Из чего состоит масло моторное

Моторные масла, состав, группы масел, присадки

Вязкость — это одна из важнейших характеристик масел. Моторные масла, как и большинство смазочных материалов, изменяют вязкость в зависимости от своей температуры. Чем ниже температура, тем больше вязкость и наоборот. Чтобы обеспечить холодный пуск двигателя (проворачивание коленвала стартером и прокачивание масла) при низких температурах, вязкость не должна быть очень большой. При высоких температурах, наоборот, масло не должно иметь слишком малую вязкость, чтобы создавать прочную масляную пленку между трущимися деталями.

Индекс вязкости — показатель, который характеризует зависимость вязкости масла от изменения температуры. Это безразмерная величина, т.е. не измеряется в каких-либо единицах. Чем выше индекс вязкости моторного масла, тем в более широком температурном диапазоне масло обеспечивает работоспособность двигателя. Для минеральных масел без вязкостных присадок индекс вязкости составляет 85-100, масла с вязкостными присадками и синтетические масла-компоненты могут иметь индекс вязкости 120-150. У маловязких глубокоочищенных масел индекс вязкости может достигать более 200.

Температура вспышки. Этот показатель характеризует наличие в масле легкокипящих фракций, и, соответственно, связан с испаряемостью масла в процессе эксплуатации. У хороших масел температура вспышки должна быть выше 225°С. У недостаточно качественных масел маловязкие фракции быстро испаряются и выгорают, ведя к некоторому ухудшению его низкотемпературных свойств и окислению.

Температура застывания — это температура, при которой масло практически полностью теряет текучесть. Температура застывания характеризует момент резкого увеличения вязкости при снижении температуры или кристаллизации парафинов вместе с повышением вязкости в такой степени, что масло становится полностью твердым.

Щелочное число (TBN). Показывает общую щелочность масла, включая вносимую моющими и диспергирующими присадками, которые обладают щелочными свойствами. TBN характеризует способность масла нейтрализовывать кислоты, поступающие в него в процессе работы двигателя и противодействовать отложениям. Чем ниже TBN, тем меньше активных присадок осталось в масле. TBN большинства масел для бензиновых двигателей обычно имеет значения в пределах 5-10 единиц, а для дизельных двигателей около 10-15. Однако по современным стандартам и дизельные и бензиновые масла укладываются примерно в 5-10 единиц. При работе моторного масла общее щелочное число неизбежно снижается, нейтрализующие присадки срабатываются. Значительное падение числа TBN приводит к коррозии, а также загрязнению шламами.

Кислотное число (TAN). Кислотное число является показателем, характеризующим наличие в моторных маслах продуктов окисления. Чем меньше его абсолютное значение, тем лучше условия работы масла в двигателе и тем больше его остаточный ресурс. Повышение числа TAN служит показателем окисления масла, вызванного длительным временем использования и/или рабочей температурой. Общее кислотное число определяется для анализа состояния моторных масел, как показателя степени окисления масла и накопления кислых продуктов сгорания топлива. Противоизносные компоненты всегда приводят к росту TAN.

Базовые масла
Моторное масло состоит из основы (базового масла) и присадок. Свойства масла определяются прежде всего химическим составом основы, присадки же предназначены для корректировки этих характеристик. С помощью присадок можно значительно повысить эксплуатационные свойства моторных масел, даже изготовленных из не самых лучших базовых масел. Но при длительной эксплуатации и особенно при высоких нагрузках присадки разрушаются, и конечное качество моторного масла, проработавшего в двигателе более половины положенного срока, определяется исключительно качеством базового масла. Основы масла бывают минеральные и синтетические . Комбинация минеральных и синтетических основ, при условии не менее 10 % синтетической базы, называется полусинтетической базой.

Масла — это углеводороды с определенным количеством атомов углерода. Эти атомы могут быть соединены как в длинные и прямые цепи, так и разветвленные, как крона какого-нибудь дерева. Чем более «прямыми» будут цепи, тем лучше будут свойства масла. Так, например, «ветвистым» молекулам легче свернуться в шарик, поскольку они более компактные, именно так происходит замерзание. То есть они будут замерзать при более высокой температуре, чем их «коллеги», состоящие из прямых цепей. Итак, нам нужно получить масло, состоящее из красивых одинаковых прямых углеводородных цепей. Никаких вредных примесей, ненасыщенных связей или колец. Получаемое из нефти масло идет к «идеалу», отсеивая все ненужное более или менее изощренными способами. Если менее — это обычная «минералка», более — гидрокрекинговое масло. В процессе каталитического гидрокрекинга происходит «выпрямление» цепей — изомеризация, но строя отборных молекул таким способом не получить. Ну а синтетическое масло? Его получают из легких газов, «наращивая» длину цепи до нужного числа атомов углерода. Условия этой реакции намного лучше контролируются, поэтому можно получить практически линейные цепи заданной длины.

Условные эксплуатационные характеристики (по возрастанию качества), в %
(минеральное базовое масло принято за 100 %)
Минеральное, обычного качества- 100 %
Гидрокрекинговое, полусинтетическое — 200 %
Синтетическое, полиальфаолефиновое- 300 %
Синтетическое, эстеровое- 500 %

По классификации Американского института нефти (API) базовые масла подразделяются на пять категорий:
Группа I — базовые масла, которые получены методом селективной очистки и депарафинизации растворителями (обычные минеральные)
Группа II — высокорафинированные базовые масла, с низким содержанием ароматических соединений и парафинов, с повышенной окислительной стабильностью (масла, прошедшие гидрообработку- улучшенные минеральные)
Группа III — базовые масла с высоким индексом вязкости, полученные методом каталитического гидрокрекинга (НС-технология). В ходе специальной обработки улучшают молекулярную структуру масла, приближая по своим свойствам базовые масла группы III к синтетическим базовым маслам IV группы. Не случайно масла этой группы относят к полусинтетическим (а некоторые компании даже к синтетическим базовым маслам).
Группа IV – синтетические базовые масла на основе полиальфаолефинов (ПАО). Полиальфаолефины, получаемые в результате химического процесса, имеют характеристики единообразной композиции, очень высокую окислительную стабильность, высокий индекс вязкости и не имеют молекул парафинов в своем составе.
Группа V – другие базовые масла, не вошедшие в предыдущие группы. В эту группу входят другие синтетические базовые масла и базовые масла на растительной основе — эфиров или эстеров.

Химический состав минеральных основ зависит от качества нефти, пределов выкипания отбираемых масляных фракций, а также методов и степени их очистки. Минеральная основа – самая дешевая. Это продукт прямой перегонки нефти, состоящий из молекул разной длины и разного строения. Из-за этой неоднородности – нестабильность вязкостно – температурных свойств, высокая испаряемость, низкая стойкость к окислению. Минеральная основа – самая распространенная в мире моторных масел.

Совершенствование минеральных базовых масел проводится по двум основным направлениям. Первое, при котором масло очищается только до такой степени, чтобы в нем осталось оптимальное содержание смол, кислот, соединений серы, азота и, дополнительно, вводятся присадки для улучшения некоторых функциональных свойств. Такой метод не позволяет получить масла достаточно высокого уровня качества. Второе направление, при котором базовое масло полностью очищается от всех примесей и проводится молекулярная модификация методом гидрокрекинга. В результате получается масло, обладающее ценными свойствами для тяжелых режимов работы (высокая стойкость к деформациям сдвига при высоких скоростях, нагрузках и температурах, высокий индекс вязкости и стабильность параметров).

К какому классу относить такие масла? По цене «гидрокрекинг» ближе к «минералке», а по качеству, как уверяет продавец, ничуть не хуже «синтетики». Но мы же понимаем, что если бы дело обстояло именно так, такое дорогое удовольствие, как синтетическое масло, вымерло бы как класс… Гидрокрекинговое масло ближе к минеральному не только по цене, но и по способу получения, потому что оно тоже производится из нефти. Чем же оно тогда лучше? Как следует из названия, оно проходит более глубокую обработку при помощи гидрокрекинга. А на первых этапах его производство ничем не отличается от производства минерального масла. Из обычного минерального масла разнообразными физико-химическими методами удаляются нежелательные примеси, вроде соединений серы или азота, асфальтеновые (битумные) вещества и ароматические полициклические соединения, которые усиливают коксование и зависимость вязкости от температуры. Депарафинизацией удаляются парафины, повышающие температуру застывания масел. Однако понятно, что удалить все ненужные примеси таким методом невозможно — грубо говоря, это и служит причиной худших свойств «минералки». Обработка масла может продолжиться и дальше. Ведь остались еще ненасыщенные углеводороды, которые ускоряют старение масла из-за окисления, да и примеси тоже остались. Гидроочистка (воздействие водородом при высокой температуре и давлении) превращает непредельные и ароматические углеводороды в предельные, что увеличивает стойкость масла к окислению. Таким образом, масло, прошедшее гидроочистку, обладает дополнительным преимуществом. А что же гидрокрекинг? Это еще более глубокий вид обработки, когда одновременно протекает сразу несколько реакций. Каких? Удаляются все те же ненавистные серные и азотистые соединения, Длинные цепочки разрываются (крекинг) на более короткие с однородной структурой, места разрывов в новых укороченных молекулах насыщаются водородом (гидрирование). Отсюда и название – «гидрокрекинг». Таким образом, при гидрокрекинге налицо все признаки синтеза – создания из исходного сырья нового соединения, с новой структурой и свойствами. Поэтому гидрокрекинг часто называют НС- синтезом. Но не все так просто. Некоторые компоненты нефти, которые обычно считаются вредными, местами могут быть весьма ценными. Например, смолы, жирные и нафтеновые кислоты улучшают липкость и стойкость адсорбционной пленки масла и тем самым улучшают смазывающую способность масла. Некоторые соединения серы и азота обладают антиокислительными свойствами. Таким образом, при глубокой очистке масла некоторые его смазывающие, антиокислительные и антикоррозионные свойства могут ухудшиться. Эта неприятность исправляется специальными присадками, которые добавляют уже на маслосмесительных заводах.

Итак, гидрокрекинговые масла — это продукты перегонки и глубокой очистки нефти. Гидрокрекинг отбрасывает все «ненужное», ну а если захватывается что-то «полезное», необходимые свойства придаются с помощью присадок. Но четко отфильтровать ненужные примеси сложно — поэтому имеет место большее нагарообразование и «содействие» коррозии у гидрокрекинговых масел по сравнению «синтетикой». Гидрокрекинговое масло получается близким по качеству к «синтетике», но быстрее стареет, теряет свои свойства. Зато они обладают высоким индексом вязкости, противоокислительной стойкостью и стойкостью к деформациям сдвига, а от износа могут защищать даже лучше, чем синтетические. С другой стороны, «синтетика» более однородна в смысле линейности углеводородных цепей, что дает преимущества, например, в температуре замерзания. Есть еще один нюанс. Гидрокрекинг — процесс каталитический, как, впрочем, и синтез. Но если первый идет, например, на никеле, то второй — на углероде. Понятно, что углерод в этом смысле лучше, так масло будет избавлено от нежелательных примесей соединений катализаторов.

Самое интересное, что подавляющее большинство моторных масел, позиционируемых как полусинтетические, и даже полностью синтетические, являются ни чем иным, как гидрокрекинговыми маслами. Это общая тенденция крупнейших производителей масел. BP, Shell, Castrol, Mobil, Esso, Chevron, Fuchs построена на гидрокрекинге. Все масла южно-корейских фирм — только гидрокрекинг, обычно II группы.

Полусинтетика – это смесь минеральных и синтетических базовых масел, и может содержать в своем составе от 10 до 50 процентов «синтетики». Специальных требований к производителям полусинтетических смазочных материалов в отношении того, какое количество синтетического базового масла (синтетического компонента) должно быть в готовом моторном масле — нет. Также нет никаких предписаний, какой синтетический компонент (базовое масло группы II, III или группы IV) использовать при изготовлении полусинтетического смазочного материала. Часто полусинтетикой называют масла II группы. По своим характеристикам эти масла занимают промежуточное положение между минеральными и синтетическими маслами, т.е. их свойства значительно лучше обычных минеральных масел, но хуже синтетических. По цене же эти масла значительно дешевле синтетических.

Синтетические масла обладают исключительно удачными вязкостно-температурными характеристиками. Это, во-первых, гораздо более низкая, чем у минеральных, температура застывания (-50°С, -60°C) и очень высокий индекс вязкости, что существенно облегчает запуск двигателя в морозную погоду. Во-вторых, они имеют более высокую вязкость при рабочих температурах свыше 100°C — благодаря этому масляная пленка, разделяющая поверхности трения, не разрушается в экстремальных тепловых режимах. К прочим достоинствам синтетических масел можно отнести повышенную стойкость к деформациям сдвига (благодаря однородности структруры), высокую термоокислительную стабильность, то есть малую склонность к образованию нагаров и лаков (лаками называют откладывающиеся на горячих поверхностях прозрачные, очень прочные, практически ничем не растворимые пленки, состоящие из продуктов окисления), а также небольшие по сравнению с минеральными маслами испаряемость и расход на угар. Немаловажно и то, что синтетика требует введения минимального количества загущающих присадок, а особо высококлассные ее сорта не требуют таких присадок вообще, следовательно, эти масла очень стойкие — ведь разрушаются в первую очередь именно присадки. Все эти свойства синтетических масел способствуют снижению общих механических потерь в двигателе и уменьшению износа деталей. Кроме того, их ресурс превышает ресурс минеральных в 5 и более раз. Основным фактором, ограничивающим применение синтетических масел, является их высокая стоимость. Они в 3-5 раз дороже минеральных.

В роли синтетической базы выступают обычно полиальфаолефины (ПАО), эстеры, алкилированные нафталины, либо их смесь. ПАО — это углеводороды с длиной цепочки порядка 10…12 атомов. Получают ее путем полимеризации (проще говоря – соединения) коротких углеводородных цепочек – мономеров из 3…5 атомов. Сырьем для этого обычно служат нефтяные газы – бутилен и этилен. Эстеры представляют собой сложные эфиры – продукты нейтрализации карбоновых кислот спиртами. Сырье для производства – растительные масла, например рапсовое, или, даже, кокосовое. Эстеры обладают рядом преимуществ перед всеми другими известными основами. Во-первых, молекулы эстеров полярны, то есть электрический заряд распределен в них так, что молекула сама «прилипает» к металлу. Во вторых, вязкость эстеров можно задавать еще на этапе производства основы: чем более тяжелые спирты используются, тем большей получается вязкость. Можно обойтись без всяких загущающих присадок, которые «выгорают» в ходе работы в двигателе, приводят к «старению» масла. Современная технология позволяет создавать полностью биологически разлагаемые масла на основе эстеров, т. к. эстеры являются экологически чистыми продуктами и легко утилизируются. Однако все эти плюсы могут показаться слишком дорогим удовольствием. Эстеровая база стоит в 5…10 раз дороже минеральной! Поэтому их содержание в моторных маслах обычно ограничено 1-10%, применяются они лишь в самых совершенных продуктах, обычно составляющих вершину товарного ряда компаний-лидеров.

При современном уровне развития двигателестроения использование масла без присадок практически невозможно, т.к. невозможно создание масел, которые обеспечили бы эффективную защиту двигателя и одновременно не разрушались в течение длительного времени. Все современные моторные масла содержат в своем составе пакет (набор) присадок, содержание которых суммарно может достигать 50%.

Присадки можно разделить на несколько типов:

Вязкостно-загущающие присадки
Моющие присадки (детергенты и дисперсанты)
Противоизносные присадки
Ингибиторы окисления (антиокислительные присадки)
Ингибиторы коррозии и ржавления
Антипенные присадки
Модификаторы трения
Депрессорные присадки.

Вязкостно-загущающие присадки.

Механизм их действия основан на изменении формы макромолекул полимеров в зависимости от температуры. В холодном состоянии эти молекулы, будучи свернутыми в спиральки, не влияют на вязкость масла, при нагреве же они распрямляются, и масло густеет, или, точнее, не становится слишком жидким. Фактически эта присадка повышает индекс вязкости масла. Масла, в состав которых входят вязкостные присадки (до 25%), называют загущенными — это зимние и всесезонные сорта. В зависимости от количества добавленной вязкостно-загущающей присадки можно получить масла с разными вязкостями. Чем выше изначальный индекс вязкости базового масла, тем меньше вязкостно-загущающей присадки необходимо добавлять. Если индекс вязкости достаточно высок, можно получить моторное масло, не содержащее загустителей. Современные тенденции в области разработки моторных масел направлены на создание моторных масел с невысокими диапазонами вязкостей. Причина заключается в том, что такие масла, как правило, обеспечивают энергосберегающие свойства (т.е. позволяют экономить топливо) и содержат невысокое количество загустителя или вообще его не содержат. Почему большое количество загустителя в моторном масле нежелательно для двигателя? В двигателе множество пар трения, где масло подвергается высоким сдвиговым нагрузкам, в результате которых происходит разрушение загустителя. Это приводит к потере вязкости моторного масла, ухудшению функций смазывания (уменьшение толщины смазывающей пленки), а продукты разрушения загустителя являются потенциальным источником нагаров и лаковых отложений в двигателе. Масла с большими диапазонами вязкостей ориентированы исключительно на спортивное применение. Они предназначены только для экстремальных условий эксплуатации, в которых наиболее важны высокие вязкостные свойства, а не их стабильность с течением времени.

Моющие присадки.
Моющие присадки нужны для предотвращения образования лаковых и сажевых (в дизелях) отложений на деталях двигателя. Они, как правило, состоят из детергирующих компонентов, которые вымывают продукты окисления масла и износа деталей и несут их к фильтру, и диспергирующих, способствующих дроблению крупных частиц нагара на мелкие (не больше микрона).

