В настоящее время на российском рынке автомобильной химии наблюдается изобилие продукции. Моторные масла, их марки и характеристики представлены в таком богатом ассортименте, что вызывают затруднение в выборе даже у опытных водителей. Один из главных показателей, по которому необходимо выбрать подходящий продукт для своего авто, – вязкость моторного масла.

Что означает «вязкость»

О вязкости моторных масел существует много различных мнений – как среди профессионалов, так и среди любителей. Некоторые утверждают, что степень вязкости, или текучести – это показатель густоты смазки, то есть чем выше вязкость, тем она гуще. На самом деле вязкость расшифровывается не так просто. Для того чтобы это понять, нужно познакомиться со спецификацией SAE. Данный стандарт определяет температурный диапазон, в котором вязкостные качества масел для автомобилей соответствуют нужному уровню. Эти характеристики измеряются лабораторным путём при определённых температурах.

Классификация SAE

Более 100 лет назад в США образовалось сообщество инженеров, работавших в автомобильном производстве. Уже в то время проблема хороших смазочных материалов для авто стояла остро. Результатом сотрудничества и обмена идеями явился классификатор SAE, которым пользуются сегодня во всём мире.

Согласно SAE , каждый смазочный материал для автомобилей имеет такие характеристики, как низкотемпературная и высокотемпературная вязкость.

Сегодня многие автомобилисты-любители утверждают, что существуют моторные масла, имеющие параметры только низкотемпературной или только высокотемпературной вязкости. Они называют их, соответственно, «зимними» и «летними». А если в обозначении присутствуют оба свойства моторных масел, разделенные буквой W (что, по их утверждению, означает слово «зима») – значит, это всесезонные смазки. На самом деле, подобная трактовка неверна.

Вряд ли кто-либо встречал в продаже только «летнее» или только «зимнее» моторное масло. На прилавках магазинов присутствуют всесезонные моторные жидкости, имеющие оба вязкостных показателя. Далее подробно рассмотрим эти значения.

Низкотемпературные показатели

Вязкость моторного масла при низких температурах определяют такие показатели, как «проворачиваемость» и «прокачиваемость» масляного состава. Путём лабораторных исследований определяется, до какой минимальной температуры можно безболезненно запускать двигатель, то есть проворачивать его коленвал. Нормальный старт двигателя авто возможен только тогда, когда смазка ещё не загустела.

Кроме того, смазочный состав за кратчайшее время должен достичь пар трения. Это означает, что при минимальной температуре проворачивания масло должно быть ещё достаточно текучим, чтобы свободно перемещаться по узким каналам системы. Например, для масел категории 0W30 уровень низкотемпературной вязкости – это первая цифра (0). Для этого показателя нижний предел прокачиваемости – 40 градусов мороза. В то же время проворачиваемость мотора возможна до -35°С. Соответственно, такое моторное масло может хорошо работать при температурах до -35°С.

Если взять другой показатель – 5W20, то здесь температуры будут, соответственно, -35 и -30°С. То есть чем больше первая цифра – тем меньше рабочий диапазон в области низких температур. В классификаторе SAE на сегодняшний день есть 6 «зимних» вязкостных категорий – 0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W. Эти показатели привязаны к температуре окружающей среды, поскольку от неё зависит температура холодного мотора.

Высокотемпературные показатели

Вязкость моторного масла в диапазоне температур работающего двигателя не имеет отношения к температуре окружающего воздуха. Она почти одинакова как при 10 градусах мороза, так и при 30 градусах жары. В авто её держит стабильной система охлаждения двигателя. В то же время в интернете почти каждая таблица рисует разные верхние пределы окружающей температуры для той или иной «летней» вязкости. Наглядный пример – сравнение смазочных жидкостей с показателями 5w30 и 5w20. Считается, что первая из них (5W30) будет хорошо работать до температуры воздуха +35°С. Второй показатель (5W20) в таблицах вообще не отображается.

Такое представление неправильно. Кроме того, термин «летняя» вязкость, или «летнее» масло с профессиональной точки зрения некорректен. Это объясняется на представленном видео . Всё дело в том, что данный параметр представляет собой режим кинематической и динамической вязкости, замеряемых при температурах +40, +100 и +150°С. Хотя рабочий диапазон температур в разных зонах моторов автомобилей колеблется от +40 до +300°С, берут его усреднённое значение.

Кинематическая вязкость – это текучесть (плотность) масляной жидкости в диапазоне температур от +40°С до +100°С. Чем жиже смазка – тем ниже этот показатель, и наоборот. Динамическая вязкость – это сила сопротивления, возникающая при перемещении двух слоёв масла, расположенных на расстоянии 10 мм друг от друга, со скоростью 1 см/сек. Площадь каждого слоя – 1 см 2 . Другими словами, испытания, проводимые с помощью специальных приборов (ротационных вискозиметров), позволяют имитировать реальные условия работы масел. Этот показатель не зависит от плотности моторного масла.

Ниже представлена таблица вязкостных параметров, по которым определяют те или иные их значения.

Таблица отражает кинематические и динамические вязкостные технические параметры при определённых температурах (+100 и +150°С), а также градиенте скорости сдвига. Этот градиент представляет собой отношение скорости перемещения поверхностей трущейся пары относительно друг друга к толщине зазора между ними. Чем выше этот градиент, тем более вязким оказывается масло для авто. Если говорить простыми словами, уровень вязкости при высоких температурах даёт информацию о том, какова толщина масляной плёнки между зазорами и насколько она прочна. На сегодняшний день спецификация SAE предусматривает 5 уровней высокотемпературных вязкостных показателей масел для автомобилей – 20, 30, 40, 50 и 60.

Индекс вязкости

Кроме вышеуказанных параметров производятся также измерения индекса вязкости. На него часто не обращают внимания. Тем не менее это важнейший параметр.

Индекс вязкости определяет температурный диапазон, в котором вязкостные свойства остаются на уровне, обеспечивающем нормальную работу двигателя. Чем этот индекс выше, тем более качественным является смазочный состав.

