4.1. Моторные масла.

Особую группу масел, относящихся к моторным, представляют авиационные, автомобильные и дизельные масла.

Затраты на смазочные масла по сравнению с затратами на топливо относительно невелики. Однако экономическое значение смазочных масел определяется не затратами на них, а их влиянием на безотказность, долго­вечность, экономичность и производительность машин, величину затрат на их техническое обслуживание и ремонт. Общий объем производства сма­зочных масел в российской нефтепереработке в 2006 году составил около 3 млн. тонн.

Моторное масло - это смазочный материал для поршневых двигате­лей внутреннего сгорания. Ресурс и надежность двигателя во многом зави­сят от того, насколько применяемое моторное масло по всем характери­стикам соответствует предъявляемым требованиям. Любое несоответствие неизбежно влечет за собой существенные потери, связанные с затратами на ремонт двигателей и вынужденными простоями автомобиля.

Отечественная классификация моторных масел

По ГОСТ 17479.1-85 моторные масла делятся по эксплуатационным свойствам на группы и по вязкости на классы.

Назначение и примеры применения групп масел показаны в табл.

Таблица

Назначение и примеры применения групп моторных масел

Группы масел		Область применения	Примеры применения
A		Нефорсированные бензиновые двигатели	-
Б	Б1	Малофорсированные бензиновые двигатели	ГАЗ- 51, ЗИЛ – 120, -164
	Б2	Малофорсированные дизельные двигатели	Д-54,-48, КДМ- 46
В	В1	Среднефорсированные бензиновые двигатели	ГАЗ - 53, ЗИЛ-130
	В2	Нефорсированные дизельные двигатели	СМД-14Б, АМ-0.1, ЯМЗ-236
Г	Г1	Высокофорсированные бензиновые двигатели*	Двигатели легковых автомобилей
	Г2	Высокофорсированные дизельные двигатели	КамАЗ-740, ЯМЗ-238, -240, СМД-14БН,-18
Д	Д1	Высокофорсированные бензиновые двигатели, работающие в условиях более тяжелых, чем двигатели с маслами группы Г	-
	Д2	Высокофорсированные дизельные двигатели с наддувом, работающие в тяжелых условиях или когда применяемое топливо требует использования масел с высокой нейтрализующей способностью и противоокислительными свойствами, малой склонностью ко всем видам отложений	СМД-80, - 84, ЯМЗ-238Д,-240Н.А-0.1Т
Е	Е1 Е2	Высокофорсированные бензиновые двигатели, работающие в условиях более тяжелых, чем двигатели, работающие на маслах групп Д1 и Д2. Отличаются повышенной диспергирующей способностью, малой склонностью ко всем видам отложений	-

Масла групп А и Б в настоящее время устарели и не выпускаются. Ос­новную массу потребляемых масел составляют масла групп В и Г.

По вязкости масла подразделяются на следующие классы: 6, 8, 10, 12,14,16,20 мм2/с (сСт) при 100 °С, а также 4з/10,43/8, 53/10, 53/12, 63 /10, 63/12, 63/14. Обозначение в виде дроби относится к загущенным маслам. Знаменатель дроби показывает вязкость в мм²/с (сСт) при 100°С, а числитель регламентиру­ет вязкость масла при -18 °С. Масла с малой вязкостью рекомендуется применять зимой, с большей вязкостью - летом, загущенные масла применяются круглый год (всесезонно). Для большинства марок грузовых автомобилей, тракторов и машин на их базе летом применяются масла вязкостью 10 мм2/с (с/Ст) при 100°С, зимой - 8. Для бензиновых двигателей грузовых автомобилей масла вязкостью 8 мм2/с можно использовать как всесезонные.

Обозначение марки моторного масла состоит из трех групп знаков: пер­вая - всегда буква М (масло моторное), вторая - класс вязкости при 100°С, тре­тья - группа масла по эксплуатационным свойствам.

