Тест моторного масла - это процесс очень сложный и разносторонний. Начинается он с исследования базовых физико-химических параметров масла: кинематической вязкости, индекса вязкости, щелочного числа, температуры вспышки в открытом тигле, плотности, динамической вязкости, содержания сульфатной золы. Эти параметры являются основными, и каждый производитель должен проверять свою продукцию на соответствие им. Численные величины параметров изменяются в зависимости от класса вязкости масла, и если оно не укладывается по какому-либо из них, то считается, что продукт не соответствует заявленному классу. В этом случае перед нами явный производственный брак или заведомый обман покупателя.
Подобные исследования гостированы, но имеют один недостаток: они не могут дать информации о том, как масло будет вести себя в двигателе автомобиля. Их задача - служить своеобразным ОТК при производстве, чтобы не выпустить в продажу заведомо некачественный продукт.
Для того чтобы оценить эксплуатационные свойства моторного масла, необходимо обратиться к так называемым исследовательским методам тестирования. Одним из них является исследование масла на термоокислительную стабильность. Этот параметр характеризует стойкость моторного масла к образованию кислот и смол при высокой температуре.
Из смол на нагретых поверхностях образуются углеродистые отложения, нагар и лак, накопление которых может привести к повышенному износу, заклиниванию колец, толкателей и др. Продукты окисления, в свою очередь, способствуют коррозии деталей двигателя, они также ускоряют старение резиновых уплотнительных материалов.
При исследования масла на термоокислительную стабильность производится окисление масла под действием высокой температуры, значение температуры подбирается таким образом, чтобы соответствовать температуре верхнего компрессионного кольца поршневой группы ДВС. Суть метода заключается в том, что под действием кислорода масло меняет свои основные свойства, такие, как вязкость и щелочное число, а также в нем накапливаются продукты окисления. Соответственно, эти параметры измеряются до и после окисления, и по их изменению оцениваются эксплуатационные свойства продукта. Чем меньше произошедшие изменения, тем лучше масло сопротивляется окислению, меньше изменяет свои свойства и дольше может работать в двигателе.
В предыдущих тестах мы использовали метод, применяемый в 25 ГосНИИ на установке Во-4. В нем окисление проходит при температуре 180°С. Подобные режимы температуры соответ-ствуют низкофорсированным двигателям и выполняются в основном в автомобилях отечественного производства или в старых иномарках. Этот метод хорошо подходит для оценки эксплуатационных свойств минеральных масел.
В современных форсированных двигателях условия эксплуатации масла становятся намного более жесткими, требования к стабильности масла возрастают, поэтому и методы для его исследования ужесточаются. Для исследования эксплуатационных свойств синтетических масел мы перешли на новый метод профессора Шора, разработанный в РГУ нефти и газа имени И. М. Губкина, доктором технических наук Георгием Иосифовичем Шором. В нем окисление масла проходит при более высокой температуре 235°С. И имеет ряд дополнительных отличий, которые мы описывать не будем.
В этом номере тестировались синтетические масла класса вязкости 5W-40 и 5W-50, соответ-ствующие API SM, SL, SJ. Испытания проводились в имеющей государственную аккредитацию лаборатории ООО «ВИАЛ ОЙЛ» и в РГУ нефти и газа имени И. М. Губкина. Все образцы предоставлялись на тест обезличенными, в одинаковой таре и под условными номерами.
Измеряемые параметры
Кинематическая вязкость
Определяется в капиллярных вискозиметрах при температуре 100°С. Измерение проводится в термостате, в котором поддерживается заданная температура. Вискозиметр погружается в термостат, и после нагрева масла до заданной температуры определяется время прохождения пробой масла известного объема вискозиметра. Сама вязкость рассчитывается по формуле.
Индекс вязкости
Это эмпирический, безразмерный показатель для оценки зависимости вязкости масла от температуры. Чем выше численное значение индекса вязкости, тем меньше вязкость масла зависит от температуры.
Щелочное число
Указывает на количество присадок, добавляемых к базовому маслу для решения целого ряда задач. В первую очередь присадки необходимы для нейтрализации кислот, образующихся в масле в процессе работы.
Для определения этого параметра проводят обратное потенциометрическое титрирование раствора масла. То есть в раствор вводят избыток соляной кислоты, а затем добавляют щелочь, пока вольтметр не покажет скачок напряжения. Объем щелочи, необходимый для возникновения скачка напряжения, обуславливает значение щелочного числа.
Температура вспышки в открытом тигле
Масло наливается в тигель, и его температура увеличивается со скоростью 2°С/мин. Над тиглем проносят зажженный фитиль, до тех пор пока не произойдет кратковременная вспышка на поверхности масла.
Плотность
Определяется ареометром при 20°С.
Динамическая вязкость
Определяется в различных градиентах скорости сдвига в ротационных вискозиметрах (метод ASTM D5293). От величины данного параметра зависит количество оборотов коленвала во время холодного пуска двигателя при отрицательных температурах.
Содержание сульфатной золы
Данный параметр указывает на долю присадок в общем объеме масла, и в определенной мере от этого зависит степень нагарообразования.
Вычисляется при взвешивании остатка, полученного при сжигании масла в присутствии серной кислоты.
Термоокислительная стабильность
Это показатель, оценивающий стойкость моторного масла к образованию кислот и смол при высокой температуре.
Метод определения термоокислительной стабильности основан на увеличении оптической плотности испытуемого образца при высокой температуре (230°С), при наличии катализатора (медного стержня), в контакте с воздухом (т. е. в условиях, близких к работе моторного масла в двигателе), в результате интенсивного перемешивания в приборе. Чем меньше термоокислительная стабильность масла, тем больше увеличивается оптическая плотность, свидетельствующая о наличии продуктов окисления в масле.
Показатель изменения вязкости
Характеризующий срабатываемость в масле полимерного загустителя. Чем меньше процент изменения, тем более стабильны свойства масла.
Показатель дисперсности
Определяет стабильность моторного масла против окисления. Показывает относительное содержание мелких и крупных частиц загрязнения в моторном масле, которые определяются по отношению оптической плотности при разных длинах волн (крупные при ?=670 нм, общая загрязненность при ?=490 нм). Крупные частицы характеризуют тенденцию к накоплению отложений в двигателе.
Кислотное число
Является стандартным 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.
