Hths масла что это: Масло с каким HTHS выбрать?

Содержание

Масло с каким HTHS выбрать?

Что такое HTHS?

Как известно при высоких температурах вязкость моторного масла снижается, масляная пленка становится тоньше. Параметр  HTHS — это высокотемпературная вязкость при высокой скорости сдвига. HTHS измеряется в миллипаскалях в секунду. Наиболее распространенный метод испытания ASTM D 4683. Этот метод включает в себя, определение вязкости масла при высокой температуре 150С. Итак HTHS — это вязкость моторного масла при температуре 150С и высокой скорости сдвига 106 с-1 . Ничего трудного для понимания здесь нет — просто нужно запомнить, что для каждого автомобиля свой интервал допустимой HTHS. В двигатель, не предназначенный для использования моторных масел с низким HTHS, ни в коем случае нельзя лить такие масла. Почему и нужно обращать внимание на рекомендации производителя, выбирать масло в соответствии с рекомендованной вязкостью, рекомендованными допусками и рекомендованными стандартами.

Применение масла с пониженным HTHS, в не предназначенных для этого двигателях может привести к их ускоренному износу. В моторах, спроектированных для использования в них масла с пониженным HTHS, имеется ряд существенных отличий:

  • расстояние между трущимися поверхностями уменьшено. Более высокая точность сборки и подгонки деталей друг к другу (минимальные зазоры между деталями).
  • применение широко-поверхностных подшипников, в которых масло высокой вязкости поступает медленнее.
  • специальное нанесение микропрофиля поверхности на деталях — на подобии хона в цилиндрах, для удерживания на деталях низковязких масел.

Если двигатель не спроектирован под низковязкие масла с низким HTHS, использование таких масел в нем недопустимо!

Для чего используют масла с низким HTHS?

В последнее десятилетие среди мировых автопроизводителей, наблюдается тенденция к снижению высокотемпературной вязкости при высокой скорости сдвига — HTHS. Использование таких масел экономически и экологически оправдано. Масла с низким  HTHS дают большую экономию топлива по сравнению с обычными маслами более высокой вязкости. Меньшая вязкость масла приводит к меньшему сопротивлению деталям двигателя, что приводит к увеличению мощности двигателя, меньшему износу в некоторых узлах двигателя. Применение таких масел, так же положительно влияет на экологию. Выброс CO2 в атмосферу на низковязких маслах значительно ниже, чем на маслах более высокой вязкости.

Какой параметр HTHS безопаснее для двигателя?

Попробуем показать наглядно, при каких значениях HTHS опасна, а при каких не представляет никакой опасности для двигателя.

Документ, опубликованный в японском научном издании института Toyota R&D в 1997 году. (здесь нужно сделать скидку на год, прошло много лет и низкоковязкие масла стали гораздо стабильнее и безопаснее, чем это было на момент 1997 года. )

Скачать документ на японском.

Итак группа японских ученых:
Toshihide Ohmori — Toyota Central R&D Labs., Inc.
Mamoru Tohyama — Toyota Central R&D Labs., Inc.
Masago Yamamoto — Toyota Central R&D Labs., Inc.
Kenyu Akiyama — Toyota Motor Corp.
Kazuyuoshi Tasaka — Toyota Motor Corp.
Tomio Yoshihara — Lubrizol Japan Ltd.

Провели эксперимент на четырехцилиндровых двигателях 1.6 DOHC. Главная цель экспериментов — узнать, как масла с разным HTHS влияют на износ двигателя. Как влияет на износ, добавление модификаторов трения в моторные масла, на основе MoDTC (органического молибдена). В двигатели заливались масла разных вязкостей с разным HTHS (Высокотемпературная вязкость при высокой скорости сдвига) после некоторого «пробега» двигатели разбирали и исследовали на предмет износа деталей.

HTHS масел двух главных ассоциаций.

ACEA A1 HTHS ≥ 2.9 и ≤ 3.5 xW-20 ≥ 2.6
ACEA A5 HTHS ≥ 2.9 and ≤ 3.5
ACEA A3 HTHS ≥ 3.5

ILSAC GF-4 ссылающийся на J300
5W20 HTHS не менее 2.6.
5W30 HTHS  не менее 2.9
0W-40, 5W-40, 10W-40  HTHS ~ не менее 3.5

Рис 1. Износ поршневых колец при температуре 90С и при экстремальной температуре 130С

При вязкости HTHS 2.6 наблюдается «пограничная зона износа» — порог ниже которого начинается значительное увеличение износа, если HTHS меньше 2.6, то износ очень сильно увеличивается, если больше 2.6, то линия износа почти на одном уровне. На 2.6 износ чуть выше, чем на 3.5. Чем выше обороты двигателя — тем пропорциональнее увеличивается износ поршневых колец.


Рис 2. Износ кулачков. При 90 градусах на HTHS 2.6 наблюдается даже меньший износ кулачков, нежели чем на HTHS 3.5. Но с повышением температуры до 130С — все меняется — опять 2.6 пограничная зона. HTHS меньше чем 2.6  — износ повышается, больше чем 2.6 — износ минимальный.


Рис 3. Износ шатунных подшипников. Износа особого не видно — линии прямые, но все равно есть небольшая тенденция уменьшения износа в сторону HTHS 3.5


Рис 4. Добавили различные модификаторы трения и сравнили с обычным маслом без модификаторов.

Рис. 5  a) первая картинка на обычном масле, b)  вторая картинка на масле с модификатором трения MoDTC — органический молибден. MoDTC действительно снижает трение и предотвращает износ, и чем ниже вязкость масла и HTHS, тем больше необходимость такой добавки.

PS. Исследование было проведено более 10 лет назад, с того времени низковязкие масла изменились в лучшую сторону! Поэтому «пограничная зона износа» — вполне может оказаться нормальной точкой где до износа еще далеко. А может и нет — физика! Нам еще предстоит узнать!

Так стоит ли лить низковязкие масла?

Основными отрицательными факторами при использовании низковязких масел являются: 

  1. Высокие скорости, нагруженность автомобиля, высокие температуры окружающего воздуха. Наряду с плюсами низковязких масел — экономия топлива, экология, более высокий КПД, есть минусы! Например, многие производители в мануалах, где рекомендуются низковязкие масла, пишут «5W-20 не рекомендуется использовать при высоких скоростях». То есть производители считают, что на высоких скоростях, при высоких температурах окружающего воздуха, при тяжелой нагруженности автомобиля — такие масла лучше не применять. Дело в том, что слишком тонкая пленка на высокой скорости, при сопутствующих факторах может недостаточно защищать пары трения от износа. В последнее время с течением прогресса масла 5W-20, 0W-20 улучшились! Появились новые модификаторы трения (трех-ядерный молибден, оксиды титана итд), улучшились базовые масла и противоизносные присадки. Такие надписи в мануалах стали пропадать — они перестали быть актуальными.  Автопроизводители сейчас наоборот пишут в мануалах «Использование моторного масла 0W-20 в вашем двигателе предпочтительно» считая что это масло конкретно этому двигателю не навредит.  В любом случае нужно прислушиваться к мануалам производителей, у них больше опыта и оснований так полагать.
    Поэтому всегда при выборе вязкости масла руководствуйтесь вашим мануалом!  
  2. Разжижение моторного масла топливом. При нештатных ситуациях например, вы не запустили автомобиль в морозы,  не воспламенившееся топливо попадает  в моторное масло и разжижает его. Низковязкое масло, при попадании в него топлива — становится еще меньшей вязкости. Топливо, конечно же, испаряется со временем нагреваясь, но какое то время там может оказаться масло очень низкой вязкости.

Пример 1: Если кто то думает что, «низковязкие масла обязательно приведут двигатель к повышенному износу» — он ошибается. Приведу результаты испытаний на трибологической установке — 4х шариковой машинке трения.

Трибологические испытания масел на диаметр износа под нагрузкой 392Н и 1 час:
Испытание масел на диаметр износа N1
Видите кто в лидерах тестов? Масла 0W-20.

