Степени вязкости SAE: Вязкость масла является основным показателем качества и применимости для различных типов масел. Выбор масла с оптимальной вязкостью зависит от конструкции, условий работы, степени износа, температуры окружающей среды и других факторов.

SAE J300 — это система классификации автомобильных моторных масел, которая признана в зарубежных странах. SAE расшифровывается как Общество Автомобильных Инженеров США (Society of Automotive Engineers). В этой системе вязкость масел выражается в степенях вязкости SAE (SAE Viscosity Grade — SAE VG).

Степени вязкости SAE являются условными символами, которые отражают комплекс вязкостных свойств масла.

В таблице представлены два ряда степеней вязкости: зимний ряд, обозначаемый буквой «W» (Winter), и летний ряд, который не имеет буквенного обозначения. Зимние масла (сезонные масла) различаются по максимальной вязкости при низких температурах и минимальной кинематической вязкости при 100 °C. Летние масла (сезонные масла) определяются по минимальной и максимальной кинематическим вязкостям при 100 °C, а также по минимальной вязкости при 150 °C при скорости сдвига 10^6 с^-1. Всесезонные масла (мультивязкостные масла) должны соответствовать двум критериям одновременно:

1. 1. Масла зимнего ряда (обозначаемые буквой «W») характеризуются максимальными вязкостями при низких температурах, которые влияют на проворачиваемость и прокачиваемость.

2. Масла летнего ряда определяются по максимальной и минимальной кинематическим вязкостям при 100°C, а также по минимальной вязкости при 150°C и скорости сдвига 10^6 с^-1. В этом случае буква «W» отсутствует.

Степени вязкости SAE для моторных масел (SAE J300 APR97)

Примечания: 1 сСт = 1 ммІ/с; 
* При запуске холодного двигателя, вязкость проворачивания, измеряется на вискозиметре CCS; 
** В отсутствии напряжения сдвига, измеряется на вискозиметре MRV; 
*** Для масел SAE 0W-40, 5W-40 и 10W-40; 
**** Для масел SAE 40, 15W-40, 20W-40 и 25W-40.

Производители двигателей используют классификацию SAE J300 для определения оптимальной вязкости моторных масел для своих двигателей, а производители масел применяют эту классификацию при разработке новых формул, производстве и маркировке готовых продуктов. Стандартные ряды вязкости, определенные в SAE J300, включают:

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

Масла, которые сочетают в себе свойства зимнего и летнего ряда, называются всесезонными (multigrade) маслами. Их обозначение осуществляется путем комбинации числовых значений зимнего и летнего ряда, разделенных символом «тире» (например, SAE 10W-40). Использование других форм записи, таких как SAE 10W/40 или SAE 10W40, является неправильным, и в таких случаях использование аббревиатуры SAE недопустимо.

Серия всесезонных 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.

Зависимость вязкости моторного масла от температуры (сезонных SAE 10W и SAE 40 и всесезонного SAE 10W-40)

Согласно спецификации SAE J300, вязкость масел определяется при условиях, приближенных к реальным эксплуатационным условиям. Летнее масло имеет достаточную вязкость для надежного смазывания при высокой температуре, но оно слишком вязкое при низкой температуре, что затрудняет пуск двигателя при холодной погоде. Зимнее масло с низкой вязкостью облегчает холодный пуск двигателя при низкой температуре, но не обеспечивает достаточное смазывание летом, когда температура масла в двигателе превышает 100°С. Именно поэтому всесезонные масла, которые имеют меньшую зависимость вязкости от температуры, стали наиболее распространенными. Степень вязкости SAE позволяет определить диапазон температур окружающей среды, при котором масло обеспечивает нормальную работу двигателя, включая пуск стартером, прокачивание масла насосом по смазочной системе при холодном пуске и эффективное смазывание при длительной работе в режиме максимальных скоростей и нагрузок в летний период.

Показатели низкотемпературной вязкости:

• Максимальная допустимая вязкость масла при холодном запуске двигателя определяет способность масла обеспечить достаточную скорость вращения коленчатого вала, необходимую для успешного запуска двигателя. Эта вязкость соответствует определенной температуре, при которой масло способно обеспечить требуемую проворачиваемость коленчатого вала;

• Прокачиваемость масла определяется как минимальная температура, при которой вязкость масла не превышает определенную величину (60 000 мПа с), обеспечивающую эффективное прокачивание масла через систему смазки.

Методы тестирования 

Максимальная вязкость проворачиваемости при низких температурах определяется с использованием имитатора запуска холодного двигателя (CCS) в соответствии со стандартом ASTM D 5293 и измеряется в сантипуазах (мПа с). Эта вязкость имеет прямую связь с числом оборотов коленвала двигателя во время холодного запуска.

Вязкость прокачиваемости определяется в соответствии со стандартом ASTM D 4684 и отражает способность масла прокачиваться в масляный насос и создавать необходимое давление в системе смазки при запуске двигателя. Введение определения вязкости прокачиваемости было вызвано наблюдением, что некоторые масла (например, SAE 10W-30 и SAE 10W-40) после длительного нахождения при низкой температуре (более 24 часов) теряют текучесть и превращаются в желеобразное состояние.

Производители масел часто используют аргументы, связанные с легкостью запуска двигателя и быстротой достижения маслом удаленных точек смазывания при различных степенях вязкости, чтобы убедить потребителей в необходимости применения новых, высококачественных масел с улучшенными низкотемпературными свойствами.

Рисунок 3.2 ясно демонстрирует, что масла зимнего ряда с более низкой степенью низкотемпературной вязкости (SAE 5W, SAE 10W и т.д.) являются более предпочтительными для облегчения запуска двигателя и снижения его износа, поскольку наиболее сильное изнашивание происходит в первые секунды работы двигателя, когда масло еще не дошло до удаленных точек смазывания.

При создании нового масла или внесении изменений в его состав, SAE рекомендует определять дополнительные характеристики, связанные с низкотемпературной вязкостью. Эти характеристики включают температуру прокачиваемости, которая измеряется по методу ASTM D 3829, вязкость при низкой температуре и низкой скорости сдвига (тенденцию к желеобразованию или индекс желатинизации), измеряемую на сканирующем вискозиметре Брукфильда по методу ASTM D 5133, а также фильтруемость моторных масел при низкой температуре. Фильтруемость показывает склонность масел к образованию твердых парафинов или других неоднородностей, которые могут привести к закупориванию масляного фильтра.

Сравнение вязкости при 0°С масел с разной степенью вязкости по SAE

Оценка высокотемпературной вязкости моторных масел осуществляется на основе следующих параметров:

• Минимальная и максимальная вязкость масла (измеряемая в сантистоках — сСт) при температуре 100°С согласно стандарту ASTM D 445;
• Минимальная вязкость при температуре 150°С и высокой скорости сдвига (10^6 с^-1) в соответствии с методом ASTM D 4683 или методом СЕС L-36-А-90, используемым в Европе.

Высокотемпературная вязкость при большой скорости сдвига является особенно важным параметром при эксплуатации двигателя. Она отражает поведение масла в узких узлах трения двигателя, таких как подшипники коленчатого и распределительного валов, кривошипно-шатунный механизм и другие. Этот показатель определяет способность масла обеспечивать эффективное смазывание и защиту в условиях высоких температур и интенсивных механических нагрузок, снижая износ и трение в двигателе.

Необходимая степень вязкости 

Определение требуемой вязкости масла основано на следующих факторах:

• особенности конструкции;
• степень износа двигателя;
• температура окружающей среды;
• режим работы двигателя.
  

При определении необходимой вязкости моторного масла рекомендуется придерживаться указаний производителя конкретного двигателя. Эти рекомендации основываются на особенностях конструкции двигателя, таких как нагрузки на масло, гидродинамическое сопротивление масляной системы, производительность масляного насоса, а также максимальные температуры масла в различных зонах двигателя, которые зависят от окружающей среды и характеристик системы охлаждения.