Основы теории смазывания и стандарты качества моторных масел

1.

Основы теории смазывания и
стандарты качества моторных
масел

2.

Смазочные материалы
Существует
четыре основных
вида материалов,
наиболее часто используемых в качестве смазочных,
как в чистом виде, так и с присадками:
Масла - жидкие смазочные материалы. Могут быть
минеральными, полусинтетическими и синтетическими;
Пластичные
смазки - полутвердые
смазочные
материалы, получаемые добавлением к
маслу
загустителя,
в
качестве
которого традиционно
используют мыло;
Твердые смазочные материалы - дисульфид молибдена
и графит;
Газы - воздух и некоторые другие газы.
Наиболее распространенным видом
смазочных
материалов являются масла, поскольку они
достаточно эффективно выполняют приведенные
выше функции.

3.

Трение
• Всегда существует там, где две поверхности скользят относительно друг
друга;
• На его преодоление всегда расходуется энергия;
• Всегда связано с выделением тепла;
• Не зависит от площади контакта и скорости скольжения;
• Зависит от шероховатости поверхностей и давления (нагрузки);
• Характеризуется коэффициентом трения.
R = N x m , где R-сила трения, N-нормальная сила, m-коэффициент трения
(с точки зрения потребителя сила трения определяет потери полезной энергии)
Вид трения
Трение скольжения
• сухое
• смешанный режим
Жидкостное трение
Значение m
0.40 - 0.08
0.02 - 0.08
0.001 - 0.005

4.

Смазочные материалы
Несмазанные поверхности
Давление
Трение и разогрев
(потеря энергии)
Смазанные поверхности
Давление
Слой масла
предотвращает
контакт
Смазочный материал - любой материал, снижающий трение. Его основная функция
- разделять две движущиеся поверхности;
Смазывание - любой процесс, снижающий трение между двумя движущимися
поверхностями. Благодаря снижению трения снижается и изнашивание.

5.

Принципы смазывания
Изнашивание - процесс изменения геометрических размеров поверхности в
результате воздействия различных факторов (нагрузки, усталости материала,
коррозии) в процессе работы детали/узла.
Износ - результат процесса изнашивания.
Виды изнашивания (с точки зрения причин)
Молекулярномеханическое
Механическое
Абразивное
Усталостное
(микропиттинг)
Кавитационное
Водородное
Адгезионное
Коррозионномеханическое

6.

Абразивный износ
АИ - механическое изнашивание, происходящее вследствие режущего и
царапающего действия абразивными частицами, размер которых
превышает величину зазора между сопряженными поверхностями.
Частицы абразива
оксиды металлов
Трущиеся
поверхности
песок
пыль
нет царапин,
изменения цвета нет
царапины,
изменения цвета нет
царапины,
изменился цвет

7.

Усталостный износ (микропиттинг)
УИ - механическое изнашивание, происходящее на микроскопическом уровне
при многократной повторяющейся деформации верхнего слоя трущихся
тел, в следствии чего образуются усталостные трещины, приводящие к
выкрашиванию частичек металла.
макропиттинг
микропиттинг

8.

Адгезионный износ
АИ - молекулярно-механическое изнашивание, происходящее в результате
схватывания материала, переноса его с одной поверхности на другую. Это
происходит когда пленка масла под действием тех или иных причин
становится слишком тонкой и не может предотвратить контакта поверхностей.
трущиеся
поверхности
место
схватывания

9.

Кавитационное изнашивание
КИ - износ поверхности при движении твердого тела относительно жидкости.
Пузырьки газа захлопываются вблизи поверхности, создавая местное высокое
ударное давление
схлопывание пузырька газа без
смазочного материала
схлопывание пузырька газа в
присутствии
смазочного материала

10.

Водородное изнашивание
ВИ - разрушение поверхностного слоя твердого тела в результате воздействия
водорода, выделившегося из смазочного материала при его разложении
Наиболее часто наблюдается в насосах, перекачивающих нефтепродукты и
водородосодержащие продукты.
смазочный
материал
Н
воздействие атомарного
водорода
Н
Н
трущиеся
поверхности

11.

Коррозионно-механический износ
КМИ - изнашивание в результате химического и электрохимического
взаимодействия поверхностей деталей с агрессивной окружающей средой
осадки
соединения
серы, азота
поверхность
металла
агрессивная
среда

12.

Основные функции масла
• Разделять трущиеся поверхности
– снижение сдвигового усилия, трения и
изнашивания
• Отводить тепло, образующееся при трении
– снижение рабочей температуры
• Уносить частицы из зоны трения
– предотвращение абразивного износа
• Сдерживать коррозионное изнашивание
– нейтрализация агрессивной среды
• Выполнять уплотняющее действие
– сдерживание прорывов газа
• Снижать вибрацию и шум
– возникают при поступательно-вращательном
движении деталей механизмов
В зависимости от области применения могут быть другие
функции, например передача кинетической энергии от насоса к
исполнительному механизму в экскаваторе (рабочая жидкость).

13.

