TBN — щелочное число моторного масла

Общее щелочное число (TBN, Total Base Number) — это показатель, который характеризует общую щелочность масла. Выражается количеством гидроокиси калия (KOH) в мг на 1 г смазочного материала. В маслах щелочное число повышают моющие и диспергирующие присадки, поэтому по этому показателю косвенно можно судить о сроке служба масла.

Зачем нужна щелочь в масле?

Процесс сгорания топлива в двигателе сопровождается выделением осадков кислотной природы. Попадая в картер, они провоцируют окисление поверхностей, что приводит к коррозии и образованию шламовых отложений, которые нарушают циркуляцию масла. Как итог — масляное голодание и отказ силового агрегата.

Щелочные компоненты необходимы для нейтрализации кислотных продуктов горения. Моющие присадки растворяют твердые отложения и препятствуют образованию новых, диспергирующие же удерживают твердые вещества во взвешенном состоянии и расщепляют кислоты на нейтральные фракции.

В процессе работы масла щелочные присадки постепенно расходуются. А кислотное (TAN), наоборот, растет.

Следует отметить, что в реальной жизни практически не бывает ситуаций, чтобы щелочное число приблизилось к нулю в результате выработки. Однако затягивать с заменой масла не стоит.

Высокое щелочное число — панацея?

Высокое щелочное число — отличное преимущество для клиентов, которые не сильно разбираются в параметрах моторных масел. Дело в том, что высокий показатель TBN повышает другой, очень важный фактор — содержание сульфатной золы, которая оказывает негативное влияние на каталитический нейтрализатор выхлопной системы, оседает на маслосъемных кольцах и клапанах. Кроме того, если головка поршня покроется твердым нагаром от высокозольного масла, хонинговальные риски, которые способствуют удержанию масляной пленки, начинают стираться. Последствия этого — «масложор», прогар клапанов, разрушение катализатора — тема для отдельной статьи.

Именно поэтому в последнее время получили распространение средне- и малозольные масла (Mid и Low SAPS), которые имеют сниженное содержание сульфатной золы и щелочи.

Важно понимать, что о моющих способностях масла свидетельствует содержание нейтральных солей, а не общее щелочное число TBN. Нейтральные соли не повышают TBN, поэтому низкое содержание щелочи не является показателем низкого качества моторного масла.

На качество моторного масла влияют не только моющие, но и антиокислительные, диспергирующие, противоизносные, противозадирные присадки, а так же качество базового масла.

Выбирать масла с высоким щелочным числом стоит в том случае, если качество топлива в вашем регионе оставляет желать лучшего. Высокое содержание серы приводит к быстрому окислению масла, поэтому масло с высоким TBN прослужит немного дольше.

Моторные масла RIXX содержат сбалансированный пакет присадок от ведущих мировых производителей: Lubrizol, Afton Chemical, BRB International BV.

Основные щелочные присадки

В качестве щелочных присадок производители применяют комплекс веществ, состоящий из таких элементов, как:

Измерение щелочного числа

Общепринятым методом определения щелочного общего щелочного числа (TBN) является метод ASTM D2896. Образец растворяют в хлорбензоле и ледяной уксусной кислоте и титруют хлорной кислотой в ледяной уксусной кислоте. Конечная точка определяется потенциометрическим титрованием со стеклянным индикаторным электродом внутри раствора и эталонным электродом, соединенным с раствором образца с помощью солевого мостика.

Что означает щелочное число моторного масла?

Большинство автомобилистов, в той или иной мере, разбирается в классификации масел по вязкости и распространённым международным стандартам (API, ACEA и т. д.), которые указываются на лицевой стороне канистры. Однако о таком показателе, как щелочное число моторного масла, не все даже слышали. Давайте разберёмся, что означает этот параметр с теоретической и практической точки зрения.

Химический смысл щелочного числа

Щелочное число моторного масла (в англоязычной литературе обозначается аббревиатурой TBN) – это величина, указывающая на количество гидроксидов калия в одном грамме моторного масла. Единица измерения – мгКОН/г.

Как известно, щёлочь является некой противоположностью кислот. Большинство кислот, вне зависимости от химических элементов, их образующих, при взаимодействии со щелочами нейтрализуются. То есть теряют свою способность отдавать катион водорода и преобразовываются в менее активные химические соединения.

Гидроксид калия обладает одним из сильнейших свойств нейтрализации кислот. Одновременно с этим раствор КОН имеет мощные расщепляющие, растворяющие и моющие свойства. Это соединение, например, широко применяется при производстве промышленных моющих составов. Поэтому для моторных масел при подсчёте щелочного числа за базовый компонент взят именно гидроксид калия.