Примеры обозначений:

M-8-Г₂ — масло моторное, класс вязкости 8 (для зимних условий), пред­назначено для высокофорсированных дизельных двигателей;

М-63/12-Г₁ - масло моторное, класс вязкости 63/12 (всесезонное), предна­значено для высокофорсированных бензиновых двигателей.

Разделение моторных масел на масла для бензиновых и масла для ди­зельных двигателей объясняется разным их качеством, что вызвано осо­бенностями рабочих процессов в бензиновом и дизельном двигателях.

Из-за более короткого времени, отводимого на смесеобразование, горю­чая смесь в дизельном двигателе сгорает неполностью, образуется много сажи, которая попадает в масло. Поэтому в масла для дизельных двигателей вводится большее количество моющих (диспергирующих) присадок. Все дизели работа­ют на бедных смесях (для более полного сгорания топлива), поэтому после сго­рания остается много кислорода, температура деталей более высокая, и процесс окисления происходит более интенсивно. Поэтому масла для дизелей должны иметь более высокую стойкость против окисления. Кроме того, содержание се­ры в дизельном топливе на порядок выше, чем в бензинах, что требует большей концентрации антикоррозионных присадок.

Отечественная классификация дает возможность выбора масла по классу вязкости в зависимости от климатических условий эксплуатации (зима, лето в различных климатических зонах) и способа межсменного хранения машины (открытая стоянка, холодный гараж, отапливаемый гараж). Наиболее полно эта возможность проявляется в случае использования всесезонных масел.

Что же касается группы масла, то здесь выбора практически нет. Для ка­ждой марки двигателя необходимо применять только ту группу, которая реко­мендована заводом-изготовителем. Особенно опасно применять низшую, чем рекомендовано, группу масла. Это приводит к быстрому окислению масла с ин­тенсивным образованием смол, лаковых отложений и нагара со всеми выте­кающими отсюда последствиями.

Международная классификация моторных масел

В качестве международной принята классификация, применяющаяся в США. По этой классификации все моторные масла классифицируются по двум признакам: по вязкости и по качеству (области применения).

По вязкости классификация SAE (Society of Automobile Engineer's -Общество автомобильных инженеров) разделяет масла на классы: OW, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W, 20, 30, 40, 50, 60. Цифры обозначают вязкость в секундах Сейболта. Масла классов OW, 5W, 10W, 15W, 20W - зимние (winter - зима). Од­ним из главных показателей для них является температура застывания (табл. 4.2)

Температура застывания зимних масел.

Класс вязкости	0W	5W	10W	15W	20W	25W
Температура застывания, ˚С, не выше	-40	-30	-25	-20	-15	-10

Марки 20, 30, 40, 50, 60 - летние масла. Для них наиболее значимым показате­лем является вязкость при 100°С для обеспечения надежной смазки деталей прогретого до нормальной температуры двигателя (табл. 4.3).

Таблица

Вязкость летних масел при 100 °С, мм ²/с

Класс вязкости	20	30	40	50	60
Вязкость: - не менее - не более	5,6 9,3	9,3 12,5	12,5 16,3	16,3 21,9	21,9 26,1

Примеры обозначения классов вязкости:

SAE 30 - летнее масло;

SAE 15W - зимнее масло;

SAE 15W-30 - всесезонное масло (15W - зимний показатель, 30 - летний показатель).

Система SAE разделения масел на классы вязкости предоставляет широ­кие возможности для выбора масел по этому признаку в зависимости от клима­тических условий, условий хранения машин, финансовых возможностей потре­бителя и других факторов.

Наиболее массовое и сравнительно недорогое масло 15W-40. Но его вяз­костно-температурные свойства недостаточно высоки, оно замерзает при -20°С, что в условиях Севера создает большие проблемы с запуском двигателей зимой.

Масло класса 10W-30 замерзает при более низкой температуре (не выше —25 °С), является также недорогим (оно минеральное), но его вязкость в лет­ний период может быть недостаточна.