Состав масел
пакет активных
присадок
модификатор
вязкости
базовое масло
моторное масло:
трансмиссионное масло:
5~15%
3~7%
моторное масло:
0~12%
моторное масло:
трансмиссионное масло:
гидравлическая жидкость:
85~95%
90~97%
95~99%

14.

Присадки к маслам
Существует множество пакет активных
присадок
типов присадок.
Антипенные
Антиокислительные
Защита масла
Депрессорные
Вязкостные/
загущающие
Изменение
свойств масла
Некоторые из них могут выполнять
несколько различных функций.
Моющие
(детергенты)
Противоизносные
Ингибиторы
коррозии
Защита поверхности
Диспергирующие

15. Что такое базовые масла

Процесс переработки
Производство как
обычных, так и
синтетических масел
начинается с
переработки сырой
нефти
Минеральное
масло
Гидрокрекинг
Гидроизомеризация
Синтетическое
масло группы III
Сырая
нефть
Мельчайшие
молекулы
Синтетическое
масло группы IV
Полимеризация

16. Основные группы базовых масел и их свойства

Показатель для сравнения
Группа I
Группа II
Группа III
Группа IV
(ПAO)
Индекс вязкости
☓
◯
◎
◎
Испаряемость по NOACK
☓
△
◯
◯
Низкотемпературные свойства
☓
△
◯
◎
Стоимость
◎
◯
◯
☓
Доступность
◎
△
◯
△
☓- плохо
Группа I
△- удовлетворительно
Группа II
◯- хорошо
Группа III
◎- очень хорошо
Группа IV

17.

Основные преимущества базы группы III (VHVI)
1.
2.
Бесцветность и прозрачность;
Синтетическое базовое масло, полученное по технологии гидрокрекинга наиболее
устойчиво к окислению среди базовых масел, полученных из нефти ;
Благодаря высокому индексу вязкости уверенно прокачивается при низких
температурах, что позволяет эксплуатировать технику в условиях северных регионов
России;
Увеличивает ресурс смазочного материала;
Снижает вероятность образование лака и отложений;
Повышает эффективность работы пакета присадок, так как является отличным
растворителем в отличие от базовых масел группы IV (PAO).
3.
4.
5.
6.
35
30
25
группа I
20
группа III
15
10
5
0
ароматика
сера
азот
Базовое масло
Базовое масло
стандартной гидрокрекинговой
технологии,
очистки, группа III
группа I

18. Что такое синтетические моторные масла

В основном три группы базовых
масел могут использоваться при
производстве моторных,
трансмиссионных масел высших
категорий и спец. жидкостей.
Это масла II, III и IV групп.
В подавляющем большинстве стран мира общеупотребимо и
принято называть товарные масла синтетическими, если для
производства используется базовое масло группы III или выше.
Так принято в США, Австралии, Великобритании и почти всех
странах ЕС, большинстве стран Юго-Васточной Азии и других
странах мира, включая Россию и страны СНГ.

19.

Вязкость - основная характеристика смазочного материала
Жидкостное трение обусловлено вязкостью. Вязкость есть характеристика,
определяемая взаимодействием между движущимися слоями жидкости.
На практике чаще всего используется кинематическая вязкость.
Кинематическая вязкость – отношение динамической вязкости жидкости к
ее плотности.
Единица измерения - мм2/с или сантистокс (сСт).
Для каждого узла инженеры-разработчики рассчитывают оптимальную
кинематическую вязкость масла, которая обеспечивает гидродинамический
режим трения (минимальный коэффициент трения). Поэтому существуют строго
определенные классы вязкости масел (ISO, SAE).
Минимальный коэффициент трения в между трущимися поверхностями
обеспечивается масляной пленкой.
Толщина пленки масла (и ее несущая способность) возрастает:
• С ростом вязкости;
• С ростом скорости движения поверхностей (увеличением частоты вращения);
• Со снижением температуры масла;
• Со снижением нагрузки.

20.

Классы вязкости масел по ISO и SAE
С развитием техники были определены следующие классы кинематической вязкости
масла в зависимости от области применения при температурах 400 С и 1000 С.
Диапазон вязкости при 400 С,
сСт
Классы вязкости по ISO
Турбинные масла
10-50
10-46
Компрессорные масла
10-50
10-46
Гидравлические системы
20-100
22-100
Подшипники качения
10-300
10-320
Промышленные трансмиссии
15-1000
15-1000
Область применения
Область применения
Моторные масла
Трансмиссионные масла
Диапазон вязкости при 1000 С,
сСт
Классы вязкости по SAE
J300
J306
5,6-9,3
20
9,3-12,5
30
12,5-16,3
40
16,3-21,9
50
21,9-26,1
60
4,1-24
75W-140

21.

Вязкость моторного масла. Индекс вязкости.
Наиболее важным моментом при выборе моторного масла, явлется выбор его вязкости
Масло должно обеспечивать:
Что такое «индекс вязкости»?
• Уверенный старт при
низких температурах
• Низкое потребление
топлива
• Низкий расход масла
на угар
• Низкий износ при
высоких температурах
• Показывает тенденцию изменения
вязкости масла при изменении его
температуры
Низкая температура
Высокая вязкость
• Более высокие значения ИВ
соответствуют меньшему изменению
вязкости при изменении
температуры
ИВ масло 3
ИВ масло 1
Вязкость
Идеальное сочетание – высокая
вязкость при высокой температуре и
небольшое увеличение вязкости при
низкой температуре (т.е. более
пологий график, масло 3).
ИВ масло 2
30 20 10
Температура
100
У масла 3 более высокий индекс
вязкости.
Наиболее эффективны моторные масла, имеющие ИВ равный 150 и более

22.

Классификация моторных масел по стандарту SAE
В большинстве развитых стран мира общепринятой служит классификация моторных
масел по вязкости, установленная SAE (Американским обществом автомобильных
инженеров) в стандарте SAE J300 DEC 99, введенная в действие с августа 2001 г.
Данная классификация содержит 11 классов:
6 зимних классов - 0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W (W - winter, зима)
5 летних классов - 20, 30, 40, 50, 60.
Всесезонные масла имеют двойное обозначение через дефис, причем первым указывается зимний
(с индексом W) класс, а вторым – летний. Например 0W-20, 5W-30, 10W-40
-
Вязкость при низких температурах
1. максимальная динамическая вязкость на
вискозиметре CCS (определяется при -35oC) не
Вязкость при высоких температурах
более 6200 мПa*сек
определяется при 100oC,
Должна быть в диапазоне 5.6-9,3 мм2/сек
2. максимальная динамическая вязкость на
вискозиметре MRV (определяется при -40оС)
не более 60 000 мПа*сек

23.

Классификация моторных масел по стандарту SAE
0W→5W→10W→15W→25W
С возрастанием первого числа:
25W→15W→10W→5W→0W
С убыванием первого числа:
* Уменьшается диапазон рабочих
температур
* Двигатель может запускаться при
более низкой температуре
* Уменьшается количество присадок
* Сокращается время прогрева и
повышается КПД двигателя.
* Масло дольше остается стабильным
по вязкости.
20 → 30 → 40 → 50 → 60
С возрастанием второго числа:
* Уменьшается расход топлива.
60 → 50 → 40 → 30 → 20
С убыванием второго числа:
* Масло становится более вязким.
* Масло становится более текучим.
* Плёнка масла становится толще.
* Уменьшаются потери на трение.
* Несущая способность масла
увеличивается, снижается износ
двигателя в экстремальных режимах
работы.
* Увеличивается отдача двигателя.
* Уменьшается расход топлива.

24.

Классификация моторных масел по стандарту SAE
Текучесть масла зависит от его классификации по SAE
0W-20
5W-30
10W-30
10W-40
Температура всех стаканов с маслом одинакова (-20℃)
15W-40

25.

Ключевые индикаторы моторных масел по SAE J300
1. LTCV - максимальная динамическая вязкость на вискозиметре CCS показывает минимальную
температуру при которой двигатель способен запустится.
2. LTPV - максимальная динамическая вязкость на вискозиметре MRV показывает минимальную
температуру при которой обеспечивается прокачиваемость масла насосом в магистраль.
3. HTHS - минимально допустимая вязкость масла при температуре 150оC, должна находиться в
диапазоне 2,9-3,7 для масел ряда SAE 30, SAE 40. Для масел SAE 20 - не менее 2,6.
СПЕЦИФИКАЦИЯ SAE J300
SAE
Grade
LTCV
Low-temperature
cranking viscosity
LTPV
Low-temperature
pumping viscosity
Low-Shear-Rate Kinetic
Viscosity @100oC
2
Temp.(oC)
Max (mPa*s)
Temp (oC)
Max (mPa*s)
Min (mm /s)
0W
-35
6,200
-40
60,000
3.8
5W
-30
6,600
-35
60,000
3.8
10W
-25
7,000
-30
60,000
4.1
15W
-20
7,000
-25
60,000
5.6
20W
-15
9,500
-20
60,000
5.6
25W
-10
13,000
-15
60,000
9.3
2
Max (mm /s)
High-Temp- High-Shear-Rate
(
) Viscosity@150oC
HTHS
Min (mPa*s)
--
20
5.6
< 9.3
2.6
30
9.3
< 12.5
2.9
40
12.5
< 16.3
2.9(0W-40,5W-40,10W-40)
40
12.5
< 16.3
3.7(15W-40,20W-40,25W-40,40)
50
16.3
< 21.9
3.7
60
21.9
< 26.1
3.7

26.

Влияние вязкости масла на пуск двигателя
Температура (C)
0
Нормальный пуск двигателя
Предел холодного пуска
-10
20W
-20
10W
-30
5W
-40
0
1
2
3
4
5
Невозможно запустить двигатель
6
7
8
9
10
Вязкость (x103mm2/s)
Меньшее значение вязкости проворачивания – лучший пуск при отрицательных
температурах

27.

Влияние вязкости масла на потребление топлива
110
Пробег на литре топлива (%)
SAE20
107
SAE30
SAE40
SAE5W-20
105
SAE10W-20
SAE20W-20
100
95
SAE30
(SAE30=100%)
Тест на бензиновом двигателе V-8
17BHP/2,500rpm
Температура масла
- 104.4 гр. C
Температура антифриза - 82.2 гр. C
5,6
6
8
10
12
14
Вязкость (mm2/s при 100о C )
16
Более низкое значение вязкости – меньшее потребление топлива ( до 7% )

28.