Независимо от того какое значение по SAE, будь то 0W30, 5W20 или 5W30, индекс вязкости масла не привязывается к нему. Он напрямую зависит от состава базовой основы. Например, у минеральных масел он имеет величину от 85 до 100, у полусинтетических 120–140, а у настоящих синтетических составов этот показатель доходит до 160–180 единиц. Это значит, что такие маловязкие масла, как 5w20 или 5W30, можно применять в моторах с турбонаддувом, имеющих температурный режим работы с широким диапазоном.

Для того чтобы увеличить индекс вязкости, в масляную смесь часто добавляют так называемые вяжущие присадки. Они расширяют диапазон температур, в котором масло будет сохранять свои основные вязкостные качества. То есть двигатель будет хорошо запускаться в морозную погоду. А при высоких температурах смазочный состав будет создавать устойчивую и вязкую плёнку в зоне соприкосновения поверхностей деталей.

Какую вязкость лучше выбрать?

По этому поводу есть много суждений, и большинство из них – ошибочные. Например:

К спортивным моделям совсем другие требования. Там главное – чтобы мотор выдержал режим предельных нагрузок и температур на протяжении гонки и не заклинил от перегрева. О долгосрочном его использовании никто не думает. При критических температурах только вязкое масло способно сохранить вяжущие свойства. Другое просто превратится в жидкость. Поэтому после каждого соревнования двигатели разбираются и тщательно диагностируются. Критичные детали тут же меняются. О маленьких зазорах в парах трения не может быть и речи.

Как же определить, какую вязкость лучше всего использовать для своего авто? В технической документации для всех автомобилей есть рекомендации производителей о том, какими должны быть вязкостные значения моторного масла. При первом ознакомлении может возникнуть недоумение – почему, например, производитель допускает применение масел с параметрами 5w20, 5W30 и 5W40? Какое же лучше заливать?

1. Если авто ещё новое и не прошло 25% от заявленного ресурса до первого капремонта – следует применять маловязкие смазывающие составы. Такие как 5W20 или 5W30. Кстати, именно малая вязкость (5W20) рекомендуется для сервисной заливки во многие марки японских гарантийных авто.
2. Если пробег составляет от 25 до 75%, должны использоваться составы с вязкостями 5W В зимний период рекомендуется также применять 5W30.
3. Если мотор уже изношен и проехал более 75% от своего ресурса – для таких автомобилей рекомендуют летом использовать 15W50, а зимой подойдёт 5W

Чем старше двигатель авто, тем больше изнашиваются его детали. Соответственно, зазоры между парами трения увеличиваются. Маловязкие составы уже не могут обеспечить нормальную смазку, масляная плёнка рвётся. Вот почему рекомендуют переводить свои авто на более вязкие моторные масла.

Исходя из всего вышеизложенного, подбор наилучшего моторного масла для тех или иных марок автомобилей – не такая простая задача, как кажется на первый взгляд. Кроме вязкостных показателей следует учесть ещё много других качественных параметров.

Степени вязкости SAE
В настоящее время единственной признанной в зарубежных странах системой классификации автомобильных моторных масел является спецификация SAE J300. SAE - это аббревиатура Общества Автомобильных Инженеров США (Society of Automotive Engineers). Вязкость масла по этой системе выражается в условных единицах - степенях вязкости SAE (SAE Viscosity Grade - SAE VG). Численные значения степеней являются условными символами комплекса вязкостных свойств (см. табл. 1).

В таблице указаны два ряда степеней вязкости: зимний - с буквой "W" (Winter), и летний - без буквенного обозначения. Сезонные (моновязкие) масла (single viscosity grade oils) зимнего ряда различаются по максимальным вязкостям низкотемпературной проворачиваемости и прокачиваемости, и по минимальной кинематической вязкости при 100°С. Степень вязкости сезонных масел летнего ряда определяется по минимальной и максимальной кинематическим вязкостям при 100°С, и по минимальной вязкости при 150°С и скорости сдвига 106 с-1.
Всесезонные масла (multiviscosity-grade oils) должны удовлетворять одновременно двум следующим критериям:
1. Максимальным вязкостям низкотемпературной проворачиваемости и прокачиваемости со степенью зимнего ряда (W).
2. Максимальной и минимальной кинематическими вязкостями при 100°С и минимальной вязкости при 150°С и скорости сдвига 106 с-1 в соответствии со степенью летнего ряда (без буквы W).

Классификация SAE J300 используется производителями двигателей для определения степеней вязкости моторных масел пригодных для использования в их двигателях и производителями масел при разработке новых составов, производстве и маркировке готовых продуктов.

Стандартные ряды вязкости:
зимний ряд: SAE 0w, 5w, 10w, 15w, 20w, 25w;
летний ряд: SAE 20, 30, 40, 50, 60.

Всесезонные (multigrade) масла, состоят из комбинации зимнего и летнего ряда разделенные знаком "тире" (например, SAE 10w-40), другие виды записи являются неверными, и использование аббревиатуры SAE для них недопустимо (например SAE 10w/40 или SAE 10w40).
Серия всесезонных масел: SAE 0w-20, 0w-30, 0w-40, 0w-50, 0w-60, 5w-20, 5w-30, 5w-40, 5w-50, 5w-60, 10w-30, 10w-40, 10w-50, 10w-60, 15w-30, 15w-40, 15w-50, 15w-60, 20w-30, 20w-40, 20w-50, 20w-60.

Классификация моторных масел по вязкости SAE J300 DEC99
В первый день июня 2001 года прекращено одновременное действие двух спецификаций "SAE J300 APR97" и "SAE J300 DEC99". С этого момента спецификация 99-го года полностью вступила в свои права.