Пример 2:  Лабораторные анализы отработок 0W-20, 5W-20 в тяжелых российских условиях:
Тесты Игоря (Euro) на Toyota Land Cruiser Prado 1GR-FE, V6, 4.0
Тесты на Mitsubishi Outlander XL 4B12 от Вадим_69
NGN Future 0W-20 отработка на Toyota Carina E после 4600км
Profix 0W-20 API SN отработка на Toyota Tundra после 8530км

United Eco Elite 0W-20 API SN отработка на Nissan X-Trail после 6881км
Pennzoil Ultra 5W-20 отработка на Mitsubishi Outlander XL после 9600км

Вывод: Эта статья переписывалась мной два раза с перерывом в 4 года. Сначала я напугал публику низковязкими маслами- уж, но время шло, мы набирались опыта, делали лабораторные анализы и пришли к выводу — что ничего плохого в маслах 0W-20, 5W-20, 0W-16 — нет. Если они рекомендованы производителем Вашего автомобиля! Низковязкие масла быстрее выходят на рабочую вязкость — они сами по себе меньшей вязкости. Такие масла экономят топливо при прогревах автомобиля по утрам. Низковязкие масла экономят топливо при рабочей температуре двигателя — когда двигатель полностью прогрет. В некоторых двигателях оснащенных гидрокомпенсаторами, они тише работают в гидрокомпенсаторах. При низкотемпературном запуске, низковязкие масла быстрее поступают во все труднодоступные места двигателя. Во многих двигателях конструкционно предусмотрены форсунки охлаждения поршней, которые поливают поршень маслом — в этом случае лучше и быстрее охлаждают опять же низковязкие масла. То есть при небольших минусах или их полном отсутствии, мы получаем очень много плюсов от использования низковязких масел.

Большая просьба, при размещении данной статьи на других ресурсах – указывайте ссылку на эту страницу! Уважайте чужой труд и желание поделиться накопленным опытом!

Автор статьи: Иванов Даниил, ник torcon

Обсуждение на форуме:
Низковязкие масла 0W20 5W20

Сертификации ILSAC и ACEA

Рис. 5  a) первая картинка на обычном масле, b)  вторая картинка на масле с модификатором трения MoDTC — органический молибден. MoDTC действительно снижает трение и предотвращает износ, и чем ниже вязкость масла и HTHS, тем больше необходимость такой добавки.PS. Исследование было проведено более 10 лет назад, с того времени масла низковязкие изменились в лучшую сторону! Поэтому «пограничная зона износа» — вполне может оказаться нормальным маслом. А может и нет — физика… Нам еще предстоит узнать!

Какой параметр HTHS выбрать?

Основными отрицательными факторами при использовании низковязких масел являются:

Высокие скорости, нагруженность автомобиля, высокие температуры окружающего воздуха. Но наряду с плюсами низковязких масел — экономия топлива, экология, более высокий КПД, есть минусы! Например, многие производители в мануалах, где рекомендуются низковязкие масла, пишут «5W-20 не рекомендуется использовать при высоких скоростях». То есть производители считают, что на высоких скоростях, при высоких температурах окружающего воздуха, при тяжелой нагруженности автомобиля — такие масла лучше не применять. Дело в том, что слишком тонкая пленка на высокой скорости, при сопутствующих факторах может недостаточно защищать пары трения от износа. Другие же автопроизводители наоборот пишут в мануалах «Использование моторного масла 0W-20 в вашем двигателе предпочтительно» считая что это масло конкретно этому двигателю не навредит. В обоих случаях нужно прислушиваться к мануалам производителей, у них больше опыта и оснований так полагать. Поэтому всегда при выборе вязкости масла руководствуйтесь вашим мануалом!

Абразивные отложения в двигателе. Еще одна проблема при использовании низковязких масел — абразивные отложения в двигателе. Таковыми являются частицы пыли, зола, сажа. Эти отложения в двигателе пагубно влияют на слишком тонкую масляную пленку, как бы разрывая ее — что неминуемо приводит к повышенному износу. В наших тяжелых условиях эксплуатации — такие отложения можно получить очень просто. Заправились плохим бензином при сгорании, которого образовалась абразивная зернистая зола, поставили некачественный воздушный фильтр, нештатный подсос воздуха помимо воздушного фильтра. итд.

Разжижение моторного масла топливом. В тяжелых условиях эксплуатации, на территории России —  морозы не редкость.  При низкотемпературном запуске двигателя, очень часто не воспламенившееся топливо попадает  в моторное масло и разжижает его. Не без того жидкое низковязкое масло, при попадании в него топлива — становится «как вода». Топливо, конечно же, испаряется со временем, но масло не восстанавливает свои первоначальные характеристики.

Вывод: В наших условиях, с нашим бензином, пробками, жарой, нагрузкой, некачественными расходными материалами  итд, «пограничные зоны» (порог ниже которого начинается значительное увеличение износа) с HTHS 2.6 не к чему! При HTHS ≥ 2.9 и выше —  износ деталей двигателя меньше! Если Ваш  производитель рекомендует  наряду с 0W-20, вязкость 5W-30 — то эта вязкость будет предпочтительнее! Если производитель рекомендует только 0W-20, идем искать мануал от своего же двигателя, на других рынках США, Европы, Японии. Если на тот же двигатель, в другой стране рекомендуют 5W-30  — то эта вязкость  предпочтительнее!

Есть автовладельцы, которым масла 0W-20 и 5W-20 наоборот предпочтительнее, к примеру, автолюбитель машину меняет раз в 3-5 лет, быстро ездить негде, заправляется только на проверенной заправке, где по умолчанию хороший бензин, на xW-20 машина отлично проходит, и сэкономит кучу денег на бензин, за эти 3-5 лет.

Конечный выбор за автолюбителем! Нужна ли Вам «пограничная зона износа» в угоду экономии бензина, или Вам нужно иметь некоторый, небольшой запас спокойствия, но чуть больший расход. Конечно же, нужно обязательно смотреть на рекомендации производителя и выбирать из рекомендованных вязкостей! Нельзя думать, что 5W-50 спасет ваш двигатель от износа, если во всем мире в Ваш двигатель рекомендуется только 0W20 и 5W30. Более того при отрицательных температурах 5W50 как правило значительно гуще чем 5W-20, и износ на масле, такой вязкости при низкотемпературных запусках — намного выше, нежели на маслах вязкости 5W-20! Моторные масла 5W-30 независимо от того Ilsac GF-4 это или ACEA A3 или ACEA A5 — являются некой золотой серединой, где и масляная пленка не слишком тонкая, и зимой запуск не так страшен!

Большая просьба, при размещении данной статьи на других ресурсах – указывайте ссылку на эту страницу! Уважайте чужой труд и желание поделиться накопленным опытом!

Преимущества автомасел с низким коэффициентом вязкости

Мир моторных масел наполнен разнообразными параметрами, отвечающими за разные свойства и качества смазочных материалов. Одних только классификаций моторных масел насчитывается несколько штук, и на каждом автомобильном рынке предпочтение отдается своей классификации. С индексом вязкости тоже не всё так просто. Все мы давно привыкли классифицировать вязкость  масла по SAE. Данная классификация довольно проста для понимания и любой автовладелец без труда с её помощью может подобрать масло для летней и зимней эксплуатации либо «всесезонку». Но в последние годы в обиход автомехаников вошел новый «индекс вязкости» — HTHS. Поскольку споры вокруг этого термина не утихают по сей день, мы решили посвятить этой аббревиатуре новую статью по моторным маслам. 

 

Начать следует с того, что HTHS – это не «индекс вязкости», как его нередко называют. Если расшифровать аббревиатуру и дословно перевести её на русский язык, то HTHS – это «высокотемпературная вязкость при высокой скорости сдвига». HTHS измеряется в миллипаскалях в секунду. Наиболее распространенный метод испытания ASTMD 4683. Этот метод включает в себя определение вязкости масла при высокой температуре (150оС) и высокой скорости сдвига 106 с-1 .По сути, этот показатель определяет толщину масляной плёнки в динамике – то есть при высокой температуре масла и высокой скорости сдвига.

 

 

Все масла по этому параметру можно разделить на две группы: полновязкие и маловязкие. Наиболее массовые полновязкие моторные масла имеют HTHS от 3,5 мПа/с и выше. У маловязких масел по HTHS этот показатель находится в диапазоне 2.6 до 3.5 мПа/с. Чем выше этот показатель, тем толще защитная плёнка на смазываемых деталях при рабочей температуре двигателя, а значит, и выше защита двигателя. Следовательно, полновязкие масла намного лучше защищают двигатель, чем масла с низкой вязкостью по HTHS.  Зачем же производители масел и, что самое удивительное, производители двигателей создали масла с более тонкой защитной плёнкой при высокой температуре масла? Ответ найдем в европейских экологических требованиях стран Евросоюза и Японии. В последние годы Япония и Евросоюз очень жестко регламентируют уровень вредных выбросов в атмосферу. Борьба идет за сокращение каждой доли процента в ежегодных отчетах правительств. Естественно, к автотранспорту, как к главному загрязнителю воздуха, предъявляются наиболее жесткие требования. И нередко эти требования вступают в конфликт с ожиданиями потребителей. Так стало и с моторными маслами. Использование масел с малой вязкостью приводит к существенному снижению трения в двигателе, что приводит снижению расхода топлива и вредных выбросов CO2 в атмосферу. Не случайно эти масла также получили название «энергосберегающих». И хотя экономия на топливе оказалась не очень заметной, количество двигателей, предназначенных для использования моторных масел с низким HTHS, за последние несколько лет сильно выросло. 