Причины расхода масла на угар
1. Из-за попадания масла в камеру сгорания
Поршень
Цилиндр
Конструктивные
причины
Зазор между цилиндром и
поршневыми кольцами
Зазор в уплотнителе клапанов
газораспределения
2. Высокая испаряемость масла в двигателе
Повышенная степень нагрева масла является причиной высокой поверхностной
испаряемости масла (при температуре масла свыше 100 оC) :
- В современных многоклапанных двигателях выше температура головки блока;
- Из-за применения турбонаддува;
- Из-за сокращения объема масла в картере (выше кратность циркуляции, поэтому
масло не успевает достаточно охладится);
- Менее вязкое масло сильнее испаряется, чем более вязкое, потому что у менее
вязкого масла короче углеводородная цепочка. Короткая цепочка атомов легче чем
длинная и следовательно хуже испаряется при нагревании.
3. Неисправность системы вентиляции картерных газов двигателя

29.

Стандарты качества моторных масел
В настоящее время наиболее распространёнными стандартами
качества моторных масел для бензиновых и дизельных двигателей
являются API, ASEA, ILSAC и JASO :
API – Американский Институт Нефти (American Petroleum Institute);
ASEA – Ассоциация Европейских Производителей Автомобилей
(Association des Constructeurs Europeens d'Automobiles);
ILSAC – Комитет по Стандартизации и Одобрению Смазочных
Материалов (International Lubricants Standardization and Approval
Committee);
JASO - Организация японских автомобильных стандартов.

30.

Стандарты качества моторных масел - API
API совместно с SAE разработали первую классификацию моторных
масел в 1947 г., разделив стандарт на 2 основных категории согласно
характеристикам и типам применяемых двигателей:
Для дизельных двигателей
Для бензиновых двигателей
КАТЕГОРИЯ
КАТЕГОРИЯ
CF
SE
SF
CF-4
SG
CG-4
SH
CH-4
CI-4
CI-4 Plus
SJ
Более высокие
эксплуатационные
характеристики
SL
SM
SN

31.

Стандарты качества моторных масел - API
Краткое описание категорий для бензиновых двигателей (устаревшие
категории):
SE
Бензиновые двигатели 1972 г. выпуска.
SF
Бензиновые двигатели 1980 г. выпуска. Те же требования, что и для категории SE, но
улучшена защита от износа и окислительная стабильность.
SG
Бензиновые двигатели выпуска 1988 г. Те же требования, что и для категории SF, но
лучше защита от износа, образования шлама и окисления масла.
SH
Бензиновые двигатели 1993 г. выпуска. Те же требования, что и для категории SG, но
вводится система лицензирования и записи результатов всех моторных тестов и
формул с целью гарантии качества. Символ API, который свидетельствует о
действительном соответствии уровню SH, помещается на этикетки канистр.
В настоящее время все эти категории используются в странах, где применяются
устаревшие типы двигателей и парк авто очень старый.

32.

Стандарты качества моторных масел - API
SJ
Бензиновые двигатели 1996г. Те же требования, что и для категории SH (включая
лицензию и систему сертификатов) с лучшей защитой от окисления масла при
высоких температурах и забивания катализатора. Начиная с 01.08.97 уровень SJ
официально заменяет SH.
SL
Бензиновые двигатели 2001 г. Новые тесты на степень износа (Seq IVA), моющие
свойства моторного масла (TEOST MHT4), окисление (Seq IIIF) и низкотемпературные
отложения (Seq VG) для лучшей защиты двигателя и продления интервала замены
масла. Стандарт SL заменил API SJ в середине 2001 г.
SM
Бензиновые двигатели 2004 г. Улучшены общие свойства для максимально
расширенного интервала замены масла. Ужесточен тест на высокотемпературные
отложения (TEOST), введён новый тест на окисление (Seq. IIIG).
SN
Представлен в октябре 2010 г. Разработан для автомобилей 2011 года выпуска и
более ранних. Улучшенная защита от высокотемпературных отложений на поршнях.
Более жесткие требования к контролю сажи и совместимости с сальниками и
уплотнителями.

33.

Стандарты качества моторных масел - ACEA
Классификация масел ACEA принята в 1991 г. Ассоциацией Европейских
Производителей Автомобилей (Association des Constructeurs Europeens
d'Automobiles) взамен существовавшей ранее с 1972 года CCMC.
Классификация по ACEA сформулировала единые требования к
моторным маслам со стороны ведущих европейских автомобильных
фирм (BMW, Volkswagen, Daimler-Chrysler, MAN, Porсshe, Volvo, Renault,
SAAB-Scania, Rolls-Royce, Fiat, RVI, Ford-Europe, Rover, Iveco, DAF, GMEurope).
Требования европейских стандартов к качеству моторных масел являются
более строгими, чем американских, т.к. в Европе условия эксплуатации и
конструкция двигателей отличаются от американских:
· более высокой степенью форсирования и максимальными оборотами;
· меньшей массой двигателей;
· большей удельной мощностью;
· большими допустимыми скоростями передвижения;
· более тяжелыми городскими режимами.

34.

Стандарты качества моторных масел - ACEA
Ввиду этих особенностей испытания моторных масел проводятся на
европейских двигателях и по методикам, отличающимся от
американских. Это не позволяет напрямую сравнивать уровни
требований и стандартов АСЕА и API.
Стандарты ACEA делятся на четыре категории:
A - для бензиновых двигателей;
B - для дизельных двигателей легковых автомобилей;
С - для бензиновых и дизельных двигателей
легковых автомобилей;
E - для дизельных двигателей грузовых автомобилей.

35.

Стандарты качества моторных масел - ACEA
В каждой категории существует несколько уровней по рабочим характеристикам. Эти
уровни обозначаются номерами (1, 2, 3, 4 и 5), после которых идут две цифры года
внедрения самой последней версии.
Обозначение:
ACEA A1/B1 - 04
Класс масла
Основные категории ACEA:
Год введения
(может не указываться)
A/B- масла для бензиновых и дизельных двигателей (универсальные масла).
A1/B1 - Предназначены для бензиновых и дизельных двигателей и легковых автомобилей, для
которых регламентируется показатель HTHS (вязкость при высокой температуре и высокой скорости
сдвига) от 2.9 до 3.5 mPa.s., а показатель зольности SAPS от 1 до 1.5%. Эти масла могут быть не
пригодны для работы в дизельных двигателях автомобилей, оборудованных дополнительными
устройствами очистки выхлопных газов (DPF, SCR).
A3/B3 - Предназначены для высокопроизводительных бензиновых и дизельных двигателей и
легковых автомобилей, для которых регламентируется показатель HTHS не ниже 3.5 mPa.s., а
показатель зольности SAPS от 1 до 1.5%. Допускается применение с увеличенными интервалами
замены масла в соответствии с рекомендациями ОЕМ производителей (таких как Porsche, VW, MB,
BMW, FIAT, RENAULT, PSA, FORD Europe) не для применения в тяжелых условиях эксплуатации. Эти
масла могут быть не пригодны для работы в некоторых дизельных двигателях автомобилей,
оборудованных дополнительными устройствами очистки выхлопных газов (DPF, SCR).

36.

Стандарты качества моторных масел - ACEA
A3/В3/B4 - Предназначены для применения в высокопроизводительных бензиновых
двигателях и дизелях с непосредственным впрыском топлива. Могут применяться вместо
масел класса A3/B3. Эти масла могут быть не пригодны для работы в некоторых дизельных
двигателях автомобилей, оборудованных дополнительными устройствами очистки выхлопных
газов (DPF, SCR).
A5/B5 - Предназначены для высокопроизводительных бензиновых и дизельных двигателей и
легковых автомобилей, для которых регламентируется показатель HTHS от 2,9 до 3.5 mPa.s., а
показатель зольности SAPS от 1 до 1.5%. Допускается применение с увеличенными
интервалами замены масла в соответствии с рекомендациями ОЕМ производителей (таких как
Porsche, VW, MB, BMW, FIAT, RENAULT, PSA, FORD) не для применения в тяжелых условиях
эксплуатации. Эти масла могут быть не пригодны для работы в некоторых дизельных
двигателях автомобилей, оборудованных дополнительными устройствами очистки выхлопных
газов (DPF, SCR).
С1/С2 - Предназначены для высокопроизводительных бензиновых и дизельных двигателей
легковых автомобилей, для которых регламентируется показатель HTHS от 2,9 до 3.5 mPa.s., а
показатель зольности SAPS не выше 0,5%. Эти масла рекомендуются для работы в дизельных
двигателях автомобилей, оборудованных дополнительными устройствами очистки выхлопных
газов (DPF, SCR).
С3 - Предназначены для высокопроизводительных бензиновых и дизельных двигателей
легковых автомобилей, для которых регламентируется показатель HTHS не ниже 3.5 mPa.s., а
показатель зольности SAPS не выше 0,8%. Эти масла рекомендуются для работы в дизельных
двигателях автомобилей, оборудованных дополнительными устройствами очистки выхлопных
газов (DPF, SCR).

37.

Стандарты качества моторных масел - ILSAC
Стандарты API и ACEA не отражают в полной мере свойства масел, которые
определяют энергосбережение. Наилучшим образом комплекс энергосберегающих
свойств описывают методики стандарта ILSAC.
Японская Ассоциация Автомобилестроителей (JAMA), а также
представители Компаний "Даймлер-Крайслер", "Форд", "Дженерал
Моторс"
(AAMA)
создали
организацию,
которую
назвали
"Международный Комитет по Стандартизации и Одобрению
Смазочных Материалов" (ILSAC).
От имени этого комитета издаются стандарты качества масел для
бензиновых двигателей легковых автомобилей ILSAC: GF-1, GF-2, GF-3 и GF-4.
В данный стандарт включены основные методики API для определения
ключевых свойств масел такие как: (SAE J 300), определение CCS, MRV, HTHS,
оценка моющих свойств, фильтруемости масла, а также другие методики,
взятые из ASTM. Кроме этого, они значительно расширены и дополнены
новыми, отражающими специфику японских двигателей и оценку
энергосберегающих свойств масел.
Начиная с GF-2 в стандарт внесены требования по определению
энергосберегающих свойств с указанием минимальных граничных значений.

