Качественное масло — характеристики. Щелочное число и кислотность
Что означает щелочное число в описании моторного масла? Какое щелочное число лучше? Щелочное число 7 — хорошее? Давайте разберёмся.
Один из основных параметров качества моторного масла — Щелочное число
Именно щелочное число или TBN (Total Base Number) влияет на то, какой предельный ресурс будет у моторного масла при эксплуатации, а также как хорошо оно будет очищать двигатель.
При нормальной работе двигателя, во время сгорания топлива, остаётся большое количество загрязнений шламов, нагаров, а также кислот. Кислота не только способствует коррозии, но и также окисляет, т.е. «убивает» моторное масло.
Так как кислота убирается с помощью щёлочи, то именно щелочное число будет показателем стойкости моторного масла к окислению.
Как узнать Щелочное число?
Чтобы получить TBN, то есть Щелочное число масла, измеряется в количестве гидроксида калия в одном грамме продукта.
Щелочное число моторного масла указывается производителем в TDS (Technical Data Sheet).
Зачем нужно знать Щелочное число?
Показатель щелочного числа показывает способность моторного масла нейтрализовать кислоты, которые образуются в двигателе при сгорании топлива. В свежих маслах оно также указывает на потенциальный запас щелочной среды.
Во время работы двигателя на масло воздействуют высокие термические нагрузки, из-за чего масло естественным образом окисляется.
Окисление ускоряется из-за химических процессов, возникающих при работе двигателя.
При сгорании топлива выделяется оксиды серы, которые при соединении с влагой образуют сернистую и серную кислоты. Также в масло попадают азотистая и азотная кислоты, которые образуются при соединении с влагой оксидов азота.
С растущим пробегом, показатель щелочного числа падает. Мы можем сравнить разность этих показателей у свежего масла и отработанного и предугадать, сколько моторное масло ещё будет способно защищать двигатель.
Показатель щелочного числа может падать нелинейно, в разных условиях с разной скоростью. Иногда происходит резкое падение щелочного числа, например, из-за плохого качества топлива или из-за нестабильного качества базы, если это база на минеральной основе.
Критической отметкой является падение показателя на 50% относительно изначальной отметки. С этого момента скорость падения щелочного числа и деградация моторного масла будет расти в геометрической прогрессии.
Одновременно с падением щелочного числа, начинает расти кислотное число. И в момент, когда они становятся равны, можно считать точкой, когда моторное масло полностью отработало свой ресурс, и его надо срочно менять.
Какое моторное масло выбрать?
Можно ли просто заливать в легковой автомобиль моторное масло с большим щелочным числом, например, масла для грузовиков, где этот показатель составляет до 15 единиц?
К сожалению, всё не так просто.
Щелочное число также определяет зольность масла — количество
Производители двигателей ограничивают допустимую зольность масла для того, чтобы продлить ресурс каталитическим конверторам, сажевым фильтрам и другим системам нейтрализации газов, установленных на всех современных автомобилях.
Для современных высокофорсированных теплонагруженных моторов обычно прописывают требование использования среднезольного или малозольного моторного масла, то есть ограничивается содержание присадок в масле, а также щелочное число.
Классификация моторных масел по зольности довольно чётко прописана в стандарте ACEA (Ассоциация Европейских Производителей Автомобилей):
- Полнозольные или Full SAPS. По стандарту АСЕА обозначаются как A1/B1, A3/B3, A3/B4, A5/B5.
- Среднезольные или Mid SAPS. По АСЕА имеют обозначение C2, C3.
- Малозольные или Low SAPS. По АСЕА имеют обозначение С1, С4, C5, C6.
В более простых моторах без экологических систем может допускаться использование полнозольных моторных масел. Щелочное число в таких маслах достигает 10-12 единиц.
Но это не значит, что такое масло гарантированно проживёт дольше, чем малозольное, только из-за того, что щелочное число выше.
В полнозольных маслах также может происходит чересчур быстрое и неравномерное падение щелочного числа.
Основные причины падения Щелочного Числа
- Плохое качество базового масла
- Плохое качество топлива
- Эксплуатация в тяжёлых условиях
- Частое стояние в пробках
- Конструктивные особенности мотора
- Перегрев
- Морозы и долгие утренние прогревания
- Маленький объём масла в картере
Какая база моторного масла стабильнее?
При прочих равных: одинаковый присадочный пакет, одинаковые допуски и вязкость, синтетическое моторное масло на полиальфаолефинах (ПАО) и эстерах, начинает срабатываться намного позже, чем гидрокрекинговое и минеральное масла.
В моторном масле на ПАО нет полимерного загустителя, нет коротких молекул, которые выгорают, нет длинных парафиновых молекул, которые загрязняют мотор.
Поэтому маслу на ПАО не нужно бороться с загрязнениями, которое создаёт оно само в процессе эксплуатации.
Всегда ли высокий показатель Щелочного Числа гарантирует способность масла защищать мотор?
Есть исключение из правила. Это автомобили, использующие газовое топливо.
При сгорании газа, общее число число образующихся кислот и других загрязнений меньше, чем при сгорании другого топлива. Однако, при этом образуется также большое количество воды. При наличии большого количества оксида серы, эта вода превращается в крайне агрессивную серную кислоту.
Двигатели на ГБО работают при высоких температурах, и в сочетании с большим количеством серной кислоты, в моторном масле быстро срабатываются ингибиторы коррозии.
Поэтому как правило, падение щелочного числа в масле, работающем в двигателе на ГБО, происходит достаточно медленно, но при этом в анализе отработок такого масла часто находят большое количество металлов: меди, железа, алюминия, что является сигналом о повреждении внутренностей двигателя.
Выходом также станет использование ПАО масла, которое является более гидрофобным и термостабильным.
Выводы
В идеальном случае, менять моторное масло следует не по достижении определённого пробега и даже количества моточасов, а по состоянию масла в двигателе.
Важно не допускать критических показателей щелочного числа моторного масла. При падении показателя в два раза от начального, следует сделать замену.
Старайтесь выбирать моторные масла на качественной базе, с максимально возможным для вашего допуска щелочным числом.
Моторные масла Partnumber 710 на ПАО базе находятся в этой части каталога.
Словарь: все что нужно знать о моторном масле
Параметром, который косвенно характеризует испаряемость моторного масла, является температура вспышки, или точка вспышки. Это самая низкая температура, при которой пары нагреваемого моторного масла при определенных условиях образуют смесь с воздухом, взрывающуюся при поднесении пламени (первая вспышка). При температуре вспышки моторное масло еще не воспламеняется. Температуру вспышки определяют при нагревании моторного масла в открытом или закрытом тигле. Результаты имеют разные значения, в закрытом тигле температура вспышки ниже на 20–25 °C.
При выборе моторного масла следует знать, что чем ниже температура вспышки моторного масла, тем оно интенсивнее испаряется и сгорает на высокотемпературных поверхностях, а также загрязняет двигатель золой, сажей и прочими продуктами горения. Более качественным является моторное масло, имеющее более высокое значение температуры вспышки. У современных моторных масел температура вспышки превышает 200 °C, обычно она равна 210–230 °C и выше.
Температура воспламенения (fire point)
Температура воспламенения моторного масла — это температура, при которой моторное масла при нагревании в открытом тигле (метод Бренкена) воспламеняется от огня и горит не менее 5 секунд. Температура воспламенения моторных масел выше температуры вспышки по меньшей мере на 20–30 °C. Температура воспламенения не является определяющим параметром в случае с моторными маслами.
Летучесть (volatility)
Летучесть — свойство наиболее легких фракций моторного масла испаряться при высоких температурах, что выражается в процентах потери от испарения после нагревания моторного масла в течение часа при температуре 250 °C.
Для определения испаряемости, или летучести моторного масла, применяется метод Нок.
Если после нагревания в течение часа 1 000 г моторного масла при температуре 250 °C остается 850 г масла, это означает, что его летучесть составляет 15 % (минус 150 г).
В соответствии с требованиями ACEA, испаряемость моторных масел класса A1/B1 не смеет превышать 15 %, у масел классов A3/B3, A3/B4, A5/B5, C1, C2, C3, E4, E6, E7, E9 этот показатель должен быть меньше 13 % или равен 13 %, а у масел класса C4 испаряемость должна быть меньше 11 % или равна 11 %.
Что такое щелочное число в масле
Щелочное число (TBN – Total Base Number) – это мера запаса щелочности масла, проще говоря, это определённое количество частиц, которые являются нейтрализаторами кислотных процессов, образуемых при работе двигателя. Измеряется данный показатель в мг KOH/г.
При определении качества масла учитывается большое число эксплуатационных характеристик. Это:
— Класс вязкости, который мы можем увидеть на любой канистре готового продукта (5W-30, 10W-40 и др.);
— Низкотемпературные характеристики (динамическая вязкость при отрицательных температурах);
— Антиокислительная стабильность;
— Антикоррозионные свойства;
— Стойкость к деструкции и др.
Среди всех характеристик готового моторного масла можно выделить один из ключевых параметров — щелочное число масла.
Моторное масло работает в сложных условиях. Давление, высокие температуры, проникающее через поршневые кольца, топливо, раскаленные газы и сажа – всё это ведёт к химическим преобразованиям. Окисление моторного масла — это, по сути, его выгорание. Оно неизбежно.
Несмотря на то, что состав, особенно синтетических моторных масел, имеет высокий уровень химической стабильности, при высокой температуре формируются элементы окисления. Масло перестает выполнять свои моющие функции, снижается защита от износа и коррозии, иными словами, функциональные свойства моторного масла начинают терять эффективность.
Окислительная стабильность масла достигается введением в состав продукта моюще-диспергирующих и антиокислительных присадок. Щелочное число – показатель, который снижается в процессе эксплуатации, а скорость его снижения зависит от качества используемого топлива (в частности, количества содержания серы) и природы моюще-диспергирующих компонентов.
Данные по типичному значению щелочного числа обычно не указываются на канистре масла, но всегда есть в технических описаниях на продукте.
Значение щелочного числа закладывается на этапе разработки продукта и в зависимости от типа моторного масла (для легкового или грузового транспорта), от того, в какой технике масло используется, значение щелочного числа чаще всего варьируются от 7,5 до 16 мг KOH/г.
Правильно подбирайте масло для своего автомобиля, и тогда двигатель ответит вам надежной и бесперебойной работой.
Источник: ВКсообщество «Magnum», 26 сентября 2022 года.
Дополнение
Примеры значения показателя «щелочное число» (норма) в некоторых маслах «Роснефть» (Rosneft)
Особенности показателя TBN
TBN (щелочное число) учитывается в классификации масел, в технологических стандартах производителей смазочных материалов. Значение щелочного числа зависит от следующих факторов:
- рецептура продукта;
- наличие серы в дизельном топливе;
- количество биодизельных компонентов в топливе;
- степень рециркуляции отработанных газов;
- интенсивность окисления моторного масла;
- длительность интервалов замены масла.
Параметр TBN (щелочное число) используется для определения остаточного ресурса масла с помощью выявления оставшегося количества присадок. Другими словами, с его помощью можно было определить необходимость замены масла.
Современный анализ масел
Ранее высокое щелочное число было необходимо для нейтрализации продуктов сгорания дизельного топлива, содержавшего большое количество серных примесей. Сейчас же, благодаря использованию топлива с ультранизким содержанием серы, в маслах отмечаются более низкие показатели TBN (щелочное число).
Тенденция снижения этого значения продолжается и сейчас совместно с совершенствованием рецептуры производства масел. К чему это приведет? Анализ современных масел должен учитывать все новые параметры качества, такие как износ, окисление, вязкость и общее кислотное число TAN.
TAN и TBN
Кислота является главной причиной коррозии деталей, окисления и повышения вязкости масел, поэтому показатель TAN (кислотное число) обуславливает текущие условия работы ДВС, при этом параметр TBN (щелочное число) показывает лишь запас присадок в масле для предотвращения вышеуказанных нежелательных процессов.
Свойства моторного масла определяются не только с помощью показателя щелочного числа, но и посредством правильного баланса окислительной стабильности, диспергирования сажи, контроля образования отложений, защиты от износа, моющих свойств и удержанием значения щелочного числа.
В наши дни уменьшение значения TBN на 20% — 30% от первоначального значения не служит поводом для замены масла. Чтобы избежать большого расхода смазочных материалов, необходимо учитывать кроме TBN и другие параметры:
- скопление продуктов износа металла;
- степень окисления;
- кинематическая вязкость.
Все эти факторы необходимо учитывать при определении необходимости замены масла. Не стоит сокращать интервалы замены, руководствуясь одним лишь значением TBN (щелочное число), так как вместе с этим увеличиваются затраты на обслуживание техники и нагрузка на экологическое состояние окружающей среды.