Изменения
Изменения коснулись только лимитов вязкости проворачивания, определяемой на "имитаторе холодного пуска" CCS (Cold Cranking Simulator). Согласно новой спецификации, температура при которой проводят измерение вязкости проворачивания, понижена на 5 °С, а предельные значения вязкости проворачивания значительно увеличены для всех w-степеней.
Новые предельные значения вязкости выбирались не случайно. Для производства моторных масел 10w/15w/20w /25w-XX чаще всего применяют базовые масла с индексами вязкости менее 120 единиц. Низкотемпературная вязкость таких масел повышается приблизительно в 2 раза, при каждом понижении температуры измерения на 5 °С. Предельные значения новой спецификации для этих степеней увеличены в два раза, по сравнению с прежними. При производстве всесезонных моторных масел 0w/5w-XX, все большее применение находят синтетические и высокоочищенные гидрокрекинговые базовые масла с высокими индексами вязкости. Низкотемпературные вязкости таких масел каждый раз повышаются менее чем в два раза при понижении температуры измерения с шагом 5 °С. Предельные значения для этих степеней увеличены менее чем в два раза.
Новые лимиты вязкости подобраны таким образом, чтобы уменьшить вероятность того, что моторные масла ранее классифицированные по спецификации SAE J300 APR97 получат более низкотемпературную степень вязкости W исключительно благодаря изменениям в спецификации SAE J300.

Причины изменения
Известно, что ограничения по максимальной вязкости проворачивания включены в набор требований стандарта SAE J300 не случайно. Производители двигателей получали информацию о температурах, при которых динамическая вязкость масел различных степеней достигает значений 3250-6000 мПа*с (диапазон вязкостей обусловлен различием температур испытаний от - 30 °С до - 5 °С, что существенно влияет на мощность аккумуляторной батареи и воспламеняемость топлива). По результатам прежних испытаний на полноразмерных двигателях было установлено, что при таких вязкостях и соответвующих температурах еще возможно проворачивание коленчатого вала стартером со скоростью, обеспечивающей успешный запуск двигателя.
В отличие от двигателей, которые использовались при определении прежних лимитов, современные двигатели демонстрируют успешный запуск при более высоких значениях вязкости и при более низких температурах. После проведения необходимых испытаний, отдел Топлив и Смазочных материалов SAE утвердил новые значения лимитов температур и вязкостей:

По спецификации SAE J300, вязкости масел определяются при условиях, близких к реальным. Летнее масло имеет достаточную вязкость, чтобы обеспечить надежное смазывание при высокой температуре, но оно слишком вязкое при низкой температуре, в результате чего при низкой температуре воздуха затрудняется пуск двигателя. Маловязкое зимнее масло облегчает холодный пуск двигателя при низкой температуре, но не обеспечивает его смазывание летом, когда температура масла в двигателе превышает 100°С. Именно по этим причинам наибольшее распространение сегодня получили всесезонные сорта масел, имеющие меньшую зависимость вязкости от температуры.

Таким образом степень вязкости SAE помогает определить диапазон температуры окружающей среды, при котором масло обеспечит нормальную работу двигателя - его проворачивание стартером, прокачивание масла насосом по смазочной системе при холодном пуске и надежное смазывание летом при длительной работе в режиме максимальных скоростей и нагрузок.

Показатели низкотемпературной вязкости
максимальная допустимая вязкость масла при запуске холодного двигателя, обеспечивающая проворачиваемость коленчатого вала со скоростью, необходимой для успешного запуска двигателя, а также температура, соответствующая такой вязкости;
прокачиваемость масла определяется как наименьшая температура, при которой вязкость не превышает определенной величины (60 000 мПа с), обеспечивающей прокачивание по масляной системе.

Методы тестирования

Максимальная низкотемпературная вязкость проворачиваемости определяется на имитаторе запуска холодного двигателя (CCS) по стандарту ASTM D 5293 и измеряется в сантипуазах (мПа с). Установлено, что от этой вязкости зависит число оборотов коленвала двигателя во время "зимнего пуска".

Вязкость прокачиваемости определяется по стандарту ASTM D 4684 и характеризует возможность притока масла в масляный насос и создания нужного давления в системе смазки при запуске двигателя. Определение вязкости прокачиваемости было введено после того, как было замечено, что некоторые масла (SAE 10w-30 и SAE 10w-40) после пребывания определенного времени (более 24 часов) при низкой температуре, теряют текучесть и становятся желеобразными.

Производители масел часто приводят сравнение легкости запуска двигателя и скорости достижения маслом удаленных точек смазывания при разных степенях вязкости применяемых масел. Подобные аргументы позволяют убедить потребителей в необходимости применения новых высококачественных продуктов с улучшенными низкотемпературными свойствами (рис. 2).

Рисунок 2 наглядно показывает, что масла зимнего ряда с более низкой степенью низкотемпературной вязкости (SAE 5w....., SAE 10w...) выгодно применять для облегчения запуска двигателя и существенного снижения его износа, поскольку в первые секунды работы двигателя, при недостаточном поступлении масла к удаленным точкам смазывания, проявляется наиболее сильное изнашивание.

Рис. 2. Сравнение вязкости при 0°С масел с разной степенью вязкости по SAE

В качестве дополнительной информации о низкотемпературной вязкости при создании нового масла или при изменении рецептуры, SAE рекомендует определять некоторые новые характеристики: температуру прокачиваемости по методу ASTM D 3829, вязкость при низкой температуре и низкой скорости сдвига (тенденцию к желеобразованию или индекс желатинизации) на сканирующем вискозиметре Брукфильда по методу ASTM D 5133, 5133, а также фильтруемость моторных масел при низкой температуре, которая показывает тенденцию образования твердых парафинов или других неоднородностей, способных к закупориванию масляного фильтра.

Показатели высокотемпературной вязкости
Показатели высокотемпературной вязкости моторных масел оцениваются на основе следующих значений:
. минимальной и максимальной вязкости масла (сСт) при температуре 100°С (по стандарту ASTM D 445);
. минимальной вязкости при температуре 150°С и высокой скорости сдвига (106 с-1) (метод ASTM D 4683 или, в Европе, метод СЕС L-36-А-90).

При эксплуатации двигателя особенно важна высокотемпературная вязкость при большой скорости сдвига, которая показывает поведение масла в узких узлах трения двигателя - в подшипниках коленчатого и распределительного валов, кривошипно-шатунного механизма и т.д.

Необходимая степень вязкости
Необходимая вязкость масла определяется на основании следующих факторов:
. особенности конструкции;
. степень износа двигателя;
. температура окружающей среды;
. режим работы двигателя.

