МИР СМАЗОК
ОДНА КОМПАНИЯ - МНОЖЕСТВО РЕШЕНИЙ
ОДНА КОМПАНИЯ - МНОЖЕСТВО РЕШЕНИЙ
Степени вязкости SAE
Вязкость масла - это основной показатель качества, который является общим для всех масел. Для двигателя или любого другого механизма необходимо применять масла с оптимальной вязкостью, величина которой зависит от конструкции, режима работы и степени износа, температуры окружающей среды и других факторов.
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. 3.1).
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 10^6 с^-1. Всесезонные масла (multiviscosity-grade oils) должны удовлетворять одновременно двум следующим критериям:
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:
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.
|
|
|
| |||
|
|
|
|
| ||
|
|
|
| |||
|
|
| ||||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
| ||
|
|
|
|
| ||
|
|
|
|
| ||
|
|
|
|
| ||
|
|
|
|
| ||
|
|
|
|
| ||
Примечания: 1 сСт = 1 мм?/с;
* При запуске холодного двигателя, вязкость проворачивания, измеряется на вискозиметре CCS;
** В отсутствии напряжения сдвига, измеряется на вискозиметре MRV;
*** Для масел SAE 0W-40, 5W-40 и 10W-40;
**** Для масел SAE 40, 15W-40, 20W-40 и 25W-40.
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:
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:
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). Рекомендации производителей автомобилей по применению моторных масел, в зависимости от температуры окружающей среды, приведены в Приложении В.
Назначение и качество
Качество масла - это комплекс свойств, который необходим для выполнения работы масла по назначению. Одни свойства, такие как вязкостные, являются основными для всех масел, независимо от их назначения, а другие необходимы только в определенных условиях применения и в каждом конкретном случае характеризуются обособленными показателями качества.
Для облегчения выбора масла требуемого качества для конкретного типа двигателя и условий эксплуатации, были созданы системы классификации. В каждой системе моторные масла подразделяются на ряды и категории, основанные на уровне качества и назначении. Эти ряды и категории созданы по инициативе международных организаций нефтеперерабатывающих компаний и автопроизводителей с учетом конструктивных особенностей различных типов двигателей и условий их эксплуатации. Назначение и уровни качества являются основой ассортимента масел. Ввиду некоторого различия в конструкциях и условиях эксплуатации, в настоящее время одновременно существуют несколько систем классификации моторных масел - API / ILSAC, JASO, ACEA и ГОСТ (для стран СНГ).
Военное ведомство США и наиболее крупные производители автомобилей выдвигают дополнительные требования к качеству моторных масел. Таким образом, наряду с общепринятыми системами классификаций, существуют и требования (спецификации) производителей автомобилей.
Система классификации API
API система классификации моторных масел (API Engine Service Classification System) развивалась с 1969 года в результате совместной работы API, ASTM и SAE. Система полностью изложена в стандартах ASTM D 4485 "Стандартная спецификация на качество эксплуатационных свойств моторных масел" (Standart Performance Specification for Performance of Engine Oils) и SAE J183 APR96 "Качество эксплуатационных свойств моторных масел и эксплуатационные классификации двигателей (за исключением энергосберегающих масел)" (Engine Oil Performance and Engine Service Classifications (Other than "Energy Conserving"). Новый качественный шаг в развитии качества и классификации моторных масел был сделан в 1983-1992 годах, когда под руководством API и участии представителей производителей автомобилей (ААМА), двигателей (ЕМА) и технических союзов (ASTM и SAE) была создана и развита "Система лицензирования и сертификации моторных масле EOLCS" (Engine Oil Licensing and Certification System, API Publication No. 1509). Эта система постоянно совершенствуется. В настоящее время аттестация моторных масел проводится согласно требованиям EOLCS и "Свода правил СМА" (СМА Code of Practice).
По системе API (ASTM D 4485, SAE J183 APR96) установлены три эксплуатационные категории (три ряда) назначения и качества моторных масел:
Уменьшение вязкости масла может обеспечить экономию топлива в прогретом двигателе 0,6-5,5% (при снижении высокотемпературной вязкости), а в холодном - 1,0-6,5% (при снижении низкотемпературной вязкости). При оптимальной комбинации моторного и трансмиссионного масла можно достичь экономии топлива в размере 2,7-10,9%.
