Физическое отношение массы к объёму жидкости определяет плотность моторного масла. Наряду с вязкостью параметр имеет прямую зависимость от температуры, влияет на работу двигателей и обеспечивает заявленную мощность при гидропередаче. Некачественное моторное масло содержит вредные присадки, а отработанное - примеси, которые повышают плотностные параметры. Расскажем, как влияют высокие и низкие показатели плотности синтетических масел на работу поршневых или роторных двигателей авто.
Плотность автомобильных масел варьируется на уровне 0,68–0,95 кг/л. Смазочные жидкости с показателем выше 0,95 кг/л относят к высокоплотным. Такие масла снижают механическую нагрузку при гидравлической передаче без потери производительности. Однако в силу повышенной густоты смазка не проникает в труднодоступные участки поршневых цилиндров. Как результат: увеличивается нагрузка на кривошипно-шатунный механизм (коленвал). Также растёт расход смазочного материала и чаще образуются коксовые отложения.
Через 1,5–2 года смазочная жидкость уплотняется на 4–7% от первоначального значения, что сигнализирует о необходимости замены смазочного материала.
Снижение массо-объёмного параметра ниже 0,68 кг/л обусловлено введением низкоплотных примесей, например, легковесных парафинов. Некачественные смазки в подобном случае приводят к быстрому износу гидромеханических элементов двигателя, а именно:
Таким образом, для правильной работы связки «цилиндр-поршень» необходимо моторное масло оптимальной плотности. Значение определяется для конкретного типа двигателя и рекомендуется согласно классификациям SAE и API.
Смазки, обозначаемые индексом 5w40–25w40, относят к зимним типам (W – Winter ). Плотность подобных продуктов варьируется в диапазоне 0,85–0,9 кг/л. Цифра перед «W» указывает на температуру, при которой обеспечивается проворачивание и прокручивание поршневых цилиндров. Вторая цифра - индекс вязкости нагретой жидкости. Плотностный показатель смазки класса 5W40 минимальный среди зимних типов - 0,85 кг/л при 5 °C. У аналогичного продукта класса 10W40 значение на уровне 0,856 кг/л, а для 15w40 параметр равен 0,89–0,91 кг/л.
Из таблицы видно, что показатель зимних минеральных смазок колеблется на уровне 0,867 кг/л. При эксплуатации смазочных жидкостей важно следить за отклонениями плотностных параметров. Измерить значение поможет обычный ареометр.
По истечении 1–2 лет использования ухудшаются физические свойства технических смазок. Окраска продукта меняется от светло-жёлтой до бурой. Причина - образование продуктов распада и появление загрязняющих примесей. Асфальтены, производные карбена, а также несгораемая сажа - главные компоненты, ведущие к уплотнению технических смазок. К примеру, жидкость класса 5w40 с номинальным показателем 0,867 кг/л спустя 2 года имеет значение 0,907 кг/л. Устранить деградационные химические процессы, ведущие к изменению плотности моторного масла, невозможно.
При выборе моторного масла автолюбители ориентируются на разные показатели. Для бензинового агрегата на упаковке указывается индекс S, для дизельного двигателя - C. Также ориентируются на другие показатели. Например, выбирают синтетическую, полусинтетическую или минеральную основу; масло разной вязкости в зависимости от теплого или холодного сезона. Но часто выбирают появившиеся в последние годы всесезонные смазочные жидкости. При этом руководствуются тем которая рекомендована заводом-производителем.
Есть еще один важный показатель - это плотность моторного масла. О ней и пойдет речь в статье.
Среди главных характеристик, относящихся к смазочным жидкостям, выделяют следующие показатели:
Плотность моторного масла является очень важным показателем, выражающим отношение массы к объему. Она связана со сжимаемостью и вязкостью. Параметр значительно влияет на мощность, поступаемую при гидропередаче, и выражает энергетический запас при циркуляции. При высокой плотности получается сократить размеры гидропередачи, не меняя мощность. С повышением давления плотность также начинает увеличиваться.
Если изменяется плотность моторного масла при 20 градусах, можно говорить о неисправностях в моторе. Учитывая сравнение плотности бензина и с плотностью масла, получится, что у последнего показатель будет выше. Таким образом, попадание топлива в смазочную жидкость уменьшит значение плотности. В то же время вода, имеющая почти 1000 кг/м3, наоборот, повысит его. Это будет иметь место потому, что у нее большее значение, чем плотность моторного масла кг/м3 (у него всего 880). Принимая во внимание эти особенности, можно вычислить, например, неисправности в вентиляции картера или системе охлаждения двигателя.
Классификации, обозначающей плотность моторного масла, не существует. Но есть другая, под названием SAE. Она определяет смазочную жидкость по параметру вязкости. Зимние масла идентифицируют по наличию буквы W. Их подразделяют от 5W до 25W. К примеру, масло с обозначением 5W способно работать при зимней температуре до тридцати градусов ниже нуля. А обозначение 10W означает возможность работы до минус двадцати градусов. А вот моторное масло, имеющее показатель 20W, будет исправно работать лишь при совсем малых морозах. Его не рекомендуется заправлять, если погода рискует быть слишком холодной.
Обозначение летних масел обычно колеблется от 10 до 60. При высокой температуре смазочная жидкость должна иметь низкие свойства вязкости.
Несмотря на то что плотность масла моторного отработанного не зависит от показателя вязкости, можно по маркировке выявить некоторые закономерности. Кроме того, производитель указывает этот показатель в технических характеристиках.
Например, известно, что 0,87—0,9 - это характерная плотность моторного при пятнадцати градусах. Показатель 0,857 кг часто будет при зимней марке 10W. А порядка 0,85 будет плотность моторного масла 5W40.