Принцип действия этих присадок в двигателе в точности такой же, как и у моющих средств, использующихся в быту. Кроме этого, детергенты обладают щелочными свойствами, т.е. могут нейтрализовать кислоты. Кислоты образуются при сгорании серы, содержащейся в топливе, особенно дизельном и при окислении самого масла. Нейтрализуя такие кислые продукты, эффективно предотвращается коррозия деталей двигателя. Т.е. вторая важная функция таких присадок – нейтрализация кислот и антикоррозионные свойства.

Дисперсанты.

Основная задача этих присадок – поддержание загрязнений в масле в растворенном состоянии, предотвращение их отложений на деталях двигателя, масляных каналах и др., диспергирование (растворение) крупных загрязнений. Диспергирующие добавки удерживают грязь в мелкодисперсном состоянии, не дают ей слипнуться в большие комки и пригореть к металлу. Естественно, грязь проходит по всей системе смазки, фильтр ее пропускает, но это гораздо меньшее зло, чем если бы она осаждалась на металле. Кстати, результаты работы моющих присадок можно наблюдать почти сразу после замены старого масла на новое. Вроде только-только залил, немного поездил — и уже черное! Не волнуйтесь. В данном случае чернота масла свидетельствует о высокой моющей способности его присадок — они смыли грязь со стенок, довели ее до безопасной консистенции, и масло гоняет ее по системе смазки.

Противоизносные и противозадирные присадки.

Основная функция – предотвращение изнашивания трущихся деталей двигателя в местах, где невозможно образование масляной пленки необходимой толщины. Они работают путём абсорбирования в поверхность металла, а затем химически реагируя с ней в процессе контакта металл-металл, тем более активно, чем больше тепла при этом контакте образуется, создавая при этом особую металлическую плёнку со “скользящими” свойствами, чем и предотвращают абразивный износ.

Антиокислительные присадки.

В процессе работы масло в двигателе постоянно подвергается воздействию высоких температур, кислорода воздуха и окислов азота, что вызывает его окисление, разрушение присадок и загущение. Противоокислительные присадки замедляют окисление масел и неизбежно следующее за ним образование коррозионно-активных осадков. Принцип их действия заключается в химической реакции при высоких температурах с продуктами, вызывающими окисление масла. Делятся на присадки-ингибиторы, работающие в общем объеме масла, и на термоокислительные присадки, выполняющие свои функции в рабочем слое на нагретых поверхностях.

Ингибиторы коррозии.

Ингибиторы коррозии призваны защищать поверхность деталей двигателя от коррозии, вызываемой органическими и минеральными кислотами, образующимися при окислении масла и присадок. Механизм их действия – образование защитной пленки на поверхности деталей и нейтрализация кислот. Ингибиторы ржавления в основном призваны защищать стальные и чугунные стенки цилиндров, поршни и кольца. Механизм действия схожий. Противокоррозионные присадки часто путают с противоокислительными. Это разные вещи. Противоокислительные, как говорилось выше, защищают от окисления само масло. Противокоррозионные же — поверхность металлических деталей. Они способствуют образованию на металле прочной масляной пленки, предохраняющей его от контакта с всегда присутствующими в объеме масла кислотами и водой.

Антипенные присадки.

При сильном перемешивании масла с воздухом, что в частности наблюдается при работе двигателя, когда коленвал интенсивно взбалтывает масло в картере, возможно повышенное образование пены. Этому процессу также способствуют различные загрязнения, присутствующие в масле. Ее формирование значительно ухудшает эффективность смазывания деталей двигателя, что может привести к повышенному износу и ухудшению теплоотвода. Противопенные присадки (обычно это силиконы или полилоксаны) не растворяются в моторных маслах, а присутствуют в виде мельчайших капелек. Их действие основано на разрушении пузырьков воздуха. Обойтись без этих присадок практически невозможно, но их присутствие не должно превышать тысячных долей процента — при термическом разложении силикона образуется оксид кремния, который является сильным абразивом.

Модификаторы трения.

Для современных двигателей все чаще стараются использовать масла с модификаторами трения, позволяющими снизить коэффициент трения между трущимися деталями с целью получения энергосберегающих масел. Наиболее известные модификаторы трения – на основе органического молибдена, вольфрама и титана. Также в качестве модификаторов трения обычно используют маслорастворимые эфиры жирных кислот, обладающих очень хорошим прилипанием к металлическим поверхностям, формированием на них слоя молекул, снижающих трение.

Депрессорные присадки.

При сильном понижении температуры масла в нем начинают образовываться кристаллы парафинов, что ведет к потере подвижности масла и в результате ухудшается низкотемпературный пуск двигателя и прокачиваемость масла по каналам. В процессе производства базовых масел часть парафинов удаляют, но полное их удаление по технологическим и экономическим причинам невозможно (сильно возрастают затраты на получение базового масла). Обычно минеральное базовое масло имеет температуру застывания около -15°С. Возможность получения минеральных моторных масел с температурами застывания -35°С…-40°С достигается путем введения в масло депрессорных присадок. Эти присадки предотвращают срастание кристаллов парафина, но не предотвращают их появление вообще (принцип действия такой же, как у дизельных антигелей).

Из чего состоит масло моторное

Вопрос: Синтетическое моторное масло делается из нефти?

Справка эксперта MITASU OIL: Любое моторное масло состоит из базового масла и набора специальных добавок. Рассмотрим процесс получения базового масла. Обычные базовые масла для создания моторных масел создаются из сырой нефти, добываемой из земли. Нефть состоит из смеси молекул, образующих цепочки и кольца разного размера и формы. Длинные цепочки атомов углерода создают вязкие жидкости, которые текут медленно, в то время как короткие цепочки – жидкости, которые текут более свободно.

На нефтеперерабатывающем заводе сырая нефть сначала подвергается процессу разделения вакуумной перегонки по вязкостным характеристикам. Из длинных сложных цепочек углерода создают асфальтовые материалы, используемые в качестве смолы для кровельных и дорожных работ. Очень короткие цепочки и кольца соединения углерода являются неустойчивыми и идеальны для производства бензина и других нефтепродуктов, включая моторные масла.

Вопрос: Воздействию каких технологий подвергается сырая нефть для получения качественного базового масла?

Справка эксперта MITASU OIL: Для получения качественного базового масла используется несколько основных технологий, о которых мы расскажем чуть ниже. Стоит отметить, что все технологии нефтепереработки призваны во первых максимально очистить первичные нефтепродукты, а во-вторых, придать некоторые свойства и особенные характеристики. И хотя нефтеперерабатывающие технологии являются достижениями передовой науки, некоторое количество загрязняющих веществ, таких как сера и реактивные углеводороды не могут быть полностью удалены из первичных нефтепродуктов, в конечном итоге все эти загрязняющие вещества могут попасть в двигатель автомобиля. К примеру, в процессе очистки из нефти удаляются нежелательный воск, соединения серы и азота, извлекаются или преобразуются в более стабильные соединения ненасыщенные углеводороды.

Вопрос: Что это за технологии?

Справка эксперта MITASU OIL: Чтобы минимизировать негативные последствия пользования первичных нефтепродуктов используются следующие технологии их последующей обработки:

• Гидроочистка – замещает некоторые из ненасыщенных углеводородов с помощью присоединения водорода под воздействием давления и высоких температур. Процесс гидроочистки также помогает удалить значительную часть серы и некоторых соединений азота, улучшает цвет, окисление и термическую стабильность получаемого нефтепродукта. Для создания современного базового масла недостаточно одной технологии гидроочистки;
• Экстракция – отделяет природные насыщенные и ненасыщенные углеводороды химическим путем с помощью селективных растворителей. Получаемые базовые масла отличаются невысоким индексом вязкости;
• Гидрокрекинг – процесс, в котором сложные молекулы углеводородов перестраиваются в необходимую более стабильную комбинацию насыщенных молекул. Результат от так называемого жесткого гидрокрекинга намного лучше, чем можно достичь с технологиями гидроочистки и экстракции растворителем. Для получения базовых масел с высоким индексом вязкости используется каталитический гидрокрекинг.
• Гидроизомеризация – депарафинизация нефтепродуктов, при использовании вместе с гидрокрекингом преобразует все нестабильные соединения сложных молекул в наиболее стабильную из возможных форму. Преобразования нефтепродуктов настолько химически значительны, что получаемые с помощью данных технологий базовые моторные масла имеют статус и качество полностью синтетических.

Вопрос: Таким образом, из одного продукта (нефти) можно получить целый ряд различных базовых масел: от минеральных, до полностью синтетических?

Справка эксперта MITASU OIL: Действительно, современные технологии позволяют получать из нефтепродуктов как синтетические, так и минеральные автомобильные масла с различными вязкостными и температурными характеристиками. Полностью синтетические моторные масла состоят из высокопроизводительных синтетических базовых масел. Полусинтетические масла обычно используют некоторые высокопроизводительные базовые масла в сочетании с минеральными маслами. Минеральные моторные масла содержат в своей основе обычные минеральные базовые масла. Однако все современные моторные масла вне зависимости от их базовой основы используют специальных пакет добавок (присадки).

Вопрос: Какие специальные добавки используются при создании формул моторных масел?

Справка эксперта MITASU OIL: Моторное масло должно выполнять целый ряд функций в широком диапазоне условий работы двигателя. Для того, чтобы получить стабильность заданных характеристик моторное масло обогащается набором специальных добавок (присадок). Их суммарный объем в моторном масле может достигать 15 – 20 %.

Для удовлетворения высоких требований современных спецификаций (таких как API SN и SM) MITASU OIL CORPORATION, Japan использует высокоочищенные базовые масла, в том числе поли-альфа-олефины (PAO), которые наряду с технологическими пакетами присадок позволяют компании выпускать моторные масла, адаптированные к нуждам всех современных двигателей. Синтетические моторные масла MITASU имеют такие распространенные среди обычных моторных масел вязкостные характеристики, как 0W-20, 5W-20, 5W-30 а также линейку расширенных классов, таких как 0W-30, 5W-50 и другие.

Моторные масла: состав, характеристики и классификация

Моторные масла имеют сложный химический состав, состоящий из базовых масел и комплекса аддитивных присадок, которые улучшают свойства “базы”.

Базовое масло

Согласно классификации Американского Института Нефти, существует 5 групп базовых масел:

I группа

Минеральные базовые масла, получаемые из нефти. Содержат менее 90% предельных углеводородов и 0,03 % серы, вследствие чего, достаточно быстро окисляется. Индекс вязкости – от 80 до 120, хотя обычно не превышает 90.

II группа

Улучшенные минеральные масла, которые прошли процедуру гидрообработки. Содержат не менее 90% предельных углеводородов и менее 0,03% серы, индекс вязкости от 80 до 120 (обычно превышает 90).

III группа

Масла III группы так же называются HC-синтетическими (Hydro-Cracking-Synthese-Technology). До 1999 года гидрокрекинговые масла считались минеральными, до того момента, как Castrol не стал писать на канистрах своих гидрокинговых масел слово “Synthetic”, что вызвало возмущение компании Mobil. Состоялось разбирательство, в ходе которого суд постановил, что слово “Synthetic” не относится к вопросам технического описания товара. После этого прецедента гидрокрекинг, по сути, стал королем среди королей синтеза. К тому же, с тех пор технологии сильно развились и на сегодняшний день масла III группы в гражданской эксплуатации практически ничем не уступают маслам IV группы при гораздо меньшей стоимости производства.

На сегодняшний день существуют две основных технологии получения базовых масел III группы.

VHVI (Very High Viscosity Index)

Технология VHVI – это глубокое очищение масляных фракций нефти с последующей обработкой каталитическим гидрокрекингом, в ходе которого удаляются практически все серные и азотистые соединения, а так же происходит молекулярная модификация масла.

GTL (Gas to Liquid)

Gas to Liquid – досл. “Газ в жидкость”. Технологический процесс состоит в следующем: полученный из природного газа метан частично сжигается, превращаясь в синтез газ, из которого получают чистейший расплавленный парафин. Путем уже известного процесса, гидрокрекинга, парафин превращают в базовое масло.

Преимущества

• Высокий индекс вязкости;
• Низкая гигроскопичность;
• Отличная растворяемость присадок;
• Относительно низкая себестоимость производства.

Недостатки

• Низкая полярность: масло плохо липнет к металлу и быстро стекает в картер. Нивелируется путем добавки алкилированных нафталинов, эстеров.
• Невысокая температура вспышки.

IV группа

ПолиАльфаОлефины (ПАО)

ПАО масла получают из нефтяных газов, преимущественно из этилена или бутилена, путем сложных, многоступенчатых химических реакций, в ходе которых масло “собирают”, как конструктор. ПАО-масла имеют огромные преимущества перед всеми другими видами базовых масел:

• Термостабильность;
• Увеличенный срок службы;
• Низкая гигроскопичность;
• Низкая испаряемость;
• Высокая температура вспышки, у некоторых производителей она близка к 280 градусам!

V группа

Все остальные базовые масла, не вошедшие в первые 4 группы.

Присадки

Для улучшение свойств к базовым маслам добавляются различные присадки. Они улучшают индекс вязкости, добавляют моющие свойства и защищают детали двигатели, когда масляная пленка разрушается. Рассмотрим их подробнее.

Модификаторы вязкости (Viscosity Index Improvers, VIIs)

Полимерные загустители представляют собой молекулы, которые легко растворяются в маслах I, II и III группы. При нагревании они расширяются, увеличивая вязкость, а при низких температурах, наоборот, сжимаются, занимая меньше места, тем самым снижая вязкость.

Существуют два типа загустителей:

• Линейный полимер – неустойчив к механической деструкции и окисляется;
• Звездообразный – сохраняет вязкость на всем протяжении работы, при сдвиговых нагрузках почти не разрушается.

Способностью полимера модификатора вязкости противостоять деструкции называют стабильностью сдвига. Этот показатель измеряется с помощью 90-часового теста Курта Орбана (ASTM D7109) и называется индексом стабильности сдвига (SSI, Shear Stability Index). Чем ниже индекс, тем дольше масло способно сохранять вязкость.

OCP – олефиновые сополимеры, обладают хорошей растворимостью и термостабильностью. Широко используются в производстве благодаря невысокой стоимости.

PMA – полимеры полиметакрилата, содержащие алкильные боковые цепи, которые препятствуют образованию кристаллов воска в масле, обеспечивая отличные низкотемпературные свойства. Используются в маслах, которые предназначены для мощных, высокофорсированных двигателей.

Гидрогенизированные сополимеры стирола-диена

В зависимости от типа диена, различают стирол-бутадиеновые (SBC) и стирол-изопреновые (SIP) полимеры. Широко используются в энергосберегающих маслах.

Моющие присадки (детергенты)

Детергенты являются основными носителями щелочности, которая нейтрализует кислоты, возникающие в процессе сгорания топливно-воздушной смеси. Предотвращают образование нагара на поршнях и других деталях, а так же удерживают во взвешенном состоянии продукты загрязнения.

Свойство	Феноляты	Сульфонаты	Салицилаты
Диапазон щелочного числа (приблиз.)	0-300	0-500	0-300
Сера, %	0,5-4	0-4	0
Сульфоновые кислоты	нет	да	нет
Карбоновые кислоты	нет	нет	да
Гидролитическая стабильность	хорошая	умеренная	хорошая
Окислительная стабильность	очень хорошая	слабая	очень хорошая
Термическая стабильность	превосходная	превосходная	превосходная
Моющие свойства	хорошие	хорошие	превосходные
Ингибирование коррозии	слабое	хорошее	слабое
Антиоксислительный эффект	очень хороший	нет	очень хороший

Диспергирующие присадки (дисперсанты)

Диспергенты предотвращают образование низкотемпературных отложений, шламов, а также забивание маслопроводов.

Противозадирные (разделительные)

Противозадирные присадки (EP, extreme pressure) работают в условиях предельных нагрузок, предотвращая сваривание. В местах очень высокого трения и температуры, противозадирные присадки разлагаются, создавая твердую пленку. Именно поэтому такие присадки еще называют разделительными. Наиболее известным представителем является диалкилдитиофосфат цинка – ZDDP.

Модификаторы трения

Модификаторы трения – присадки, снижающие потери на трение, увеличивают топливную экономичность, а так же исключают сухое трение “металл-металл”. Обладают высокой полярностью (т.е. легко прилипают к металлу), при этом легко деформируются. Наиболее известным представителем является молибден.

Молибден в моторном масле

Дисульфид молибдена используют в качестве сухой смазки, например, в: смазки, дисперсии, фрикционные материалы и клеевые покрытия. В моторном масле молибден выполняет роль модификатора трения, т.е. является антифрикционной присадкой. Обеспечивает экономию топлива путем снижения трения, предотвращает образование задиров, снижают износ и шум.

Комплексы молибден-сера могут быть использованы в суспензии, но чаще растворяются в смазочных маслах в концентрации нескольких процентов.

Дисульфид молибдена, MoS2, наиболее распространенная природная форма молибдена, извлекается из руды и затем очищается для непосредственного использования в смазке. Поскольку дисульфид молибдена имеет геотермальное происхождение, он обладает стойкостью к воздействию тепла и давления. Это особенно актуально, если имеются небольшие количества серы для взаимодействия с железом и обеспечения сульфидного слоя, который совместим с MoS2 при сохранении смазочной пленки.

Ряд уникальных свойств отличают дисульфид молибдена от других твердых смазок:

• Низкий коэффициент трения (0,03-0,06), который, в отличие от графита, изначально присущ молибдену, а не является результатом поглощения пленок или газов;
• Сильное сродство к металлическим поверхностям;
• Пленкообразующая структура;
• Предел текучести до 3450 МПа (500 х 103 фунт / кв. Дюйм);
• Стабильность в присутствии большинства растворителей;
• Эффективные смазывающие свойства от криогенных температур до примерно 350 ° С на воздухе (1200 ° С в инертных или вакуумных условиях).
• Дисульфид молибдена будет действовать в качестве смазки в вакууме, где графит разрушается.
• Комбинация молибдата и водорастворимых сульфидов может обеспечить как смазку, так и ингибирование коррозии в смазочно-охлаждающих жидкостях и металлообразующих материалах. Маслорастворимые соединения молибдена и серы, такие как тиофосфаты и тиокарбаматы, обеспечивают защиту двигателя от износа, окисления и коррозии. Несколько коммерческих производителей поставляют эти присадки для смазочной промышленности.

Самым современным вариантом является разработка компании Infeneum – трехядерный молибден MoDTC (диалкилдитиокарбамат молибдена). Принципиальное отличие MoDTC от MoS2 состоит в его полной растворимости, поэтому коагуляция и выпадение в осадок кристаллов не происходит. В отличии от устаревшего варианта, дисульфида молибдена MoS2, эффективная дозировка MoDTC намного меньше и редко превышает 50-100 ppm.

Антиокислительные присадки

Создают на поверхности сплавов цветных металлов защитную, непроницаемую для агрессивных веществ, пленку, тем самым защищают их от коррозии.

Депрессоры

Присадки, понижающие температуру застывания масла, препятствуя потере текучести при низких температурах из-за образования твердых кристаллов парафинов.

Технические характеристики моторных масел

Технические характеристики моторных масел — это количественное выражение определенных свойств масла в физических величинах или коэффициентах. Они показывают, при каких условиях моторное масло защищать двигатель от износа, коррозии, загрязнений, возникающих в ходе работы. Информацию о типовых характеристиках можно найти в листе технического описания (TDS, Technical Data Sheet).

Вязкость моторных масел

Вязкость моторного масла влияет на множество аспектов: количество отводимой от узла трения теплоты, износ вкладышей подшипников и шеек коленвала, способность обеспечивать гидродинамическое трение.

Один из способов понять, что такое вязкость – представить, что вы пытаетесь плыть. Если жидкость слишком густая, вам сложно двигаться и приходится тратить много энергии. И наоборот, если субстанция слишком жидкая, то вы будете опускаться на дно. Поэтому важен правильный баланс. Масло должно быть достаточно густым, чтобы выдерживать разделение движущихся частей, но достаточно тонким, чтобы обеспечивать топливную экономичность.

Молекулы жидких тел при перемещении вызывают трение. Это трение и называется вязкостью. При повышении давления, уменьшается объем и усиливается взаимное притяжение молекул и увеличивается сопротивление течению, вязкость масла увеличивается. При повышении температуры процесс прямо противоположный — вязкость уменьшается.

Работа, затрачиваемая на перемещение молекул, рассеивается в виде тепла. Если масляная пленка толще зазора, увеличивается сила трения, что приводит к повышению температуры и снижению КПД. Поэтому автопроизводители рассчитывают зазоры под рабочие температуры двигателя, специально заставляя его работать под повышенными нагрузками при прогреве.

Кинематическая вязкость моторного масла

Кинематическая вязкость – это показатель, выражающийся в отношении динамической вязкости к плотности масла. Он характеризует текучесть масла при нормальной и высокой температуре. Измеряется в сантистоксах (1 сСт = 10-6 мм2/с). Для замера используется стеклянный вискозиметр. Принцип измерения достаточно прост: замеряется время вытекания определенного количества масла из сосуда с калиброванным отверстием на дне.

В отчете ASTM 1989 года сообщается, что стремительный рост неньютоновских всесезонных масел сделал кинематическую вязкость практически бесполезным параметром для определения реальной вязкости в критически важных зонах двигателя. Поэтому был разработан параметр HTHS, о котором мы расскажем далее.

Индекс вязкости

Индекс вязкости моторного масла (ИВ, Viscosity index, VI) – это показатель, характеризующий степень изменения вязкости в зависимости от температуры °C. Чем выше индекс вязкости, тем в более широком температурном диапазоне смазочный материал способен сохранять рабочие свойства. Наибольшим индексом вязкости обладают базовые масла III (VHVI – Very High Viscosity Index, очень высокий индекс вязкости), IV (PAO – ПАО, полиальфаолефины) и V групп.

Индекс вязкости определяется по методу ASTM D2270. Для расчета необходимы показатели кинематической вязкости при 40°C и 100°C.

Динамическая вязкость

Создание полимерных загустителей позволило производить универсальные всесезонные масла, которые способны обеспечивать уверенный пуск двигателя при отрицательных температурах и сохранять рабочие параметры при высоких. Принцип их действия достаточно прост: при низких температурах они сжимаются, занимая меньше места и снижая вязкость, а при повышении температуры, наоборот, увеличиваются в размерах, увеличивая вязкость.

Однако, у полимеров есть одна интересная особенность. При высокой скорости сдвига полимеры выстраиваются в направлении потока и сжимаются (например, в очень маленьких зазорах, где толщина масляной пленки предельно мала, но скорость движения очень высокая), что приводит к потере вязкости. Она может быть как кратковременной (при снижении скорости сдвига полимер восстановится), так и необратимой (полимер разрушается).

Для определения стойкости полимера к деструкции используется тест Курта Орбана (ASTM D 6278), при котором загущенное масло прокачивается топливным насосом высокого давления под давлением 175 бар. Масла для легковых автомобилей должны выдерживать 30 циклов такого испытания, а для коммерческих – 90. Вязкость после теста должна оставаться в рамках стандарта SAE J300.

Загущенные масла не являются ньютоновскими жидкостями, т.е их характеристики не линейно зависимы от внешних факторов. Поэтому инженерами был разработан параметр HTHS, который определяет вязкость масла в условиях, похожих на условия работы в ДВС – при температуре 150°C и скорости сдвига 106 с-1.

В уже упомянутом отчете ASTM 1989 года говорится, что стандарт SAE J300 не совершенен и 12-летние усилия по разработке нового стандарта ни к чему не привели. Однако зафиксированных случаев поломок, связанных с недостаточной вязкостью HTHS, выявлено не было, поэтому редакция SAE J300 и по сей день является актуальной.

Бытует миф, что моторные масла с низким HTHS приводят к ускоренному износу двигателя. Низковязкие масла предназначены только для специально сконструированных двигателей с минимальными зазорами. Кроме того, высокое содержание модификаторов трения позволяет защищать двигатель даже в условиях граничного трения.

Наиболее вредны масла с низким HTHS для изношенных двигателей. Дело в том, что абразивные частицы, которые, как правило, присутствуют в неновом двигателе, могут привести к тому, что тонкая масляная плёнка разрывается и начинается незащищённое трение, которое потом приводит к очень быстрому выходу деталей из строя. Слишком большие зазоры и неоптимальный режим работы топливной системы, работа мотора на малых оборотах и в режиме прогрева, приводят к тому, что топливо попадает в масло, снижая и без того малую вязкость и ухудшая его смазочные свойства.

Параметр динамической вязкости, определяемый на имитаторе холодного пуска (Cold Cranking Simulator) по методу ASTM D 2983. Иногда его еще называют вязкость проворачивания. Он показывает, насколько двигателю будет трудно провернуть холодное масло в цилиндро-поршневой группе.

Вязкость прокачивания (pumping viscosity), определяемая на мини-ротационном вискозиметре по методу ASTM D 4684, говорит нам о способности масла течь и создавать необходимое давление в системе смазки в начальной стадии работы холодного двигателя. При испытании определяется либо напряжение сдвига, необходимое для разру­шения желе, либо вязкость при отсутствии напряжения сдвига. Прокачивание обеспечивается только для масел с вязкостью не более 60 000 mPa s. Наименьшая температура, при которой масло может прокачиваться, называется нижней температурой прокачивания, ее значение близко к наименьшей температуре эксплуатации. Тест проводится при температуре на 5 градусов ниже, чем CCS

Стандарт SAE J300

Классификация моторных масел по SAE признана во всем мире. По ней все масла делятся на:

• зимние (обозначаются литерой W: SAE 0W, SAE 5W и т.д.)
• летние
• всесезонные.

Как определить вязкость моторного масла?

Расшифровка вязкости – дело нехитрое. На канистре обязательно указывается класс вязкости по SAE. По нему можно определить низкотемпературные свойства, а также вязкость при рабочей температуре. Например, SAE 0W-40 означает, что масло гарантированно прокачается по системе при температуре вплоть до -40 градусов Цельсия, а вязкость при 100 градусах составит от 12,5 до 16,3 сСт.

Можно ли смешивать моторные масла разной вязкости?

Можно, но только в экстренных случаях. Не имея специального оборудования, сложно понять, какой вязкости в итоге получится микс смазочных материалов. Но такой микс все равно лучше, чем отсутствие масла в двигателе.

Температура вспышки (flash point)

Температура вспышки — самая низкая температура, при которой пары смазочного материала образуют смесь с воздухом, воспламеняющуюся при контакте с огнем. Само масло при этом еще не воспламеняется. Параметр характеризует наличие в масле легколетучих фракций, которые при смешивании с воздухом образуют горючую смесь. Чем меньше этот показатель, тем меньше расход на угар и выше качество базовых масел. Определяют в открытом или закрытом тигле, в последнем случае она на 20-25 градусов ниже.

Испаряемость по методу Ноака

Испаряемость по NOACK — это показатель, характеризующий склонность масла к угару/испарению. Испаряемость по НОАК выражается в процентах, и чем эта цифра меньше, тем меньше расход масла на угар.

Как определяют испаряемость по НОАК?

Стандартизирован тест Селби-Ноака в методе ASTM D5800. Образец масла весом 65 г помещают в специальный аппарат, нагревают до 245,2 °С и в течение 60 минут пропускают над нагретым образцом постоянный поток воздуха с помощью вакуумного насоса.

Для качественных моторных масел показатель испаряемости обычно не превышает 14%. Косвенно по этому числу можно оценивать качество базовых масел.

Температура застывания (solidification point)

Температура застывания — это температура, при которой масло теряет свою подвижность и тягучесть. Застывшим считается масло, которое удерживается в неподвижном состоянии 5 секунд под углом 90 градусов.

Производители снижают температуру застывания с помощью специальных присадок — депрессоров, которые не дают парафину укрупняться, увеличивать плотность, создавая псевдокристаллические структуры. Снижение динамической вязкости CCS добивается путем подбора нужного базового масла и полимера-загустителя. Поэтому температура застывания и низкотемпературная вязкость могут быть никак не связаны между собой. Кроме того, чрезмерное содержание депрессора может приводить к увеличению вязкости CCS.

Температура потери текучести (pour point)

Температура потери текучести — это самая низкая температура, при которой моторное масло еще сохраняет текучесть. Она показывает возможность переливания моторного масла без необходимости подогрева. Температура застывания, согласно стандартам, на 3°С выше температуры потери текучести. Метод измерения — ASTM D97.

Кислотное число (Total Acid Number, TAN)

TAN — показатель, характеризующий наличие в масле кислот, которые приводят к коррозии металлов. По этому показателю можно косвенно судить о качестве базового масла. В хорошо очищенных маслах II и III группы, например, TAN будет меньше, чем в I группе. Стандартный метод измерения — ASTM D664

Общее щелочное число (Total Base Number, TBN)

Щелочное число — это показатель, выражающая количество гидроксидов калия в 1 гр моторного масла. Он напрямую влияет на срок службы моторного масла. В обычных маслах этот показатель находится в диапазоне от 5 до 12 мг KOH на грамм.

В процессе сгорания топливно-воздушной смеси неизбежно образуются различные кислоты (особенно при использовании некачественного топлива с высоким содержанием серы), которые вызывают старение масла и даже способны вызывать коррозию. Именно для этого в моторное масло и добавляются щелочные присадки, нейтрализующие их.

Моющие свойства моторного масла характеризует наличие нейтральных солей, а не щелочное число. Поэтому невысокое содержание щелочи не является показателем моющих свойств.

Кроме того, высокий показатель TBN приводит к повышению сульфатной зольности, которая негативно влияет на катализаторы выхлопной системы, турбины, может оседать на маслосъемных кольцах, а в случае угара масла приводить к образованию твердых абразивных веществ.

Именно поэтому в последнее время получили среднезольные и малозольные масла c пониженным содержанием сульфатной золы, фосфора и серы.

Зольность сульфатная

Сульфатная зольность — это показатель, который показывает количество неорганических примесей, которые остаются после полного сгорания. Эти примеси являются следствием содержания в масле присадок на основе соединений металлов.

При сгорании высокозольного масла может образовываться твердый абразив, который при долгом воздействии приведет к полировке стенок цилиндра. Гладкие, как зеркало, поверхности не способны удерживать масляную пленку, а это приводит к высокому расходу масла.

Высокая зольность оказывает негативное влияние на клапаны (особенно актуально для двигателей, работающих на газу, а также оснащенных непосредственным впрыском топлива), подшипники турбин, катализаторы с мелкими сотами.

Для определения зольности используются такие международные стандарты, как DIN 51 575, ASTM D482, ISO 6245.

Полнозольные (Full SAPS) масла

По классификации ACEA — A1/B1, A3/B3, A3/B4, A5/
B5. Такие масла могут негативно сказываться на многоступенчатых каталитических нейтрализаторах и фильтрах DPF. Типичное значение зольности — 0,9 — 1,1%.

Среднезольные (Mid SAPS) масла

Согласно классификации ACEA имеют обозначения C2 и C3. Зольность таких масел колеблется в диапазоне 0,6-0,9%.

Малозольные (Low SAPS) масла

По классификации ACEA — C1 и C4. По стандарту содержание сульфатной золы не должно превышать 0,5%.

Классификация моторных масел

Стандарты и промышленные организации, такие как Американский институт нефти (American Petroleum Institute, API), Европейская ассоциация производителей автомобилей (Association des Constructeurs Européens d’Automobiles, ACEA), Японская организация автомобильных стандартов (Japanese Automotive Standards Organization, JASO) и Общество инженеров автомобильной промышленности (Society of Automotive Engineers, SAE), устанавливают специальные нормы для смазочных материалов. Каждая норма определяет технические требования, физические свойства (такие как вязкость), результаты испытаний двигателя и другие критерии для составления смазочных материалов и масел.

Классификация масел по API

Классификация масел по API является базовой и общепринятой практически во всем мире.

Сертификационные знаки

Знак сертификации API “Звезда”

Моторное масло, отмеченное этим знаком, отвечает текущим требованиям стандартов по требованиям защиты двигателя и топливной экономичности международного комитета по стандартизации и апробации (ILSAC). Большинство автопроизводителей рекомендуют масла, имеющие этот знак.

Сервисный знак API “Пончик”

1. Уровень характеристик. Моторные масла, предназначенные для легковых автомобилей и легких грузовиков попадают под категорию “S” (Service). Масла, предназначенные для тяжелонагруженных грузовиков и ТС с дизельными двигателями попадают под категорию “C” (Commercial). Масла могут быть универсальными и подходить для обоих типов двигателей.

2. Диапазон вязкостей. Измеряется способностью масла сохранять текучесть при определенных температурах.

3. Энергосбережение. Надпись означает, что масло обеспечивает повышенную топливную экономичность.

Знак сертификации API “Щит”

Масла, отмеченные этим знаком, отвечают текущим требованиям ILSAC GF-6B. Этот знак применим только к маслам вязкости SAE 0W-16.

Классификация моторных масел по API бензиновых двигателей

API SD 1968-1971 г.

API SE 1972-1980 г.

API SH 1994-1997 г.

Масла класса API SJ применялись в технике с 1997 по 2001 года.

Класс API SL описывает масла, предназначенные для двигателей, разработанных с 2001. По сравнению с прошлыми стандартами, улучшена совместимость с катализаторами, повышены требования к испаряемости, энергосберегающим, антиокислительным, моющим и противоизносным свойствам.

API SM 2004-2010 г.

Класс API SM утвержден в 2004. В классе API SM ужесточены требования по стойкости к окислению и свойствам при отрицательных температурах. Кроме того, введен лимит на содержание фосфора до 800 ppm для масел xW-20 и xW-30.

API SN 2010-2018 г.

Отличия API SN от API SM более существенны, чем SM от SL. Ужесточены требования по содержанию фосфора для совместимости с каталитическими нейтрализаторами, обеспечению износостойкости и энергосбережению. Масла API SN можно использовать в ДВС, работающих на биотопливе. Действует лимит на содержание фосфора 800 ppm для масел xW-20 и xW-30.

API SN Plus 2018-2020 г.

Перед введением нового класса API утвердил промежуточную спецификацию API SN+, которая отличается от API SN дополнительным тестом на феномен неконтролируемого преждевременного воспламенения топливновоздушной смеси – Sequence IX.

API SP 2020- по настоящее время

Масла новой категории API SP утверждены в 2020 году и превосходят масла категорий API SN и API SN+ по следующим критериям:

• Защита от износа цепи ГРМ;
• Защита от высокотемпературных отложений на поршне;
• Защита от высокотемпературных отложений в турбокомпрессоре;
• Защита от неконтролируемого преждевременного воспламенения топливовоздушной смеси (LSPI, Low Speed Pre-Ignition).

LSPI (Low Speed Pre-Ignition) — малоскоростное предварительное зажигание — явление, характерное для современных двигателей GDI, TSI и т.п., в которых при средних нагрузках и средних оборотах происходит самовоспламенение топливовоздушной смеси на середине такта сжатия. Эффект связан с попаданием в камеру сгорания мельчайших частиц масла.

Тест носит название API Sequence IX, который проводится по методике Ford на двигателе Ecoboost T20HDTX. Согласно требованиям, за время испытания допускается не более 5 случаев LSP

Классификация моторных масел по API для дизельных двигателей

API CF-4 1990-1995 г.

Масла стандарта API CF-4 обеспечивают защиту от нагара на поршнях, снижают расход на угар. Предназначены для применения в четырехтактных дизельных ДВС, работающих на высоких скоростях.

API CG-4 1995-1998 г.

Эффективно подавляют образование высокотемпературного нагара на поршнях, износ, образование сажи, пены и окисление. Основной недостаток – зависимость ресурса масла от качества топлива.

API CH-4 1998-2002 г.

Масла стандарта API CH-4 удовлетворяют повышенные требования по уменьшению износа клапанов и образования нагара.

API CI-4 2002-2006 г.

Стандарт введен в 2002 году. Масла стандарта CI-4 обладают улучшенными моюще-диспергирующими свойствами, повышенной устойчивостью к термическому окислению, сниженным расходом на угар и улучшенной холодной прокачиваемостью по сравнению с маслами стандарта CH-4.

API CJ-4 2006-2016 г.

Стандарт введен в 2006 году. Масла CJ-4 предназначены для ДВС, оборудованных сажевыми фильтрами и другими системами обработки выхлопных газов. Допускается использование топлива с содержанием серы до 500 ppm.

API CK-4 2016-по настоящее время

Новый стандарт полностью основан на предыдущем CJ-4, при этом было добавлено два новых моторных теста, на аэрацию и окисление, и ужесточен один лабораторный. Допускается использование топлива с содержанием серы до 500 ppm.

1. Защита от полировки гильзы цилиндра
2. Совместимость с сажевыми фильтрами
3. Защита от коррозии
4. Предотвращение загущения от окисления
5. Защита от высокотемпературных отложений
6. Защита от воздействия сажи
7. Противоизносные свойства

Классификация моторных масел по ILSAC

Японская ассоциация производителей автомобилей (JAMA) и Американская ассоциация производителей (AAMA) совместно создали Международный комитет по стандартизации и апробации моторных масел (ILSAC – International Lubricant Standardization and Approval Committee). Целью создания ILSAC являлось ужесточение требований, которые предъявляются к производителям моторных масел для бензиновых двигателей.

Масла, соответствующие требованиям ILSAC, обладают следующими особенностями:

• пониженная вязкость масла;
• пониженная склонность к пенообразованию (ASTM D892/D6082 Sequence I–IV);
• сниженное содержание фосфора (для продления срока службы каталитического нейтрализатора);
• улучшенная фильтруемость при низких температурах (испытание GM);
• повышенная стойкость к сдвигу (масло выполняет свои функции даже при повышенном давлении);
• улучшенная топливная экономичность (испытание ASTM, Sequence VIA);
• низкая летучесть (по NOACK или ASTM);

ILSAC GF-6

Стандарт введен 1 мая 2020 года. Основан на требованиях API SP и включает себя следующие улучшения:

• экономия топлива;
• сохранение экономии топлива;
• сохранение ресурса двигателя;
• защита от LSPI.

1. Чистота поршня (Seq III)
2. Контроль окисления (Seq III)
3. Защита кулачка от износа (Seq IV)
4. Защита двигателя от отложений (Seq V)
5. Экономия топлива (Seq VI)
6. Защита от коррозионного износа (Seq VIII)
7. Предварительное зажигание на низкой скорости (Seq IX)
8. Защита от износа цепи привода ГРМ (Seq X)

Действует ограничение на содержание фосфора до 0,08%. Стандарт ILSAC GF-6 подразделяется на две подкатегории.

ILSAC GF-6A

Соответствует категории API SP Resource Concerving, даёт потребителю все её преимущества, но распространяется на всесезонные масла классов вязкостей SAE: 0W-20, 0W-30, 5W-20, 5W-30 и 10W-30. Обратно совместима.

ILSAC GF-6B

Распространяется только на моторные масла класса вязкости SAE 0W-16, 0W-12 и не имеет обратной совместимости с маслами предыдущих категорий API и ILSAC. Для этой категории был введен специальный сертификационный знак – “Щит”.

Классификация моторных масел по ACEA

ACEA — это европейская ассоциация автопроизводителей, которая объединяет 15 крупнейших европейских производителей автомобилей, грузовиков, фургонов и автобусов. Она была основана в 1991 году под французским названием l’Association des Constructeurs Européens d’Automobiles. Изначально ее учредителями были: BMW, DAF, Daimler-Benz, FIAT, Ford, General Motors Europe, MAN, Porsche, Renault, Rolls Royce, Rover, Saab-Scania, Volkswagen, Volvo Car и AB Volvo. С недавних пор ассоциация открыла свои двери и для неевропейских производителей, поэтому сейчас организационными членами также являются Honda, Toyota и Hyndai.

Требования Европейской Ассоциации Европейских Автопроизводителей к смазочным маслам значительно превышают требования Американского Института Нефти. Классификация масел ACEA была принята в 1991 году. Чтобы получить официальные одобрения, производитель должен в обязательном порядке провести необходимые испытания согласно требованиям EELQMS, европейской организации, которая отвечает за соответствие моторных масел стандартам ACEA и состоять в ATIEL.

Класс	Обозначение
Масла для бензиновых двигателей	Ax
Масла для дизельных двигателей до 2,5 л	Bx
Масла для бензиновых и дизельных двигателей, оснащенных нейтрализаторами отработавших газов	Cx
Масла для дизельных двигателей свыше 2,5 л (для мощных дизелей грузовых автомобилей с тяжелыми условиями эксплуатации)	Ex

Таблица №1 “Классификация моторных масел по ACEA”

В каждом классе существует несколько категорий, которые обозначаются арабскими цифрами (напр., A5, B4, C3, E7 и т.д.):
1 – энергосберегающие масла;
2 – масла широкого потребления;
3 – масла повышенного качества с продленным сроком замены;
4 – новейшая категория масел с высочайшими эксплуатационными свойствами.

Чем выше цифра, тем выше требования к маслам (искл. A1 и B1).

ACEA 2021

Классификация моторных масел ACEA в апреле 2021 претерпела некоторые изменения. В новых спецификациях отдельное внимание уделяется оценке склонности смазочных материалов оставлять отложения в турбодвигателях и противостоять преждевременному воспламенению LSPI.

ACEA A/B: полнозольные моторные масла для бензиновых и дизельных двигателей

ACEA A1/B1

Масла с особо низкой вязкостью, при высоких температурах и больших градиентах сдвига экономят топливо и не теряют смазывающих свойств. Применяются только в случаях, специально рекомендованных производителями двигателей. Все моторные масла, за исключением категории A1/B1, являются стойкими к деструкции – разрушению в процессе работы на двигателе молекул полимеров загустителя, входящего в их состав.

ACEA A3/B3

Масла с высокими эксплуатационными характеристиками. Используются главным образом в высокофорсированных бензиновых двигателях и в дизельных двигателях легковых автомобилей и легких грузовиков с промежуточным (не прямым) впрыском, работающих в тяжелых условиях с увеличенными интервалами замены моторного масла.

ACEA A3/B4

Масла с высокими эксплуатационными характеристиками, пригодны при длительных интервалах смены масла. Преимущественно используются в высокофорсированных бензиновых двигателях и в дизельных двигателях легковых автомобилей и легких грузовиков с непосредственным впрыском топлива, если для них рекомендованы масла данного качества. По назначению соответствуют моторным маслам категории A3/B3.

ACEA A5/B5

Масла с высочайшими эксплуатационными свойствами, со сверхдлинным интервалом замены, с достаточно высокой степенью экономии топлива. Используются в высокофорсированных бензиновых двигателях и дизелях легковых автомобилей и легких грузовиков, специально сконструированных для использования энергосберегающих, маловязких при высокой температуре масел. Предназначены для использования при увеличенных интервалах замены моторного масла**. Эти масла могут не подходить для некоторых двигателей. В некоторых случаях могут не обеспечивать надежного смазывания двигателя, поэтому для определения возможности использования конкретного типа масла следует руководствоваться инструкцией по эксплуатации или справочниками.

ACEA C: моторные масла для бензиновых и дизельных двигателей, оснащенные фильтрами твердых частиц (GPF/DPF)

ACEA C1

Малозольные масла, совместимые с нейтрализаторами отработанных газов (в т. ч. трехкомпонентными) и сажевыми фильтрами. Относятся к маловязким энергосберегающим маслам. Имеют пониженное содержание фосфора, серы и низкую сульфатную зольность. Увеличивают срок службы сажевых фильтров и нейтрализаторов, обеспечивают улучшение топливной экономичности автомобилей**. С выходом стандарта ACEA 2020 не используется.

ACEA C2

Среднезольные (Mid Saps) масла для высокофорсированных бензиновых двигателей и дизелей легковых автомобилей и легких грузовиков, специально сконструированных для использования маловязких энергосберегающих масел. Совместимы с нейтрализаторами отработавших газов (в т. ч. трехкомпонентными) и сажевыми фильтрами, увеличивают срок их службы, обеспечивают повышение топливной экономичности автомобилей**.

ACEA C3

Стабильные среднезольные масла, совместимые с нейтрализаторами отработавших газов (в т. ч. трехкомпонентными) и сажевыми фильтрами; увеличивают срок их службы.

ACEA C4

Малозольные (Low Saps) масла для бензиновых и дизельных двигателей, сконструированных под использование масел с HTHS>3,5 mPa*s

ACEA C5

Стабильные, малозольные (Low Saps) масла для улучшенной экономии топлива. Предназначены для современных бензиновых и дизельных двигателей, сконструированных под использование низковязких масел с HTHS не более 2.6 mPa*s.

ACEA C6

Масла, схожие с C5. Обеспечивают дополнительную защиту от LSPI и отложений в турбокомпрессоре (TCCD).

Класс ACEA	HTHS (сП)	Зола сульфатная (%)	Содержание фосфора (%)	Содержание серы	Щелочное число
A1/B1
A3/B3	>3.5	0.9-1.5
A3/B4	≥3.5	1.0-1.6	≥10
A5/B5	2.9-3.5	⩽1.6	≥8
A7/B7	≥2.9 ≤3.5	⩽1.6	≥6
С1	≥ 2,9	⩽0.5	⩽0.05	⩽0.2
С2	≥ 2,9	⩽0.8	0.07-0.09	⩽0.3
С3	≥ 3,5	⩽0.8	0.07-0.09	⩽0.3	≥6.0
C4	≥ 3,5	⩽0.5	⩽0.09	⩽0.2	≥6.0
C5	≥ 2,6	⩽0.8	0.07-0.09	⩽0.3	≥6.0
C6	≥2.6 to ≤2.9	≤0.8	≥0.07 to ≤0.09	≤0.3	≥4.0

Таблица “Классификация моторных масел по ACEA для двигателей легкового и легкого коммерческого транспорта”

ACEA E: моторные масла для дизельных двигателей тяжелонагруженного коммерческого транспорта

ACEA E4

Масла для использования в высокооборотных дизельных двигателях, соответствующих экологическим нормам Евро-1, Евро-2, Евро-3, Евро-4 и работающих в тяжелых условиях с увеличенными интервалами замены моторного масла. Также рекомендуются для дизельных двигателей с турбонаддувом, снабженных системой снижения оксидов азота*** и автомобилей без сажевых фильтров. Обеспечивают малый износ деталей двигателя, защиту от образования сажи и обладают стабильностью свойств.

ACEA E6

Масла данной категории используются в высокооборотных дизельных двигателях, соответствующих экологическим нормам Евро-1, Евро-2, Евро-3, Евро-4 и работающих в тяжелых условиях с увеличенными интервалами замены моторного масла. Также рекомендуются для дизельных двигателей с турбонаддувом, с сажевыми фильтрами или без них, при работе на дизельном топливе с содержанием серы не более 0,005%***. Обеспечивают малый износ деталей двигателя, защиту от образования сажи и обладают стабильностью свойств.

ACEA E7

Используются в высокооборотных дизельных двигателях, соответствующих экологическим нормам Евро-1, Евро-2, Евро-3, Евро-4 и работающих в тяжелых условиях с увеличенными интервалами замены моторного масла. Также рекомендуются для дизельных двигателей с турбонаддувом, без сажевых фильтров, с системой рециркуляции отработавших газов, оснащенных системой снижения выброса оксидов азота***. Обеспечивают малый износ деталей двигателя, защиту от образования сажи и обладают стабильностью свойств. Снижают нагарообразование в турбокомпрессоре.

ACEA E9

Масла для тяжелонагруженных дизельных двигателей с пониженной зольностью, отвечающие экологическим нормам до Евро-6 включительно и совместимые с сажевыми фильтрами (DPF). Применение со стандартными интервалами замены.

Основные виды

SHPD (Super High Performance Diesel) – моторные масла (чаще всего на минеральной основе) для тяжелонагруженных дизельных двигателей с увеличенным интервалом замены. Несовместимы с катализаторами и сажевыми фильтрам.

UHPD (Ultra High Performance Diesel) – масла для скоростных дизельных двигателей. Имеют класс по API CF-4 ACEA E4 и выше. В Америке распространена другая аббревиатура – HDEO (Heavy Duty Engine Oil, по API имеют класс не ниже CI-4) или HDMO (Heavy Duty Motor Oil).

PCMO (Passenger Car Motor Oil), PCEO (Passenger Car Engine oil) – моторные масла для легкового транспорта

HDMO (Heavy Duty Motor Oil), HDEO (Heavy Duty Engine oil) – моторные масла для легкового транспорта

PVL (Passenger Vehicle Lubricant) – масла для пассажирского (легкового) транспорта.

CVL (Commercial Vehicle Lubricant) – масла для коммерческого транспорта.

Как и из чего производят моторные масла

Производителей моторных масел тьма тьмущая и у каждого из них есть свои поклонники считающие, что масло их любимого производителя самое качественное. Однако, есть и те, кто считает, что все моторные масла примерно одинаковые, поскольку разливают их, грубо говоря, из одной бочки, в силу чего их стоимость зависит не столько от качества, сколько от этикетки на канистре, то есть от стоимости торговой марки производителя. Так ли это на самом деле? Давайте разбираться.

Из чего состоит моторное масло

Любое моторное масло состоит из базового масла и пакета присадок, приблизительная доля которых в конечном продукте составляет 80% и 20% соответственно.

В зависимости от того, для производства какого моторного масла предназначено базовое, базовые масла разделяются на 5 групп: минеральные, полусинтетические, синтетические, полиальфаолефины (ПАО) и эстеры.

1-я группа базовых масел это минеральные, которые получают при помощи депарафинизации и селективной очистки нефтепродуктов. Такие масла содержат в себе много серы и обладают низким индексом вязкости.

2-я группа это улучшенные минеральные или полусинтетические базовые масла высокой степени очистки, очищенные по технологии каталитического гидрокрекинга. Масла этой группы почти не содержат серы и обладают хорошими антиокислительными свойствами.

3-я группа базовых масел, в частности синтетические, получают по усовершенствованной технологии каталитического гидрокрекинга, благодаря чему такие масла отличаются высоким содержанием парафинов и обладают более высоким индексом вязкости.

4-я группа это базовые масла на основе полиальфаолефинов или полностью синтетические, получаемые в процессе химического синтеза и считающиеся наиболее качественными.

5-я группа это различные смазывающие составы, служащие добавками к другим базовым маслам для улучшения их эксплуатационных характеристик.

В свою очередь присадки в зависимости от назначения бывают: антиоксиданты, модификаторы трения, модификаторы вязкости, деактиваторы металлов, ингибиторы коррозии, дисперсанты, депрессанты, детергенты, антипенные и ещё очень много других.

Кто производит базовые масла и присадки

Крупнейшими в мире производителями базовых масел являются Exxon Mobil, Shell, SK Lubricants, Petro China, а так же Лукойл, Роснефть, Газпромнефть и Татнефть.

При этом Exxon Mobil является крупнейшим производителем минеральных и полусинтетических базовых масел, а SK Lubricants синтетических. Это означает, что практически любое синтетическое моторное масло, будь то Mobil, Shell, Elf, Castrol или Motul, на 80% состоит из базового масла производства SK Lubricants, кстати, являющегося производителем популярного в России моторного масла ZIC.

Что касается присадок, то их производят всего 4 компании, а именно Chevron, Infineum, Lubrizol и Afton Chemical, у которых эти присадки закупают абсолютно все производители моторных масел.

Как производят моторное масло

На финальном этапе процесс производства моторных масел представляет собой смешивание базового масла с пакетом присадок, а поскольку производителей этих компонентов не так много, то в результате получается, что все моторные масла отличаются друг от друга только качеством базового масла и пакетом присадок. Так то оно так, но …

Всех производителей моторных масел можно условно разделить на разработчиков и смесителей.

Разработчики если не производят базовые масла и присадки, то хотя бы разрабатывают собственные уникальные технологии производства моторных масел, такие как Castrol Magnatec Dualock или Liqui Moly Molecular Friction Control.

Смесители не производят и не разрабатывают вообще ничего. Они просто покупают готовые базовые масла и пакеты присадок, после чего смешивают их и продают под той или иной торговой маркой, продвижением которой занимаются маркетологи. Так собственно на рынке и появляются такие моторные масла как Mannol, ROLF и прочие ранее никому не известные.

Какой из этого всего можно сделать вывод? А вывод такой, что недорогие моторные масла непонятных производителей действительно можно назвать маслами из одной бочки. Тем не менее, назвать их плохими тоже нельзя и если менять такие моторные масла каждые 5 000 километров пробега, то ничего страшного с двигателем вашего автомобиля не произойдёт.

Что до моторных масел именитых производителей, львиную долю высокой стоимости которых составляет стоимость торговой марки, то такие моторные масла в любом случае качественнее всяких непонятных, в силу чего эксплуатировать их можно дольше.