Содержание
Проблема вибору моторного масла - основний камінь спотикання, тому що на цей неочевидний параметр у продавців, працівників автосервісу, автомеханіків та автолюбителів припадає своя точка зору, причому суперечить один одному. Але при чіткому розумінні призначення та функцій олії у двигуні, питання в'язкості складнощів не викликає.
Що таке в'язкість оливи?
В'язкість оливи – величина не постійна, яка змінюється в залежності від температури. Але ця амплітуда температур не настільки велика, щоб олива перестала виконувати своє завдання. Під в'язкістю розуміють здатність масла залишатися на поверхні деталей двигуна, зберігаючи при цьому плинність. Ця властивість обумовлена здатністю молекул матеріалу взаємно переміщатися, не втрачаючи певних зв'язків.
При русі молекул відбувається їхнє тертя щодо один одного, і чим воно вище, тим показник в'язкості буде більшим. Практично це виявляється у тому, наскільки легко масло стікає за певної температури. В'язкість також характеризується здатністю приклеювання до поверхонь: стійкіша плівка утворюється після більш в'язкого масла, а матеріал з низьким показником швидше стіче під дією гравітації.
Визначення в'язкості за стандартом SAE
Американським союзом автомобільних інженерів SAE була розроблена система, яка встановлює класи в'язкості моторної оливи, яка враховує динамічну та кінематичну в'язкість. Динамічна (абсолютна) характеризує силу опору при русі двох віддалених взаємно на 1 см. шарів рідини при швидкості 1 см/с. Кінематична показує плинність мастила при високій та нормальній температурі (100 і 40° С).
Цей стандарт не відповідає за якісні параметри мастила, тобто індекс в'язкості не дасть інформації автомобілісту про те, яке саме масло йому краще заливати у двигун свого автомобіля. Але буквенно-цифрове маркування стандарту регламентує температурний діапазон, у якому його можна експлуатувати, і навіть сезонність застосування.
Розшифровується стандарт в'язкості SAE наступним чином: у всесезонному маслі SAE 0 W-20 :
- Літера W означає «дозвіл» на зимове застосування мастильного матеріалу;
- Цифра 0 – це мінімальне значення температури, коли він допустимо запуск двигуна (у разі це -40° З);
- Число 20 - це показник високотемпературної в'язкості матеріалу.
Сезонні склади класифікується набагато простіше, наприклад, літнє масло - SAE50, а зимове SAE 20W. На практиці оливу вибирають залежно від середнього температурного режиму того чи іншого регіону чи кліматичної зони. в Україні користується популярністю продукція з індексом 10W-40, як найоптимальніша при t° до -25°С.
Яка в'язкість краща за двигун
Серед автолюбителів склалася думка, що висока в'язкість олії за робочих температур – це добре.
В'язкий мастильний матеріал заливають у спортивні автомобілі, але це не означає, що, якщо його залити в двигун звичайного легкового автомобіля, ресурс агрегату стане вищим. Ймовірно, станеться зворотне - потужність двигуна впаде, при цьому значно наблизиться термін чергового капремонту.
Всіми виробниками наведено рекомендації щодо застосування певного виду олії у сервісній книзі. Для цього було враховано можливі режими їзди, та виведено оптимальні параметри в'язкості. Заливати масло, відмінне від наведених даних, не рекомендується, так як це викличе помітне падіння потужності і збільшення зносу деталей, що труться.
Цей показник залежить від технологічних параметрів, закладених у двигун розробником. Наприклад, між поршнем і циліндрами існує певний проміжок для можливості температурного розширення деталей. Але для максимального ККД цей простір має бути мінімальним, щоб у нього не проривалися гази після вибуху паливної суміші. Щоб поршень здійснював рух і нагрівся до критичного стану, місце зіткнення деталей змащується.
Головне завдання конструктора – забезпечити відповідність величини зазору та масляної плівки, що має певні параметри в'язкості, при цьому потужність двигуна буде максимальною для даного типу конструкції. Проблема в тому, що властивості олії змінюються в залежності від температури. Наприклад, у широко застосовуваного 5W-40 при розігріві від 40 до 100°C реальна в'язкість падає в 6 разів, але не відразу, а по кривій, і вона своя для кожного матеріалу. Разом з цією величиною змінюється і товщина плівки на парах, що труться.
Прогрів двигуна
У холодному двигуні показник в'язкості набагато перевищує розрахункову робочу, при цьому товщина масляної плівки вище зазорів між деталями, що після запуску мотора веде до зниження потужності та зростання температури, змушуючи агрегат працювати з підвищеним навантаженням. При цьому двигун прогрівається швидше.
Але з цієї ж причини під час прогріву не можна на нього давати навантаження, тому що будь-який запуск двигуна при сильному морозі скорочує його моторесурс на 300-500 км., хоча на ресурс самої олії це ніяк не впливає.
З часом поверхні деталей зношуються, збільшуючи зазори, і вплив ступеня в'язкості на знос при пуску холодного двигуна зменшується.
В'язкість при робочій температурі
Після прогріву двигуна та олії, починає працювати система охолодження. Це відбувається за наступною спрощеною схемою: підвищені обороти або навантаження збільшують силу тертя -> температура олії підвищується -> в'язкість падає -> товщина плівки зменшується -> тертя зменшується -> температура олії знижується (у тому числі через систему охолодження). У такому циклі працює двигун.
Але температура і в'язкість олії змінюються в рамках розрахованого виробником двигуна діапазону. І його ефективність визначається не абсолютною в'язкістю при певних температурних показниках, а від динаміки змін при певній амплітуді робочих температур та відповідності цього показника конструктивним особливостям конкретного двигуна.
Кожен двигун - це складний механізм, від точності виконання якого залежать головні споживчі параметри, що впливають на привабливість силового агрегату: потужність, величина моменту, що крутить , економічність. При цьому різниця в робочих температурах і зазорах двигунів різних виробників і типів дуже істотна, особливо щодо останніх моделей.
З цієї причини і існують різні вимоги автовиробників до моторних масел, що мають різні температурно-в'язкі класи та вимоги якості. В'язкість по SAE-це усереднений показник при температурах від 100 до 150 °С, але для різних масел величина проміжних значень може відрізнятися, і даний стандарт не передбачає точних значень, а лише позначає їх широкий діапазон.
Так, дві різні олії, що мають один і той же індекс на етикетці, можуть бути різної в'язкості при різних температурах. Саме цю характеристику враховують при доборі списку рекомендованих мастил для конкретного автомобіля. Індекс в'язкості не буває поганим або добрим, він повинен підходити за характеристиками для конкретного двигуна.
Небезпека підвищеної в'язкості олії
При прогрітому двигуні у разі підвищеної в'язкості масла на нормальних оборотах для двигуна небезпеки немає – температура в системі дещо підвищиться і в'язкість впаде до норми. В даному випадку невідповідність параметрів мастила вплине на робочу температуру двигуна, яка все одно повинна залишатися в межах норми. Але постійна підвищена температура негативно позначиться з його моторесурсі.
При різкому збільшенні оборотів в'язкість не відповідатиме температурі, при цьому двигун розігрівається до значень, що переходять гранично допустиму норму. У результаті він працює за постійно підвищеної температури, що швидко зношує його деталі. Також падає і ресурс самої олії, яка швидше окислюється і приходить у непридатність.
Будь-яке завищення в'язкості не можна відчути протягом короткого проміжку часу. Результати відчуватимуться лише через 100-150 тис. км., причому довести зв'язок підвищеної в'язкості та зниження ресурсу агрегату практично неможливо, тому навіть офіційні автосервіси не відслідковують відповідність показників в'язкості вимогам до конкретного двигуна. Тим більше, сервісам вигідна поломка двигуна після закінчення терміну гарантії.
Небезпека низької в'язкості олії
Зараз більшість виробників автомасел випускають «енергозберігаючі» різновиди зі зниженим показником високотемпературної в'язкості. Причому ця властивість проявляється при температурі більше 100 °C, тому в'язкість по SAE таких олій не відрізняється від звичайних. Їх відмінність полягає в класах якості та допуску автовиробників. Так, олії з низькою в'язкістю мають такі класи якості: ACEA A1/B1 та ACEA A5/B5.
Для таких матеріалів створюють спеціальні двигуни, але у звичайному силовому агрегаті, не розрахованому на низьку в'язкість, застосування таких матеріалів небезпечне. При високій температурі і оборотах плівка на деталях, що труться, стає дуже тонкою, ефективність мастила різко падає і з'являється підвищений її витрата. При тривалій експлуатації за таких умов двигун може заклинити.
Занижувати в'язкість щодо вимог виробника набагато небезпечніше, ніж завищувати. Для цього при використанні матеріалу в простому двигуні не можна заливати в нього спеціальну олію, на якій прописаний допуск тільки одного виробника, або класів ACEA A1/B1, ACEA A5/B5, якщо вони не значаться в сервісній книзі автомобіля.