Индекс вязкости масла что это такое
Индекс вязкости масла: что это и для чего нужен?
Подавляющее большинство автовладельцев имеет общее представление о вязкости смазочных материалов. Как минимум, всем знакома классификация по SAE. Однако единицы понимают достаточно глубоко в этом вопросе, чтобы осознанно подбирать моторные и трансмиссионные смазки для своих автомобилей.
Одной из ключевых категорий, определяющих эксплуатационные свойства смазочного материала, это индекс вязкости масла. Что это такое, на что влияет и насколько в целом этот индекс является важным параметром – попробуем разобраться в материале статьи.
Что такое вязкость смазочного материала в целом
Для определения характеристик любого масла в общем случае используются три общепринятые категории вязкости:
Касаемо автомобилей актуально рассматривать только две категории: кинематическую и динамическую.
Динамическая вязкость – наиболее понятный параметр. Она определяет силу внутреннего трения между слоями смазочного материала. Этот показатель не привязан к внешним условиям и просто указывает на силу трения в масле без точки привязки к какой-либо величине. Измеряется в пуазах (П).
Кинематическая вязкость рассчитывается на основе динамической. Но здесь расчеты проводятся уже с учетом плотности.
То есть кинематическая показывает, как изменяются вязкостные свойства смазочного материала при изменении плотности масла. Эта категория более объективна и применима для описания работы смазки в двигателе внутреннего сгорания.
Чем больше значение этого параметра, тем лучше защитный слой держится на поверхности деталей, менее охотно стекает и требует больше внешних усилий для разрушения образованной пленки.
Это в общем случае, без учета модификаторов. С другой стороны, густые смазки плохо прокачиваются по системе и требуют большей энергии на преодоление силы трения внутри них. То есть влияют на расход топлива.
Ранее считалось, что именно более густые смазочные материалы лучше всего справляются с защитой двигателей от износа. Однако сегодня эта тенденция изменилась. И главную роль стали играть присадки.
То есть даже легкотекучие смазки из полиальфаолефинов отлично справляются с защитой современных двигателей, при этом, не требуя больших усилий на прокачку и смазывание разбрызгиванием. А это существенно сказывается на экономии топлива.
Как рассчитывается и на что влияет индекс вязкости
Для многих автовладельцев чаще трехзначная (реже двухзначная, для дешевых минеральных масел, которые сегодня почти нигде не используются) цифра на канистре не несет в себе смысловой нагрузки.
Большинство автомобилистов традиционно смотрят лишь на тип базы (синтетика, полусинтетика, минералка), назначение (бензиновое или дизельное) и класс по SAE. Однако мало кто знает, что означает индекс вязкости.
О чем говорят цифры на канистре с моторным маслом — видео
Или знают, но не придают этому параметру большого значения. А зря. Именно эта категория может многое сказать о качестве и технологичности смазки.
То есть этот параметр косвенно указывает на стабильность смазки при изменении температурного режима, что определяет его технологичность.
Чтобы рассчитать индекс вязкости смазочного материала, необходимо знать две величины: кинематическую вязкость при 40 и при 100 °C. Путем введения этих данных в не самую простую формулу, которая строится на основе эмпирических расчетов, выведенных из двух эталонных смазок, просчитывается искомый индекс.
В интернете в свободном доступе на многих ресурсах представлены бесплатные калькуляторы индекса вязкости масла. Достаточно два указанных выше параметра – и программа автоматически произведет расчет.
На практике большинство производителей смазочных материалов упростили эту задачу для настолько глубоко интересующихся характеристиками смазки покупателей. Рассматриваемый индекс иногда указывается на канистре (чаще всего в таблице с второстепенными значениями на обороте тары).
Как стоит рассматривать индекс вязкости масла
Расшифровка индекса вязкости масла в практическом ее применении довольно проста: чем выше этот параметр, тем стабильнее ведет себя смазка при изменении температуры. У подавляющего большинства современных смазок этот параметр находится в пределах от 140 до 180 единиц.
Существуют отдельная категория маловязких смазочных материалов, в основном японского производства, в которых этот показатель может переваливать за 200.
В основном эти масла созданы на основе технологичных баз, таких как полиальфаолефинов или сложных эфиров, с добавлением особых присадок, увеличивающих температурную стабильность.
Какой индекс вязкости масла лучше?
Это сложный и неоднозначный вопрос. В общем случае лучше тот индекс, который больше. Однако для каждой отдельно взятой категории существуют некоторые рамки. И назвать оптимальное число для этого параметра, охватывающее все смазочные материалы для ДВС, сложно.
Например, для традиционных синтетических и полусинтетических смазок класса 10W-40 по SAE вполне нормальным можно считать 150-160 единиц. Для менее густых масел типа 5W-30 это параметр будет несколько выше, в среднем 160-180 единиц.
Маловязкие смазочные материалы могут иметь до 240 единиц. А ультра новые маловязкие смазки класса 0W-16 или 0W-10 даже больше. Однако на рынке их почти нет. Да и сфера применения у настолько маловязких продуктов пока еще очень узка.
ИНДЕКС ВЯЗКОСТИ МАСЛА
Индекс вязкости масла — сборная величина, определяющая изменение вязкости масла с изменением температуры. В этой статье — о том, какая вязкость, куда меняется и зачем нужен этот индекс вязкости обычному автолюбителю. Может пригодиться и автопрофессионалу :).
Как определяется индекс вязкости масла
Так как, индекс вязкости — показатель непростой, и, чтобы все было максимально ясно, — рассмотрим пример определения индекса вязкости масла.
Возьмем (условно) масло, у которого при нагревании кинематическая вязкость изменяется очень быстро. На графике получится кривая, резко уходящая вверх. Результат такого изменения вязкости масла принимается за «0», тем самым определяя потерю вязкости масла при критических испытаниях.
И другой (тоже условный) образец, кинематическая вязкость которого при нагревании изменяется слабо. В этом случае получаем плавно поднимающуюся кривую на графике. Этот результат изменения вязкости условно равен «100». Говорит о том, что при нагревании масло сохраняет вязкость почти без изменений.
Все эти эксперименты производят в сравнении с эталонными маслами. Сравнив как изменяется кинематическая вязкость испытуемого масла с изменениями кинематической вязкости эталонного масла и применив специальные формулы вычисления (право, нет смысла так глубоко зарываться в формулах) для обоих графиков, выводится тот самый индекс вязкости моторного масла.
Чем измерить индекс вязкости масла
Наверное, кого-то расстрою таким сообщением, но измеряется индекс вязкости… в единицах. Вот так, все одновременно и просто, и сложно. Нет у него ни стоксов, ни паскалей. Более высокий показатель индекса вязкости масла говорит о том, что меньше изменяется вязкость масла с изменением температуры и, соответственно, «плавнее» поднимается график изменения его кинематической вязкости.
Полезное в индексе вязкости
Что это значит, и зачем простому автолюбителю индекс вязкости масла? Это значит, что для автолюбителя самая важная информация про индекс вязкости — его значение. Чем выше индекс вязкости масла — тем жиже масло при низкой температуре, и тем меньше изменяются вязкостные характеристики моторного масла при высокой температуре. Увидеть показатель индекса вязкости масла можно в характеристиках моторного масла (указывается производителем).
Индекс вязкости моторного масла. Классификация SAE 5w30 и 5w40
Товар по теме:
Синтетическое моторное масло «Suprotec Atomium» 5W-30 4л
Синтетическое моторное масло классом вязкости 5W-30. Покупайте масло с гарантией производителя.
За последние годы значительно изменились параметры современных двигателей. Так, на 45 % увеличилась литровая мощность, примерно на 18—20 % повысились скорость и среднее эффективное давление, причем эти изменения произошли при уменьшении литрового веса (32-35 %). Предусмотрено дальнейшее повышение литровой мощности и снижение металлоемкости. Повышение экономичности и эффективности, снижение затрат металла на единицу мощности возможны только за счет дальнейшего форсирования двигателей, т. е. еще будут увеличены среднее эффективное давление, степень сжатия, частота вращения, предполагается более широко использовать наддув. Все это повышает теплонапряженность деталей двигателя и ужесточает требования к качеству моторных масел.
Вязкость моторного масла
Вязкость моторного масла зависит от температуры и называется вязкостно-температурной характеристикой (ВТХ) масла. Это его важнейший параметр. Для того, чтобы описать вязкостно-температурную характеристику масла, его производители в техническом описании продукта дают две вязкости: при 40 С и при 100 С, а также указывают еще один параметр, смысл которого понимают не все – индекс вязкости. Что же это такое?
Что такое индекс вязкости?
Индекс вязкости – эмпирическое число, которое указывает на степень изменения вязкости масла при изменении температуры. Масла с высоким индексом вязкости проявляют меньшую зависимость вязкости от температуры, чем масла с низким индексом вязкости. Для повышения индекса вязкости проводят глубокую гидроочистку базовых масел или используют вязкостные присадки (маслорастворимые полимеры) или синтетические (полимерные) масла.