Универсальные масла для бензиновых и для дизельных двигателей обозначаются двумя символами соответствующих категорий: первый символ является основным, а второй указывает на возможность применения этого масла для двигателя другого типа. Например, API CG-4/SH - масло, оптимизированное для применения в дизельных двигателях, но его можно применять и в бензиновых двигателях, для которых предписывается масло категории API SH и ниже (SG, SF, SE и т.д.).
Знаки API. Масла, соответствующие требованиям действующих категорий качества и прошедшие официальные испытания API - SAE, имеют на своих этикетках графический круглый знак (donut mark) - "API символ обслуживания" (API Service Symbol), в котором указаны степень вязкости по SAE, категория качества и назначения по API и возможная степень энергосбережения.
Новейшие категории масел сертифицированные API, в случае соответствия требованиям ILSAC, обозначаются "Символом Свидетельства сертификации API" (API Certification Mark), (рис.3.4), так называемым знаком "Звездного взрыва" ("Starburst"). Этот знак может присваиваться только энергосберегающим, легкотекучим маслам наивысшего уровня качества, с вязкостями SAE 0W-..., 5W-... и 10W-... . Система требований к маслам серии ILSAC GF является составной частью системы API Обеспечения Качества Американских Масел (EOLCS).
Системы API - ILSAC предназначены для удовлетворения требований к маслам, используемым в двигателях американских и японских автомобилей. Требования европейских автопроизводителей несколько отличаются по причине конструктивных особенностей европейских двигателей. Несмотря на это, большинство моторных масел, поступающих на европейский рынок, маркируются знаками соответствия категориям качества API и, в редких случаях, даже "Символом Обслуживания API" (API Service Symbol).
Категории API. Определяющими показателями категорий масел являются:
Категории масел для бензиновых двигателей легковых автомобилей
Масла категории S (service) предназначены для бензиновых двигателей легковых автомобилей, микроавтобусов и грузовых автомобилей малой грузоподъемности.
категория API SF:
категория API SG:
категория API SH (условно действующая):
категория API SJ (действующая):
категория API SL (действующая):
|
|
|
|
|
|
| Моторное испытание CRC-L 38. Коррозия подшипников, чистота поршня Последовательность IID |
+ |
+ |
++ |
++ |
| Коррозия двигателя Последовательность IIIE Высокотемпературное окисление, износ и загущение масла Высокотемпературные отложения TEOST |
- |
- |
- |
++ |
| Последовательность VE Низкотемпературный шлам и износ Прокачиваемость |
+ |
+ |
++ |
+++ |
| Фильтруемость Индекс желатинизации Испаряемость при 371°C Содержание фосфора |
- - - |
- ++ ++ |
- ++ ++ |
++ +++ +++ |
Примечание: уровень требований: - - нет требований; + - низкий; ++ - средний; +++ - повышенный; ++++ - высокий. Моторное масло API SJ по сравнению с API SH испытывается в более жестких условиях.
|
|
|
|
|
|
|
|
| Дисперсант беззольный Сульфонаты металлов Тиофосфонат |
0,6 1,0 |
1,0 1,0 |
1,8 - |
1,2 - |
0,8 - |
1,7 - |
| Фенат кальция Другие антиоксиданты Антикоррозионные |
- - |
- 0,2 |
- 0,1 |
0,2 - |
0,5 - |
1,3 - |
| ZDDP Всего |
4,0 |
7,0 |
9,7 |
8,7 |
9,3 |
10,9 |
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 API CD + (устаревшая):
категория API CD-II (устаревшая):
категория API CE (устаревшая):
категория API CF (действующая):
категория API CF-2 (действующая):
категория API CF-4 (действующая):
категория API CG-4 (действующая):
категория API CH-4 (действующая):
категория API PC-7.5 (проект)
категория API PC-8 (проект)
категория API PС-9 (проект)
|
|
CD |
|
CE |
CF |
|
|
|
|
| CRC-l 38. Коррозия подшипников, чистота поршня |
|
|
|
|
|
|
|
|
| Последовательность IIIE. Высокотемпературное окисление, износ и загущение масла |
|
| ||||||
| CAT 1G2. Отложения на поршне |
|
|
|
|||||
| CAT 1 M-PC. Отложения на поршне и расход масла |
|
|
||||||
| CAT 1K. Отложения на поршне и расход масла |
|
|||||||
| CAT 1N. Отложения на поршне и расход масла |
|
| ||||||
| Detroit Diesel 6V-92TA. Износ кольца и втулки в двухтактных двигателях |
|
|
||||||
| Mack T7. Прирост вязкости масла |
|
|
||||||
| Mack T8. Прирост вязкости масла от сажи |
|
| ||||||
| Mack T6. Износ колец и втулок, расход масла |
|
|
||||||
| Cummins NTC-400. расход масла, износ, отложения |
|
|
||||||
| GM 6,2 L, RFWT. Износ ролика-толкателя |
|
| ||||||
| Стендовое испытание коррозии |
|
|
| |||||
| Пенообразование |
|
| ||||||
| HEU 1, Аэрация |
|
| ||||||
| Caterpillar TO-4 |
| |||||||
| Allison C-4 |
|
Примечание: уровень требований: + - низкий; ++ - средний; +++ - высокий.
|
|
CC |
|
|
|
|
|
| Дисперсант беззольный Тиофосфонат |
0,8 |
- |
- |
- |
- |
- |
| Сульфонаты металлов базовый Фенат кальция базовый |
- |
2,0 |
2,0 |
2,0 |
2,0 |
2,0 |
| Другие антиоксиданты ZDDP |
0,7 |
0,7 |
2,0 |
1,0 |
1,0 |
1,3 |
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:
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.
Система классификации ILSAC
Американская ассоциация производителей автомобилей ААМА и Японская ассоциация производителей автомобилей JAMA совместно создали Международных комитет по стандартизации и апробации моторных масел ILSAC (International Lubricant Standardization and Approval Committee). От имени этого комитета издаются стандарты качества масел для бензиновых двигателей легковых автомобилей: ILSAC GF-1, ILSAC GF-2, ILSAC GF-3.
Основные отличия масел категории ILSAC:
Система классификации JASO
JASO DX-1 (проект) - новая спецификация на моторные масла для высоконагруженных дизельных двигателей японских автопроизводителей, включающая процедуры испытаний применяемые в США, Европе и Японии.
Долгое время японские OEM"s рекомендовали к применению (за пределами Японии) масла категории API CD. Однако на сегодняшний день ни одна из спецификаций API не учитывает увеличивающиеся требования к качеству моторных масел для японских дизельных двигателей с низким уровнем токсичности отработанных газов. По этой причине сперва была создана дополнительная категория API CD+, а потом - проект новой категории API PC-8, который так и не был осуществлен. Японская организация автомобильных стандартов (JASO) приняла решение о создании собственной спецификации на моторные масла для дизельных двигателей японского производства. Необходимость в отдельной спецификации объясняется несколькими причинами:
Первая - это высокая степень износа деталей клапанного механизма, при применении масел с большим содержанием дисперсантов (особенно в маслах API CG-4). Для измерения защиты от износа, планируется проводить испытания на типичном японском двигателе Mitsubishi 4D34T.
Вторая - высокотемпературные отложения на поршнях. Как правило, верхнее кольцо в современных японских двигателях располагается ниже, чем в европейских и североамериканских, в результате чего максимальные температуры в зоне верхних поршневых колец существенно ниже. Для максимального соответствия реальным температурным условиям, измерения отложений на поршне планируется проводить на двигателе Nissan TD-25.
Третьей основной причиной для принятия новой спецификации является все большее распространение японских двигателей с системой повторного сжигания отработанных газов - exhaust gas recirculation (EGR). EGR способствует увеличению количества кислот сгорания, что может значительно усилить коррозионый износ. По этой причине в спецификации JASO DX-1, вероятно, будут включены требования по минимальному значения TBN (не менее 10 по методу ASTM D 4739, что приблизительно равно 11-12 TBN по методу ASTM D 2896).
Коммерческое представление JASO DX-1 намечено на апрель 2001 года.
Система классификации ССМС
Комитет производителей автомобилей Европейского Общего Рынка - ССМС (Commitee of Common Market Automobile Constructiors) был основан в 1972 году. В 1975 году ССМС опубликовал требования к качеству моторных масел применяемых в двигателях европейской сборки. Первые спецификации имели много общего с американскими спецификациями API и MIL. До 1996 года качество европейских моторныз масел регламентировалось спецификацией ССМС - "ССМС ряды европейских масел, применяемых для сервисного обслуживания" (CCMC European Oil Sequences for Service-Fill Oils). Последнее издание этой спецификации появилось в апреле 1991 года под номерами FL/19/91, Fl20/91. В 1991 году спецификация была переработана с учетом новых требований по продлению интервалов замены масла и требований по увеличению термической и окислительной стабильности, ввиду применения новых составов топлива и ужесточения эксплуатационных условий работы новейших двигателей.
Все это привело к введению дополнительных спецификаций:
Спецификация ССМС G4:
Спецификация CCMC G5:
Спецификация CCMC PD2:
Спецификация CCMC D4:
Спецификация CCMC D5:
Прежние спецификации системы CCMC соответствовали следующим американским спецификациям и стандартам:
- CCMC G1 - соответствовала API SE;
- CCMC G2 - соответствовала API SF;
- CCMC G3 - маловязкие всесезонные масла, превышающие требования API SF;
- CCMC РD1 - соответствовала API CD/SE;
- CCMC D1 - соответствовала спецификации MIL-L-46152 A;
- CCMC D2 - соответствовала спецификации MIL-L-2104 C;
- CCMC D3 - масла SHPD для европейских мощных и высокоскоростных дизельных двигателей.
Система классификации ССМС действовала до конца 1995 года.
Система классификации АСЕА
В 1991 году была создана Ассоциация производителей автомобилей Европы АСЕА (Association des Constructeurs Europeens d'Automobiles - Association of European Car Makers), которая взяла на себя функции ССМС, прекратившего свою деятельность в 1996 году. АСЕА создала новую систему классификации моторных масел, которая заменила систему ССМС. Оценка качества масел стала производиться, в основном, по европейским методам испытаний, разработанным Европейским координационным советом СЕС.
Система АСЕА действует с 1996 года, с момента опубликования документации о требованиях по качеству для европейских масел - "АСЕА ряды европейских масел" (АСЕА European Oil Sequences, FL/52/95). В этом документе указаны обязательные лабораторные и моторные испытания, контрольные показатели качества масел, которые применяются при техническом обслуживании автомобилей. В марте 1998 года было опубликовано новое издание спецификаций, которые вступили в силу с марта 1999 года. С этого времени вновь выпускаемые масла должны маркироваться со ссылкой на новые спецификации 1998 года. В апреле 2000 года планируется запретить ссылку на спецификации 1996 года.
Моторные масла разделяются на три класса:
Уровень качества и назначение в каждом классе обозначается цифрами. Дополнительно указывается ссылка на год утверждения или изменения спецификаций (например, АСЕА Е2-96 или АСЕА Е4-99).
Требования европейских стандартов к качеству моторных масел являются более строгими, чем американских. В Европе условия эксплуатации и конструкция двигателей отличаются от американских:
Ввиду этих особенностей, испытания моторных масел проводятся на европейских двигателях и по методикам отличающимся от американских. Это не позволяет напрямую сравнивать уровни требований и стандартов АСЕА и API.
Европейская система классификации АСЕА предусматривает лабораторные и моторные (стендовые) испытания, при помощи которых проверяются показатели качества для обеспечения гарантированной и непрерывной смазки двигателей при любых эксплуатационных и температурных условиях с учетом особенностей в Европе. Особое внимание уделено моющим свойствам, т.к. считается, что они являются одними из основных, обеспечивающих надежную и бесперебойную работу двигателей.
Новые требования 1998-1999 годов предусматривают включение новых испытаний и ужесточение требований по результатам существовавших испытаний.
Класс масел для бензиновых двигателей легковых автомобилей
категория АСЕА А1-96:
категория АСЕА А1-98:
категория АСЕА А2-96:
категория АСЕА А2-96, выпуск 2:
категория АСЕА А3-96:
категория АСЕА А3-98:
категория АСЕА А5-2002:
Для всего класса А введено новое испытание на склонность к пенообразованию при 150°С.
Класс масел для дизельных двигателей легковых автомобилей
категория АСЕА В1-96:
категория АСЕА В1-98:
категория АСЕА В2-96:
Моторное масло - это важный элемент конструкции двигателя. Оно может длительно и надежно выполнять свои функции, обеспечивая заданный ресурс двигателя, только при точном соответствии его свойств тем термическим, механическим и химическим воздействиям, которым масло подвергается в смазочной системе двигателя и на поверхностях смазываемых и охлаждаемых деталей. Взаимное соответствие конструкции двигателя, условий его эксплуатации и свойств масла - одно из важнейших условий достижения высокой надежности двигателей. Современные моторные масла должны отвечать многим требованиям, главные из которых перечислены ниже: