Влияние плотности моторного масла на его показатели при использовании в ДВС

Моторные масла при разных температурных условиях могут демонстрировать разные свойства. Основное назначение – это предотвращать возможность «сухого» трения, которое может возникнуть в случае выдавливания смазки зоны контакта. Есть крайне нагруженные зоны, куда с помощью масляного насоса смазывающая жидкость подается под давлением.

Завод-изготовитель автомобиля в сервисной книжке указывает предпочтительные виды масел для разных узлов транспортного средства. Однако реклама, звучащая из всех видом средств массовой информации (СМИ), призывает покупать именно определенный сорт и тип расходного материала. Рекламное воздействие поддерживают и на станциях технического обслуживания, где приходится проходить регулярные ТО. Поэтому менеджеры, заинтересованные в реализации определенного товара часто навязывают пользователю определенные типы смазочных средств.

Есть смысл разобраться, а что конкретно нужно тому или иному типу авто. Желательно понимать, в чем превосходство определенного брендового масла перед остальными. Стоит ли покупать дороже, чем реально возможно.

Основные характеристики моторных масел

Рассматривая смазочную жидкость для собственного автомобиля, владелец обращает внимание на ряд основных характеристик. Современный автовладелец заметно отличается от тех, что встречались лет 30…40 назад. В те годы авто приобреталось один-два раза в течение жизни.

Часто оно служило нескольким поколениям, поэтому к режимам эксплуатации относились иначе. Чем заправить картер силовой установки особенно не задумывались. Знали, что желательно производить замену моторного масла через каждые 5 или 10 тысяч км пробега. В автомагазинах, а также на СТО предлагались две марки автола, различающиеся по вязкости:

• жидкое масло приобретали для зимней эксплуатации. При запуске на морозе оно оказывало меньшее сопротивление;
• густое масло старались заливать с наступлением теплых дней. В горячем моторе оно сохраняло свои свойства даже в самую жару. Для многих автолюбителей поездки в отпуск на юг были естественным способом оказаться на берегу моря. Дневной пробег составлял 1000-1500 км.

К основным показателям, характеризующим свойства смазочных жидкостей, относят:

• вязкость. При этом специалисты вносят несколько основных понятий к этому критерию, выделяя относительные характеристики, связанные с плотностью масла (кинематическую и динамическую вязкости). Так как несущая основа в зависимости от температуры ведет себя весьма неоднозначно, то вводится еще одна характеристика – индекс вязкости, который указывает, как изменяются вязкопластические свойства в зависимости от температуры;
• испаряемость. Любая жидкость, имеющая свободную поверхность (поверхность раздела между жидкой фракцией и окружающим воздухом), образует пар. Интенсивность парообразования зависит от длины и массы молекул несущей основы. Чем меньше молекулярная масса или короче сами молекулы, тем проще происходит отделение от жидкой составляющей и выход в виде пара. При увеличении температуры интенсивность парообразования возрастает.
  В замкнутом пространстве часто возникает эффект динамического равновесия, когда количество испаряющегося вещества соответствует тому, которое конденсируется обратно в жидкость;
• коксуемость – это характеристика жидкого тела превращаться в твердые фракции под действием разнообразных факторов. Часто при исключительно высоком нагреве меняется структура молекулы. Она окисляется кислородом воздуха, образуется совершенно новое вещество, свойства которого кардинально отличаются от исходной жидкости;
• сульфатная зольность (СЗ) – критерий, указывающий, как много потерялось присадок в процессе эксплуатации. Образующиеся зольные отложения улавливаются фильтрами. Но наступает момент, когда фильтрующие элементы уже не справляются со своей задачей. Начинается отложение зольных соединений в самых разных местах двигателя;
• щелочное число (ЩЧ) – этот показатель характеризует способность противостоять окислительным процессам, которые могут происходить с металлами внутри замкнутого пространства ДВС. Чем выше ЩЧ, тем дольше смазочная жидкость предотвращает образование окислов железа, алюминия и других материалов, использованных при изготовлении силовой установки;
• плотность оказывается одной из важнейших характеристик, определяющих массу вещества в определенном объеме (г/см³). ГОСТы устанавливают условие определения этого показателя при температуре +20 ⁰С. Но в реальных условиях диапазон рабочих температур изменяется в довольно широком интервале;
• температура вспышки (ТВ) указывает на пожароопасность используемой смазочной жидкости. Зависит от наличия в составе коротких углеводородов, способных поддержать горение. Часто отмечается высокая корреляция между испаряемостью и ТВ.

Плотность масел

Реальная плотность моторных масел находится в пределах от ρ = 0,68…0,89 г/см³ до ρ = 0,95…1,03 г/см³. Поэтому принято их разделять:

• на легкие (до ρ = 0,88 г/см³);
• средние, ρ = 0,89…0,93 г/см³;
• тяжелые, ρ = 0,95…1,03 г/см³.

Легкие обычно имеют низкий показатель вязкости µ = 5…7 сСт (характеристика кинематической вязкости). У тяжелых смазок значение может составлять µ = 12…17 сСт.

Низкая вязкость позволяет проникать в самые мелкие отверстия, но несущая способность подобных смазочных материалов невысокая. Она может выдавливаться, допуская сухое трение.

Минеральные масла

В результате крекинг-процесса производится разделение фракций нефти по плотности. После отделения топливных фракций, используемых для сжигания в цилиндрах мобильной техники, остаются тяжелые составляющие. Их используют для производства смазочных материалов.

Для придания определенных свойств моторных масел в них добавляют присадки:

• противопенные присадки снижают возможность образования тонких пленок. Наличие подобных компонентов не дает возможность транспортировать по системе смазки смесь жидкости и газа. Поэтому при выжигании этих компонентов ухудшаются характеристики масла. Теряя противопенные составляющие, масляная основа увеличивает плотность;
• противопригарные присадки работают дольше всех. В их составе используют соли редкоземельных металлов. Эти же присадки понижают адгезионные свойства. Несущая основа меньше прилипают к поверхности металла (чугуна, стали и алюминия). По мере срабатывания компонентов несколько снижается плотность масла;
• моющие присадки содержат соли натрия и калия. Их наличие в составе смесей помогает вымывать пригоревшие остатки из небольших щелей и отверстий. Самое важное – это удаление остатков масла и замена новой порцией на коренных и шатунных шейках. По мере выгорания моющих составляющих наблюдается рост плотности.

Для этих типов моторных смазок важно то, что они имеют наибольшую плотность. При нагрузке на сопрягаемые детали КШМ при невысокой частоте вращения коленчатого вала (до 4000-5000 об/мин) несущая способность масляной пленки удовлетворительная.

Синтетические масла

В результате переработки пропана получают псевдоожиженные составляющие. Они являются основой для создания смазочных материалов. В зависимости от давления и температуры, создаваемых в процессе формирования длинных полимеров, образуются разные несущие жидкости. Они используются в качестве основы для моторных масел.

Большинство производителей использует в качестве основы одни и те же компоненты. Различия формируются только за счет используемых присадок. Отечественные и зарубежные производители разрабатывают свои типы присадок. У большинства из них применяют аналоги. Различия незначительные.

Создавая моторные смазки, каждый присваивает свой бренд. Однако, для большинства пользователей важны не наименования, а реальные возможности, которые определяются по системе SAE (предназначение масел по температурному режиму).

Для большинства современных автомобилей применяют универсальные масла. У них в маркировке указывается W (winter – зимний вариант использования), а также второе число, указывающее на работу в летний период.

Таблица: Плотность и кинематическая вязкость для синтетических масел большинства производителей

Плотность и вязкость сохраняется на приемлемом уровне в широком диапазоне температур.

Полусинтетические масла

При производстве полусинтетики производители добавляют примерно 60…70 % по объему минеральные составляющие, остальная часть представлена в виде синтетики. По своим характеристикам такие смазки являются промежуточными по показателям. Для тяжелой техники чаще применяют именно этот тип материалов.

Образцы отечественного автопрома, выпущенные до нулевых годов, рекомендуется эксплуатировать именно на этих видах моторного масла.Плотность полусинтетики на 3…7 % выше, чем у чистой синтетики.