 

Более низкая HTHS вязкость обеспечивает энергосберегающие свойства масла, что позволяет снизить расход топлива и, как следствие, снизить уровень выбросов вредных веществ в атмосферу. Жесткие требования норм экологичности двигателей, на которых настаивают законодатели в западных странах,  – основной мотиватор для автопроизводителей к снижению HTHS вязкости современных моторных масел. Именно этим и объясняется столь быстрый рост продаж масел такого типа и дальнейшая тенденция к снижению вязкости HTHS. Например, с 1 апреля  2013 года, ассоциацией автомобильных инженеров SAE был введен новый летний класс вязкости 16, что соответствует HTHS вязкости 2.3 мПа*С.

 

Стоит отметить, что производители двигателей не настаивают на том, что в двигатели, спроектированные под масла с низкой вязкостью по HTHS, необходимо заливать только такое масло. Выбор остается за потребителем и за сервисной компанией, которая обслуживает автомобили. В самых современных двигателях можно использовать и обычное полновязкое масло, если оно соответствует всем прочим спецификациям автопроизводителя либо спецификации по ACEA.

 

«Вообще, это сугубо технический параметр, который не знаком даже многим автослесарям, не говоря уже о конечных потребителях, – говорит Георгий Горшков,  технический специалист компании «Сибиндустритехмаш» (официальный дистрибьютор смазочных материалов «Шелл»). — Но у нас так уж повелось в стране, что есть определенная категория автовладельцев, которые привыкли самостоятельно вникать во все особенности не только обслуживания, но и ремонта автомобиля, поэтому и данному параметру в последнее время на просторах российского интернета на различных форумах придается определенное значение. Люди спорят о том, насколько он важен и какой индекс HTHS должен быть у масла для конкретной модели двигателя». 

 

Масла с низким HTHS. Хорошо или плохо? 

 

Однозначно ответить на этот вопрос, конечно, нельзя. Даже если не принимать в расчет экологические и ресурсосберегающие свойства таких масел, которые являются безусловным благом для окружающей среды, у масел с низким HTHS немало преимуществ. Масла такого типа позволяют снизить расходы на топливо. Экономия по разным данным составляет от 3 до 5%, впрочем, этот показатель сильно зависит от манеры вождения. Также отмечается небольшое увеличение мощности («приемистости») двигателя, поскольку снижается расход энергии на трение. 

 

Но к сожалению, есть и обратная сторона. Масла такого типа хуже защищают двигатель. Скептики утверждают, что применение такого масла не всегда оправдано, а небольшая экономия топлива и сокращение вредных выбросов за счет применения таких масел никак не компенсирует повышение риска преждевременного износа двигателя, который несут в себе масла с низким HTHS.

 

«Применение масел с низким HTHS – это палка о двух концах. С одной стороны, повышаются эксплуатационные характеристики двигателя: экономичность, приемистость. С другой стороны, есть определенный риск, что в экстренной ситуации двигатель окажется недостаточно защищенным от трения. Используя масло с высоким HTHS, вы лишаете владельца автомобиля экономии топлива, но повышаете надежность защиты двигателя, – комментирует Георгий Горшков. — Но вот чего делать точно нельзя – так это использовать масло с низкой вязкостью HTHS в двигателе, который для этого не предназначен». 

 

Дело в том, что в моторах, спроектированных для использования в них масел с пониженным HTHS, имеется ряд существенных отличий:

 

• Уменьшены зазоры между трущимися поверхностями, применена более высокая точность сборки и подгонки деталей двигателя друг к другу.

• Используются масляные насосы высокой производительности, чтобы создавать необходимое давление при использовании более жидкого масла.

• Используются широкоповерхностные подшипники, в которые масло высокой вязкости поступает медленнее. 

• На поверхности трущихся деталей наносится специальный микропрофиль (микроаналог хонингования), который удерживает маловязкое масло на стенках как можно дольше. 

 


Естественно, если двигатель не имеет такой «подготовки», использовать маловязкое масло на нём нельзя. Это приведет к очень быстрому износу. В 1997 году научно-исследовательским центром Toyota было проведено исследование влияния вязкости HTHS на износ деталей цилиндропоршневой группы при работе в разных температурных режимах. Масла проверялись на двигателе Toyota 1.6 DOHC. Исследование показало, что при использовании масел с HTHS ниже 2.4 мПа*С и при температуре масла 90оС износ поршневых колес увеличивается только в том случае, если обороты двигателя превышают 5000 об/мин. А вот при температуре масла 130оС резкое усиление износа поршневых колец происходит при использовании масла с HTHS от 2.6мПа*С, начиная с 2000 обмин, в то время как масла с вязкостью HTHS от 3 мПа*С и выше продолжают защищать кольца даже при такой высокой температуре. 

 

Наиболее опасны такие масла для двигателей, уже имеющих определенный износ. Дело в том, что абразивные частицы (сажа, пыль и т.п.), которые, как правило, присутствуют в не новом двигателе, могут привести к тому, что тонкая масляная плёнка, которую создает масло такого класса, разрывается, и начинается незащищённое трение, формируются локальные перегревы, которые потом приводят 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. Впоследствии топливо из масла испаряется, но его первоначальные характеристики уже не восстанавливаются. 

 

На российском рынке, по словам Георгия Горшкова, доля масел с низкой вязкостью HTHS пока довольно мала. Это связано как с общим состоянием автомобильного парка, так и с тем, что экологические требования в нашей стране пока не настолько жёсткие, как в Европе. 

 

Из энергосберегающих масел самым востребованным в России сегодня является летний класс SAE с HTHS вязкостью 2,9 мПа*С. Небольшую долю рынка занимают масла с классом по SAE 20 и с HTHS вязкостью 2,6 мПа*С. Объемы продаж таких масел невелики, это связано с особенностями рынка. В настоящий момент доля таких двигателей на российском рынке не так высока. 

 

Стоит отметить, что и в Европе далеко не все автопроизводители готовы рисковать. К примеру, если мы посмотрим довольно свежие спецификации ведуших европейских автоконцернов, — BMW LL-04, MB 229.51, VW 504 00/507 00, Renault 0710/0720, то убедимся, что они настаивают на применении масел, вязкость которых по HTHS составляет не меньше 3,5 мПа/с.

 

Как связана классификация масел по SAE и HTHS?

 

HTHS вязкость напрямую связана с классами вязкости по SAE,  поскольку этот тип вязкости определяет стабильность масла при высоких температурах и является одним из параметров определения летнего класса вязкости по стандарту SAE J300 для моторных масел.

 

Например, если HTHS вязкость составляет 2,6 мПа*С, то данное моторное масло будет соответствовать классу SAE Xw20.А если  HTHS вязкость составляет 3,7 мПа*С, то данное моторное масло будет уже относиться к классу SAE Xw50.В обоих случаях зимний класс вязкости может быть любым.

 

Дальнейшие перспективы

 

Несмотря на уже существующие опасения автопроизводителей, на данный момент ассоциация автомобильных инженеров SAE готова к тому, чтобы продолжить и дальше снижать HTHS. Уже анонсированы летние классы вязкостей:  12, 8 и  4  с еще более низкими HTHS вязкостями, для достижения максимальной энергоэффективности, но только  тогда, когда поступят соответствующие запросы от автопроизводителей.6 c-1.

Ужесточение норм в вопросах токсичности отработанных газов стало причиной снижения показателя HTHS.

Особое внимание уделяется автомобилям из Японии и Кореи. Производители из этих стран рекомендуют использовать масла с вязкостями 0W20 и 5W20.

Такие действия позволяют снизить вредность выхлопов и уменьшить расход горючего.

Ниже обсудим, что такое HTHS, чем чревато снижение текучести, и как правильно выбирать масло с учетом этой рекомендации.

Общие положения

Термин HTHS имеет несколько значений. В общем виде это характеристика, определяющая параметр текучести с учетом имеющихся в составе элементов-загустителей.

Современные масла имеют слишком высокую густоту, поэтому производители стараются привести всесезонные масла к стандартам «минеральных».

Уменьшение вязкости ведет к снижению сопротивления элементов мотора. По заявлению экспертов, это способствует росту мощности двигателя и увеличению срока службы некоторых узлов.

Для производителя это также плюс, ведь при уменьшении вязкости улучшаются показатели выхлопа.

Интересно, что такого подхода придерживаются лишь азиатские производители и компания Форд. В тоже время как другие бренды (БМВ, Фольксваген, Рено и другие) придерживаются иной политики и устанавливают параметр HTHS больше 3.5.

На что влияет размер HTHS

Не меньший интерес вызывает физическое обоснование параметра. Повышение HTHS приводит  к увеличению толщины смазочной пленки. В результате мотор лучше защищен от износа.

Но современная автопромышленность гарантирует снижение зазоров к минимуму, поэтому в большой толщине смазки нет нужды.

Задача современного масла состоит не в смазывании, а подаче присадки в необходимое место. Именно она защищает элементы мотора от трения. В качестве основных присадок применяются 3-ядерный молибден или моноолеат глицерина.

Применение масла с низким HTHS на неподготовленных к этому моторам ведет к снижению их ресурса.

Двигатели, спроектированные для применения подобной смазки, имеют ряд отличий:

  • минимальное расстояние между элементами;
  • повышенная точность сборки и подгонки узлов;
  • использование подшипников широко-поверхностного типа;
  • обработка элементов ДВС микропрофилем для фиксации на деталях двигателя смазки небольшой вязкости.

Если мотор не имеет указанных выше характеристик, применение масел с низкой вязкостью (типа HTHS) исключено.

Назначение

Европейские компании изучают опыт восточных коллег и, возможно, в будущем перейдут к маслам HTHS, где высокотемпературная вязкость уменьшена по сравнению с высокой скоростью сдвига.

Применение такой смазки имеет ряд плюсов:

  • экономия горючего;
  • снижение сопротивления деталей;
  • повышение мощности мотора;
  • увеличение ресурса элементов ДВС;
  • снижение негативного влияния на экологию и т. д.

Опыт эксплуатации показал, что использование таких масел снижает объем выбросов СО2 в атмосферу. Применение смазки с более высокой вязкостью способствует повышению этого параметра.

Каким должен быть показатель HTHS

Снижение параметра HTHS заставляет задуматься о безопасности мотора. Автовладельцы спрашивают, какой показатель будет безопасным для силового узла.

В 1997 году японскими специалистами компании Тойота проведено исследование. В качестве подопытного «кролика» выступил мотор 1.6 DOHC. Главной целью ставилось выяснение параметров HTHS, негативно влияющих на износ мотора.

Стоит учесть, что эксперимент проводился более 20 лет назад. За этот период качество смазочных материалов улучшилось, появились новые и более эффективные присадки.

Во время теста в мотор заливались масла на базе органического молибдена с различной характеристикой HTHS. Через некоторое время двигатели разбирались для изучения состояния и уровня износа.

Во время теста заливались масла серии 5W20, 5W30, 5W40 и ряд других.

По факту исследований получены следующие результаты:

  1. При показателе HTHS равном 2,6 появляются первые признаки износа.
  2. С уменьшением HTHS ниже 2,6 износ повышается.
  3. При повышении этого параметра выше 2,6 уровень детали сохраняют свое состояние.

Ученые установили еще ряд важных моментов:

  1. При 90 градусах Цельсия и HTHS равном 2,6 кулачки изнашиваются меньше, чем при более высоком параметре. Ситуация меняется с ростом температуры до 130 градусов Цельсия. В этом случае кулачки изнашиваются быстрей при 2,6 HTHS и меньше.
  2. Состояние шатунных подшипников почти не меняется, но в целом состояние изделий лучше при более высоком параметре.
  3. Применение органического молибдена реально уменьшает трение и защищает двигатель от износа. Чем меньше вязкость и HTHS, тем выше потребность в такой присадке.

Таким образом, пограничным параметром выступает цифра 2,6. Но с момента исследования прошло 22 года. За этот период состав моторных масел улучшился. Повысилось и качество самих двигателей.

Производители внимательно подходят к разработке силовых узлов и подстраивает их элементы под более жидкую смазку. Такой подход снижает негативное влияние малого HTHS.

Недостатки низкого HTHS

Несмотря на ряд преимуществ в виде экономии горючего, снижения вреда выхлопа и высокого КПД, существуют и минусы низкого HTHS. Эксперты выделяют следующие недостатки.

Риск применения на высоких скоростях

В инструкциях по эксплуатации масел с низким HTHS часто делается ссылка на скоростной режим. В этом случае двигатель работает на износ своих возможностей.

Иными словами, если мотор эксплуатируется при высоких температурах и оборотах, масло с низким уровнем густоты лучше не использовать.

Причина — недостаточная толщина защитной пленки, которая слабо защищает металл двигателя.

Сегодня такой недостаток частично нивелирован. Появились новые смазки типа 5W20, 0W20 со специальными присадками (титановыми оксидами, 3-ядерным молибденом и т. д.). В состав включаются и дополнительные добавки, защищающие от износа.

Повысилось и качество основы масла. Надписи о запрете эксплуатации смазки с низким HTHS постепенно исчезают с инструкций. Более того, все больше производителей рекомендуют применять 0W20. Эксперты уверяют, что нужно следовать указанным советам, ведь производитель лучше знает, какое масло более безопасно для двигателя.

Разбавление моторной смазки горючим

В процессе эксплуатации возможны случаи, когда автовладелец не сумел завести машину в мороз. Не воспламененный бензин попадает в масло и снижает его густоту.

Если водитель использует изделие с низким HTHS, при попадании в него горючего вязкость снижается еще ниже. Со временем бензин испаряется, но даже небольшого времени достаточно для ухудшения состояния мотора.

Производители постоянно работают над качеством моторных масел и стараются снизить негативные последствия от низкого HTHS.

Вопросы и ответы

В завершении статьи рассмотрим ряд вопросов и ответов, касающихся HTHS.

Вот основные:

  1. Почему многие производители бюджетных и минеральных смазок не пишут на коробке HTHS? Параметр вязкости указывается на изделиях, которые могут выйти из допустимого параметра густоты. Заводы-изготовители обязаны указывать эти данные, но они часто игнорируют это требование из-за значительного превышения граничного значения.
  2. Почему HTHS не анализируется при проверке отработавшего масла? При длительной работе мотора качество загустителя ухудшается, а HTHS уменьшается. В случае разрушения загустителя необходимо держать под контролем вязкость. При этом параметр HTHS не интересен лаборантам.
  3. Почему в маслах небольшой вязкости показатель HTHS максимально близок к нижней границе? В таких изделиях почти нет загустителя, поэтому производители подбирают параметр HTHS для достижения необходимых характеристик.

Итоги

При выборе масла для двигателя нужно учитывать рекомендации производителя, указанные в мануале. Кроме спецификации производитель часто указывает определенные марки, а также прописывает рекомендуемые заводы-изготовители.

Но это не значит, что автовладельцу нельзя использовать масла других брендов. Если изделие соответствует требованиям и эксплуатационным свойствам, его можно заливать в двигатель вне зависимости от уровня HTHS.

Расшифровка вязкости моторного масла

Расшифровать маркировку вязкости моторного масла просто — достаточно взглянуть на канистру. Надпись 5W-30 означает, что моторное масло является всесезонным, оно гарантированно прокачается маслонасосом по системе смазки при температуре окружающей среды до -35°C, а при рабочей температуре будет обладать вязкостью от 9,3 до 12,5 сСт. Более подробную информацию можно найти в листе технического описания, который всегда можно скачать на сайте производителя.

Вопросы и ответы

Как определить вязкость моторного масла?

Посмотрите на маркировку. Надпись формата SAE xW-x0 (например, 0W-20, 5W-30, 10W-40) расскажет о классе вязкости. Первая часть отвечает за низкотемпературные показатели, вторая — за высокотемпературные. Чем меньше цифра перед W, тем лучше текучесть моторного масла в морозы и ниже температура возможного холодного старта. Чем больше цифра после дефиса, тем выше вязкость масла при высоких температурах.

Какая вязкость моторного масла лучше?

Та, которая рекомендована производителем вашего автомобиля. При отрицательных температурах лучше использовать маловязкие масла, при высоких — более вязкие. Но не рекомендуется выходить за рамки, установленные производителем. Это приведет к ускоренному износу деталей двигателя. Например, если производитель разрешает использовать масла как 0W-20, так и 5W-30, то в условиях сильных морозов и недостаточных прогревов лучше использовать первый вариант, а в условиях жары — более вязкий второй.

Можно ли смешивать моторные масла одинаковой вязкости?

Да, современные масла отлично смешиваются друг с другом. Единственное условие — не понижайте класс качества. Например, если для двигателя вашего автомобиля рекомендовано масло не ниже класса API SN, не стоит его смешивать с маслом API SG.

HTHS — высокотемпературная вязкость на сдвиг — Автомасла

Введение системы рециркуляции отработавших газов привело к возникновению новых требований к моторным маслам.

Рециркуляция – подача части ОГ обратно в двигатель – позволила снизить  содержание окислов азота в ОГ. Однако вследствие рециркуляции возросла температура картерного масла, в среднем со 120 до 130°С. Поэтому моторное масло должно обладать повышенными антиокислительными свойствами. В противном случае с уменьшением окислов азота будут увеличиваться выбросы сажи. Решение было найдено в виде беззольных присадок – на основе азота и оснований маниха. Их применение позволило сохранить нужное количество металлсодержащих присадок без вреда для очистительных систем ОГ.

Чрезвычайно важными показателями качества моторного масла являются его сульфатная зольность и высокотемпературная вязкость на сдвиг.

Зольность сульфатная – это показатель, определяющий количество металлсодержащих присадок в масле. Чем больше таких присадок, тем выше зольность. Однако избыток, как и недостаточное количество присадок, вредит моторному маслу, так как становится источником дополнительных низкотемпературных отложений на двигателе: шламов, смол, кокса. Сегодня в производстве моторных масел четко обозначилась тенденция к уменьшению сульфатной зольности – ниже 1,5%. Пока же в большинстве современных автомобилей применяется топливо с низким содержанием серы.

Зольность, а также сера и фосфор, содержащиеся в отработавших газах (ОГ), сильно выводят из строя нейтрализатор ОГ, забивают ячейки сажевых фильтров. Для решения этой проблемы были разработаны масла SAPS. В этой аббревиатуре буквы указывают на ограничение в масле сульфатной зольности (Sulphated Ash), фосфора (Phosphorus) и серы (Sulphur). Применение масел SAPS позволяет увеличить срок действия систем очистки и нейтрализации до 100 тыс. км пробега. Это особенно важно в силу того, что катализатор, содержащий дорогие металлы (платину, рутений, палладий) стоит недешево.

Как известно, основному износу подвергаются цилиндро-поршневая группа и коленвал. На ЦПГ приходится 60% износа, на коленвал – 40%. Именно поэтому еще один принципиально важный показатель качества масла – это HTHS, или высокотемпературная вязкость на сдвиг. В двигателе этот параметр масла по сути аналогичен работе подшипников коленвала. HTHS измеряется в милипаскалях в секунду.

Сегодня наблюдается тенденция к снижению вязкости на сдвиг с обычной величины 3.5 мП/сек. Если моторное масло имеет пониженную HTHS, его можно применять только в новых подготовленных для этого двигателях. Применение масла с пониженным HTHS в непредназначенных для этого двигателях может привести к их ускоренному износу. Объясняется это просто. В двигателях, приспособленных для масла с пониженным HTHS, расстояние между трущимися поверхностями предельно уменьшено, детали настолько плотно пригнаны, что зазор минимален. Если же прицезионные пары традиционного образца (т.е. зазор больше необходимого), происходит разрыв масляной пленки и возникает контакт металл-металл. В настоящее время масла с пониженным HTHS применяются в ряде моделей VW, а также на некоторых моделях BMW и МB. Это способствует дополнительной экономии топлива. Однако в большинстве современных моделей пока еще применяются масла со стандартной величиной HTHS.

В современном мире происходит все большее ужесточение экологических норм, так как на долю автомобилей приходится до 60% всех вредных выбросов в атмосферу. Автомобильный выхлоп содержит до 200 химических соединений, наиболее вредными из которых являются монооксид углерода, углеводородные соединения, сера, фосфор и, наконец, твердые частицы, т.е. сажа. Сажа вырабатывается, преимущественно, тяжелыми дизелями. Формально это чистый углерод, который, казалось бы, и не опасен для окружающей среды. Но при выхлопе газов он выступает в роли абсорбента вредных соединений: впитывая их, он накапливает канцерогены.

Почему вязкость HTHS имеет значение

Стремление к сокращению выбросов и повышению топливной эффективности привело к значительным изменениям в конструкции тяжелого двигателя, включая уменьшение габаритов, снижение скорости и технологию остановки / запуска и многие другие. В связи с такими изменениями в конструкции двигателя, моторным маслам все чаще приходится работать в условиях высоких температур и сдвига (HTHS) внутри двигателя, особенно в распределительном валу, подшипниках, а также поршневых кольцах и гильзах цилиндров.

Сегодня вязкость HTHS — или, в частности, «низкая» вязкость HTHS — это фраза, которая быстро ассоциируется с повышенной топливной экономичностью. Все большее внимание уделяется вязкости HTHS, поскольку она рассматривается как параметр классификации вязкости, который более точно имитирует поведение моторных масел во все более жестких условиях эксплуатации.

Динамическая вязкость

HTHS — это текущий отраслевой стандарт, который наилучшим образом предсказывает поведение жидкости в среде HTHS. Он разработан для того, чтобы моторные масла сохраняли достаточную прочность пленки для предотвращения чрезмерного износа в условиях эксплуатации двигателя, а также позволяли моторным маслам иметь достаточно низкую вязкость для обеспечения топливной экономичности и снижения выбросов.Вязкость HTHS измеряет временную потерю вязкости при следующих условиях:

Чем меньше измеренное число, тем ниже вязкость масла по HTHS и тем выше ожидаемый выигрыш в топливной эффективности.

Вязкость

HTHS измеряется в миллиПаскаль-секундах (мПа.с), но также обычно упоминается в сантипуазах (сП).

Как правило, смазочные материалы для тяжелых дизельных двигателей имеют минимальную вязкость по HTHS 3,5 сП. Все большее число производителей оригинального оборудования (OEM) добиваются более низкой вязкости HTHS, чтобы снизить вязкость до уровня ниже давно установленного 3.Предел HTHS 5 сП в сочетании с современным дизайном аппаратного обеспечения двигателя.

Моторные масла с более низкой вязкостью HTHS сложны и требуют изменения состава по сравнению с моторными маслами с более высокой вязкостью HTHS. Жизненно важная роль пакета присадок, полимера и базового масла означает, что они должны работать в гармонии друг с другом, сохраняя при этом долговечность и улучшая топливную экономичность.

Для получения дополнительной информации о моторных смазочных материалах HTHS свяжитесь с вашим представителем Lubrizol.

Как измеряется вязкость HTHS

Особое внимание уделяется высокотемпературному высокому сдвигу (HTHS), поскольку он считается параметром классификации по классу вязкости, который наилучшим образом предсказывает топливную экономичность и более точно имитирует поведение смазочного материала двигателя во все более тяжелых условиях эксплуатации.

Один из способов думать о HTHS — это думать о защитной масляной пленке, как если бы вы пытались плавать.Если пленка слишком толстая, вы еле двигаетесь и вам нужно больше энергии. И наоборот, если масло слишком жидкое, вы опускаетесь на дно. Что важно, так это правильный баланс поддержки, а также легкость движений. Таким образом, масло должно быть достаточно густым, чтобы поддерживать разделение критически важных движущихся частей, но достаточно тонким, чтобы обеспечить экономичную работу.

О ASTM D4683

Одним из методов, используемых для измерения вязкости HTHS, является ASTM D4683, официально называемый стандартным методом измерения вязкости новых и бывших в употреблении моторных масел при высокой скорости сдвига и высокой температуре с помощью вискозиметра-симулятора конического подшипника при 150 ° C.

Смазка двигателя вводится между ротором и статором при температуре испытания 150 ° C. Ротор испытывает реактивный крутящий момент на сопротивление масла потоку (вязкое трение), и этот уровень отклика крутящего момента используется для определения вязкости HTHS. Вязкость HTHS, измеренная по ASTM D4683, коррелирует с вязкостью, обеспечивающей гидродинамическую смазку в двигателях малой и большой мощности. Также было обнаружено, что это связано с экономией топлива, поэтому сегодня он стал таким центром внимания.

Измеренное число из теста ASTM D4683 дает временную потерю вязкости смазочного материала при высоком сдвиге и повышенных температурах, характерных для условий эксплуатации двигателя. Чем меньше число, тем ниже вязкость масла по HTHS и тем выше ожидаемая эффективность использования топлива. Вязкость HTHS, измеряемая в миллиПаскаль-секундах (мПа.с), также обычно выражается в сантипуазах (сП).

Традиционно смазочные материалы для тяжелых дизельных двигателей имеют минимальную вязкость HTHS 3.5 сП. Все большее число производителей оборудования для тяжелых условий эксплуатации стремятся достичь вязкости HTHS ниже 3,2 сП в сочетании с современными конструкциями оборудования для двигателей.

Наш взгляд

Поскольку долговечность двигателя может быть снижена из-за снижения вязкости HTHS, важно, чтобы в высокоэффективных моторных смазках использовались новые технологии и полимеры для сохранения долговечности.

Лабораторные испытания имеют решающее значение при разработке надежных моторных масел. Возможно, столь же критичным является вождение в реальном мире, чтобы гарантировать, что смазка работает должным образом в течение всего интервала замены.Миллионы миль и километров реальных поездок в различных условиях эксплуатации обычно выполняются во время разработки составов смазочных материалов. Это дает уверенность в том, что новые смазочные материалы с более высокими эксплуатационными характеристиками и низкой вязкостью HTHS обеспечивают возможность экономии топлива при сохранении долгосрочной защиты двигателя.

Raso Tech — HTHS (высокотемпературный, высокопрочный) Пояснение

Если вам нравятся статьи на этом веб-сайте, подумайте о поддержке его, заказав нужные вам товары, щелкнув рекомендованные ссылки на продукты Amazon в статьях, которые просто добавят эти продукты в вашу корзину покупок Amazon.