38.

Стандарты качества моторных масел - ILSAC
Последний на сегодня стандарт GF-5 также отражает свойства,
определяющие применение биотоплива Е85 и дополнительные
требования по защите турбины.
Упрощённо стандарт ILSAC можно охарактеризовать как стандарт API,
дополненный требованиями по экономии топлива:
API SN + Экономия топлива
API SM + Экономия топлива
API SL + Экономия топлива
API SJ + Экономия топлива
GF-1
API
SG
GF-2
API SH +
Экономия топлива
GF-3
GF-4
GF-5

39.

Стандарты качества моторных масел по JASO
JASO : Japanese Automobile Standard Organization
(Организация японских автомобильных стандартов)
JASO DH - содержит полный комплекс требований к эксплуатационным
характеристикам масла, основанный на спецификациях API и дополненный с
учетом специфики современных японских дизельных двигателей.
API
API
API
DH-2
Требования по группе DH-1 +
определение Серы, Фосфора, Сульфатов
Серы, Хлора, совместимость с DPF
DH-1
Ужесточены требования по группе CG-4 +
10 новых требований и контрольных
параметров
CG-4
Ужесточены требования по группе CF-4 +
требования к пенообразованию
CF-4
Требования по группе СЕ +
контроль залегания поршневых колец,
износ верхнего поршневого кольца, роста
вязкости из-за деструкции масла
CЕ
Основные требования: Контроль расхода
масла на угар и нагарообразование на
поршне
Серы в топливе
не более 0,005%
Серы в топливе
не более 0,05%
Серы в топливе
не более 0,5%
Серы в топливе
более 0,5%

40.

Формирование экологических стандартов для автотранспорта
Основные вредные соединения содержащиеся в
выхлопных газах автомобилей
«Закон о чистом
воздухе»
обязывает ОЕМ
производителей
снижать опасные
выбросы
Парниковый газ
Опасные для
здоровья человека
вещества
Канцерогенные
вещества
Для нормирования вредных соединений, содержащихся в выхлопных газах
автомобилей были разработаны правила ЕЭК ООН № 83

41.

Действующие экологические стандарты
Значения выбросов NОx и PM (сажи) для БЕНЗИНОВЫХ двигателей легковых автомобилей в
рамках стандартов Евро 1 - Евро 5
Правилами ЕЭК ООН № 83,
установлены предельные
значения, при которых
выбросы автомобиля могут
соответствовать
определенному
экологическому классу
Вредные выбросы (грамм/км
пути) для автомобилей с
бензиновым двигателем полной
массой менее 1305 кг (класс 1)
Максимальная величина в
рамках экологического
стандарта ЕВРО 3
(действовали в России с
2008 по 2013)
Максимальная величина в
рамках экологического
стандарта ЕВРО 4 (действуют
в России с 1-го января 2013)
CO
2,3
1
Nox
0,15
0,08
СН
0,2
0,1

42.

Действующие экологические стандарты
Значения выбросов NОx и PM (сажи) для ДИЗЕЛЬНЫХ двигателей легковых автомобилей в
рамках стандартов Евро 1 - Евро 5.
Правилами ЕЭК ООН № 83,
установлены предельные
значения, при которых
выбросы автомобиля могут
соответствовать
определенному
экологическому классу
Вредные выбросы (грамм/км
пути) для автомобилей с
бензиновым двигателем полной
массой менее 1305 кг (класс 1)
Максимальная величина в
рамках экологического
стандарта ЕВРО 3
(действовали в России с
2008 по 2013)
Максимальная величина в
рамках экологического
стандарта ЕВРО 4 (действуют
в России с 1-го января 2013)
CO
0,64
0,5
СН + Nox
0,56
0,3
РМ
0,05
0,025

43.

Экологический класс автомобиля и качество топлива
Стандарты по токсичности для грузовых автомобилей и их взаимосвязь с
требуемым уровнем качества дизельного топлива
Нормы
токсичности
Европа
Е1
Е2
Е3
Е4
Е5
Е6
США
Tier 1-3
Tier 4
Tier 5
Россия
Дата
введения
Уровень
содержания
твёрдых часиц,
Гр/Км
Уровень
дымности, #/Км
Содержание
серы в
топливе, %
1992
1995
1999
2005
2008
2013
0,18
0,10
0,05
0,03
0,01
0,01
6,0*10
6,0*10
0,035
0,005
0,001
0,001
1998
2008
2010
0,1
0,01
0,01
-
0,2
0,05
0,0015
0,1
0,01
-
0,5
0,035
0,005
0,2
-
0,2
0,05
1982
E3
2000
E4
2014
Для строительной техники
Stage 1
1999
Stage 2
2002
Топливо уровня Euro III (содержание серы 0,035%) по-прежнему присутствует в
России.

44.

Глобальная тенденция снижения вредных выбросов
Воплощается
OEM производителями
технологиями
снижения потребления
топлива
1. Даунсайзинг
бензиновых и
дизельных
двигателей.
Применение
турбонаддува и
непосредственного
впрыска топлива
2. Применение
маловязких
моторных
масел и спец.
жидкостей
3. Совершенствование
электромобилей и
гибридных силовых
установок, двигателей
на альтернативном
топливе (природный
газ, водород)

45.

Глобальная тенденция снижения вредных выбросов
1.
Даунсайзинг бензиновых и дизельных двигателей. Применение
турбонаддува и непосредственного впрыска топлива.
Даунсайзинг - означает сокращение размера и веса
двигателей, уменьшение их рабочего объема. Турбонаддув
и непосредственный впрыск топлива позволяют сохранить
удельную мощность и крутящий момент двигателя при
уменьшении его рабочего объема, снизить расход топлива.
Источник материала - журнал «АВС» http://www.abs-magazine.ru/article/down

46.

Глобальная тенденция снижения вредных выбросов
2.
Применение маловязких моторных масел и спец жидкостей.
Применение маловязких масел позволяет снизить расход топлива до 7%. Таким
образом, является эффективным инструментом в решении задач по снижению
вредных выбросов и сертификации новых моделей автомобилей в соответствии с все
более строгими международными требованиями в этой области.
Наибольший прогресс в области разработки маловязких масел достигли японские
автопроизводители. Начало исследований маловязких масел было начато компанией
TOYOTA в середине 90-х годов.
В Японии маловязким называется масло с вязкостью SAE 5W-20,0W-20.
В Европе маловязким называется масло с вязкостью SAE 5W-30, 0W-30.
Рекомендации по использованию
масла с низкой вязкостью %
100
Toyota
80
Nissan
Honda
60
MMC
40
Mazda
20
Subaru
0
1997
1999
2001
2003
2005
2007
2009
2011

47.

Глобальная тенденция снижения вредных выбросов
Применение маловязких масел определено новыми, современными
конструкторскими решениями и материалами двигателя. Такими как
подшипники скольжения увеличенной площади, специальное
покрытие стенок цилиндров и поршней, более производительные
маслонасосы, уменьшенные зазоры в парах трения.
Распредвал с принудительной
подачей масла из магистрали
Благодаря новым
конструкторским решениям
были снижены потери на
трение внутри двигателя
Коромысла с роликовыми подшипниками
Высокоточные поршни с молибденовым покрытием

48.

Глобальная тенденция снижения вредных выбросов
3. Совершенствование электромобилей и гибридных силовых установок,
двигателей на альтернативном топливе (природный газ, водород)
ТОЙОТА: FCV (Электромобиль на водороде)
(уже выпускается на японском рынке под
названием «МИРАЙ»)
МАЗДА: 1,5л CNG
Автомобиль на природном газе
СУДЗУКИ: 1,0л HEV
Гибридный электромобиль
ММС: 1,1л PHEV
Гибридный автомобиль с
подзарядкой от электросети
ММС: 1,1л HEV
Гибридный электромобиль
МММС: 3,0л PHEV
Гибридный автомобиль с
подзарядкой от электросети

49.

Зависимость надежности двигателя от качества моторного масла
Как сохранить ресурс двигателя? - Использовать качественное масло!
Мазеобразные отложения (шлам), приводящие к
масляному голоданию и поломке
Чрезмерные лаковые отложения,
приводящие к залеганию колец
Отложений мало, поршневые
кольца подвижны
Ремонт двигателя является одним из наиболее затратных видов ремонта техники, и,
следовательно, важно соблюдать рекомендации производителя техники в вопросах
периодичности проведения ТО, выбора применения з/ч и смазочных материалов.
Практика показывает, что качество моторного масла и периодичность замены являются
основными причинами, влияющими на ресурс двигателя.
! Следовательно, современное моторное масло должно быть более качественным, чтоб
обеспечивать надежное смазывание и эффективно противостоять термическому и
химическому разложению, приводящему к образованию отложений и нагаров на
ответственных деталях цилиндро-поршневой группы (ЦПГ).
Деструкция и потеря свойств моторного масла так же может быть связана с применением топлива не
соответствующего качества и стать причиной поломки двигателя либо значительного сокращения его ресурса.

50.

Зависимость надежности двигателя от качества моторного масла
Как сохранить ресурс двигателя? - менять масло в соответствии с рекомендацией!
Мало превратилось в густую субстанцию,
которую не может прокачивать насос по
магистралям, что привело к поломке
двигателя
Так бывает, когда масло не меняют в соответствии с рекомендациями
автопроизводителей.
На фото - бензиновый двигатель BMW после пробега в 30 тыс. км. без замены
масла. Применялось полностью синтетическое моторное масло SAE 0W-40.
Источник: фото материала Oil-Club.ru http://www.oil-club.ru/forum/topic/924-masla-castrol-obshaja/page__st__345

51.

Зависимость надежности двигателя от качества моторного масла
От чего зависит ресурс моторного масла ?
Лабораторные
исследования
данной
проблематики лишь подтверждают тот
факт, что моторное масло, созданное на
основе базовых масел группы I, образует
большее количество нагаров и различных
отложений на поршне и в большей
степени теряет смазывающие свойства
уже при достижении середины срока
службы
масла,
установленного
производителем техники. Длительное
применение
таких
нестабильных
моторных масел приводят к накоплению
критического уровня
мазеобразных
отложений,
которые
способны
препятствовать забору масла из картера
или
даже
совсем
закупорить
маслоприемник, тем самым прекратив
подачу масла к парам трения, что нередко
приводит к дорогостоящей поломке
двигателя.
Мазеобразные отложения (шлам), приводящие к
закупориванию маслоприемника, масляному
голоданию и поломке двигателя

52.

Зависимость надежности двигателя от качества моторного масла
От чего зависит ресурс моторного масла
-
-
-
-
Главными недостатком базовых масел
группы I являются:
Высокое содержание серы, которое
приводит к образованию кислот и
коррозии деталей двигателя;
Высокое содержание азота, которое
приводит к «нитрированию» масла, т.е.
потере смазывающих свойств и
изменению вязкости (загущению);
Недостаточное
содержание
насыщенных углеводородов, которое
приводит к скорому распаду молекул
масла и, как следствие, образованию
шламов и лаковых отложений на
ответственных деталях ЦПГ.
Высокое содержание ароматических
соединений, которое приводит к более
высокой испаряемости масла и, как
следствие, увеличению расхода масла.
35
30
25
группа I
20
группа III
15
10
5
0
ароматика
сера
азот

53.

Зависимость надежности двигателя от качества моторного масла
От чего зависит ресурс моторного масла
Изучение проблематики ухудшения
свойств моторного масла в современных
двигателях выявило необходимость
применения более высококачественных
базовых масел. Исследования показали,
что для производства стойких к
термической деградации моторных
масел не достаточно свойств базовых
масел
группы
I.
Необходимо
использовать базовые масла группы II,
III и IV. Поэтому ведущие мировые
производители
масел
практически
отказались от использования базовых
масел группы I для производства
современных моторных масел для
высокофорсированных двигателей с
турбонаддувом. Все чаще предлагаются
продукты,
созданные
на
более
высококачественных базовых маслах
или их смесях.
120
100
80
60
40
20
0
40
60
80
Б.М. группы I
Б.М. группа II
Б.М. группа III
100
120
140
150
Шкала
Температур, ºС

54.

Что такое пластичные смазки
Смазка
–
продукт
загущения
масла
специальными загустителями, с консистенцией
от полужидкой до твердой; Содержит
функциональные добавки и присадки.
В результате загущения масла
получается
своего
рода
пространственный
каркас,
созданный
молекулами
загустителя, который удерживает в
себе масло с присадками.
базовое масло (65-96%)
«смешивание»
загуститель (4-35%)
Литиевое мыло
(Мах раб. температура
– 120-1300 С)
смазка
Комплексное литиевое
мыло
(Мах раб. температура
– 150-1700 С)
Кальциевое мыло
присадки (3-15%) и добавки
(Маx раб. температура –
60-800 С)
В зависимости от типа применяемого загустителя будет отличаться структура
каркаса, что будет влиять и на свойства смазки.

55.

Преимущества и недостатки использования смазок
+ Способность удерживаться в открытых узлах трения.
+ Способность обеспечивать лучшую герметизацию узлов трения и предохранять их от
загрязнения.
+ Повышенная водостойкость.
+ Более высокие защитные свойства (от коррозии).
+ Большая эффективность в работе при одновременном воздействии высоких
температур, давлений, ударных нагрузок и переменных режимов скоростей.
+ Меньшая зависимость вязкости от температуры, что позволяет применять их в более
широком интервале температур.
+ Возможность введения наполнителей (графит, дисульфид молибдена) для
улучшения трибо-технических свойств.
+ Лучшая смазочная способность.
+ Больший срок службы и меньший расход.
- Более низкая охлаждающая способность.
- Большая склонность к окислению.
- Усиление износа при попадании твердых частиц.

56.

Международные классификации смазок
Классификация ISO 6743/9-87 (аналогично ГОСТ 28549.9) рассматривает смазки согласно условиям
их эксплуатации (не получила широкого распространения в описаниях смазок).
За рубежом широко используют классификацию по NLGI, которая регламентирует смазки по
области применения и консистенции. Каждому интервалу консистенции в рамках этой
классификации присвоен свой класс (от 000 до 6).
Пенетрация при
250С, х0,1 мм
Класс NLGI
445-475
400-430
355-385
310-340
265-295
220-250
175-205
130-160
85-115
000
00
0
1
2
3
4
5
6
Индекс класса
консистенции
по ГОСТ 23258
00
0
1
2
3
4
5
6
Консистенция
Область
применения
очень жидкая
жидкая
полужидкая
очень мягкая
мягкая
полутвердая
твердая
очень твердая
особо твердая
закрытые
зубчатые передачи
центр. смаз.
системы
шар./рол.подшипники
высокоскоростные
подшипники
открытые
зубчатые передачи

57. СПАСИБО !