Ступені в’язкості SAE: В’язкість масла є основним показником якості та застосовності для різних типів масел. Вибір масла з оптимальною в’язкістю залежить від конструкції, умов роботи, ступеня зношування, температури навколишнього середовища та інших факторів.

SAE J300 – це система класифікації автомобільних моторних масел, яка визнана у зарубіжних країнах. SAE розшифровується як Товариство Автомобільних Інженерів США (Society of Automotive Engineers). У цій системі в’язкість масел виражається в степенях в’язкості SAE (SAE Viscosity Grade – SAE VG).

Ступені в’язкості SAE є умовними символами, що відображають комплекс в’язкісних властивостей масла.

У таблиці представлені два ряди ступенів в’язкості: зимовий ряд, що позначається літерою “W” (Winter), та літній ряд, який не має літерного позначення. Зимові масла (сезонні масла) розрізняються за максимальною в’язкістю за низьких температур і мінімальної кінематичної в’язкості при 100 °C. Літні масла (сезонні масла) визначаються за мінімальною і максимальною кінематичною в’язкістю при 100 °C, а також за мінімальною в’язкістю при 150 °C при швидкості зсуву 10^6 с^-1. Всесезонні масла (мультив’язкі масла) повинні відповідати двом критеріям одночасно:

1.Масла зимового ряду (позначаються літерою “W”) характеризуються максимальними в’язкостями при низьких температурах, які впливають на провертання і прокачування.

2. Масла літнього ряду визначаються за максимальною і мінімальною кінематичним в’язкістю при 100°C, а також мінімальною в’язкістю при 150°C і швидкості зсуву 10^6 с^-1. В цьому випадку буква “W” відсутня.

Ступені в’язкості SAE для моторних масел (SAE J300 APR97)

Примітки: 1 сСт = 1 ммІ/с;
*При запуску холодного двигуна, в’язкість прокручування, вимірюється на віскозиметрі CCS;
** Без напруги зсуву, вимірюється на віскозиметрі MRV;
*** Для масел SAE 0W-40, 5W-40 та 10W-40;
**** Для масел SAE 40, 15W-40, 20W-40 та 25W-40.

Виробники двигунів використовують класифікацію SAE J300 для визначення оптимальної в’язкості моторних масел для своїх двигунів, а виробники масел застосовують цю класифікацію при розробці нових формул, виробництві та маркування готових продуктів. Стандартні ряди в’язкості, визначені в SAE J300, включають:

• зимовий ряд: SAE 0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W; 
• літній ряд: SAE 20, 30, 40, 50, 60.

Масла, які поєднують у собі властивості зимового та літнього ряду, називаються всесезонними (multigrade) маслами. Їх позначення здійснюється шляхом комбінації числових значень зимового та літнього ряду розділених символом “тире” (наприклад, SAE 10W-40). Використання інших форм запису, таких як SAE 10W/40 або SAE 10W40, є неправильним, і в таких випадках використання абревіатури SAE є неприпустимим.

Серія всесезонних масел: SAE 0W-20, 0W-30, 0W-40, 0W-50, 0W-60, 5W-20, 5W-30, 5W-40, 5W-50, 5W-60, 10W-30, 10W-40, 10W-50, 10W-60, 15W-30, 15W-40, 15W-50, 15W-60, 20W-30, 20W-40, 20W-50, 20W-60.

Залежність в’язкості моторного масла від температури (сезонних SAE 10W і SAE 40 і всесезонного SAE 10W-40)

Відповідно до специфікації SAE J300, в’язкість масел визначається за умов, наближених до реальних експлуатаційних умов. Літнє масло має достатню в’язкість для надійного змащування при високій температурі, але вона занадто в’язка при низькій температурі, що ускладнює пуск двигуна за холодної погоди. Зимове масло з низькою в’язкістю полегшує холодний пуск двигуна при низькій температурі, але не забезпечує достатнє змащування влітку, коли температура масла в двигуні перевищує 100°С. Саме тому всесезонні масла, які мають меншу залежність в’язкості від температури, стали найпоширенішими. Ступінь в’язкості SAE дозволяє визначити діапазон температур навколишнього середовища, при якому масло забезпечує нормальну роботу двигуна, включаючи пуск стартером, прокачування масла насосом по мастильній системі при холодному пуску та ефективне змащування при тривалій роботі в режимі максимальних швидкостей та навантажень у літній період.

Показники низькотемпературної в’язкості:

• Максимальна допустима в’язкість масла при холодному запуску двигуна визначає здатність масла забезпечити достатню швидкість обертання колінчастого валу, необхідну успішного запуску двигуна. Ця в’язкість відповідає певній температурі, при якій масло здатне забезпечити необхідну прокручування колінчастого валу;

• Прокачування масла визначається як мінімальна температура, при якій в’язкість масла не перевищує певну величину (60 000 мПа), що забезпечує ефективне прокачування масла через систему мастила.

Методи тестування

Максимальна в’язкість обертання при низьких температурах визначається з використанням імітатора запуску холодного двигуна (CCS) відповідно до стандарту ASTM D 5293 та вимірюється в сантипуазах (мПа с). Ця в’язкість має прямий зв’язок із числом оборотів колінвала двигуна під час холодного запуску.

В’язкість прокачування визначається відповідно до стандарту ASTM D 4684 і відображає здатність масла прокачуватися в масляний насос і створювати необхідний тиск у системі мастила при запуску двигуна. Введення визначення в’язкості прокачування було викликано спостереженням, що деякі масла (наприклад, SAE 10W-30 і SAE 10W-40) після тривалого перебування при низькій температурі (понад 24 години) втрачають плинність і перетворюються на желеподібний стан.

Виробники масел часто використовують аргументи, пов’язані з легкістю запуску двигуна та швидкістю досягнення маслом віддалених точок змащування при різних ступенях в’язкості, щоб переконати споживачів у необхідності застосування нових високоякісних масел з покращеними низькотемпературними властивостями.

Малюнок 3.2 ясно демонструє, що масла зимового ряду з нижчим ступенем низькотемпературної в’язкості (SAE 5W, SAE 10W і т.д.) є кращими для полегшення запуску двигуна і зниження його зносу, оскільки найбільш сильне зношування відбувається в перші секунди роботи двигуна, коли масло ще не дійшло до віддалених точок змащування.

При створенні нової масла або внесенні змін до його складу, SAE рекомендує визначати додаткові характеристики, пов’язані з низькотемпературною в’язкістю. Ці характеристики включають температуру прокачування, яка вимірюється за методом ASTM D 3829, в’язкість при низькій температурі і низької швидкості зсуву (тенденцію до желеутворення або індекс желатинізації), що вимірюється на сканувальному віскозиметрі Брукфільду за методом ASTM D 5133 . Фільтрування показує схильність масел до утворення твердих парафінів або інших неоднорідностей, які можуть призвести до закупорювання масляного фільтра.

Порівняння в’язкості при 0°С масел з різним ступенем в’язкості за SAE

Оцінка високотемпературної в’язкості моторних масел здійснюється на основі наступних параметрів:

• Мінімальна та максимальна в’язкість масла (вимірювана в сантистоках – сСт) при температурі 100°С згідно зі стандартом ASTM D 445;
• Мінімальна в’язкість при температурі 150°С та високій швидкості зсуву (10^6 с^-1) відповідно до методу ASTM D 4683 або методу СЕС L-36-А-90, що використовується в Європі.

Високотемпературна в’язкість при великій швидкості зсуву є важливим параметром при експлуатації двигуна. Вона відображає поведінку масла у вузьких вузлах тертя двигуна, таких як підшипники колінчастого та розподільчого валів, кривошипно-шатунний механізм та інші. Цей показник визначає здатність масла забезпечувати ефективне змащування та захист в умовах високих температур та інтенсивних механічних навантажень, знижуючи знос та тертя у двигуні.

Необхідний ступінь в’язкості

Визначення необхідної в’язкості масла ґрунтується на наступних факторах:

• особливості конструкції;
• ступінь зносу двигуна;
• температура навколишнього середовища;
• режим роботи двигуна
  

При визначенні необхідної в’язкості моторного масла рекомендується дотримуватися вказівок виробника конкретного двигуна. Ці рекомендації ґрунтуються на особливостях конструкції двигуна, таких як навантаження на масло, гідродинамічний опір масляної системи, продуктивність масляного насоса, а також максимальні температури масла в різних зонах двигуна, які залежать від навколишнього середовища та характеристик системи охолодження.