Ссылки на продукты содержат реферальный тег, который позволяет мне получать небольшую комиссию от продажи продуктов на Amazon. Это не требует дополнительных затрат, но поможет компенсировать расходы на содержание этого веб-сайта и написание новых статей.

Страница 1 из 2

В высоконагруженных подшипниках моторное масло имеет временную потерю вязкости, и ASTM D-4683 является методом испытаний, который, как полагают, является репрезентативным для состояния подшипников автомобильных двигателей в тяжелых условиях эксплуатации.Стандарт SAE J300 устанавливает минимальные требования по HTHS для каждого класса вязкости моторного масла. Как правило, чем выше рейтинг HTHS моторного масла, тем лучше защита опорных подшипников. HTHS можно рассматривать как меру способности моторного масла улучшать индекс вязкости (VII).

VII — это полимерные добавки в современные моторные масла, повышающие индекс вязкости базового масла. Эти полимеры-модификаторы вязкости представляют собой относительно большие молекулы по сравнению с молекулами базового масла.В холодном состоянии масла VII сворачиваются в спираль, но распускаются под действием тепла, а расширение полимера VII приводит к повышению вязкости масла.

В условиях гидравлического сдвига (как в подшипниках скольжения в шатунах или за поршневыми кольцами) полимеры имеют тенденцию сжиматься и / или выравниваться с потоком, тем самым временно деформируясь и теряя часть своего эффекта улучшения вязкости. Это известно как временная потеря вязкости (TVL).

VII могут испытывать постоянную потерю вязкости (PVL) из-за механического сдвига, потому что полимеры необратимо повреждены.Это происходит, когда масло проходит через зоны кавитации в двигателе или через высоконагруженные шестерни. PVL также может возникать в результате термического разложения или окисления. По мере уменьшения молекулярной массы полимеров VII они становятся более устойчивыми к сдвигу, и их PVL стабилизируется. Однако после достижения минимума вязкости от VII PVL окисление моторного масла имеет тенденцию к увеличению его вязкости.

Как правило, чем меньше VII добавляется в моторное масло, тем менее остаточная потеря вязкости может происходить, поэтому моторные масла прямого сорта (например, SAE 30, SAE 40) использовались при высоких температурах и / или высоких сдвиговых усилиях.Синтетические моторные масла обычно имеют более высокие индексы вязкости, поэтому для достижения универсальных значений вязкости им требуется меньше, а иногда и вовсе не VII.

Минимальные рейтинги SAE J300-2015 HTHS для моторных масел:

Класс вязкости по SAE
Высокая температура, высокая скорость сдвига
при 150 ° C (сП)
8 1,7
12 2.0
16 2,3
20 2,6
30 2,9
40 — Зимний
(классы 0W-40, 5W-40, 10W-40)
3,5
40 — Heavy Duty
(классы 15W-40, 20W-40, 25W-40, 40)
3,7
50 3,7
60 3.7

Свойства подшипников двигателя, смазываемых маслом с низкой вязкостью HTHS

Образец цитирования: Оно, А., Куримото, С., Кавачи, Т., Араи, К. и др., «Свойства подшипников двигателя, смазываемых маслом с низкой вязкостью HTHS», Технический документ SAE 980702, 1998 г., https: / /doi.org/10.4271/980702.
Загрузить Citation

Автор (ы): Акира Оно, Сатору Куримото, Тошиаки Кавачи, Кацуя Араи, Тошиаки Курибаяси

Филиал: Daido Metal Co., Ltd., Tonen Corporation

Страниц: 11

Событие: Международный конгресс и выставка

ISSN: 0148-7191

e-ISSN: 2688-3627

Также в: Сделки SAE 1998 — Журнал материалов и производства-V107-5

ОБНОВЛЕНИЕ

PC-11 | ДОБРО ПОЖАЛОВАТЬ | КАСТРОЛ США

Продолжается фаза разработки моторных масел новой категории PC-11.Напоминаем, что следующее поколение моторных масел HD будет иметь две подкатегории: 1) стандартное HTHS 15W-40, 10W-30 или 5W-30 для старых двигателей (PC-11a) и 2) категория с низкой вязкостью HTHS. для новых топливосберегающих двигателей с низким уровнем выбросов углекислого газа, которые появятся в 2016 году (PC-11b).


PC-11 будет первой категорией масел высокой четкости, которая будет иметь два различных уровня высокотемпературной вязкости при высоком сдвиге (HTHS) в дополнение к стандартной номенклатуре классов SAE, обычно используемой сегодня (например, 15W-40, 10W-30 и т. Д. .).


Вязкость масла HTHS измеряется при высоких температурах и скоростях сдвига, что позволяет прогнозировать его характеристики в области клапанного механизма двигателя и распределительного вала. Вязкость масла является важным фактором топливной экономичности двигателя, и, как и в случае с другими показателями вязкости, более низкая вязкость HTHS означает лучшую экономию топлива.


Двигатели 2017 модельного года позволяют использовать моторные масла с низким содержанием HTHS 5W-30 и 10W-30 HD как для заводской, так и для сервисной заправки. Кроме того, PC-11 будет обладать несколькими новыми характеристиками, включая лучшую стойкость к окислению и более жесткие пределы сдвига, чтобы гарантировать сохранение качества масла во время использования.


Этап разработки новых испытаний двигателя, предложенных для ПК-11, практически завершен, и было принято решение о включении новых испытаний в категорию. Есть два новых испытания двигателя, которые будут частью PC-11, Mack T-13 и испытание на аэрацию Caterpillar. Детройт (Дизель) все еще разрабатывает третий тест на истирание поршня, который на данный момент не будет частью PC-11, но может быть включен в конце этого года.


Теперь, когда было принято решение о включении новых тестов, матрица прогонов будет выполнена в нескольких местах для проверки результатов и получения точных статистических данных, которые лягут в основу конечных спецификаций.Ожидалось, что это матричное тестирование начнется в начале этого года, но было отложено.


Из-за задержек в разработке и валидации испытаний официальное внедрение масел PC-11 может быть отложено на 6-9 месяцев с первоначального целевого показателя на январь 2016 года.


Глобальная технологическая группа Castrol продолжает тесно сотрудничать с нашими партнерами по аддитивным технологиям, помогая совершенствовать и формировать новое поколение высокоэффективных смазочных материалов для тяжелых условий эксплуатации.

Разработка уникального высокотемпературного вискозиметра с большим сдвигом

Введение

Вязкость моторного масла — важное свойство, влияющее на экономию топлива.Вязкость является важным параметром для измерения при анализе масла из-за важности кондиционирования и смазки масла [1]. Вязкость позволяет машинам работать в различных температурных условиях. В целом вязкость имеет тенденцию к снижению с повышением температуры и наоборот, что объясняет, почему смазочные масла текут летом более плавно, чем зимой. Поэтому важно указать марку смазочного масла для правильного использования.

Рис. 1. Таблица вязкости моторного масла SAE J300 [3]

Основные моторные смазочные масла классифицируются по системе классификации вязкости Общества автомобильных инженеров (SAE), как показано на Рисунке 1.Эти классы вязкости определяют, какие моторные смазочные масла подходят для различных двигателей. Современные моторные смазочные масла — это всесезонные масла, которые должны соответствовать вязкости как при низких, так и при высоких температурах. Класс вязкости 5W SAE относится к вязкости при низкой температуре, которая разжижает смазочное масло и позволяет ему течь быстрее при запуске, что улучшает защиту двигателя и одновременно снижает долговременный износ [4]. Класс вязкости 30 SAE обозначает другую спецификацию вязкости при высоких температурах 100 ° C.У него также меньшее число, что соответствует более жидкому маслу.

Вязкость в основном определяется двумя аспектами: кинематическая вязкость и абсолютная (или динамическая) вязкость [5,6]. Кинематическая вязкость масла определяется как сопротивление потока под действием силы тяжести и является мерой собственного сопротивления жидкости потоку при отсутствии внешней силы. [6]. С другой стороны, динамическая вязкость определяется как сопротивление жидкости потоку при приложении внешней силы. Кроме того, плотность жидкости может напрямую влиять на значение кинематической вязкости, а на динамическую вязкость — нет [6].

Помимо двух основных значений вязкости, вязкость при высоких температурах и высоких сдвиговых усилиях (HTHS) напрямую влияет на топливную эффективность и долговечность работающего двигателя. Это один из немногих методов, используемых для эффективного измерения способности полностью нагретого масла при температуре 150 ℃ между узкими отверстиями быстро движущихся частей двигателя, таких как поршневое кольцо и футеровка, и точками контакта зубчатого колеса [3] . По мере увеличения ценности HTHS усиливается защита деталей двигателя. Чтобы определить смазывающее качество масла для колец и подшипников, предполагается провести тест производительности HTHS при 302 ℉ (150 ℃) в соответствии с требованиями SAE [7].

Большинство современных нефтяных смазочных материалов содержат присадки для различных целей, таких как контроль окисления масла, уменьшение износа / задиров и предотвращение коррозии от трения и кислот [8]. Поскольку вязкость легко зависит от температуры, промышленность пытается использовать соответствующие присадки для производства смазочных масел, которые не теряют вязкость при изменении температуры. Эти добавки представляют собой присадки, улучшающие индекс вязкости, также известные как модификаторы вязкости, которые в основном представляют собой растворимые в масле полимеры и сополимеры [9].Небольшие спиралевидные полимерные молекулы разворачиваются и расширяются при повышении температуры, что приводит к более высокой вязкости по сравнению с эфирными маслами. Полезно увеличивать трение в жидкости, чтобы компенсировать снижение вязкости, вызванное более высокими температурами [9]. Индекс вязкости — это безразмерное число, которое указывает величину потери вязкости, пропорциональной повышению температуры [7].

Рис. 2. Индекс вязкости — схема [9]

Шкала VI состоит из точек верхнего и нижнего пределов.Масла с высоким индексом вязкости более желательны, потому что они имеют минимальные изменения вязкости при изменении температуры [9]. Хотя многие смазочные масла содержат присадки, на которые не оказывает сильное влияние изменение температуры, эти сформулированные смазочные масла обычно являются неньютоновскими, вязкость которых зависит от скорости сдвига и напряжения сдвига [8]. При низких температурах смазочные масла демонстрируют ньютоновское поведение, при котором сохраняется постоянная вязкость. Однако вязкость уменьшается по мере увеличения скорости сдвига до критического значения.

Смазочное масло подвергается воздействию экстремальных условий с высокими скоростями сдвига и температурами в диапазоне от 105 до 107 с-1 и от 100 до 170 ℃ соответственно [8]. Эксперимент HTHS моделирует эти реальные условия эксплуатации для получения точных измерений вязкости смазочных масел. Двумя наиболее распространенными измерениями вязкости являются вискозиметры ротационного и капиллярного типа. В этой статье мы обсудим капиллярный вискозиметр для высокотемпературного эксперимента с большим сдвигом. Он прост в конструкции и эксплуатации и требует менее строгого контроля температуры [8].Для капиллярного вискозиметра требуется капилляр с точно заданными размерами, такими как внутренний диаметр и длина. Время будет измеряться для потока жидкости через капилляр.

Капиллярный вискозиметр был разработан для измерения вязкости смазочных масел при заданной температуре 150 ℃ и скорости сдвига 106 с-1, что соответствует требованиям классификации вязкости SAE J300. Портативный компьютер, встроенный в вискозиметр HTHS, позволяет автоматически рассчитывать вязкость и скорость сдвига [12].Капиллярный вискозиметр является рудиментарным для получения данных о зависимости давления от скорости потока и обеспечивает лучшее понимание нарушений в капиллярной трубке, вызванных падением давления. В литературе обнаружено, что избыточные перепады давления были больше для неньютоновских жидкостей по сравнению с ньютоновскими жидкостями, поскольку оба имеют одинаковую вязкость [8,14-16].

Капиллярный вискозиметр, измеряющий вязкость при высокой температуре и сдвиге, работает в соответствии с методом ASTM (D5481). Этот метод испытаний позволяет определить вязкость моторных масел с помощью одного прибора при фиксированной температуре и одной скорости сдвига.Он предлагает подходящую скорость сдвига 1,4 * 106 с-1 на стенке, что приводит к уменьшению расхождений между этим методом испытаний [13]. Для определения вязкости пробы масла необходимо провести калибровку с использованием ньютоновских масел с вязкостью от 2 до 5 мПа-с при 150 ℃ [13]. Калибровка должна выполняться как минимум с четырьмя различными стандартными маслами, а образец находится под давлением при прямом контакте с движущим газом, азотом. [11,13].

Проба вводится через шприц на 10 мл, который подсоединен к верхней части ячейки вискозиметра.Образец свободно протекает через капилляр под действием силы тяжести и достигает дна наполняющей трубки внутри ячейки вискозиметра в течение 15 минут, где достигает равновесной температуры. Объем пробы внутри ячейки точно регулируется путем всасывания некоторого количества пробы обратно в шприц перед приложением давления. Было высказано предположение, что лучше отрегулировать давление перед запуском теста. При срабатывании переключателя «Работа» электромагнитный клапан одновременно закрывается из атмосферы и открывается для потока газа под давлением в вискозиметрическую ячейку [12].Капиллярный вискозиметр измеряет время потока с точностью до 0,01 секунды с помощью встроенного автоматического цифрового таймера. Когда газ первоначально поступает в кювету, автоматически запускается таймер и останавливается после того, как образец вытесняется из кюветы [8]. Время истечения, давление и температура отображаются на экране портативного компьютера. Обычно время истечения составляет от 20 до 30 секунд при давлении 100 ~ 500 фунтов на кв. Дюйм [12]. Записанные время истечения и давление используются для расчета вязкости образца и скорости сдвига в 106 с-1.

Таблица 1. Известные значения для калибровки

Перед проведением эксперимента HTHS была проведена калибровка с использованием стандартных масел Ньютона. Согласно методу ASTM (D5481), для достижения заданной вязкости для каждого стандартного масла требуется определенная температура, как показано в таблице 1. Плотность стандартного масла используется для определения объема масла и соответствующего времени истечения после завершения. калибровочный тест. Калибровка выполняется не менее трех раз, чтобы получить средний объем каждого стандартного масла.Когда три набора достоверных данных вводятся в интерфейс вычислений портативного компьютера, устройство автоматически сохраняет записи и вычисляет заданное время потока, используя средний объем. После этого расчет калибровочной константы выполняется для каждого стандартного масла не менее трех раз. Этот калибровочный расчет измеряет вязкость стандартного масла с действующими значениями давления и времени истечения.

Таблица 2. Измеренная вязкость и среднее значение вязкости каждого стандартного масла

Вязкость каждого стандартного масла была определена, как показано в таблице 2.Три измеренные вязкости усредняются до конечной вязкости, которая имеет небольшое отклонение от известных вязкостей в таблице 1. Ошибки между известной вязкостью и измеренной средней вязкостью составляют 1,596%, 0,882%, 0,450% и 1,382% соответственно. Эти ошибки могли способствовать сбору эталонного масла на выходе и измерениям веса масла. В конце вытеснения масла из ячейки возникает разрыв, что приводит к потере некоторого количества масла при выходе из химического стакана, расположенного под выпускным отверстием устройства.Кроме того, масло необходимо собирать до тех пор, пока масляный туман полностью не исчезнет, ​​путем многократного нажатия кнопки запуска и остановки. Этот шаг основан на человеческом суждении, которое может вносить неточности. Кроме того, при измерении собранной нефти с помощью весов возникает систематическая ошибка, поскольку она не стабилизируется при считывании показаний весов.

Благодаря эксперименту HTHS по методу испытаний ASTM D5481 капиллярный вискозиметр является очень полезным и простым способом измерения вязкости смазочного масла.Определение надлежащей вязкости смазочных масел HTHS имеет первостепенное значение в промышленности для определения подходящих двигателей. Смазочные масла делятся на категории с более низкой вязкостью HTHS и более высокой вязкостью HTHS. У каждой классификации есть свои преимущества. Смазочные масла с более низкой вязкостью HTHS обеспечивают лучшую экономию топлива в промышленности и снижают выбросы парниковых газов. Высокая вязкость HTHS обеспечивает лучшую защиту двигателя от износа. Наиболее важным аспектом, на котором следует сосредоточить внимание в промышленности, является поиск надлежащего баланса между экономией топлива и защитой двигателя при разработке смазочных масел.

