Как убить двигатель маслом «неправильной» вязкости

Итак, стандарт SAE — обозначение класса вязкости масел сообщества автомобильных инженеров (Society of Automotive Engineers). В обозначении, скажем, класса 5W40 первая цифра — это индекс вязкости при низких температурах (вязкость при холодном старте), а вторая — при высоких (показывает насколько хорошо масло выдерживает рабочие температуры). При этом каждая из цифр вовсе не означает абсолютное значение вязкости.

Чтобы определить эти индексы, методика SAE предусматривает ряд инструментальных тестов: два теста для низкотемпературного диапазона, два теста при рабочей температуре (для температуры 100 градусов) и тест для 150 градусов. Всё это делается с помощью точной, сложной аппаратуры.

Рассмотрим результаты исследования лаборатории компании Widman International. На графиках хорошо заметно, как сильно параметры вязкости масел меняются при росте температуры. Очевидно, что пока мотор не прогреется хотя бы до 30 градусов, ему приходится очень тяжело, особенно на маслах 10W40 и 15W40.

А вот между 40 и 80 С можно наблюдать совсем интересную картину: с ростом температуры кривые начинают пересекаться. И масло 10W40 к 80 градусам становится менее вязким, чем 5W40.

Оптимальная вязкость при рабочей температуре (от 100 до 110 градусов) — от 9 до 18 мм2/с. В эти границы попадают все масла, но при даже незначительном дальнейшем росте температуры масло 5W30 теряет остатки всей вязкости и становится слишком жидким. Так что тут более вязкие масла даже имеют очевидное преимущество .

Аналогично и для низкотемпературного индекса. И, конечно же, масла с одной номинальной вязкостью и полностью соответствующие стандарту всё же могут довольно существенно различаться по характеристикам. Но для простоты объяснения будем учитывать индексы вязкости раздельно — как масла 5W или как масла W40, говоря о низкотемпературной и рабочей вязкости, без оговорок о реальном классе масла, чтобы не вносить путаницу. Просто подразумевая, что большая вязкость соответствует большему классу вязкости, без дополнительных хитростей и оговорок.

Еще один важный момент связан с тем, что холодная вязкость масла на порядок или два отличается от вязкости при рабочей температуре . Типичное минеральное масло 15W40 при температуре около нуля имеет кинематическую вязкость порядка 1 500 мм2/с, а при рабочей температуре этот параметр уже составляет всего 13 единиц. У синтетики 5W30 эти параметры меняются не так сильно: 900 мм2/с при нулевой температуре и порядка 11 при рабочей.

Вязкость зависит от температуры нелинейно: в зависимости от состава масла она резко повышается в зоне низкой температуры и достаточно плавно изменяется в области рабочих температур . Замер рабочей вязкости проводится при ста градусах Цельсия, но рабочим диапазоном обычно является зона от 20-30 градусов, когда вязкость выше номинальной уже не на два порядка, а менее чем в десять раз.

В зависимости от двигателя и режима эксплуатации температура масла внутри него существенно различается, а значит, и вязкость одного и того же масла в рабочем режиме в разных двигателях разная . Более того, она непрерывно меняется в процессе движения. Таким образом, выбор вязкости масла связан еще и с такими параметрами, как типичная длительность поездки, нагрузка и температура окружающей среды.

К тому же на температуру масла (а значит, и на его вязкость) заметно влияет состояние двигателя. Повышенный объем картерных газов, неисправная система вентиляции, дополнительная защита картера, изношенный масляный термостат, грязный маслорадиатор — всё это вносит свои коррективы в режим работы масла .

Кроме того, нужно учитывать, что масло меняет свою вязкость в процессе эксплуатации. Обычно рабочая вязкость снижается по мере вырабатывания загущающих присадок, что особенно характерно для масел с вязкостью свыше W40, а низкотемпературная вязкость, наоборот, возрастает, поскольку срабатываются и присадки, повышающие текучесть при низкой температуре.

С учетом вышесказанного становится понятно, что никто не будет пытаться создать двигатель, которому для работы нужно масло строго определенной вязкости , не выше и не ниже заявленной в документах. Это просто технически невозможно: как написано выше, вязкость масла постоянно меняется, причём в весьма широком диапазоне.

Но самый главный вывод — в том, что мотор существенную часть своего пробега работает с маслом, вязкость которого на порядок или даже два выше, чем его вязкость при рабочей температуре согласно SAE. Потому, опять же, ни один производитель не будет делать двигатель, которому могло бы повредить более вязкое масло. Даже если у вас залито масло с индексом вязкости в два раза выше, чем рекомендуемое, мотору это совершенно безразлично — он прекрасно будет работать и на этом масле. Ему это вредит не больше, чем типовая 15-минутная поездка, особенно зимой.

