CC BY
220
УДК 665.76
ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА МОТОРНОГО МАСЛА ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ АВТОМОБИЛЯ Смирнов Константин Леонидович, студент Семыкина Алла Сергеевна, аспирант Загородний Николай Александрович, к.т.н., доцент Белгородский государственный технологический университет
им. В.Г. Шухова
Изучена классификация моторных масел ДВС. Представлены требования, предъявляемые к моторным маслам. Установлены факторы, определяющие выбор применения моторного масла. Проведены исследования стоимости моторных масел в магазинах г. Белгорода.
Для поддержания долговечности и работоспособности ДВС, обеспечения технически исправного состояния деталей ДВС необходимо своевременно и регулярно производить замену масла в двигателе и масляного фильтра. Моторное масло способствует защите рабочих поверхностей деталей двигателя от коррозии (образованию защитной пленки), охлаждению сопрягаемых поверхностей деталей в результате действия нагрузок и как следствие снижение силы трения, обеспечению очистки деталей от загрязняющих частиц, продуктов износа и нагара. Для выполнения заданных функций двигателя требуется применять качественное масло, рекомендованное заводом-изготовителем для конкретной марки автомобиля в зависимости от климатической зоны эксплуатации автомобиля [17,18].
Одной из основных работ, входящей в перечень периодичного планового технического обслуживания автомобиля является замена масла в двигателе [19]. Своевременная замена масла способствует уменьшению износа силового агрегата автомобиля, повышению его эксплуатационных характеристик и уменьшению количества возникающих неисправностей двигателя. От качества применяемого масла зависит устойчивая работа двигателя и обеспечение его ресурса [20]. Поэтому для проведения ТО автомобиля необходимо уделять большое внимание качеству масла и соответствие его заданным характеристикам. Анализ требований, предъявляемых к моторному маслу и изучение факторов, влияющих на выбор масла для двигателя, является актуальной задачей.
В настоящее время существует множество разновидностей моторных масел, что усложняет выбор качественного и необходимого масла. Основным приоритетом в выборе моторного масла являются рекомендации завода-изготовителя [1]. В руководствах по эксплуатации и технических требованиях завода-изготовителя указывается маркировка применяемых технических жидкостей, смазочных материалов и масел. Для обеспечения бесперебойной работы ДВС завод-изготовитель подбирает масло необходимого состава для обеспечения достаточной смазки элементов двигателя,
предупреждения износа деталей. Также при использовании несоответствующего масла характеристикам двигателя увеличивается расход топлива. Недостаточная вязкость масла способствует уменьшению смазывающих свойств сопрягаемых поверхностей деталей, повышению трения деталей двигателя.
К техническим характеристикам моторных масел относятся вязкость, коксуемость масла, зольность, противоизносные свойства, моющие и диспергирующие свойства, антиокислительные свойства, антикоррозионные и энергосберегающие свойства, температурные показатели (температура вспышки, температура застывания), содержание механических примесей и воды, цвет масла и его прозрачность [9].
Вязкость - это способность масла закрепляться на поверхности внутренних деталей двигателя и сохранять все основные химические и физические свойств. Вязкость может меняться в зависимости от температуры окружающей среды.
Коксуемость масла - это способность масла к образованию нагара и смол на деталях двигателя. Чем ниже коксуемость, тем выше вероятность образования различных вредоносных смол, которые неблагоприятно влияют на работоспособность двигателя.
Зольность - это характеристика, отражающая содержание в моторном масле различных присадок, которые могут образовывать вредоносные смолы. Зольность в моторном масле должна составлять не более 1% .
Противоизносные свойства масла уменьшают механический износ сопрягаемых поверхностей деталей, предотвращая образование трещин, за-диров, выступов. В масла добавляются противоизносные присадки, образующие на металлических поверхностях деталей тонкую пленку, которая обеспечивает скольжение.
Моющие свойства - это способность масла очищать детали двигателя от различных лакообразных отложений, нагара, стружки и т.д.
Диспергирующие свойства масла позволяют не выпадать в осадок отложениям, нагару, продуктом сгорания топлива.
Окисление масла способствует ухудшению качества масла. Добавление антиокислительных присадок в масло позволяет защитить детали от действия кислорода и снизить процесс окисления.
Антикоррозионные свойства масел - свойства масел, позволяющих противостоять возникновению очагов коррозии. Антикоррозионные присадки образуют защитную пленку на поверхностях деталей двигателя, предотвращая разрушение кристаллической решетки металлических поверхностей деталей.
Энергосберегающие свойства моторных масел позволяют уменьшать расход топлива.
Температура вспышки - это характеристика, отражающая способность масла воспламеняться под действием нагрева двигателя внутреннего сгорания. Температура вспышки зависит от примесей, которые имеют низ-
кую температуру горения. Качественное масло должно обладать высокой температурой вспышки.
Температура застывания - эта характеристика, которая показывает, при какой температуре масло переходит из текучего состояния в твердое. Температура застывания влияет на вязкость масла.
В связи с тем, что моторные масла работают под воздействием высоких температур и при высоких значениях давлений, подвергаются действию агрессивных сред, к ним предъявляются множество требований. Современные моторные масла должны отвечать следующим требованиям:
• Высокие моющие, диспергирующие-стабилизирующие, пептизи-рующие и солюбилизирующие способности по отношению к различным нерастворимым загрязнениям, обеспечивающие чистоту деталей двигателя;
• Высокие термические и термоокислительные стабильности позволяют использовать масла для охлаждения поршней, повышать предельный нагрев масла в картере, увеличивать срок замены;
• Достаточные противоизносные свойства, обеспечиваемые прочностью масляной пленки, нужной вязкостью при высокой температуре и высоком градиенте скорости сдвига, способностью химически модифицировать поверхность металла при граничном трении и нейтрализовать кислоты, образующиеся при окислении масла и из продуктов сгорания топлива,
• Отсутствие коррозионного воздействия на материалы деталей двигателя, как в процессе работы, так и при длительных перерывах;
• Стойкость к старению, способность противостоять внешним воздействиям с минимальным ухудшением свойств;
• Пологость вязкостно-температурной характеристики, обеспечение холодного пуска, прокачиваемости при холодном пуске и надежного смазывания в экстремальных условиях при высоких нагрузках и температуре окружающей среды;
• Совместимость с материалами уплотнений, совместимость с катализаторами системы нейтрализации отработавших газов;
• Высокая стабильность при транспортировании и хранении в регламентированных условиях;
• Малая вспениваемость при высокой и низкой температурах;
• Малая летучесть, низкий расход на угар (экологичность) [11].
При выборе моторного масла необходимо опираться на официальную маркировку производителя моторного масла. Для облегчения выбора необходимого моторного масла и упорядочивания масел существуют международные стандарты, которые позволяют классифицировать масла.
Общепринятая классификации моторных масел:
• SAE - Общество автомобильных инженеров;
• API - Американский институт нефти;
• ACEA - Ассоциация европейских производителей автомобилей;
• ILSAC - Международный комитет по стандартизации и апробации моторных масел [6,8].
Классификация SAE по вязкости и температурным свойствам на классы:
• Зимние - 0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W;
• Летние - 20, 30, 40, 50, 60;
• Всесезонные масла (обозначаются сдвоенным номером, 0W-30, 5W-40.) [6].
Классификация API предусмотрено деление на 2 категории:
• Категория «S» (Service) - масла, предназначенные для 4-тактных бензиновых двигателей;
• Категория «C» (Commercial) - масла для дизельных двигателей автотранспорта, дорожно-строительной техники и сельскохозяйственных машин [6].
Классификация ACEA предусматривает разделение на 3 категории:
• А/B - бензиновые и дизельные двигатели легковых автомобилей, фургонов, микроавтобусов (A1/B1-12, A3/B3-12, A3/B4-12, A5/B5-12);
• C - бензиновые и дизельные двигатели с катализатором отработавших газов (C1-12, C2-12, C3-12, C4-12);
• E - тяжело нагруженные дизельные двигатели (E4-12, E6-12, E7-12, E9-12) [6].
Классификация ILSAC Международный комитет по стандартизации и апробации моторных масел (ILSAC) издал пять стандартов моторных масел:
• ILSAC GF-1;
• ILSAC GF-2;
• ILSAC GF-3;
• ILSAC GF-4;
• ILSAC GF-5 [6].
Классификация ГОСТ 17479.1-85 разделяют масла:
• Классы по кинематической вязкости;
• Группы по эксплуатационным свойствам [6].
Кинематической вязкости ГОСТ 17479.1-85 подразделяются:
• Летние - 6, 8, 10, 12, 14, 16, 20, 24;
• Зимние - 3, 4, 5, 6;
• Всесезонные - 3З/8, 4З/6, 4З/8, 4З/10, 5З/10, 5З/12, 5З/14, 6З/10, 6З/14, 6З/16 (первая цифра указывает на зимний класс, вторая на летний) [6].
По виду основы моторные масла классифицируются:
• Минеральное;
• Синтетическое;
• Полусинтетическое;
• Гидрокрекинг [4].
Минеральное масло обладает хорошими моющими и антикоррозионными свойствами, но присадки быстро выгорают при высоких температурах окружающей среды. Не предназначено для двигателей, работающих в тяжелых условиях [4].
Синтетическое масло создает защитную масляную пленку на поверхности деталей, применяется для ДВС, работающих в тяжелых условиях, способствует быстрому запуску ДВС. Недостатком является высокая стоимость [4].
Полусинтетическое масло включает в себя минеральную и синтетическую основы. Используется при низких и высоких температурах. Полусинтетическое масло менее вязкое, чем минеральное. Имеет меньшую испаряемость и повышенную стабильность в сравнении с минеральным и меньшую стоимость в сравнении с синтетическим маслом. Полусинтетика имеет меньший срок службы, чем синтетика [4].
Гидрокрекинг изготавливается на минеральной основе, имеет высокие эксплуатационные характеристики [4].
При выборе моторного масла необходимо основываться на вязкости масла (эксплуатация в климатической зоне, диапазон температур окружающей среды) и типе применения (вид и режим работы двигателя) [2]. Моторное масло должно обеспечивать эффективную работу двигателя при разных температурных режимах, поддерживать оптимальный уровень вязкости, обеспечивать быстрый запуск двигателя при низкой температуре. В масле должны содержаться различные присадки для защиты деталей двигателя от образования нагара.
Масло следует применять одной маркировки и одного производителя, т.к. может быть состав и наличие присадок в масле одного вида различным, что изменяет эксплуатационные характеристики масла.
С течением времени состав моторных масел подвергается старению и снижению моторных свойств. Актуальной задачей является правильное хранение масла, увеличивающее эксплуатационный срок масла. При использовании масла, срок годности которого истек, двигатель подвергается негативному воздействию добавок, которые не отвечают заданным функциям. Как правило, срок годности масла - 5 лет. Исчисление срока годности начинается с момента открытия упаковки. Срок годности моторного масла регулируется нормативной документацией завода-изготовителя, а также ГОСТ.
Хранение моторных масел производится в бочках или канистрах различной емкости, пластиковых бутылках и заводских упаковках. Масло должно хранится в местах удаленных от действия прямых солнечных лучей, при температуре окружающей среды не более +20 °С, при влажности не более 70%, в закрытой упаковке, а также в местах, исключающих вибрацию поверхности. Соблюдение правил хранения моторных масел позволяют сохранить смазывающие свойства масла [16].
Хранение масла в пластиковой бутылке возможно только на определенный срок, к примеру, для транспортировки, т.к. материал - пластмасс может вступить в химическую реакцию с маслом, ухудшая его свойства [12].
Хранение масла в канистре позволяет хранить масло дольше, чем в пластиковых бутылках, но есть вероятность возникновения осадка на дне металлической тары. Достоинством такого хранения является отсутствие проникновения солнечных лучей [5].
Наиболее оптимальным вариантом хранения масла является заводская упаковка, которая отвечает всем установленным требованиям хранения масла и может храниться весь гарантийный срок.
При попадании воды, изменении цвета масла от первоначального вида, образования осадка в таре использование масла не рекомендуется.
При взаимодействии с окружающей средой в двигателе образуются окисления и отложения, которые негативно влияют на его работу.
Для устойчивой работы двигателя рекомендуется применение оригинального масла от завода-изготовителя. Оригинальность масла определяется наличием пломбы на крышке заводской упаковки, штрих-кодом производителя, видом заводской упаковки.
