Моторные масла– это масла, предназначенные для поршневых двигателей внутреннего сгорания. Их главная функция – уменьшение трения и износа деталей двигателя. Однако моторные масла должны обеспечивать выполнение и других не менее важных функций: предотвращение прорыва газов из надпоршневого пространства в картер путем уплотнения лабиринта поршневых колец и обеспечения их подвижности; охлаждение поршней, подшипников коленчатого вала и других деталей; защита двигателя от коррозии; предотвращение образования нагара и лакообразных отложений, нарушающих теплоотвод от поршней и подвижность поршневых колец; нейтрализация кислот, образующихся при окислении масла и сгорании топлива; предотвращение выпадения осадков в картере, маслопроводах, на сетке маслоприемника, под крышкой механизма газораспределения и привода агрегатов; обеспечение быстрого увеличения давления в смазываемых узлах при холодном пуске двигателя.
Кроме того, моторные масла должны быть совместимы с материалами уплотнителей (резинами) и катализаторами нейтрализатора отработавших газов, не должны оказывать отрицательного воздействия на работоспособность свечей зажигания и вызывать преждевременное воспламенение рабочей смеси из-за образования зольных отложений в камерах сгорания.
В современных высокофорсированных двигателях работоспособны только легированные масла, то есть масла, содержащие присадки – синтетические добавки к базовому маслу, придающие ему необходимые свойства и усиливающие природные свойства базового масла. Содержание присадок составляет до 10–15 % моторного масла. По составу базового масла различают три типа моторных масел: минеральные, частично синтетические и полностью синтетические.
Масла, полученные путем очистки соответствующих фракций нефти от нежелательных веществ, называют минеральными. Минеральные масла состоят из сложных смесей углеводородов, содержащихся в нефти. В настоящее время требования к стойкости против окисления, испаряемости, вязкостно-температурным свойствам моторных масел настолько возросли, что даже из отборных нефтей с применением лучших технологий очистки масляных фракций не представляется возможным вырабатывать минеральные базовые масла, обеспечивающие получение конечного продукта с необходимыми свойствами и сроками службы. Это привело к использованию синтетических базовых масел.
Синтетические базовые масла получают путем целенаправленных химических реакций, в результате которых образуются органические соединения с желательными свойствами. Это могут быть углеводородные жидкости или эфиры. Они обладают низкой температурой застывания, стойки к окислению, меньше расходуются на угар.
Главным достоинством синтетического масла является его способность становиться более жидким при низких температурах и густым при высоких.
Синтетические базовые компоненты часто комбинируют, составляя смеси так, чтобы улучшить растворимость присадок, совместимость с эластомерами и другие характеристики. Недостатком синтетических масел является высокая стоимость. Они дороже минеральных в несколько раз. Компромисс – частично синтетические масла, в которых основой является смесь высококачественного минерального базового масла и синтетических базовых компонентов. Цена таких продуктов существенно ниже.
Главным свойством моторного масла является его вязкость при определенных температурах. Вязкостью называют свойство масла оказывать сопротивление взаимному перемещению соседних слоев масла. Чем выше вязкость, тем гуще масло, и наоборот. Вязкость влияет на прокачивание масла по системе, на легкость и быстроту пуска двигателя, уплотнение поршневых колец в цилиндре, на степень очистки масла в фильтрах, расход масла и топлива; от вязкости зависит охлаждение трущихся деталей. При увеличении температуры вязкость понижается, а при увеличении давления – возрастает.
Масло с большей вязкостью лучше уплотняет поршневые кольца в цилиндрах и уменьшает прорыв газов из камеры сгорания в картер двигателя. Оно в меньших количествах попадает в камеру сгорания, что уменьшает расход масла и нагарообразование, а также в меньшей степени подтекает через сальники и уплотнительные прокладки крышек картеров. Повышение вязкости масла ухудшает его циркуляцию в системе смазки, охлаждение деталей и очистку поверхностей трения от продуктов изнашивания и других загрязнений. Слишком вязкое масло не обеспечивает жидкостного трения из-за затрудненного поступления к трущимся поверхностям. Чем выше относительная скорость перемещения трущихся деталей и лучше качество обработки их поверхностей, тем меньшая вязкость масла требуется. Поэтому, например, для быстроходных двигателей применяют масло с меньшей вязкостью, чем для тихоходных. При уменьшении нагрузки на детали вязкость может быть снижена, а при увеличении зазоров – увеличена.
Масла для двигателей обозначают буквой М и в зависимости от вязкости делят на классы. Условно масла разделяют на летние и зимние. Принято считать, что зимние масла применяют при температурах воздуха ниже –5 °C, летние – выше 20 °C. Летними маслами для двигателей легковых автомобилей считают масла повышенной вязкости типа М12Г, зимними – М8Г.
При маркировке масел применяют следующие обозначения:
М – моторное масло; цифры после буквы М (4, 5, 6, 8, 10, 12…) обозначают класс вязкости (например, 6-й класс означает, что при температуре 100 °C масло имеет среднюю вязкость 6 сСт; иногда после цифры может применяться нижний индекс «з», что свидетельствует об использовании в данном масле загущающей присадки, при этом масло имеет и определенную вязкость при минус 18 °C; такое масло является всесезонным и имеет двойное цифровое обозначение через косую черту); буквы после цифр (А, Б, В, Г, Д, Е) обозначают принадлежность масла к определенной группе эксплуатационных свойств; нижний индекс после букв: 1 – масло предназначено только для бензиновых двигателей; 2 – масло предназначено только для дизельных двигателей; отсутствие индекса означает, что масло унифицировано и может применяться как для дизельных, так и для бензиновых двигателей, например М-10Г – это универсальное масло, предназначенное как для дизельных, так и для бензиновых двигателей.
Учитывая большое разнообразие марок легковых автомобилей и условий их эксплуатации, моторные масла зарубежных и российских производителей классифицируют по трем основным признакам:
вязкостно-температурные свойства;
область применения и уровень эксплуатационных свойств;
наличие или отсутствие энергосберегающих свойств.
В настоящее время общепринятой стала классификация SAE J300, согласно которой моторные масла подразделяются на шесть зимних (W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W) и пять летних (20, 30, 40, 50 и 60) классов. В этих обозначениях большим числам соответствует большая вязкость, буква W означает, что масло зимнее. Всесезонные масла, пригодные для круглогодичного применения, обозначают сдвоенным номером, один из которых указывает зимний, а другой летний класс, например SAE 5W-30, SAE 10W-40, SAE 15W-40 и т. д.
Выбор вязкостно-температурных свойств моторных масел зависит от климатических условий, в которых эксплуатируется автомобиль. Инструкции по эксплуатации предписывают применение масел по классификации SAE в реальном рабочем диапазоне температуры окружающего воздуха. Если разрешено применение сезонных масел, следует иметь в виду, что маловязкие зимние масла классов W, 5W, 10W нельзя применять при температуре воздуха выше 10 °C для первых и минус 5 °C для последнего. Летние масла класса SAE 30 и более вязкие нельзя применять при температуре воздуха ниже +5 °C. Несоблюдение этих условий приводит к повышенному износу двигателя из-за недостаточной вязкости зимних масел при высокой температуре и затруднениям при холодном пуске двигателя на летних маслах, имеющих слишком высокую вязкость и недостаточную прокачиваемость при низкой температуре.
Уникальными вязкостно-температурными свойствами и широким температурным диапазоном обладают синтетические масла класса SAE 5W-50 и SAE 10W-60. Применять эти масла рекомендуют в регионах с резко континентальным климатом и в горных местностях, то есть при экстремальных условиях в области низких и высоких температур.
Классификация SAE распространяется только на вязкостно-температурные свойства моторных масел. Для классификации масел по области применения и уровню эксплуатационных свойств (качества) предложена система API (Американский нефтяной институт). По классификации API моторные масла подразделяются на две категории: S (Service) – для бензиновых двигателей и С (Commercial) – для дизельных. Если масло может использоваться как для бензинового, так и для дизельного двигателя, в таком случае оно имеет обозначение S/C. В настоящее время масло для бензиновых двигателей сертифицируется классами SH и SJ, а для дизельных двигателей – классами CF, CF-2, CF-4, CG-4. По мере выпуска более качественных масел могут применяться следующие буквы латинского алфавита.