Фактически мотор рассчитывается на минимальную, а не максимальную рабочую вязкость масла . Любое уменьшение его рабочего давления критично, а вот небольшое повышение вязкости и давления — практически безвредны. Они приведут к небольшим колебаниям характеристик, и не более того. И уж совершенно точно нет ни одного двигателя, в котором «масляные каналы слишком узкие» или «зазоры слишком маленькие».

Другое дело — использование слишком маловязкого масла. Как мы видели из графиков, при высоких температурах маловязкие масла могут переступить минимальный порог вязкости в 9 мм2/с. Для масла 5W30 это возможно уже при 115 градусах. Тем временем, нормальная рабочая температура в современных моторах может достигать 110 градусов, а масло им часто рекомендуют и вовсе 0W20. И тут последствия могут быть более губительными, вплоть до проворота вкладышей и износа шеек коленвала. Поэтому, уж лучше более густое масло, чем более жидкое .

Вязкость моторного масла

Проблема выбора моторного масла – основной камень преткновения, так как на этот неочевидный параметр у продавцов, работников автосервиса, автомехаников и автолюбителей приходится своя точка зрения, причем противоречащая друг другу. Но при четком понимании назначения и функций масла в двигателе, вопрос вязкости сложностей не вызывает.

Что такое вязкость масла?

Вязкость масла – величина не постоянная, которая изменяется в зависимости от температуры. Но эта амплитуда температур не настолько велика, чтобы масло перестало выполнять свою задачу. Под вязкостью понимают способность масла оставаться на поверхности деталей двигателя, при этом сохраняя текучесть. Данное свойство обусловлено способностью молекул материала взаимно перемещаться, не теряя определенных связей.

При движении молекул происходит их трение относительно друг друга, и чем оно выше, тем показатель вязкости будет больше. Практически это выражается в том, насколько легко масло стекает при определенной температуре. Вязкость также характеризуется способностью приклеивания к поверхностям: более устойчивая пленка образуется после более вязкого масла, а материал с низким показателем быстрее стечет под действием гравитации.

Определение вязкости по стандарту SAE

Американским союзом автомобильных инженеров SAE была разработана система, устанавливающая классы вязкости моторного масла, которая учитывает динамическую и кинематическую вязкость. Динамическая (абсолютная) характеризует силу сопротивления при движении двух взаимно удаленных на 1 см. слоев жидкости при скорости 1 см/с. Кинематическая показывает текучесть смазки при высокой и нормальной температуре (100 и 40 о С).

Данный стандарт не отвечает за качественные параметры смазки, то есть индекс вязкости не даст информации автомобилисту о том, какое именно масло ему лучше заливать в двигатель своего автомобиля. Но буквенно-цифровая маркировка стандарта регламентирует температурный диапазон, при котором его можно эксплуатировать, а также сезонность применения.

Расшифровывается стандарт вязкости SAE следующим образом: в всесезонном масле SAE 0W-20:

• Буква Wозначает «разрешение» на зимнее применение смазочного материала;
• Цифра 0 – это минимальное значение температуры, при которой допустим запуск двигателя (в данном случае это -40 о С);
• Число 20 – это показатель высокотемпературной вязкости материала.

Сезонные составы классифицируется еще проще, к примеру, летнее масло – SAE50, а зимнее SAE 20W. На практике масло выбирают в зависимости от среднего температурного режима того или иного региона или климатической зоны. В России пользуется популярностью продукция с индексом 10W-40, как самая оптимальная при t о до -25 о С.

Какая вязкость лучше двигателю

Среди автолюбителей сложилось мнение, что высокая вязкость масла при рабочих температурах – это хорошо.

Вязкий смазочный материал заливают в спортивные автомобили, но это не значит, что, если его залить в двигатель обычного легкового автомобиля, ресурс агрегата станет выше. Вероятно, произойдет обратное – мощность двигателя упадет, при этом значительно приблизится срок очередного капремонта.

Всеми производителями приведены рекомендации о применении определенного вида масла в сервисной книге. Для этого были учтены возможные режимы езды, и выведены оптимальные параметры вязкости. Заливать масло, отличное от приведенных данных, не рекомендуется, так как это вызовет заметное падение мощности и увеличение износа трущихся деталей.

Данный показатель зависит от технологических параметров, заложенных в двигатель разработчиком. К примеру, между поршнем и цилиндрами существует определенный зазор для возможности температурного расширения деталей. Но для максимального КПД это пространство должно быть минимально, чтобы в него не прорывались газы после взрыва топливной смеси. Для того, чтобы поршень осуществлял движение и не нагрелся до критического состояния, место соприкосновения деталей смазывается.

Главная задача конструктора – обеспечить соответствие величины зазора и масляной пленки, имеющей определенные параметры вязкости, при этом мощность двигателя будет максимальной для данного типа конструкции. Проблема в том, что свойства масла меняются в зависимости от температуры. Например, у широко применяющегося 5W-40 при разогреве от 40 до 100 о С реальная вязкость падает в 6 раз, но не сразу, а по кривой, и она своя для каждого материала. Вместе с этой величиной меняется и толщина пленки на трущихся парах.

Прогрев двигателя

В холодном двигателе показатель вязкости намного превышает расчетную рабочую, при этом толщина масляной пленки выше зазоров между деталями, что после запуска мотора ведет к снижению мощности и росту температуры, заставляя агрегат работать с повышенной нагрузкой. При этом двигатель прогревается быстрее.

Но по этой же причине во время прогрева нельзя на него давать нагрузку, так как любой запуск мотора при сильном морозе сокращает его моторесурс на 300-500 км., хотя на ресурс самого масла это никак не влияет.

С течением времени поверхности деталей изнашиваются, увеличивая зазоры, и влияние степени вязкости на износ при пуске холодного двигателя уменьшается.

Вязкость при рабочей температуре

После прогрева двигателя и масла, начинает работать система охлаждения. Это происходит по следующей упрощенной схеме: повышенные обороты или нагрузка увеличивают силу трения -> температура масла повышается -> вязкость падает -> толщина пленки уменьшается -> трение уменьшается -> температура масла снижается (в том числе из-за системы охлаждения). В таком цикле работает двигатель.

Но температура и вязкость масла изменяются в рамках рассчитанного производителем двигателя диапазона. И его эффективность определяется не абсолютной вязкостью при определенных температурных показателях, а от динамики изменений при определенной амплитуде рабочих температур и соответствии этого показателя конструктивным особенностям конкретного мотора.

Каждый двигатель – это сложный механизм, от точности исполнения которого зависят главные потребительские параметры, влияющие на привлекательность силового агрегата: мощность, величина крутящего момента, экономичность. При этом разница в рабочих температурах и зазорах двигателей разных производителей и типов очень существенна, особенно касаемо последних моделей.

По этой причине и существуют различные требования автопроизводителей к моторным маслам, имеющие разные температурно-вязкостные классы и требования качества. Вязкость по SAE– это усредненный показатель при температурах от 100 до 150 о С, но для разных масел величина промежуточных значений может отличаться, и данный стандарт не предполагает точных значений, а только обозначает их широкий диапазон.

Так, два разных масла, имеющих один и тот же индекс на этикетке, могут быть разной вязкости при разных температурах. Именно эту характеристику учитывают при подборе списка рекомендованных смазочных материалов для конкретного автомобиля. Индекс вязкости не бывает плохой или хороший, он должен подходить по характеристикам для конкретного двигателя.

Опасность завышенной вязкости масла

При прогретом двигателе в случае завышенной вязкости масла на нормальных оборотах для двигателя опасности нет – температура в системе несколько повысится и вязкость упадет до нормы. В данном случае несоответствие параметров масла повлияет на рабочую температуру двигателя, которая все равно должна оставаться в пределах нормы. Но постоянная повышенная температура отрицательно скажется на его моторесурсе.

При резком увеличении оборотов вязкость не будет соответствовать температуре, при этом двигатель разогревается до значений, переходящих предельно допустимую норму. В итоге он работает при постоянно повышенной температуре, что быстро изнашивает его детали. Также падает и ресурс самого масла, которое быстрее окисляется и приходит в негодность.

Любое завышение вязкости нельзя ощутить в течение короткого промежутка времени. Результаты будут чувствоваться только через 100-150 тыс. км., причем доказать связь повышенной вязкости и снижение ресурса агрегата практически невозможно, поэтому даже официальные автосервисы не отслеживают соответствие показателей вязкости требованиям к конкретному двигателю. Тем более, сервисам выгодна поломка двигателя после окончания срока гарантии.

Опасность низкой вязкости масла

Сейчас большинство производителей автомасел выпускают «энергосберегающие» разновидности с пониженным показателем высокотемпературной вязкости. Причем это свойство проявляется при температуре более 100 о С, поэтому вязкость по SAE таких масел не отличается от обычных. Их отличие заключается в классах качества и допуске автопроизводителей. Так, масла с низкой вязкостью имеют следующие классы качества: ACEA A1/B1 и ACEA A5/B5.

Для таких материалов создают специальные двигатели, но в обычном силовом агрегате, не рассчитанном на низкую вязкость, применение подобных материалов опасно. При высокой температуре и оборотах пленка на трущихся деталях становится очень тонкой, эффективность смазки резко падает и появляется повышенный ее расход. При долгой эксплуатации в таких условиях двигатель может заклинить.

Занижать вязкость относительно требований производителя намного опаснее, чем завышать. Для этого при использовании материала в простом двигателе, нельзя заливать в него специальное масло, на котором прописан допуск только одного производителя, или классов ACEA A1/B1, ACEA A5/B5, если они не значатся в сервисной книге автомобиля.