Индекс вязкости это расчетная величина, характеризующая вид зависимости кинематической вязкости масла от температуры. Как рассчитывают вязкость моторного масла? При расчете берутся два эталонных автомобильных масла ГОСТ, у которых при 100 С вязкость будет одинаковой, но одно очень сильно густеет при понижении температуры, а вязкость второго от температуры зависит слабо. Индекс вязкости первого эталона принимается равным нулю, второго – ста. Вязкостно-температурная характеристика испытуемого масла сравнивается с эталонными и по специальной формуле определяется его индекс вязкости. Чем он выше, тем лучше.
Вязкостно-температурная характеристика зависит от углеводородного состава базового масла, состава и процента добавки загущающих полимерных присадок. У базовых масел на основе парафиновых углеводородов индекс вязкости достаточно высокий, около 100. У масел на основе ароматических углеводородов существенно более низкий, около 30-40. У синтетических компонентов, например, полиальфаолефинов (ПАО) выше 150.
Вязкостно-температурная характеристика базового масла для двигателя определяет индекс вязкости и конечного продукта. У сезонных «минералок» индекс вязкости самый низкий: 80-90. У всесезонных загущенных «минералок» он повышается до 90-110. Высоко ценятся улучшенные «минералки» с частичным содержанием синтетических компонентов, в том числе гидрокрекингового происхождения, имеют вязкостно-температурную характеристику с индексом порядка 120-140.
А так называемые «полные синтетики» могут похвастаться индексом вязкости, доходящим до 170-180.
Величина этого параметра связана с первой цифрой спецификации масел по SAE (которая указывается перед W: 0W, 5W и т.д.). Чем она ниже, тем в соответствующем классе масел должен быть выше индекс вязкости.
Таблица значений вязкости моторного масла по классификации SAE
Автомобильные масла — классификация SAE J-300 DEC99
Определяем качество моторного масла по индексу
Индекс вязкости очень важный параметр, по которому предварительно можно оценить качество приобретаемого моторного масла. Не ленитесь обращать на него внимание! Если увидели в описании якобы «полной синтетики» величину индекса вязкости порядка 140, знайте, в нем процентов 70-80 обычного гидрокрекингового базового масла. В этом случае применимость термина «синтетика» для этой банки остается полностью на совести его производителя.
Вязкость моторного масла
Вязкость моторного масла определяет его текучесть при определенной температуре. Масла с низкой вязкостью имеют водоподобную консистенцию и хорошую текучесть при низких температурах, в отличии от более густых масел, которые имеют медоподобную консистенцию. Жидкие масла хороши для облегчения запуска в холодную погоду и снижения трения, и, как следствие, расхода топлива, а густые — для поддержания прочности масляной пленки и давления при высоких температурах и нагрузках.
Как оценивается вязкость масел?
Общество инженеров автомобильной промышленности (Society of Automotive Engineers, SAE) разработало шкалу для моторных и трансмиссионных масел.
Вязкость обозначается как «XW-XX». Число, предшествующее букве «W», оценивает текучесть масла при 0 градусов по Фаренгейту (-17,8 градусов по Цельсию). Буква W означает «Зима (Winter)», а не вес, как думают многие. Чем ниже число здесь, тем меньше оно густеет на морозе. Таким образом, моторное масло с вязкостью 5W-30 густеет на морозе меньше, чем 10W-30, но больше, чем 0W-30. Двигатель в более холодном климате, где моторное масло имеет тенденцию густеть из-за более низких температур, выиграл бы от вязкости 0 или 5 Вт. Автомобилю в Долине Смерти понадобится большее число, чтобы масло не истончалось слишком сильно.
Второе число после «W» указывает на вязкость масла, измеренную при 212 градусах по Фаренгейту (100 градусов по Цельсию). Это число отражает устойчивость масла к истончению при высоких температурах. Например, масло 10W-30 будет разжижаться при более высоких температурах быстрее, чем 10W-40.
Моноградные масла, такие как SAE 30, 40 или 50, больше не используются в новейших автомобильных двигателях, но могут потребоваться для использования в некоторых старых двигателях. Масло SAE 30 часто применяется для небольших двигателей с воздушным охлаждением в газонокосилках, садовых тракторах, переносных генераторах и бензопилах.
На что влияет вязкость моторного масла
Что такое «вязкость»?