Практическое значение

Моторное масло работает в сложных условиях. Давление, высокие температуры, проникающее через кольца топливо, раскалённые газы и сажа – всё это ведёт к неизбежным химическим преобразованиям как базы, так и присадочных компонентов масла.

Под воздействием высоких температур и в присутствии кислорода происходит окисление моторного масла. Несмотря на то, что базовый состав, особенно синтетических моторных масел, имеет высокую химическую стабильность, при высокой температуре неизбежно формируются окислы.

Что плохого в окислах? По большому счёту, окисление моторного масла – это его выгорание. Ведь сам процесс горения – это с химической точки зрения реакция окисления с выделением тепла. А продукты такой реакции, то есть окислы, в большинстве своём представляют собой бесполезный балласт из химически нейтральных или малоактивных соединений.

Для краткого описания совокупности большинства подобных окислов существует даже особый термин – шлам. Продукты термического разложения масла, то есть шлам, оседают на поверхностях двигателя, что приводит к его загрязнению. Загрязнение мотора чревато перегревом. Также частицы шлама зачастую содержат и сверхтвёрдые окислы, которые работают как абразивы.

Часть окислов обладает химической активностью. Некоторые из них способны инициировать коррозионные процессы или локально разрушать неметаллические детали мотора (в основном резиновые уплотнители).

Гидроксид калия работает в двух направлениях:

• частичная нейтрализация образующихся кислот;
• расщепление на как можно меньшие фракции шламовых соединений и препятствие их формированию.

При работе двигателя щелочное число моторного масла уменьшается, что является нормальным процессом.

Оценка щелочного числа моторного масла

Щелочное число почти всегда указывается на канистре с маслом на тыльной стороне этикетки. В настоящее время этот показатель варьируется в пределах от 5 (для самых простых и дешёвых смазочных материалов) до 14 мгКОН/г.

При прочих равных в дизельных моторах образуется больше окислов. Во-первых, это связано с составом топлива. Содержание серы в дизельном топливе значительно выше, чем в бензине. А сера склонна формировать различные оксиды при воздействии высоких температур.

Во-вторых, условия работы дизельного двигателя более суровые. Выше давление, выше температура в камере сгорания. Как следствие, активнее идёт процесс выгорания масла.

Поэтому для чисто дизельных масел нормальным считается щелочное число от 9 мгКОН/г и выше. У бензиновых моторов требования несколько занижены. Для нефорсированных двигателей, работающих на бензине, достаточным будет 7-8 мгКОН/г.

Однако есть масла, в которых щелочное число ниже. Это вовсе не означает, что масло плохое, и лучше избегать его использования. Нужно понимать, что моющие свойства у таких масел будут ниже. А это означает, что ближе к замене (когда и так изначально невысокое количество щёлочи снизится) ускорится процесс образования шлама. Поэтому масла с низким щелочным числом рекомендуется менять чаще.

Обратной стороной медали выступает и то, что с усилением пакета присадок снижается и щелочное число. То есть в теории, особенно для недорогих масел, как раз таки высокое щелочное число может указывать на обеднённый состав других важных присадок.

Щелочное число моторного масла: что это такое?

Прежде чем выбрать тот или иной смазочный материал, мы интересуемся не только его стоимостью, но и потребительскими качествами. И здесь важно учитывать не только вязкостные характеристики и температурный режим. Необходимо, помимо этого, принимать во внимание также щелочное число моторного масла.

Само наличие данного показателя определяется тем, что, когда двигатель работает, в нём происходят химические процессы, вследствие которых углеводородные молекулы топлива окисляются. Образовавшаяся окись оказывает на металлические узлы агрегата крайне негативное воздействие и ускоряет их выход из строя. Справиться с этой проблемой помогают специальные химически активные присадки, нейтрализующие влияние кислотной среды.

Как работают щелочные присадки

Минеральное масло, прошедшее процесс очистки, представляет собой химически нейтральное вещество. Но при активности двигателя горение топлива стимулирует образование кислот, оседающих на металле. Между ними и смазкой начинается химическая реакция, что приводит к коррозии и сокращает срок годности механизма, поэтому кислотные соединения необходимо нейтрализовать. А поскольку нейтрализуется кислота щёлочью (факт из школьной программы), в смазочные смеси добавляют щелочные присадки – чаще всего эта функция возлагается на моющие вещества, растворимые в воде.

От уровня содержания таких добавок непосредственно зависит рабочий ресурс смазочного материала и его способность предохранить механизм от последствий окисления.