При выборе степени вязкости моторного масла, следует руководствоваться рекомендациями производителя конкретного двигателя. Эти рекомендации основываются на конструктивных особенностях двигателя - степень нагрузок на масло, гидродинамическое сопротивление масляной системы, производительность масляного насоса, максимальные температуры масла в различных зонах двигателя в зависимости от температуры окружающей среды (особенности систем охлаждения).

Категории масел для дизельных двигателей коммерческих автомобилей
Данные категории обозначаются буквой С (commercial). Старые категории API CA и CB не обсуждаются.

категория API CC (устаревшая):
. Категория введена в 1961 году. Масла для дизельных двигателей без наддува. Допускается применение для двигателей с турбонаддувом, работающих в легком или среднем режиме и для бензиновых двигателей большой мощности. Масла данной категории содержат антикоррозийные присадки и присадки предотвращающие образование высоко- и низкотемпературных отложений.

категория API CD (устаревшая):
. Категория введена в 1955 году. Типичная категория масел для дизельных двигателей с турбонаддувом и без, для которых требуется эффективный контроль за накоплением продуктов износа. Допускается применение топлива с повышенным содержанием серы. Масла содержат присадки предотвращающие образование высокотемпературных отложений и предохраняющие подшипники от коррозии.
. Соответствует требованиям MIL-L-2104C/D.

категория API CD + (устаревшая):
. Категория создана для удовлетворения требованиям японских автопроизводителей. Масла обладают повышенной устойчивостью к окислению, загущению (под влиянием накопления сажи) и повышенной защитой клапанного механизма от износа.

категория API CD-II (устаревшая):
. Категория введена в 1987 году. Масла данной категории предназначены для двухтактных дизельных двигателей. Эффективно подавляют износ и образование шлама.
. Соответствует всем требованиям категории API CD.

категория API CE (устаревшая):
. Категория введена в 1987 году. Масла предназначены для форсированных и мощных дизельных двигателей с турбонаддувом и без, работающих как при малых оборотах и больших нагрузках, так и при больших оборотах и больших нагрузках.
. Заменяет масла категорий API CC и CD в более старых двигателях.

категория API CF (действующая):
. Категория введена в 1994 году. Масла предназначены для внедорожной техники, для двигателей с распределенным впрыском, включая двигатели работающие на топливе с содержанием серы более 0,5% от массы. Масла данной категории эффективно подавляют образование нагара на поршнях и коррозию медных сплавов подшипников.
. Заменяет масла категории API CD в более старых двигателях.

категория API CF-2 (действующая):
. Категория введена в 1994 году. Масла предназначены для высоконагруженных двухтактных дизельных двигателей. Эффективно подавляют износ цилиндров и залегание (закоксование) поршневых колец.
. Заменяет масла категории API CD-II в более старых моделях.

категория API CF-4 (действующая):
. Категория введена в 1990 году. Масла предназначены для высокоскоростных мощных четырехтактных дизельных двигателей с турбонаддувом и без него, устанавливаемых на мощных магистральных тягачах. Отвечают всем требованиям качества категории API CE и, кроме того, обладают меньшим расходом на угар и меньшей склонностью к нагарообразованию на поршнях. При согласовании с требованиями категории API SG (API CF-4/SG), могут быть применены для бензиновых двигателей легковых и малых грузовых автомобилей. Отвечают повышенным требованиям по токсичности отработанных газов.
. Заменяет масла категории API CE в более старых двигателях.

категория API CG-4 (действующая):
. Категория представлена в 1995 году. Масла предназначены для высоконагруженных, высокоскоростных, четырехтактных дизельных двигателей грузовых автомобилей магистрального типа использующих топливо с содержанием серы менее 0,05% от массы и немагистрального типа (содержание серы может достигать 0,5% от массы). Эффективно подавляют образование высокотемпературного нагара на поршнях, износ, пенообразоване, окисление, образование сажи (эти свойства необходимы для двигателей новых магистральных тягачей и автобусов). Категория создана для удовлетворения требованиям стандартов США по токсичности отработанных газов (редакция 1994 года).
. Заменяет масла категорий API CD, API CE и API CF-4. Основным недостатком, ограничивающим применение масел данной категории в мире, является относительно большая зависимость ресурса масла от качества применяемого топлива.

категория API CH-4 (действующая):
. Проектное название API PC-7. Категория представлена 1 декабря 1998 года. Масла данной категории предназначены для высокоскоростных, четырехтактных двигателей выполняющих требования жестких стандартов 1998 года по токсичности отработанных газов. Отвечают высочайшим требованиям не только американских, но и европейских производителей дизельных двигателей. Специально сформулированы для применения в двигателях, использующих топливо с содержанием серы до 0,5% от массы. В отличие от категории API CG-4, допускается применение дизельного топлива с содержанием серы более 0,5%, что является важным преимуществом в странах, в которых распространены высокосернистые топлива (Южная Америка, Азия, Африка). Масла удовлетворяют повышенным требованиям по уменьшению износа клапанов и уменьшению образования нагара.
. Заменяют масла категорий API CD, API CE, API CF-4 и API CG-4.

категория API PC-7.5 (проект)
. В январе 1999 года требования по токсичности отработанных газов были существенно ужесточены. Для удовлетворения этим требованиям североамериканские автопроизводители внесли ряд конструктивных изменений в свои двигатели, что привело к увеличению уровня образования сажи в моторных маслах в три-пять раз. Для предотвращения вредных последствий наличия сажи в моторном масле (увеличение степени износа деталей двигателя и загущение масла), необходимо было ввести ряд дополнительных требований и испытаний. С этой целью предполагалось создать новую категорию с проектным названием API PC-7.5. Однако "Mack Truck" и "Cummins" создали новые методы испытаний Mack T-8E, Mack T-9, Cummins M-11 и выпустили собственные спецификации - Mack EO-M Plus и Cummins CES 20076. Требования данных спецификаций были признаны достаточными для удовлетворения требований к новым маслам со стороны других автопроизводителей и были включены, как дополнительные, в категорию API CH-4. Потребность в новой категории API PC-7.5 отпала.

категория API PC-8 (проект)
. Проект создавался для удовлетворения потребностей японских автомобилестроителей. Был рекомендован для двигателей с пониженной эмиссией выхлопных газов. Не получил большой известности в связи с созданием нового японского стандарта JASO DX-1.

категория API PС-9 (проект)
. Эта категория проектируется в связи с новыми экологическими требованиями, которые сформулированы Американским агентством по охране окружающей среды (EPA). Основным способом удовлетворения этих требований является система рециркуляции отработанных газов (AGR - exhaust gas recirculation). Для этого требуются изменение конструкции двигателей и придание новых эксплуатационных свойств моторным маслам. Одновременно прогнозируется повышение удельных мощностей двигателей. Основные отличия работы моторного масла в условиях рециркуляции выхлопных газов и повышенной удельной мощности:
. - тенденция к образованию сильных кислот;
. - повышенное образование сажи и, в связи с этим, загущение масла и повышенный износ деталей двигателя;
. - более высокотемпературный режим работы двигателя и масла.
. Для оценки повышенных эксплуатационных свойств, вводятся новые моторные испытания на стендовых двигателях с рециркуляцией выхлопных газов:
. - Cat 1Q,
. - Mack T-10,
. - Cummins M-11.
. Категорию API PC-9 предполагается ввести в действие в 2002 году.

Таблица 4. Сравнение требований к новейшим американским категориям моторных масел для дизельных двигателей.

Таблица 5. Примерный состав присадок в американских моторных маслах для дизельных двигателей, в % (от массы)

По старой системе API, основные свойства и назначение масла обозначались принятыми терминами и буквами. На сегодня эта система отменена, но в названиях современных марок масел иногда встречаются применявшиеся ране термины. Основные обозначения:
. Regular oil - минеральное масло без присадок, полученное путем вакуумной дистилляции без дальнейшей обработки (straight mineral oil);
. Premium oil - минеральное масло с противоокислительными присадками;
. Heavy Duty oil, HD oil - масло с противоокислительными, моющими и диспергирующими присадками для мощных двигателей;
. ML - масло для бензиновых двигателей, работающих в легких условиях (L - light);
. ММ - масло для бензиновых двигателей, работающих в умеренно тяжелых условиях (М - moderate);
. MS - масло для бензиновых двигателей, работающих в тяжелых условиях (S - severe);
. DG - масло для дизельных двигателей, работающих в легких условиях (G - general);
. DM - масло для дизельных двигателей, работающих в умеренно тяжелых условиях (М - moderate);
. DS - масло для дизельных двигателей, работающих в тяжелых условиях (S - severe).

Категория энергосберегающих масел
Моторные масла, отличающиеся низкой вязкостью как при низкой, так и при высокой температуре могут быть сертифицированы на соответствие категории API EC "энергосберегающее" масло ("Energy Conserving" Oil). Ранее энергосбережение определялось по методике Последовательности VI (Sequence VI, ASTM RR D02 1204). Данная методика использовалась для сертификации масел категории API SH на уровни (степени) энергосбережения: API SH/EC - 1,5% экономии топлива и API SH/ECII - 2,7% экономии топлива, по сравнению с эталонным маслом SAE 20w-30.
С 1 августа 1997 года экономия топлива определяется по новой методике ASTM RR D02 1364, Последовательность VIA (Sequence VIA), согласно которой маслу может быть присвоена только одна степень энергосбережения (ЕС). Пример: API SJ/EС.
Энергосберегающие масла предназначены для легковых и грузовых автомобилей малой грузоподъемности. В настоящее время разрабатывается аналогичная категория масел для мощных дизелей.

Подробнее с текущей ситуацией и прогнозом развития рынка смазочных масел можно познакомиться в отчете в отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков « Рынок масел в России ».

Основным параметром при выборе моторного масла является степень его вязкости. Многие автолюбители слышали этот термин, встречали его на этикетках канистр с маслом, но вот что означают изображенные там цифры и буквы, а также зачем нужно применять эту технологическую жидкость с определенной степенью вязкости на определенном моторе, знают не все. Сегодня мы раскроем секреты вязкости моторных масел.

Прежде всего, определим значимость степени вязкости масла для двигателя. В двигателе множество деталей, которые во время работы соприкасаются друг с другом. В «сухом» двигателе работа таких деталей продлится недолго, так как из-за взаимного трения они истачиваются и относительно быстро выходят из строя. Поэтому в двигатель заливают моторное масло – техническую жидкость, которая покрывает все трущиеся детали масляной пленкой и предохраняет их от трения и износа. У каждого масла есть своя степень вязкости – то есть, состояние, в котором масло остается достаточно жидким для выполнения своего главной функции (смазки рабочих частей двигателя). Как известно, в отличие от охлаждающей жидкости, температура которой во время езды всегда стабильна и находится на уровне 85-90 градусов, моторное масло более подвержено воздействию внешних и внутренних температур, колебания которых весьма существенны (при некоторых условиях эксплуатации масло в двигателе разогревается до 150 градусов).

Чтобы избежать закипания масла, вследствие которого может быть нанесен ущерб двигателю машины, специалисты по изготовлению этой технической жидкости определяют его вязкость – то есть способность оставаться в рабочем состоянии при воздействии критических температур. Впервые степени вязкости масла были определены специалистами Американской ассоциации автомобильных инженеров (SAE). Именно эта аббревиатура встречается на упаковках масла. Следом за ней идут цифры, разделенные латинской буквой W (она означает приспособленност ь моторного масла к работе при низкой температуре) – например, 10W-40.

В этом ряду цифр 10W обозначает низкотемпературн ую вязкость – порог температуры, при которой двигатель автомобиля, заправленный этим маслом, может завестись «на холодную», а масляный насос прокачает техническую жидкость без угрозы сухого трения деталей мотора. В указанном примере минимальной температурой является «-30» (от цифры, стоящей перед буквой W отнимаем 40), в то время как, отняв от цифры 10 цифру 35, получаем «-25» — это так называемая критическая температура, при которой стартер сможет провернуть мотор и завестись. При этой температуре масло становится густым, но его вязкости все еще хватает, чтобы смазать трущиеся части двигателя. Таким образом, чем больше цифра перед буквой W, тем при меньшей минусовой температуре масло сможет пройти через насос и оказать «поддержку» стартеру. Если же перед буквой W стоит 0, то это означает, что масло прокачается насосом при температуре «-40», а стартер прокрутит двигатель при минимально возможной температуре «-35» — естественно, учитывая жизнеспособность аккумуляторной батареи и исправность .

Цифра «40», стоящая после буквы W в приведенном нами примере, обозначает высокотемператур ную вязкость – параметр, определяющий минимальную и максимальную вязкость масла при его рабочих температурах (от 100 до 150 градусов). Считается, что чем число после буквы W больше, тем вязкость моторного масла выше при указанных рабочих температурах. Точной информацией о том, с какой высокотемператур ной вязкостью масло необходимо для определенного двигателя, располагает исключительно производитель автомобиля. Так что рекомендуем соблюдать требования автопроизводител я к моторным маслам, которые обычно указываются в руководстве по эксплуатации.

Определяется степень вязкости масла по принятой международной номенклатуре SAE J300, в которой масла по степени вязкости делятся на три типа: зимние, летние и всесезонные. К зимним маслам по степени вязкости относят жидкости с параметрами SAE 0W, SAE 5W, SAE 10W, SAE 15W, SAE 20W. К летним маслам по степени вязкости относят жидкости с параметрами SAE 20, SAE 30, SAE 40, SAE 50, SAE 60. Наконец, к самым распространенным в настоящее время маслам по степени вязкости относятся всесезонные — SAE 0W-30, SAE 0W-40, SAE 5W-30, SAE 5W-40, SAE 10W-30, SAE 10W-40, SAE 15W-40, SAE 20W-40. Они – наиболее практичные из всех, так как их температурные параметры оптимально сбалансированы для применения при различных критических температурах.

Чтобы подобрать масло с оптимальной для вашего двигателя степенью вязкости, нужно руководствоватьс я двумя правилами.

1. Выбор степени вязкости масла по климатическим условиям. Не секрет, что масло с одной и той же степенью вязкости (например, SAE 0W-40) будет вести себя по-разному, когда автомобиль эксплуатируется в регионе страны с жарким или, напротив, холодным климатом. Поэтому при подборе масла нужно помнить, что чем выше температура воздуха в регионе, в котором эксплуатируется автомобиль, тем больше должен быть класс вязкости моторного масла, который можно определить по цифре, стоящей перед буквой W. Вот как выглядят температурные режимы, при которых рекомендуется использовать масло с той или иной степенью вязкости:

SAE 0W-30 — от -30° до +20°C;

SAE 0W-40 — от -30° до +35°C;

SAE 5W-30 — от -25° до +20°C;

SAE 5W-40 — от -25° до +35°C;

SAE 10W-30 — от -20° до +30°C;

SAE 10W-40 — от -20° до +35°C;

SAE 15W-40 — от -15° до +45°C;

SAE 20W-40 — от -10° до +45°C.

2. Выбор степени вязкости масла по сроку . Чем старше автомобиль, тем более изнашиваются в нем трущиеся пары – детали, которые в процессе работы силового агрегата соприкасаются друг с другом, и зазоры между ними увеличиваются. Соответственно, чтобы эти детали и в дальнейшем могли выполнять свои функции, необходимо, чтобы масляная пленка на их поверхностях была более вязкой. То есть, для двигателей, выработавших половину своего ресурса, необходимо покупать масла с большей степенью вязкости, а для новых – с меньшей.

Что такое SAE ?

SAE – это сообщество автомобильных инженеров (англ. Society of Automobile Engineers , SAE) - источник технической информации и опыта, используемого в разработке, производстве, обслуживании и управлении транспортных средств для использования на земле или море, в воздухе или космосе.

SAE классификация масел по вязкости, разработанная Американской ассоциацией автомобильных инженеров (SAE), подразделяет масла на классы по текучести, т.е. способности масла течь и одновременно "прилипать" к поверхности металла. Она действует в Европе, США, Японии и других странах.

Для справки.

Вязкость жидкости - это выражение внутреннего трения ее молекул друг с другом. Считается, что вязкость - это сопротивление, которое препятствует передвижению одной частицы масла.

Кинематическая вязкость моторных масел измеряется при двух температурах (40°С и 100°С) в сантистоксах (сокращенно cST или сСт). Она и измеряется, например, в капилляр-визкозиметрах, как время вытекания определенного количества масла из очень узкого сосуда при воздействии силы тяжести в мм 2 /с.

Динамическая вязкость измеряется в миллипаскаль-секундах при температуре 150°С (сокращенно: mPas или мПа·с).

Прокачиваемость - способность масляного насоса прокачать масло при минимальной температуре.

Проворачиваемостъ - способность стартера проворачивать двигатель при минимальной температуре.

Класс SAE сообщает потребителю диапазон температуры окружающей среды, в котором масло обеспечит проворачивание двигателя стартером (первая слева колонка), прокачивание масла масляным насосом по смазочной системе двигателя под давлением при холодном пуске в режиме, не допускающем сухого трения в узлах трения (вторая слева колонка), и надежное смазывание летом при длительной работе в максимальном скоростном и нагрузочном режиме.

Классификация SAE J 300 APR 97

* Вязкость измеряется по методу ASTM D 5293 на вискозиметре CCS.
** Вязкость измеряется по методу ASTM D 4684 на вискозиметре MRV; напряжение сдвига не допускается при любом значеи вязкости.
*** Вязкость измеряется по методу ASTM D 445 на капиллярном вискозиметре (кинематическая).
**** Вязкость измеряется по методам ASTM D 4683 или CEC L-36-A-90 на коническом имитаторе подшипника.
*a Это значение для классов SAE 0W-40, 5W-40, 10W-40.
*аа Это значение для классов SAE 40, 15W-40, 20W-40, 25W-40.

Классификация подразделяет моторные масла на шесть зимних классов (0W, 5W, 10W, 15W, 20W и 25W) и пять летних (20, 30, 40, 50 и 60). В этих рядах большим числам соответствует большая вязкость. Всесезонные масла, пригодные для круглогодичного применения, обозначают сдвоенным номером, один из которых указывает зимний, другой - летний класс, например, SAE 5W-30 или 10W-40, 15W-40, 20W-50 и т. п.

Классификация SAE J 300 APR 97 для зимних масех устанавливает максимальные значения динамической вязкости при низких температурах и минимальные значения кинематической вязкости при 100°С. Для летних масех установлены пределы кинематической вязкости при 100° С и минимальные значения динамической вязкости при 150°С и скорости сдвига 106 с -1 .

Всесезонные масла отвечают требованиям к одному из зимних и к одному из летних масел одновременно, т. е. обладают очень пологой зависимостью вязкости от температуры. Это достигается загущеннием маловязких масел специальными макрополимерными присадками, повышающими индекс вязкости, иначе говоря, загущающими масло в области высоких температур больше, чем в области низких температур, и (или) использованием синтетических компонентов в качестве основы масла.

Примерное соответствие российской (ГОСТ 17479.1-85) и SAE классификаций

Обращаем внимание на то, что для двигателей различной конструкции температурные диапазоны работоспособности масла данного класса по SAE существенно различаются. Они зависят от мощности стартера, минимальной пусковой частоты вращения коленчатого вала, требуемоего для пуска двигателя, от производительности масляного насоса, от гидравлического сопротивления маслоприемного тракта и многих других конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов (техническое состояние автомобиля, качество бензина или дизтоплива квалификация водителя и т. п.).

Сочетание значений вязкости летнего и зимнего сортов масла не означает арифметического сочетания свойств вязкости. Так, например, масло 5W-30 рекомендовано к эксплуатации при температурах окружающей среды от -30 до +20°С. Вместе с этим летнее масло 30 может работать при температурах до 30°С, но только выше нуля.

Каждый двигатель каждой марки автомобиля отличается уникальным сочетанием степени форсированности, теплонапряженности, особенностей конструкции, применяемых материалов и так далее, вплоть до качества обработки поверхностей. Таким образом, владельцу Subaru не следует слепо использовать таблицу допустимых температур Chrysler.

Для автомобилей «Жигули» эта таблица выглядит следующим образом

Следует помнить, что классификация SAE J 300 распространяется только на вязкостно-температурные свойства моторных масел и не сообщает никакой информации об их эксплуатационных качествах.

Наличие двух цифр, разделенных буквой W говорит о всесезонности масла. При этом первая цифра фиксирует минимальную отрицательную температуру, при которой двигатель можно будет провернуть. Так, масло 0W40 должно прокачиваться от -35ºС, 15W40 – от -20ºС. Вторая цифра определяет вязкость масла при температуре 100ºС, точнее – не саму вязкость, а допустимый диапазон ее изменения. Так, для «тридцатки» вязкость при 100ºС может меняться в диапазоне от 9.3 до 12.5 сСт (сантистоксов – единиц измерения вязкости), для «сороковки» - от 12.5 до 16.5 сСт, а для «пятидесятки» - от 16.3 до 21.9 сСт. То есть кинематическая вязкость в пределах допустимого диапазона может меняться на 10…15%. Российская классификация по вязкости дает значительно более жесткий допуск по диапазону изменения вязкости – чаще всего не более 2 сСт, а для наиболее ответственных масел – не более 1 сСт…
Чем больше вязкость масла, тем толще масляные пленки образуются в парах трения двигателя – в подшипниках коленчатого вала, под поршневыми кольцами … И чем толще – тем лучше, ведь они защищают от износа.
Но и мощность мотора, и расход масла на угар, и даже, как это не парадоксально, температуры его деталей, а значит, общая надежность двигателя, зависят от вязкости масла.
Для начала, давайте разберемся, откуда берутся пленки и от чего зависит их толщина? Наверное, все видели, как покатушки на водных лыжах. Явление это называется глиссированием, и, чтобы оно возникло, требуется три условия. Во-первых, нужна скорость – то есть относительное движение поверхностей. Во-вторых, нужно определенное положение лыж относительно поверхности воды – так называемый «угол атаки». И, наконец, нужна сама вода – то есть некая вязкая среда, на которую будет опираться лыжник.
В моторе все это есть. Скорость – от вращения коленчатого вала, угол атаки формируется либо зазором в круглом подшипнике коленчатого вала, либо обеспечивается на стадии производства деталей заданием нужных профилей рабочих поверхностей и корректируется в процессе обкатки. А вместо воды - масло.
Кстати, если в пленках в подшипниках никто не сомневался, то в том, что они есть под поршневыми кольцами, сомнения были развеяны только в 80-х годах прошлого века. Тогда практически одновременно и у нас, и в Штатах, и в Японии были поставлены эксперименты, с помощью которых были измерены их толщины и выявлены некоторые законы их жизни в цилиндрах двигателя, в том числе – зависимость от вязкости масла. Кстати, автор этой статьи в этих работах принимал непосредственное участие. Но это так, к слову…
И, кроме всего прочего, была выявлена очень забавная особенность зависимости мощности мотора от толщины масляного слоя и, в частности, от вязкости моторного масла. Есть определенная, оптимальная толщина масляного слоя, при котором мощность потерь трения будет минимальной. То есть что более тонкая, что более толстая пленка приведет к снижению мощности мотора. Следовательно, эффективная мощность мотора при оптимальной толщине пленки будет максимальной. Но эта оптимальная толщина слоя масла своя для каждого режима и, более того, она зависит от конструкции и реального состояния мотора, потому что зазоры весь период жизни мотора меняются, а они в большой степени определяют те самые углы атаки, формирующие подъемную силу.
Но общая зависимость едина – чем больше обороты, точнее – скорость поршня, тем больше оптимальная толщина масляной пленки. Но это – для повышения мощности двигателя. Казалось бы, все понятно – хочешь форсировать мотор, лей масло погуще… И опять все не так просто – ведь та самая мощность трения, которую мы пытаемся минимизировать, с ростом вязкости тоже растет, причем практически прямо пропорционально. И снова – надо искать некий оптимум.
Это можно сделать с помощью современных методов математического моделирования процессов трения в двигателе – они работают достаточно надежно. Но нам будет интереснее и показательнее обратиться непосредственно к мотору – где и на каких режимах какое масло ему выгоднее…
Итак, понятно, что оптимального общего рецепта по выбору масла для всех моторов сразу нет и быть не может. Но попробуем подобрать нечто наилучшее для какого-то конкретного мотора. В нашем случае это будет полуторолитровый мотор для ВАЗа 08-10 семейств. Причем можно смело утверждать, что большой разницы в рекомендациях для восьми- или шестнадцатиклапанников не будет – по «низу» они практически одинаковы. Мотор – прилично собранный и качественно обкатанный, то есть мы находимся в области нормальных моторов с невысокой степенью износа, составляющих немалый процент парка отечественных автомобилей.
И задачу мы поставим достаточно прозрачную- как влияет первая и вторая цифра классификации вязкости по SAE (те, что до и после буковки W) на основные характеристики мотора – мощность, экономичность и скорость износа, то бишь – ресурс. Для этого выбрано по две канистры шести моторных масел Shell Helix – с различным набором соотношений интересующих нас цифр – от 5 до 15 для первой и от 30 до 60 для второй.
Чтобы увеличить количество вариантов вязкости, испытания будут вестись для различных сроков наработки каждого масла. Сначала замеры мощности и расхода топлива на фиксированных режимах для свежего масла, потом наработка на нем двадцати моточасов, а потом – повтор измерений. По мере наработки вязкость масла меняется, и характеристики мотора будут несколько различаться. Естественно, будем отбирать пробы масла на каждой стадии испытаний для того, чтобы измерить реальную вязкость. А накатывать мотор будем на тех режимах, где скорость износа практически нулевая – средних оборотов и нагрузок.
Что показали испытания? Первая цифра классификации SAE при прогретом моторе практически ни на что не влияет. Все замеренные показатели мощности и расхода топлива для трех масел SAE 5W40, 10W40 и 15W40 легли в пределы погрешности измерений, причем для каждого из циклов замеров – свежего и поработавшего масла. Итак, низкотемпературная вязкость и минимальная температура прокачиваемости на мощность и расход практически не влияет.

Чем вязче масло, тем меньше изнашивается мотор

А ресурс? Проверить экспериментом это сложно, но по логике очевидно, что чем быстрее масло начинает прокачиваться через систему смазывания, тем ниже интенсивность «пускового» износа. Поэтому чем меньше первая цифра, тем меньше мотор изнашивается при холодом пуске. Кстати, это будет заметно и по самому поведению автомобиля – на таком масле он быстрее начинает принимать нагрузку по мере прогрева:

Так меняется «оптимальность» масла в зависимости от сезона эксплуатации мотора. Зимой масло в поддоне холоднее, значит, его температура и в узлах трения будет ниже. Отсюда – отходим от «сороковки» и приближаемся к «тридцатке» .

Со второй цифрой сложнее. Мы построили графики зависимости крутящего момента двигателя при работе на маслах с различной вязкостью и сразу прорисовались те самые оптимумы. Причем, что интересно, подтвердилось и то, что по мере увеличения оборотов двигателя этот оптимум смещался в зону более высоких вязкостей. Так, если мотор преимущественно работает на режимах умеренных оборотов (2000…3000 об/мин), то есть на режимах обычной эксплуатации по городскому циклу, то «сороковка» близка к оптимуму. А вот при высоких оборотах, выше 4000 об/мин, оптимум смещается ближе к «пятидесятке»:

«Оптимумы» механических потерь двигателя. Чем выше обороты, тем в область более вязких масел приходится сдвигаться

С ресурсом эксперимент не поможет, слишком много времени он потребует. Но, используя методы математического моделирования процессов изнашивания деталей ДВС, можно показать, в общем-то, очевидное. Если исключить пусковой износ, на который влияют в основном присадки, включенные в состав базового пакета, то зависимость очевидна – чем больше вязкость, тем меньше износ.

Так ли все очевидно? И настолько ли лучше масло с большей вязкостью? Вот здесь стоит обратиться к случаю из нашей реальной практики, весьма показательному.
Единожды, доводя на стенде тюнинговый мотор, собранный с индивидуальной подгонкой по зазорам в цилиндропоршневой группе, мы столкнулись со странной, на первый взгляд, ситуацией. Мотор обкатывался на стенде на обычной «сороковке», после чего на этом же масле сняли кривую крутящего момента. Все было прогнозируемо, получили практически то, чего ожидали при использованных настройках мотора. А потом, к приезду клиента, залили «пятидесятку», на которой в дальнейшем планировалось гонять мотор. И ожидали еще прибавки момента. Но мотор по всем оборотам неожиданно «затупел»:

Измерения на стенде все подтвердили - потеряно 12% (!) мощности на высоких оборотах.
А решение задачи было вовсе нетривиально! Вскрытие мотора показало интересную картину, характерную для начала температурного задира поршней во всех цилиндрах:

Вот она, причина падения мощности. Из-за повышенных температур поршни стало «раздувать» и они начали подклинивать. Свидетельство этого – сбитый до металла нагар на головке поршня и начало задира. .

Ответ дало математическое моделирование. Дело в том, что масляные пленки, формируемые поршневыми кольцами, дают серьезное тепловое сопротивление – ведь то тепло, которое принимается поршнем от газов в камере сгорания, процентов на 60 отводится через кольца. А теплопроводность масла очень низкая! И чем толще пленки, тем меньше тепла отводится от поршня. Вот его температуры и растут! А с температурами увеличивается и сам размер поршня – ведь все металлы при нагревании расширяются. А исходные зазоры и так были достаточно малыми – уж так собирали мотор.
Так вот, наши оценки показали, что простой переход с «сороковки» на «пятидесятку» для нашего мотора дает увеличение температур поршня градусов на 8…12 градусов в зависимости от режима его работы. А это – очень даже немало. Но кто это учитывает в выборе масла?
И еще… Очевидно, что чем толще пленки масла остаются в цилиндре, тем больше его улетит в трубу, то есть израсходуется на угар. Поэтому при использовании более вязких масел чаще всего придется столкнуться с ситуацией большего их расхода. Но, если мотор исправен, заметно это будет только при длительной работе на режимах с высокими оборотами…
И, наконец, последний и самый главный вопрос – так какое масло лить? А ответ прост – только масла тех групп вязкости, которые рекомендованы производителем. Причем – МОТОРА, а не МАСЛА!

Александр Шабанов