Вязкость — это свойство жидкости оказывать сопротивление при перемещении ее слоев под действием внешней силы. Это свойство является следствием трения, возникающего между молекулами жидкости. От вязкости масла зависит его способность обеспечивать гидродинамическое трение в подшипниках. Вязкость масла влияет на изнашивание шеек коленчатого вала и вкладышей подшипников. От вязкости масла зависит количество отводимой от узла трения теплоты. Чем меньше вязкость, тем лучше охлаждается подшипник, так как через него прокачивается больше масла, а следовательно, и больше теплоты отводится вместе с ним из зоны трения.
Кинематическая вязкость
Кинематическая вязкость моторного масла показывает его текучесть при нормальной (40°C) и высокой (100°C) температуре. Для замера используют стеклянный вискозиметр: засекают время, за которое масло стекает по капиляру при заданной температуре. Единица измерения — мм 2 / с.
Индекс вязкости
Индекс вязкости (ИВ, Viscosity Index, VI) — это показатель, характеризующий изменение вязкости моторного масла в зависимости от температуры. Индекс вычисляется с помощью значений кинематической вязкости при 40 и 100 градусах Цельсия. Чем выше этот показатель, тем меньше масло теряет вязкость при изменении температуры и тем большим диапазоном рабочих температур оно обладает. Высокий индекс вязкости обеспечивается использованием полимерных загустителей и высококачественных базовых масел (чем выше группа БМ, тем выше индекс).
Динамическая вязкость
Динамическая вязкость – это уровень сопротивления на разном расстоянии при движении жидкости на определенной скорости. Измерения данного уровня вязкости происходит на специальных машинах, которые имитируют процесс работы масла в реальных условиях.
CCS (Cold Cranking Simular)
Динамическая вязкость, показывающая возможность проворачивания коленвала двигателя при отрицательных температурах. Иногда ее еще называют вязкостью проворачивания или кажущейся вязкостью. Определяется на имитаторе холодного пуска. Метод измерения — ASTM D 2602, DIN 51 377. Выражается в мПа*с. Чем он меньше, тем легче провернуть масло в цилиндро-поршневой группе.
Имитатор холодного пуска представляет собой низкотемпературную баню, куда погружен электродвигатель. Тонкий зазор между ротором и статором заполнен моторным маслом. Чем гуще масло при отрицательных температурах, тем ниже скорость вращения.
MRV (Mini Rotary Viscometer)
Испытание проводится на миниротационном вискозиметре при температуре на 5 °С ниже, чем CCS, чтобы была уверенность в том, что масляный насос не будет качать воздух. Показатель говорит о том, сможет ли маслонасос прокачать загустевшее масло. Метод измерения — ASTM D 3829.
HTHS (High Temperature High Shear)
Вязкость моторного масла зависит от большого количества внешних факторов, таких как давление, температура и скорость сдвига. HTHS определяет вязкость моторного масла при высокой температуре и высокой скорости сдвига (метод измерения — ASTM D4683).
Скорость сдвига — это интенсивность изменения скорости одного слоя потока относительно второго. Величина выражается во взаимно обратных секундах [1/s]. В двигателе моторное заполняет зазоры между двумя поверхностями, которые двигаются с большой скоростью относительно друг друга (например, поршень и цилиндр). При этом процессе происходит скольжение слоев жидкости (моторного масла).
Синтетические базовые масла достаточно жидкие. Они обеспечивают отличные показатели при низких температурах, но сильно разжижаются при высоких. Поэтому, от сильного разжижения при рабочей температуре в современные всесезонные моторные масла добавляют полимерные модификаторы вязкости, которые при изменении температуры сжимаются/расширяются, доводя характеристики базовых масел до требуемых значений. Само по себе масло является ньютоновской жидкостью, т.е его характеристики линейно зависимы. Однако, при добавлении модификаторов вязкости моторное масло перестает вести себя как ньютоновская жидкость. При высокой скорости сдвига полимеры выстраиваются в направлении потока и сжимаются, что приводит к разжижению масла. Кроме того, некоторые полимеры при высокой скорости сдвига просто разрушаются (звездообразные — меньше, линейные — больше), а характеристики текучести таких жидкостей несколько теряют «линейность» в зависимости от температуры.
Озаботившись этой проблемой, инженеры решили ввести параметр, который бы показывал вязкость масла в динамических условиях. Так было введено понятие HTHS (high temperature high shear).
Параметр HTHS определяет вязкость масла при высокой температуре (150°C) и высокой скорости сдвига 106 с-1, т.е в условиях, приближенных к работе двигателя. Измеряется в мПа*с. Определяется на коническом имитаторе подшипника.
Таким образом, чем выше параметр HTHS, тем гуще масло и толще масляная пленка.
Стоит заметить, что в отчете Американского общества испытаний и материалов (ASTM) 1989 года говорится, что его 12-летние усилия по разработке нового стандарта для высоких температур и высокого сдвига (HTHS) не увенчались успехом. Ссылаясь на SAE J300, основу действующих стандартов классификации, в отчете говорится:
Быстрый рост неньютоновских универсальных масел сделал кинематическую вязкость практически бесполезным параметром для характеристики «реальной» вязкости в критических зонах двигателя. Есть те, кто разочарован тем, что двенадцатилетние усилия не привели к переопределению документации по классификации вязкости моторных масел SAE J300, чтобы выразить высокотемпературную вязкость различных классов. По мнению автора, это переопределение не произошло, потому что рынок автомобильных смазочных материалов не знает ни одного полевого отказа, однозначно связанного с недостаточной вязкостью масла HTHS.
Что же лучше, резонно задаст вопрос рядовой потребитель. Ответа на этот вопрос не существует, так как он задан неверно. Вязкость моторного масла подбирается инженерами в зависимости от зазоров между деталями ДВС именно под рабочие температуры (для большинства моторов 100-150 градусов), специально заставляя двигатель работать при повышенных нагрузках. Именно поэтому более вязкое холодное масло помогает двигателю быстрее прогреться.
Если залить масло гуще, чем необходимо, маслонасос может просто не протолкнуть смазку в нужные полости, что приведет к клину (многим автомобилистам знакомо выражение «провернуло вкладыши»). И наоборот, слишком жидкое масло не создаст требуемой толщины пленку, что приведет к тем же последствиям.
Бытует мнение, что новейшие жидкие масла с низким HTHS и вязкостью 0w-16, 0w-20 приводят к ускоренному износу двигателя. Это заблуждение. Такие масла содержат большое количество противоизносных и противозадирных присадок (на основе молибдена, цинка и др.), которые исключают трение «металл-металл». Результаты лабораторных тестов отработок доказывают это. Однако, стоит заметить, что использовать эти масла можно только в тех двигателях и в тех режимах эксплутации, для которых они предназначены.
Интересный факт. В 1997 году научно-исследовательским центром Toyota было проведено исследование влияния вязкости HTHS на износ деталей ЦПГ при работе в разных температурных режимах. Масла проверялись на двигателе Toyota 1.6 DOHC. Исследование показало, что при использовании масел с HTHS ниже 2.4 мПа-С и при температуре масла 90 °С износ поршневых колес увеличивается только в том случае, если обороты двигателя превышают 5000 об/мин. А вот при температуре масла 130 °С резкое усиление износа поршневых колец происходит при использовании масла с HTHS от 2.6 мПа-С, начиная с 2000 об/мин, в то время как масла с вязкостью HTHS от 3 мПа-С и выше продолжают защищать кольца даже при такой высокой температуре.
Расшифровка вязкости моторного масла
Вопросы и ответы
Как определить вязкость моторного масла?
Посмотрите на маркировку. Надпись формата SAE xW-x0 (например, 0W-20, 5W-30, 10W-40) расскажет о классе вязкости. Первая часть отвечает за низкотемпературные показатели, вторая — за высокотемпературные. Чем меньше цифра перед W, тем лучше текучесть моторного масла в морозы и ниже температура возможного холодного старта. Чем больше цифра после дефиса, тем выше вязкость масла при высоких температурах.
Какая вязкость моторного масла лучше?
Та, которая рекомендована производителем вашего автомобиля. При отрицательных температурах лучше использовать маловязкие масла, при высоких — более вязкие. Но не рекомендуется выходить за рамки, установленные производителем. Это приведет к ускоренному износу деталей двигателя. Например, если производитель разрешает использовать масла как 0W-20, так и 5W-30, то в условиях сильных морозов и недостаточных прогревов лучше использовать первый вариант, а в условиях жары — более вязкий второй.
Можно ли смешивать моторные масла одинаковой вязкости?
Да, современные масла отлично смешиваются друг с другом. Единственное условие — не понижайте класс качества. Например, если для двигателя вашего автомобиля рекомендовано масло не ниже класса API SN, не стоит его смешивать с маслом API SG.