Для автовладельцев выбор масла также основывается на его стоимости. Проведено исследование магазинов по продаже моторных масел в городе Белгороде. Преимущественно для данного региона используется масло в зависимости от вязкости для бензиновых двигателей 5W40 и для дизельных двигателей 0W20. Исследование проводилось 7 марок моторного масла с вязкостью 5W40: Motul 8100 X-cess 5W40 4 л, LIQUI MOLY Optimal Synth 5W40 4 л, SHELL Helix HX8 Synthetic 5W40 4 л, MOBIL Super 3000 X1 5W40 4 л, ZIC X9 5W40 4 л, ELF Evolution 900 SXR 5W40 4 л, Castrol Magnatec 5W40 А3/В4 4 л. [10,13,14]. Результаты исследования стоимости моторных масел в магазинах города Белгорода представлены на рисунке 1.
Из диаграммы следует, что самым дорогостоящим маслом из выбранных является Motul 8100 X-cess 5W40 4 л, а самым доступным маслом Castrol Magnatec 5W40 А3/В4 4 л.
Castrol Magnatec 5W40 А3/В4 4 a ELF Evolution 900 SXR ZIC X9
MOBIL Super 3000 X1 SHELL Helix HX8 Synthetic LIQUI MOLY Optimal Synth Motul 8100 X-cess
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500
Рисунок 1
Вывод:
При выборе моторного масла для ДВС необходимо в первую очередь основываться на требованиях завода-изготовителя автомобиля, отмеченных в руководствах по эксплуатации автомобиля.
Выбор масла должен учитывать тип двигателя, технические характеристики двигателя и его режим работы [7].
В зависимости от региона эксплуатации автомобиля, температуры окружающей среды, влажности воздуха требуется выбирать масло соответствующей вязкости.
Моторные масла должны обладать противоизносными, моющими, диспергирующими, антиокислительными, антикоррозионными и энергосберегающими присадками, что способствует увеличению срока службы двигателя [15].
Выбор моторного масла должен основываться на тех маслах, у которых соблюдены требования к качеству масла, определяемые спецификой работы и конструкцией двигателя [3].
Установлен средний диапазон цен моторных масел для двигателей автомобилей в магазинах г. Белгорода.
С учетом всех перечисленных факторов, возможно, подобрать моторное масло для двигателя автомобиля максимально обеспечивающего его защиту, уменьшающего количество возникающих отказов, что позволит значительно продлить эксплуатационный срок двигателя.
Список литературы
1. Богатенко С. А. Методический подход к выбору моторных масел для городских автобусов в эксплуатации / С. А. Богатенко, А.А. Лучинович // Новая наука: От идеи к результату. 2017. № 1-2. С. 123-126;
2. Булаев С.А. Переработка и выбор моторных масел на примере немецкого предприятия / С. А. Булаев // Вестник Казанского технологического университета. 2012. Т. 15. №2 9. С. 206-208;
3. Долгова Л. А. Методика определения показателей качества моторного масла на основе теории подобия / Л.А. Долгова, В.В. Салмин // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 2-2 (46). С. 139-143;
4. Как выбрать моторное масло для автомобиля [Электронный ресурс]: - Режим доступа: https://vybiraem-luchshee.ru/auto-gadjety/114-kak-vybrat-maslo-dlya-dvigatelya-avtomobilya.html;
5. Керученко Л. С. Анализ загрязненности отработанных моторных масел / Л. С. Керу-ченко, Е.И. Мальцева // В сборнике: Научное и техническое обеспечение АПК, состояние и перспективы развития 2016. С. 25-27;
6. Классификация и обозначение моторных масел [Электронный ресурс]: - Режим доступа: http://avtonam.ru/fluids/klassifikaciya-i-oboznachenie-motornyx-masel/;
7. Клишин П.В. Повышение экологических показателей ДВС за счёт применения моторных масел с улучшенными характеристиками / П.В. Клишин П.В., А.П. Латышев, В.Н. Коноплёв, И.К. Юнисов // Автомобильная промышленность. 2017. № 12. С. 6-9;
8. Клыбик В.К. Сравнительная классификация и выбор моторных масел / В.К. Клыбик, М. И. Новиков, А. В. Новиков // В сборнике: Научно-технический прогресс в сельскохозяйственном производстве Материалы Международной научно-практической конференции. В 3-х томах. Редколлегия: П.П. Казакевич (гл. ред.), О О. Дударев. 2011. С. 133-138;
9. Малыхин В.Д. Комплексная оценка моющих свойств моторных масел / В.Д. Малы-хин, И.К. Юнисов, П.В. Клишин, А.П. Латышев // Нефтепереработка и нефтехимия. Научно-технические достижения и передовой опыт. 2017. № 5. С. 33-37;
10. Масло 5W50: для каких двигателей подходит, расшифровка [Электронный ресурс]: -Режим доступа: https://proavtomaslo.ru/vyazkost/maslo-5w50;
11. Общие требования к моторным маслам [Электронный ресурс]: - Режим доступа: http://www.everestgroup.ru/spravochnye-materialy/48-obshchie-trebovaniya-k-motornym-maslam;
12. Остриков В.В. Теоретические предпосылки использования отработанных моторных масел при обкатке отремонтированных двигателей тракторов / В.В. Остриков, Д.И. Афанасьев, В.А. Снежко, А.В. Снежко // Наука в центральной России. 2017. № 4 (28). С. 19-29;
13. Сапьян Ю.Н. К выбору отечественных аналогов зарубежных моторных масел / Ю.Н. Сапьян, В. А. Колос, М.А. Воробьев // В сборнике: Научно-технический прогресс в сельскохозяйственном производстве Материалы Международной научно-технической конференции. В 3-х томах. Редколлегия: П.П. Казакевич (гл. ред.), О.О. Дударев. 2012. С. 258-264;
14. Сапьян Ю.Н. Практические аспекты выбора отечественных аналогов зарубежных моторных масел / Ю.Н Сапьян, В.А. Колос, М.А. Воробьев, М.И. Горшков // Техника и оборудование для села. 2012. № 2. С. 43-46;
15. Свечников В.Н. Повышение ресурса двигателей внутреннего сгорания с добавлением специализированных присадок в моторное масло / В.Н. Свечников // Наука и Мир. 2015. Т. 1. № 11 (27). С. 87-89;
16. Семенова С. А. Выбор оптимальных режимов озонирования отработанных моторных масел для улучшения их флотационных свойств / С.А. Семенова, Ю.Ф. Патраков, М.С. Клейн //Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2017. № 6 (124). С. 219-225;
17. Семыкина А. С. Анализ технической системы надёжности на примере масляного насоса [Электронный ресурс] / А.С. Семыкина, Н.А. Загородний, А.С. Федоров // Студенческий научный форум. - 2017. - Режим доступа: http://www.scienceforum.ru;
18. Семыкина А.С. Разработка алгоритма поиска неисправностей системы смазки дизельного двигателя автомобиля А.С. Семыкина, Н.А. Загородний, А.С. Федоров // Альтернативные транспортные технологии. - 2018. - Т. 5. № 1 (8). - С. 227-230;
19. Семыкина А.С. Совершенствование методики технического обслуживания системы смазки дизельного двигателя / А.С. Семыкина, Н.А. Загородний, А.С. Федоров // Альтернативные источники энергии в транспортно-технологическом комплексе: проблемы и перспективы рационального использования. - 2017. - Т. 4. № 1 (7). - С. 232-237
20. Сугатов Н.Н. Выбор оптимального метода оценки качества работающего моторного масла по диэлектрическим показателям / Н.Н. Сугатов, А.А. Хазиев // Модернизация и научные исследования в транспортном комплексе. 2013. Т. 1. С. 343-353.
Smirnov Konstantin Leonidovich, student (e-mail: [email protected]) 89803298196 Semykina Alia Sergeevna, graduate student (e-mail: fantarock@mail. ru) 89511592016
Belgorod State Technological University. V.G. Shukhova, Belgorod, Russia Zagorodniy Nikolay Aleksandrovich, Cand. Tech. Sci., associate professor (e-mail: [email protected]) 89202014925
Belgorod State Technological University. V.G. Shukhova, Belgorod, Russia
THE RATIONALE FOR THE SELECTION OF ENGINE OIL FOR AN INTERNAL
COMBUSTION ENGINE CAR
Abstract: The classification of engine oils for internal combustion engines has been studied. Presents requirements for engine oils. The factors that determine the choice of engine oil are established. Studies of the cost of motor oils in the shops of the city of Belgorod.