Лучше свойства масла 10W-40 на полусинтетической основе, но оно зна­чительно дороже.

Наилучшими свойствами обладают синтетические масла классов 5 W-40 и OW-40, но их стоимость еще выше.

В целом нужно отметить, что чем больше разница между летним и зим­ним показателями, тем лучше его вязкостно-температурные свойства, так как в этом случае вязкость масла в меньшей степени зависит от температуры.

По качеству (области применения) масла разделяются на ступени (груп­пы) по классификации API (American Petroleum Institute - Американский инсти­тут нефти). При этом к обозначению группы масла для бензиновых двигателей добавляется буква S, для дизельных - буква С.

Обозначение групп масел для бензиновых двигателей и область их при­менения приведены в табл. 4.4.

Таблица Группы масел по API и области их применения

Группа масел по API	Область применения	Группа масел по отечественной классификации
SC SD SE SF SG SH SJ	Для двигателей выпуска 1964-1967 гг. Для двигателей выпуска 1968-1972 гг. Для двигателей выпуска 1972-1979 гг. Для двигателей выпуска 1980-1988 гг. Для двигателей выпуска 1989-1995 гг. Для двигателей выпуска после 1995 г. То же с высокими экологическими характеристиками	Б1 В1 Г1 Г1 Д1 Е1

Примечание. Годы выпуска берутся по среднемировому уровню.

Для дизельных двигателей выпускаются масла следующих групп:

СС - для средненапряженных дизельных двигателей, соответствует оте­чественному маслу группы Г₂;

CD - для высоконапряженных дизельных двигателей, в том числе и с турбонаддувом, соответствует Д₂,

СЕ - для высоконапряженных дизельных двигателей, работающих в тя­желых условиях, соответствует Е₂;

CF — масла с наивысшим уровнем свойств, обеспечивающих дли­тельный период работы в тяжелых условиях без замены.

Полное обозначение марки моторного масла состоит из обозначения класса и группы масла, например:

SAE 15W-30 API SE - масло моторное, всесезонное, вязкостью не менее 9,3 и не более 12,5 мм²/с при 100 °С, предназначено для бензиновых двигателей выпуска 1972...1979 гг., соответствует отечественному маслу

М-5₃/10-Г₁

SAE 30 API CC - масло моторное, летнее, вязкостью 9,3 ... 12,5 мм²/с при 100 °С, предназначено для средненапряженных дизельных двигателей, соответ­ствует отечественному маслу М-10-Г₂.

Примерное соответствие отечественных и зарубежных (по API) марок моторных масел и их применяемость приведены в табл. 4.5.

Таблица 4.5

Соответствие отечественных и зарубежных (по API)

марок моторных масел

Обозначение марки		Применение
Отечественное	Международное	Климатиче­ский сезон	Марка двигателя
М-8-В1 М-10-В1	SAE 10W-20API SD SAE 30 API SD	Всесезонно Летний	ЗИЛ-130,ГАЗ-53
М-8-Г1 М-10-Г1	SAE 10W API SE(SF) SAE 30 API SE(SF)	Зимний Летний	ВАЗ, МЗМА
М-8-В2 М-10-В2	SAE 10W API CB SAE 30 API CB	Зимний Летний	СМД-14Б,ЯМЗ-236
М-8-Г2 М-10-Г2	SAE 10W API CC SAE 30 API CC	Зимний Летний	КамАЗ-740, ЯМЗ-238, -240.СМД-14БН.-18
М-8-ДМ М-10-ДМ	SAE10WAPICD SAE 30 API CD	Зимний Летний	Двигатели большегруз­ных автомобилей и про­мышленных тракторов
М-53/10-Г1 М-53/12-Г1 М-63/10-Г1 М-6з/12-Г1	SAE15W-30APISE(SF) SAE15W-30APISE(SF) SAE20W-30APISE(SF) SAE20W-30APISE(SF)	Всесезонно	ВАЗ, МЗМА
М-63/Ю-В	SAE 20W-30 API SD/CB	Всесезонно	ЗИЛ-130ГАЗ-53, СМД-14Б,ЯМЗ-236

Физико-химические свойства масел

Для каждого из типов масел, в зависимости от назначения, важны отдельные характеристики. Вязкость является одной из важнейших характеристик смазочных масел, определяющих силу сопротивления масляной пленки разрыву. Чем прочнее масляная пленка на поверхности

трения, тем лучше уплотнение колец в цилиндрах, в частности для моторных масел, меньше расход масла на угар.

Вязкость динамическая - это сила сопротивления двух слоев смазочного материала площадью 1 см², отстоящих друг от друга на расстоянии 1 см и перемещающихся один относительно другого со скоростью 1 см/с. Вязкость кинематическая определяется как отношение динамической вязкости к плотности жидкости. Индекс вязкости - относительная величина, показывающая степень изменения вязкости в зависимости от температуры. Индекс вязкости рассчитывают по значениям кинематической вязкости при 40 и 100 ˚С или находят по таблицам. Вязкостно-температурные свойства масел оценивают также по кинематической вязкости при низкой температуре (0 и -18 °С).

Температура застывания - это предельная температура, при которой масло теряет подвижность. Масла, имеющие температуру застывания -15 °С и выше, относятся к летним. Если же температура застывания -20 °С и ниже, то масла относятся к зимним.

Противоизносные свойства характеризуют способность масла уменьшать интенсивность изнашивания трущихся деталей, снижать затраты энергии на преодоление трения.

Моюще-диспергирующие свойства подразделяются на моющие и диспергирующие свойства. Моющие свойства характеризуют способность масла обеспечивать необходимую чистоту деталей двигателя и противостоять лакообразованию на горячих поверхностях, а также препятствовать прилипанию углеродистых соединений. Диспергирующие свойства характеризуют способность масла препятствовать слипанию углеродистых частиц, удерживать их в состоянии устойчивой суспензии и разрушать крупные частицы продуктов окисления при их появлении.

Противоокислительные свойства определяют стабильность масла, от которой зависит срок работы масел в двигателях, характеризуют их способность сохранять первоначальные свойства и противостоять внешнему воздействию при нормальных температурах.

Коррозионная активность всех масел зависит, прежде всего, от содержания в них сернистых соединений, органических и неорганических кислот и других продуктов окисления.

Зольность масла позволяет судить о количестве несгораемых примесей в маслах без присадки, а в маслах с присадками - о количестве введенных зольных присадок. Зольность определяют в лабораторных условиях и выражают процентным отношением образовавшейся золы к массе пробы масла, взятой для анализа. Зольность масел, не содержащих присадок, не превышает 0,02-0,025 % по массе. У масел с присадками зольность не должна быть менее 0,4%, а у высококачественных марок масел не менее 1,15-1,65 % по массе. Содержание механических примесей и воды. Механических примесей в маслах без присадок не должно быть, а в маслах с присадками их значение не должно превышать 0,015% по массе, причем механические примеси не должны оказывать абразивного действия на трущиеся поверхности. Вода в моторных маслах должна отсутствовать. Даже небольшое количество воды вызывает деструкцию присадок, «происходит процесс шламообразования. Присадки применяются для придания маслам новых свойств или изменения существующих. Присадки подразделяют: на антиокислительные - повышают антиокислительную устойчивость масел; противокоррозионные - защищают металлические поверхности от коррозионного воздействия кислото- и серосодержащих продуктов; моюще-диспергирующие - способствуют снижению отложений продуктов окисления на металлических поверхностях; противоизносные, противозадирные и антифрикционные - улучшают смазочные свойства масел; депрессорные -понижают температуру застывания масел; антипенные - предотвращают вспенивание масел.