Список литературы

[1] «Вязкость нефти — как это измеряется и регистрируется». Machinery Lubrication, Noria Corporation, https://www.machinerylubrication.com/Read/411/oil-visacity
[2] «Важность вязкости масла». Machinery Lubrication, Noria Corporation, https://www.machinerylubrication.com/Read/29185/oil-visacity-importance
[3] Месмэкер, Дэвид Д. «Проблемы низкой вязкости HTHS». Q8-Oils, Kuwait Petroleum, 1 июня 2017 г., https://www.q8oils.com/automotive/low-visacity-challenges
[4] «ОБЪЯСНЕНИЕ МАСЛА ДЛЯ МНОГОСОРТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ.OPIE OILS.CO.UK, Opie Oils, TecAlliance, https://www.opieoils.co.uk/t-multi-grade-car-engine-oils-explained.aspx
[5] «Класс вязкости против HTHS. Вязкость: в чем разница и почему это важно? » ДОБАВКИ ЛУБРИЗОЛА 360, The Lubrizol Corporation, 14 апреля 2019 г., https://www.lubrizoladditives360.com/visacity-grade-v-hths-visacity-whats-the-difference-and-why-is-it-important/
[ 6] Рановски, Аманда. «В чем разница между динамической и кинематической вязкостью?» Блог CSC Scientific, CSC Scientific Company, Inc., 15 января 2015 г., https://www.cscientific.com/csc-scientific-blog/whats-the-difference-between-dynamic-and-kinematic-visacity
[7] «Вязкость нефти». ZPlusTM The Brief # 13, ZPlus LLC, 29 июня 2009 г., https://zddplus.com/wp-content/uploads/2017/05/TechBrief13-Oil-Visidity.pdf
[8] Палекар, Вивек М. Разработка A Капиллярный вискозиметр с высоким сдвигом. Государственный университет Пенсильвании, факультет химического машиностроения, 1993.
[9] «Индекс вязкости». Антон Паар, Anton Paar GmbH, https: // wiki.anton-paar.com/en/visacity-index/
[10] Fitch, Джим. «Не игнорируйте индекс вязкости при выборе смазки». Machinery Lubrication, Noria Corporation, https://www.machinerylubrication.com/Read/28956/lubricant-visacity-index
[11] «Как измерить вязкость». Антон Паар, Anton Paar GmbH, https://wiki.anton-paar.com/en/how-to-measure-visacity/
[12] Баласубраманиам, Васудеван. Реология всесезонных смазок с высокими сдвиговыми усилиями. Государственный университет Пенсильвании, факультет химического машиностроения, 1992.
[13] ASTM D 5481-10, Стандартный метод испытаний для измерения кажущейся вязкости при высокой температуре и высокой скорости сдвига с помощью многоклеточного капиллярного вискозиметра, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2010, www.astm.org
[14] Дуда, Дж. Л. и Врентас, Дж. С., Пер. Soc. Рео. 17, 89 (1973).
[15] Ким-Э., М. Э., Браун, Р. А. и Армстронг, Р. С., J. Non-New. Жидкий мех. 13, 241 (1983).
[16] Sylvester, N.D. и Rosen, S.L., AIChE J. 16, 967 (1970).

High Temperature High Shear (HTHS) — Техническая поддержка LN

Attn: Владельцы классических, мускулистых и гоночных автомобилей

Re: Последние государственные стандарты масел вызывают серьезную озабоченность владельцев классических, мощных и гоночных автомобилей, особенно тех, кто в настоящее время использует дизельное масло в своих бензиновых двигателях.

Новые правительственные постановления, требующие от производителей автомобилей соблюдать постоянно увеличивающийся минимальный расход топлива, вынуждают вносить изменения в области, которые могут повлиять на механическое состояние вашего классического или проектного автомобиля.И что еще хуже, никто не подходит, чтобы рассказать вам об этих изменениях.

Одно важное изменение, о котором вы должны знать, — это то, что происходит с моторными маслами, которым вы, возможно, доверяли в течение многих лет. Новые требования API, которым должны соответствовать производители масел, разработаны для новых автомобилей. Но современные двигатели с полностью роликовыми распределителями имеют совсем другие требования к смазке, чем двигатель маслкаров. Современные двигатели могут быть спроектированы специально для работы с этими новыми маслами, но если ваш двигатель не соответствует этим новым спецификациям, вы, по сути, останетесь в стороне.

Даже если в бутылке с маслом, которое вы использовали, указано, что оно имеет такую ​​же вязкость, скорее всего, теперь у нее более низкая вязкость при высоких температурах и высоких сдвиговых усилиях (HTHS). Хотя это и связано, HTHS — это не то же самое, что стандартный рейтинг вязкости. HTHS — это показатель того, насколько хорошо масло защищает двигатель в самых тяжелых условиях, которые создает ваш двигатель — в местах с самой высокой температурой и максимальным трением. Более низкая вязкость HTHS обычно означает более жидкое масло, которое может улучшить экономию топлива за счет уменьшения количества лошадиных сил, необходимых для прокачки его по всему двигателю.Но более низкая вязкость HTHS обычно достигается за счет защиты от износа.

Моторные масла с низким HTHS могут помочь немного улучшить экономию топлива в двигателях. Но когда дело доходит до защиты двигателей большой мощности или классических двигателей с плоскими гидрораспределителями, это повышение может не окупаться. В конце концов, кого это волнует, если вы увеличиваете расход топлива, если масло, которое вы используете, медленно разрушает ваш дорогой двигатель? Многие владельцы классических автомобилей, маслкаров и гоночных автомобилей будут вынуждены выбирать понижающее мощность масло с более высокой вязкостью только для обеспечения минимального уровня защиты.

И ситуация будет только ухудшаться. Например, в течение многих лет многие хотродеры использовали дизельные моторные масла как для обкатки, так и в качестве повседневного масла для своих двигателей, потому что дизельные двигатели все еще содержали высокие уровни ZDDP в пакетах присадок, которые также хорошо работают в двигателях маслкаров. Но все изменилось, и появилась даже новая категория масел API для тяжелых дизельных двигателей, которая в настоящее время разрабатывается на 2016 год, которая еще больше снизит HTHS — и полезность этих масел для хот-роддеров.Дизельные моторные масла раньше были удобным и дешевым ресурсом для обкатки масла, но теперь это уже не так. Из-за изменений API эти масла больше не могут надежно защищать компоненты двигателя во время критического процесса обкатки.

Но это не значит, что все потеряно. Фактически, вам даже не придется выбирать между высоковязким маслом для надлежащей защиты и маловязким маслом для хорошей выработки энергии. Driven Racing Oil ™ совершила крупный технологический скачок, став единственным поставщиком моторных масел, который использует новое синтетическое базовое масло во всех своих смесях.

Новый базовый компонент называется mPAO, и это буквально смазочный материал нового поколения. Это название представляет собой научную чепуху, на которую большинство из нас не обращает внимания, но то, что делает эта штука, произведет впечатление на любого, кто понимает разницу между поршнями и петуниями. Используя основу mPAO для создания смазочных материалов с высокими эксплуатационными характеристиками, Driven может создать легкое моторное масло с высокой вязкостью HTHS, что дает вам лучшее из обоих миров. Наука о том, как работает mPAO, сводится к форме молекул, но в результате получается масло, которое менее чувствительно к теплу, не разрушается при сильном трении и просто работает лучше.

Учтите, что ученые-смазчики используют так называемый «индекс вязкости» для сравнения качества различных базовых масел. Индекс основан на Пенсильванской нефти, которая является традиционной нефтью высочайшего качества, которую вы можете добывать. PA Crude имеет индекс вязкости 100, а другие обычные масла имеют индекс вязкости ниже этого. До сих пор самым лучшим синтетическим базовым маслом был ПАО, который намного лучше любого обычного масла. Его индекс вязкости составляет 140. Теперь, когда вы это знаете, вы можете понять, насколько больше обещает mPAO с невероятным индексом вязкости 200!

Все это означает, что для того, чтобы другие масла даже приблизились к защите, обеспечиваемой новыми маслами на основе mPOA от Driven, им придется добавить другие химические вещества, известные модификаторы индекса вязкости.Со временем они разрушаются, поскольку подвергаются нагреву и трению. Но поскольку mPAO является базовым компонентом, из которого создается масло, оно не разлагается со временем и обеспечивает такую ​​же защиту после 5000 миль или 5000 кругов, как это было сделано прямо из бутылки.

Driven в настоящее время является единственным производителем масел, который предлагает эту основу mPAO нового поколения в своих маслах. Есть только одна лаборатория, производящая этот конкретный материал, и Driven закупила первую партию. Каждое синтетическое масло Driven уже содержит новое базовое масло mPAO, и Driven будет продолжать покупать и смешивать базовые масла mPAO по мере того, как будущие партии будут производиться из этого нового материала.

Даже когда станет доступно большее количество mPAO, нереально, что какие-либо другие производители начнут использовать его в ближайшее время. Крупные производители масел уже завершили разработку своих рецептур, чтобы соответствовать критериям API, которые только что вышли в 2011 году. Переход с PAO или любого другого базового масла на mPAO потребует повторной сертификации в соответствии со стандартом API, и ни один производитель не захочет потратьте на это необходимые деньги до тех пор, пока в 2016 году не выйдет следующий раунд стандартов API.

Доказательство приверженности Driven высочайшему качеству исходит из того факта, что, хотя многие компании, продающие так называемые рабочие масла, говорят, что их продукция является лучшей, только Driven Racing Oil помещает то же самое масло, которое продает вам, в каждый спринт NASCAR Джо Гиббса. Гоночная машина серии Cup. И нет ничего общего со многими спонсорами, которые предоставляют своим гоночным командам специально смешанные смазочные материалы, недоступные широкой публике. В гонках NASCAR Sprint Cup Series производительность — единственное, что имеет значение, потому что разница в одной позиции в итоговой таблице может означать миллионы долларов, поэтому вам лучше поверить, что при производстве этого высококачественного мотора не делается никаких сокращений.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *