Вязкость моторного масла

Вязкость моторного масла — основная характеристика, по которой выбирают смазочную жидкость. Она может быть кинематической, динамической, условной и удельной. Однако чаще всего для выбора того или иного масла пользуются показателями кинематической и динамической вязкости. Их допустимые показатели четко указывает производитель двигателя автомобиля (зачастую допускается два или три значения). Правильный подбор вязкости обеспечивает нормальную работу двигателя с минимальными механическими потерями, надежную защиту деталей, нормальный расход топлива. Для того, чтобы подобрать оптимальную смазку, необходимо тщательно разобраться в вопросе вязкости моторного масла.

Классификация вязкости моторных масел

Вязкость (другое название — внутреннее трение) в соответствии с официальным определением — это свойство текучих тел оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. При этом выполняется работа, которая рассеивается в виде тепла в окружающую среду.

Вязкость — величина непостоянная, и она меняется в зависимости от температуры масла, имеющихся в его составе примесей, значения ресурса (пробега мотора на данном объеме). Однако эта характеристика определяет положение смазывающей жидкости в определенный момент времени. А при выборе той или иной смазывающей жидкости для двигателя необходимо руководствоваться двумя ключевыми понятиями — динамической и кинетической вязкостью. Их еще называют низкотемпературной и высокотемпературной вязкостью соответственно.

Исторически так сложилось, что автолюбители по всему миру определяют вязкость по так называемому стандарту SAE J300. SAE — это аббревиатура названия организации Сообщества автомобильных инженеров, которое занимается стандартизацией и унификацией различных систем и понятий, используемых в автомобилестроении. А стандарт J300 характеризует динамическую и кинематическую составляющие вязкости.

В соответствии с этим стандартом существует 17 классов масел, 8 из них зимних и 9 летних. Большинство масел, используемых в странах СНГ имеют обозначение XXW-YY. Где XX — обозначение динамической (низкотемпературной) вязкости, а YY — показатель кинематической (высокотемпературной) вязкости. Буква W означает английское слово Winter — зима. В настоящее время большинство масел являются всесезонными, что и находит отражение в таком обозначении. Восемь же зимних — это 0W, 2,5W, 5W, 7,5W, 10W, 15W, 20W, 25W, девять летних — 2, 5, 7,10, 20, 30, 40, 50, 60).

В соответствии со стандартом SAE J300 моторное масло должно соответствовать следующим требованиям:

• Прокачиваемость. Особенно это актуально для работы двигателяпри низких температурах. Насос должен без проблем качать масло по системе, а каналы не забиваться загустевшей смазывающей жидкостью.
• Работа при высоких температурах. Тут обратная ситуация, когда смазывающая жидкость не должно испаряться, угорать, и надежно защищать стенки деталей за счет образования на них надежной защитной масляной пленки.
• Защита двигателя от износа и перегрева. Это касается работы во всех температурных диапазонах. Масло должно обеспечивать защиту от перегрева двигателя и механического износа поверхностей деталей во время всего эксплуатационного периода.
• Удаление продуктов сгорания топлива из блока цилиндров.
• Обеспечение минимальной силы трения между отдельными парами в двигателе.
• Уплотнение зазоров между деталями цилиндро-поршневой группы.
• Отведение тепла от трущихся поверхностей деталей двигателя.

На перечисленные свойства моторного масла динамическая и кинематическая вязкости влияют каждая по своему.

Динамическая вязкость

В соответствии с официальным определением, динамическая вязкость (она же абсолютная) характеризует силу сопротивления маслянистой жидкости, которая возникает во время движения двух слоев масла, удаленных на расстояние один сантиметр, и движущихся со скоростью 1 см/с. Единица ее измерения — Па•с (мПа•с). Имеет обозначение в английской аббревиатуре CCS. Тестирование отдельных образцов выполняется на специальном оборудовании — вискозиметре.

В соответствии со стандартом SAE J300 динамическая вязкость всесезонных (и зимних) моторных масел определяется так (по сути, температура проворачиваемости):

• 0W — используется при температуре до -35°С;
• 5W — используется при температуре до -30°С;
• 10W — используется при температуре до -25°С;
• 15W — используется при температуре до -20°С;
• 20W — используется при температуре до -15°С.

Также стоит отличать температуру застывания и температуру прокачиваемости. В обозначении вязкости речь идет именно о прокачиваемости, то есть, состоянии. когда масло может беспрепятственно распространиться по масляной системе в допустимых температурных рамках. А температура его полного застывания обычно на несколько градусов ниже (на 5...10 градусов).

Как вы можете видеть, для большинства регионов Российской Федерации масла со значением 10W и выше НЕ могут быть рекомендованы к использованию как всесезонное. Это находит прямое отражение в допусках различных автопроизводителей для машин, реализуемых на российском рынке. Оптимальными для стран СНГ будут масла с низкотемпературной характеристикой 0W или 5W.

Кинематическая вязкость

Другое ее название — высокотемпературная, с ней разбираться гораздо интереснее. Здесь, к сожалению, нет такой же четкой привязки, как у динамической, и значения имеют другой характер. Фактически эта величина показывает время, за которое некоторое количество жидкости выливается через отверстие определенного диаметра. Измеряется высокотемпературная вязкость в мм²/с (другая альтернативная единица измерения сантистокс — сСт, существует следующая зависимость — 1 сСт = 1 мм²/c = 0,000001 м²/c).

Наиболее популярные коэффициенты высокотемпературной вязкости по стандарту SAE — 20, 30, 40, 50 и 60 (перечисленные выше меньшие значения используются редко, например, их можно встретить у некоторых японских машинах, использующихся на внутреннем рынке этой страны). Если сказать в двух словах, то чем меньше этот коэффициент, тем масло жиже, и наоборот, чем выше — тем оно гуще. Лабораторные тесты проводят при трех температурах — +40°С, +100°С и +150°С. Прибор, при помощи которого проводят опыты — ротационный вискозиметр.

Три эти температуры выбраны не случайно. Они позволяют увидеть динамику изменения вязкости при различных условиях — нормальных (+40°С и +100°С) и критических (+150°С). Испытания проводятся и при других температурах (а по их результатам строятся соответствующие графики), однако эти температурные значения приняты за основные точки.

И динамическая и кинематическая вязкости напрямую зависят от плотности. Зависимость между ними следующая: динамическая вязкость является произведением кинематической вязкости на плотность масла при температуре +150 градусов по Цельсию. Это вполне соответствует законам термодинамики, ведь известно, что при повышении температуры плотность вещества уменьшается. А это значит, что при постоянной динамической вязкости кинематическая при этом будет снижаться (о чем соответствуют и ее низкие коэффициенты). И наоборот при снижении температуры кинематические коэффициенты увеличиваются.

Прежде чем перейти к описанию соответствий описанных коэффициентов, остановимся на таком понятии как High temperature/High shear viscosity (сокращенно — HT/HS). Это отношение температуры работы двигателя к высокотемпературной вязкости. Оно характеризует текучесть масла при испытуемой температуре, равной +150°С. Это значение было введено организацией API в конце 1980-х годов для лучшей характеристики выпускаемых масел.

Таблица высокотемпературной вязкости

Обратите внимание, что в новых версиях стандарта J300 масло с вязкостью SAE 20 имеет нижнюю границу, равную 6,9 сСт. Те же смазывающие жидкости, у которых это значение ниже (SAE 8, 12, 16), выделены в отдельную группу под названием энергосберегающие масла. По классификации стандарта ACEA они имеют обозначение A1/B1 (устаревший после 2016 года) и A5/B5.

Индекс вязкости

Существует еще один интересный показатель — индекс вязкости. Он характеризует снижение кинематической вязкости с увеличением рабочей температуры масла. Это относительная величина, по которой можно условно судить о пригодности смазывающей жидкости работать при различных температурах. Его вычисляют эмпирически, сопоставляя свойства при разных температурных режимах. В хорошем масле этот индекс должен быть высоким, поскольку тогда его эксплуатационные характеристики мало зависят от внешних факторов. И наоборот, если индекс вязкости определенного масла маленький, то такой состав очень зависит от температуры и прочих рабочих условий.

Другими словами можно сказать, что при низком коэффициенте масло быстро разжижается. А из-за этого толщина защитной пленки становится очень маленькой, что приводит к значительному износу поверхностей деталей двигателя. А вот масла с высоким индексом способны работать в широком температурном диапазоне и полностью справляться со своими задачами.

Индекс вязкости напрямую зависит от химического состава масла. В частности, от количества в нем углеводородов и легкости используемых фракций. Соответственно, минеральные составы будут иметь самый плохой индекс вязкости, обычно он находится в диапазоне 120...140, у полусинтетических смазывающих жидкостей аналогичное значение будет 130...150, а “синтетика” может похвастаться самыми лучшими показателями — 140...170 (иногда даже до 180).

Можно ли смешивать масла разной вязкости

Довольно распространенной бывает ситуация, когда автовладельцу по какой-либо причине нужно долить в картер двигателя иное масло, чем то, которое уже находится там, особенно при условии, что они имеют разные вязкости. Можно ли так делать? Ответим сразу — да, можно, однако с определенными оговорками.

Основное, о чем стоит сказать сразу — все современные моторные масла можно смешивать между собой (разной вязкости, синтетику, полусинтетику и минералку). Это не вызовет никаких негативных химических реакций в картере двигателя, не приведет к образованию осадка, вспениваемости или другим негативным последствиям.

Падение плотности и вязкости при повышении температуры

Доказать это очень легко. Как известно, все масла имеют определенную стандартизацию по API (американский стандарт) и ACEA (европейский стандарт). В одних и других документах четко прописаны требования безопасности, в соответствии с которыми допускается любое смешивание масел таким образом, чтобы это не вызывало каких-либо разрушительных последствий для двигателя машины. А поскольку смазывающий жидкости соответствуют этим стандартам (в данном случае не важно, какому именно классу), то и требование это соблюдается.

Другой вопрос — стоит ли смешивать масла, тем более разной вязкости? Делать такую процедуру допускается лишь в крайнем случае, например, если в данный момент (в гараже или на трассе) у вас нет подходящего (идентичного тому, что находится в данный момент в картере) масла. В этом экстренном случае можно долить смазывающую жидкость до нужного уровня. Однако дальнейшая эксплуатация зависит от разницы старого и нового масел.

Так, если вязкости очень близки, например, 5W-30 и 5W-40 (а тем более производитель и их класс одинаковы), то с такой смесью вполне можно ездить и дальше до очередной смены масла по регламенту. Аналогично допускается смешивать и соседние по значению динамической вязкости (например, 5W-40 и 10W-40. В результате вы получите некое среднее значение, которое зависит от пропорций того и другого состава (в последнем случае получится некий состав с условной динамической вязкостью 7,5W-40 при условии смешивания их одинаковых объемов).

Также допускается к длительной эксплуатации смесь близких по значению вязкости масел, которые однако относятся к соседним классам. В частности, допускается смешивать полусинтетику и синтетику, или минералку и полусинтетику. На таких составах можно ездить длительное время (хотя и нежелательно). А вот смешивать минеральное масло и синтетическое, хотя и можно, но лучше доехать на нем лишь до ближайшего автосервиса, и там уже выполнить полную замену масла.

Что касается производителей, то тут аналогичная ситуация. Когда у вас есть масла разной вязкости, но от одного производителя — смешивайте смело. Если же к хорошему и проверенному маслу (в котором вы уверены, что это не подделка) от известного мирового производителя (например, таких как SHELL или MOBIL) добавляете похожее как по вязкости, так и по качеству (в том числе стандартам API и ACEA), то в таком случае на машине тоже можно ездить еще длительное время.

Также обратите внимание на допуски автопроизводителей. Для некоторых моделей машин их производитель прямо указывает, что используемое масло должно обязательно соответствовать допуску. В случае, если добавляемая смазывающая жидкость не имеет такого допуска, то длительное время на такой смеси ездить нельзя. Нужно как можно быстрее выполнить замену, и залить смазку с необходимым допуском.

Иногда возникают ситуации, когда смазывающую жидкость нужно залить в дороге, и вы подъезжаете к ближайшему автомагазину. Но в его ассортименте нет такой смазывающей жидкости, как и в картере вашего авто. Что делать в таком случае? Ответ простой — залить аналогичное или лучше. Например, вы пользуете полусинтетикой 5W-40. В этом случае желательно подобрать 5W-30. Однако тут нужно руководствоваться теми же соображениями, которые были приведены выше. То есть, масла не должны сильно отличаться друг от друга по характеристикам. В противном случае полученную смесь нужно как можно быстрее заменить на новый подходящий для данного двигателя смазывающий состав.

Вязкость и базовое масло

Многих автолюбителей интересует вопрос о том, какую вязкость имеет синтетическое, полусинтетическое и полностью минеральное масло. Он возникает потому что существует распространенное заблуждение, что у синтетического средства якобы вязкость лучше и именно поэтому «синтетика» лучше подходит для двигателя автомобиля. И напротив, якобы минеральные масла обладают плохой вязкостью.

На самом деле это не совсем так. Дело в том, что обычно минеральное масло само по себе гораздо гуще, поэтому на полках магазинов такая смазывающая жидкость зачастую встречается с показаниями вязкости такими как 10W-40, 15W-40 и так далее. То есть, маловязких минеральных масел практически не бывает. Другое дело синтетика и полусинтетика. Использование в их составах современных химических присадок позволяет добиться снижения вязкости, именно поэтому масла, например, с популярной вязкостью 5W-30 могут быть как синтетическими, так и полусинтетическими. Соответственно, при выборе масла нужно обращать внимание не только на значение вязкости, но и на тип масла.

Базовое масло

Качество конечного продукта во многом зависит от базы. Моторные масла не исключение. При производстве масел для двигателя автомобиля используют 5 групп базовых масел. Каждое из них отличается способом добывания, качеством и характеристиками
Подробнее

 

У различных производителей в ассортименте можно найти самые разные смазывающие жидкости, относящиеся к разным классам, однако имеющие одинаковую вязкость. Поэтому при покупке той или иной смазывающей жидкости выбор его вида — это отдельный вопрос, который нужно рассматривать, исходя из состояния двигателя, марки и класса машины, стоимости непосредственно масла и так далее. Что касается приведенных выше значений динамической и кинематической вязкости, то они имеют одинаковое обозначение по стандарту SAE. Но вот стабильность и долговечность защитной пленки у разных типов масел будут другими.

Выбор масла

Подбор смазывающей жидкости для конкретного двигателя машины — процесс достаточно трудоемкий, поскольку нужно проанализировать много информации для принятия правильного решения. В частности, кроме непосредственно вязкости желательно поинтересоваться физическими характеристиками моторного масла, его классами по стандартам API и ACEA, тип (синтетика, полусинтетика, минералка), конструкцию двигателя и много чего еще.

Какое масло лучше заливать в двигатель

Выбор моторного масла дол основывается на вязкости, спецификации API, АСЕА, допусках и тех важных параметрах, на которые вы никогда не обращаете внимание. Подбирать нужно по 4 основным параметрам.
Подробнее

 

Что касается первого шага — выбора вязкости нового моторного масла, то стоит отметить, что изначально нужно исходить из требований завода-изготовителя двигателя. Не масла, а двигателя! Как правило, в мануале (технической документации) имеется конкретная информация о том, смазывающие жидкости какой вязкости допускается использовать в силовом агрегате. Зачастую допускается применять два или три значения вязкости (например, 5W-30 и 5W-40).

Обратите внимание, что толщина образуемой защитной масляной пленки не зависит от ее прочности. Так, минеральная пленка выдерживает нагрузку около 900 кг на квадратный сантиметр, а такая же пленка, образованная современными синтетическими маслами на основе эстеров уже выдерживает нагрузку 2200 кг на квадратный сантиметр. И это при одинаковой вязкости масел.

Что будет, если неправильно подобрать вязкость

В продолжение предыдущей темы перечислим возможные неприятности, которые могут возникнуть в случае, если будет выбрано масло в неподходящей для данного вязкостью. Так, если оно слишком густое:

• Рабочая температура двигателя будет повышаться, поскольку тепловая энергия будет отводиться хуже. Однако при езде на невысоких оборотах и/или в холодную погоду это можно не считать критическим явлением.
• При езде на высоких оборотах и/или при высокой нагрузке на двигатель температура может значительно возрасти, из-за чего возникнет значительный износ как отдельных частей, так и двигателя в целом.
• Высокая температура двигателя приводит к ускоренному окислению масла, из-за чего оно быстрее изнашивается и теряет свои эксплуатационные свойства.

Однако если залить в двигатель очень жидкое масло, то также могут возникнуть проблемы. Среди них:

• Масляная защитная пленка на поверхности деталей будет очень тонкой. Это значит, что детали не получают должную защиту от механического износа и воздействия высоких температур. Из-за этого детали быстрее изнашиваются.
• Большое количество смазочной жидкости обычно уходит в угар. То есть, будет иметь место большой расход масла.
• Возникает риск появления так называемого клина мотора, то есть, его выхода его из строя. А это очень опасно, поскольку грозит сложными и дорогостоящими ремонтами.

Поэтому, чтобы избежать подобных неприятностей старайтесь подбирать масло той вязкости, которую допускает производитель двигателя машины. Этим вы не только продлите срок его эксплуатации, но и обеспечите нормальный режим его работы в разных режимах.

Заключение

Всегда придерживайтесь рекомендаций автопроизводителя и заливайте смазочную жидкость с теми значениями динамической и кинематической вязкости, которая прямо им указана. Незначительные отклонения допускаются лишь в редких и/или аварийных случаях. Ну а выбор того или иного масла нужно проводить по нескольким параметрам, а не только по вязкости.