Поэтому требования к щелочному числу масла (обозначаемому как TBN) обусловлены необходимостью защитить двигатель вашего автомобиля от порчи и продлить ему жизнь.

Рассчитать оптимальное щелочное число для моторного масла довольно непросто. Производители, стремясь улучшить эксплуатационные характеристики смазочных материалов, экспериментируют с составом моющих присадок. Также следует учитывать, что, если щелочных добавок слишком много, это не в меньшей степени способствует возникновению коррозионных процессов, а также со временем вызывает отложения золы на деталях двигателя.

Как рассчитать, какое число TBN требуется вашему автомобилю

Щелочное число – это сумма всех щелочных добавок, которые присутствуют в смазке. Индекс TBN определяется массой гидроксида калия, приходящейся на один грамм смазочного материала. Измеряется щелочное число в единицах мгКОН/г.

Наиболее популярный на сегодняшний день метод расчёта TBN для конкретного двигателя заключается в следующем: содержащийся в используемом топливе удельный вес серы умножается на 20. То есть для бензиновых двигателей требуемый показатель не так высок, как для дизельных, поскольку содержание серы в солярке значительно выше, чем в бензине. Хотя к этому способу прибегают многие, специалисты советуют относиться к нему с осторожностью и сверяться с руководством по эксплуатации своего автомобиля.

Если масло недостаточно щелочное

Использование масла с низкими щелочными показателями чревато такими последствиями, как:

• дефицит смазки в распредвале и повышение темпа изнашивания его опорных шеек;
• образование «пробок» в маслопроводах коленвала и слишком быстрое срабатывание вкладышей.

Необходимо также учитывать, что низкокачественное топливо способствует более активному выжиганию щелочных присадок. То есть экономия на топливе не оправдывает себя – ресурс смазки исчерпывается значительно быстрее, и менять масло придётся чаще.

Когда щёлочность падает

При каждом включении двигателя взаимодействуя с окисленными молекулами, щелочные присадки постепенно «расходуются», и их защитные качества снижаются. Недостаточно щелочное масло уже не может в полной мере нейтрализовать вредные продукты деятельности двигателя.

Выяснить, на сколько упала щёлочность масла, можно в лаборатории, посредством проведения сложного и дорогостоящего химического анализа. Однако это вряд ли в самом деле нужно. Достаточно менять масло в соответствии с регламентом и внимательно следить за состоянием автомобиля. При замене смазки не обязательно применять промывку, достаточно залить положенное количество нового масла и проехать пару километров.

Обладающие полным рабочим ресурсом щелочные присадки за это время сделают своё дело, «обезвредив» остатки окисленных углеводородов и очистив таким образом все детали смазочной системы. После этого можно обычным порядком заливать свежее масло.

И напоследок

В любом из вариантов, к выбору такого материала, как моторное масло, следует подходить ответственно. Заливая в мотор некачественную смазку, вы рискуете «здоровьем» своего автомобиля. Однако не стоит самостоятельно вводить в масло какие-либо компоненты, пытаясь улучшить его характеристики. Вряд ли вам удастся собственноручно воспроизвести сложные производственные технологии. Разумнее будет уточнить необходимый для вашей машины индекс TBN в техпаспорте или сервисной книжке. А затем сообразно с инструкцией приобрести проверенный продукт известного производителя.

Еще больше информации о щелочном числе и других характеристиках моторных масел в видео:

Определение щелочного числа моторного масла

Для изучения состава моторных масел необходимо проводить анализ щелочного числа. Если не выполнять эту процедуру, то невозможно будет определить ресурс системы ДВС. Рано или поздно двигатель начинает изнашиваться и поэтому для его дальнейшей эксплуатации рекомендуется использовать присадки в масла.

Параметры для определения щелочного числа

Показатели вязкости и температуры определяют уровень качества автомасла. То есть стабильная работа двигателя зависит именно от этих двух факторов. Полная характеристика смазочного продукта определяется благодаря такому показателю, как щелочное число. Для его обозначения используют маркировку TBN.

Этот показатель определяет рабочее состояние моторного масла, а также его влияние на механизмы системы. Он указывает на щелочность смазочного вещества в момент его использования в системе ДВС.

Кроме того, показатель может изменяться в зависимости от применяемых добавок, не дающим продуктам сгорания оседать на детали и узловые механизмы силового агрегата. Если наблюдается высокий показатель TBN, то смазочное вещество способно противостоять этим явлениям.

Чтобы определить уровень щелочи в масле, необходимо сложить химические компоненты, содержащиеся в составе:

Соотношение этих компонентов между собой определяет количество калийной гидроокиси, измеряемой в мг на 1 г смазочного продукта. В обозначении, это указывается, как мгКОНг.

Расчет щелочи в моторной смазке

Пока ученые и химики еще не разработали единый способ вычисления TBN. Каждый из них решает эту задачу самостоятельно. Как правило, специалисты учитывают параметры масла, изучают его состав и проводят исследования в лабораторных условиях.

Если говорить о рекомендуемой методике расчета щелочи, то стоит выделить определение удельного весы серы и перемножение на коэффициент 20, поскольку согласно нормативным актам и ГОСТУ запрещено содержание в топливе более 0,5% серы.

Таким образом, при умножении этого показателя на 20, количество TBN будет равняться 10. Расчет используется для определения щелочи масла в дизельных моторах. Этот показатель отличает их от бензиновых двигателей, поскольку в составе дизеля содержится больше серы, нежели в бензине. Поэтому и показатель щелочи в дизельном моторе выше.

Отметим и то, что расчет не может дать конкретного результата, поэтому рекомендуется уделять внимание составу масла, указанному в сервисной книге. Любой водитель должен знать, что если мотор работает на бензине с низким октановым числом, то щелочные присадки выгорают. В итоге это скажется на качестве автомасла, за счет чего ухудшится ресурс системы ДВС.

Запас щелочи TBN

Избыток щелочного числа в моторной системе на дизельной основе говорит о наличии присадок, используемых для нейтрализации кислотных соединений, формирующихся при выгорании топлива. Это свойство не влияет на бензиновые двигатели, но на дизельную систему оказывает воздействие.

Дело в том, что в большинстве случаев дизтопливо разделяют на маловязкие фракции с высоким вхождением серы и кислотных соединений. В результате при сгорании такого горючего вещества выделяются оксиды серы, формирующие при взаимодействии с водой серную кислоту H2SO4.

Вместе с картерными газами она проникает в масло и моментально растворяется. Масляная структура начинает разрушаться, а мотор – изнашиваться.

Кроме того, для моторов на дизельной основе характерны повышенные температурные показатели и высокое давление при сгорании топлива. При контакте с воздухом газовые отходы формируют азотную кислоту HNO2 и HNO3. Таким образом, формируемые кислоты разрушают цветные металлы в системе ДВС, сплавы, моторные жидкости и другие компоненты.

Щелочное число в масле: требования по ГОСТу

Согласно ГОСТа, объем серы в дизтопливе EURO 3 не должно превышать более 0,035%. Это касается отечественных марок авто. Для зарубежных транспортных средств в требованиях по ГОСТУ указывается норма EURO 5, ограничивающая содержание серы до 0,001%. Однако далеко не все производители способны придерживаться этого показателя.

Реальные условия демонстрируют, что в топливе уровня СМТ серные вещества превышают норму от 0,8 до 1%. Это практически в 800-1000 раз превышает нормативы EURO 5. Поэтому необходимо использовать щелочные присадки, чтобы сократить количество серы в применяемых маслах.

Щелочной запас моторной жидкости позволяет защищать систему ДВС от процессов окисления, поскольку щелочное число прямо пропорционально объему кислот и способно их нейтрализовать.

Чем больше показатель TBN, тем лучше сохраняются свойства автомасла. Соответственно, увеличивается ресурс системы ДВС при использовании топлива с высоким содержанием серы. Чтобы обеспечить щелочной запас, необходимо использовать присадки на основе магния и кальция. Эти химические компоненты подавляют азотные кислоты и позволяют сохранять рабочий ресурс двигателя.

Падение щелочи при эксплуатации двигателя

Моторные жидкости Katana Makuri и Shell Rimula с уровнем вязкости 10w40 обладают избытком щелочного показателя. Также стоит обратить внимание на добавку с кальциевой основой в смазке Katana Makuri. Эти смазочные продукты рекомендованы для использования в дизельных топливах EURO 3 с высоким содержанием серы.

Газпромнефть и Shell Rimula R5 имеют в составе щелочные присадки на кальциевой основе, где уровень TBN на 30% выше, чем у рассмотренных выше. Этот запас щелочи соответствуют применению топлива EURO 5 с низким содержанием серы.

Другие смазочные продукты обладают низким показателем TBN, поскольку не имеют в составе присадок на магниевой и кальциевой основе. Таким образом, они уменьшают интервал замены масла и не имеют избытка щелочного числа.

Замена автомасла выполняется после анализа щелочного показателя на ТО. При этом критическое значение TBN, при котором выполняется замена, равно 4 мгКОНг.