры и достаточно плавно изменяется в области рабочих температур. Замер рабочей вязкости проводится при ста градусах Цельсия, но рабочим диапазоном обычно является зона от 20-30 градусов, когда вязкость выше номинальной уже не на два порядка, а менее чем в десять раз.
В зависимости от двигателя и режима эксплуатации температура масла внутри него существенно различается, а значит, и вязкость одного и того же масла в рабочем режиме в разных двигателях разная. Более того, она непрерывно меняется в процессе движения. Таким образом, выбор вязкости масла связан еще и с такими параметрами, как типичная длительность поездки, нагрузка и температура окружающей среды.
К тому же на температуру масла (а значит, и на его вязкость) заметно влияет состояние двигателя. Повышенный объем картерных газов, неисправная система вентиляции, дополнительная защита картера, изношенный масляный термостат, грязный маслорадиатор — всё это вносит свои коррективы в режим работы масла.
Кроме того, нужно учитывать, что масло меняет свою вязкость в процессе эксплуатации. Обычно рабочая вязкость снижается по мере вырабатывания загущающих присадок, что особенно характерно для масел с вязкостью свыше W40, а низкотемпературная вязкость, наоборот, возрастает, поскольку срабатываются и присадки, повышающие текучесть при низкой температуре. Последнее характерно для всех масел с существенной долей минеральной основы, то есть, фактически для 99% масел на рынке, потому что даже у очень дорогих эта доля менее 30% не бывает. Чистая синтетика может вести себя иначе, но это тема для отдельного разговора.
Гуще или жиже?
С учетом вышесказанного становится понятно, что никто не будет пытаться создать двигатель, которому для работы нужно масло строго определенной вязкости, не выше и не ниже заявленной в документах. Это просто технически невозможно: как я уже подробно говорил выше, вязкость масла постоянно меняется, причём в весьма широком диапазоне.
Но самый главный вывод — в том, что мотор существенную часть своего пробега работает с маслом, вязкость которого на порядок или даже два выше, чем его вязкость при рабочей температуре согласно SAE. Потому, опять же, ни один производитель не будет делать двигатель, которому могло бы повредить более вязкое масло. Даже если у вас залито масло с индексом вязкости в два раза выше, чем рекомендуемое, мотору это совершенно безразлично — он прекрасно будет работать и на этом масле. Ему это вредит не больше, чем типовая 15-минутная поездка, особенно зимой.
Конечно, в долгосрочной перспективе возможно проявление каких-то особенностей, вызванных использованием слишком вязкого масла. Но их никак нельзя назвать фатальными для всего мотора. Например, может раньше срока износиться редукционный клапан насоса, сам маслонасос или фазорегуляторы. Но и это крайне маловероятно.
Фактически мотор рассчитывается на минимальную, а не максимальную рабочую вязкость масла. Любое уменьшение его рабочего давления критично, а вот небольшое повышение вязкости и давления — практически безвредны. Они приведут к небольшим колебаниям характеристик, и не более того. И уж совершенно точно нет ни одного двигателя, в котором «масляные каналы слишком узкие» или «зазоры слишком маленькие».
Другое дело — использование слишком маловязкого масла. Как мы видели из графиков, при высоких температурах маловязкие масла могут переступить минимальный порог вязкости в 9 мм2/с. Для масла 5W30 это возможно уже при 115 градусах. Тем временем, нормальная рабочая температура в современных моторах может достигать 110 градусов, а масло им часто рекомендуют и вовсе 0W20. И тут последствия могут быть более губительными, вплоть до проворота вкладышей и износа шеек коленвала. Поэтому уж лучше более густое масло, чем более жидкое.