Летний показатель при двадцати будет равен 0,861 кг/л, а при пятидесяти — 0,875 кг/л.
В последнее время наиболее широкое распространение получают смазочные жидкости, имеющие способность работать одинаково хорошо и в летнее, и в зимнее время, так называемые всесезонные масла. Их использование намного упростило жизнь автолюбителям, которым теперь не нужно бояться, что они забудут поменять жидкость при наступлении жаркого сезона или, наоборот, холодного.
Для измерения плотности используют прибор под названием ареометр. Это такой поплавок, изготовленный из стекла, с балластом внизу, термометром посередине и тонкой трубкой со шкалой наверху.
Прибор помещают в масло на период от трех до пяти минут и снимают показания на шкале. Плотность масла моторного (кг/л) указывают при температуре двести градусов. Если измерения проводились по другой температуре, результат доводят по соответствующей таблице в ГОСТ.
Для определения свойств смазочной жидкости применяют его относительную плотность, вычисляемую исходя из отношения плотности масла к при температуре сорок градусов (при равных объемах).
Измерение плотности проводится следующим образом.
Например, известно, что плотность моторного дизельного масла варьируется от 890 до 920 кг/м3, а автомобильного бензина — от 910 до 930 кг/м3.
Этот параметр помогает сравнить свойства разных смазочных жидкостей. Однако по нему одному нельзя судить о качестве масла в целом. Для этого принимается во внимание цвет, прозрачность продукта и другие показатели.
Двигатели, установленные в современных автомобилях, очень чувствительны к расходным материалам. В частности, смазочным. Поэтому производители требуют использовать только те составы, которые они указывают в сервисной книжке. Если этого не происходит, они снимают авто с гарантии.
Очень важным параметром считается плотность моторного масла. От этой величины зависят его физические свойства. Она показывает отношение общей массы продукта к его объему и напрямую зависит от вязкости масла и коэффициента сжимаемости.
Если плотностной показатель будет иметь высокое значение, произойдет уменьшение гидропередачи, причем мощность ДВС останется неизменной. Увеличение плотности происходит при повышении давления.
Когда говорят о плотностных характеристиках, подразумевают вязкость смазки и ее густоту. Если плотность масла очень высока, коленвал испытывает повышенную нагрузку при вращении. Другими словами, мотор недостаточно смазывается, вращение деталей начинает происходить при высокой нагрузке. В результате увеличится расход топлива, мотор может выйти из строя.
Еще по теме: Масло 20W40: расшифровка
Конечно, вред силовому агрегату может нанести и слишком жидкая смазка. К основным негативным факторам относятся:
Все вышеописанные факторы являются последствиями использования неподходящей смазки.
Автомобилисты всегда отдают предпочтение синтетическим или полусинтетическим продуктам. Однако если дело касается плотности, то никаких различий в этих двух видах смазочных составов не существует.
Единственным отличием считается способность смазки изменять свое состояние. На полусинтетику сильно влияет температурный режим. В зимнее время всегда сложно завести двигатель из-за блокировки поршневой группы густой смазкой.
Надо сказать, что и синтетическое масло не всегда сохраняет нужные плотностные параметры. Конечно, синтетика намного лучше переносит колебания температуры, однако и у нее есть несколько недостатков:
Контролируя плотность моторной жидкости, можно обеспечить надежную работу привода авто в пределах установленного эксплуатационного периода. Отклонение этого параметра от нормы указывает на нарушение работы смазочной системы. Установить в каких узлах авто возникают дефекты, приводящие к нарушению работы мотора, можно проведя анализ работающего масла (изучив его параметры).
Под плотностью моторного масла подразумевается соотношение массы вещества к занимаемому ею объему. Измеряется этот параметр в кг/м 3 . Он зависит от структуры кристаллической решетки моторной смеси и от фракционного строения самого нефтепродукта. Если возникают неполадки смазочной системы или системы охлаждения, то к моторной жидкости поступают посторонние вещества (частички топлива или охлаждающей смеси). Они попадают к моторной смеси из-за негерметичности прокладок или если происходит истирание поршневой группы.
Очевидно, что измерив показатель плотности автомасла и определив его несоответствие норме, можно судить о неполадках системы охлаждения или вентиляции картера.
За эталон измерений берут плотность жидкости при температуре 20 0 С:
Ареометр - это прибор для определения плотности моторного масла. Он по внешнему виду напоминает стеклянный поплавок с расположенным в нижней его части термометром. В верхней части прибора находится тоненькая стеклянная трубка с нанесенной шкалой плотностей. Заполнив стеклянную тару автомаслом и аккуратно погрузив в нее ареометр, так, чтоб он не прикасался к стенкам тары, дожидаются, пока ареометр достигнет статичного положения, затем определяют плотность по шкале на верхней трубке. Выполняя замеры, следят чтоб термометр, расположенный в нижней части прибора, показывал температуру масла, равную 20 0 С.
Зная, что показатель плотности моторной синтетической жидкости составляет 845-855 кг/м 3 , минеральной 880-900, можно судить о свежести масла и наличию примесей.
Более подробно узнать, как проверить качество моторной жидкости вы можете, посмотрев видео:
Показатель плотности моторной жидкости может изменяться в зависимости от температурного режима за бортом машины, плюс попадания к смеси молекул воды, отработанного топлива, механических частичек. Изменение этого параметра указывает на неисправности смазочной системы или мотора, поэтому обнаружив его отклонение от нормы, необходимо провести качественную диагностику авто и устранить дефекты.
Синтетика и полусинтетика не отличаются по показателю плотности. Основное их различие заключается в том, что полусинтетика более подвержена температурному влиянию, поэтому быстрее замерзает зимой и разжижается летом, чем синтетика. Минералка из-за применения натуральных присадок работает в ограниченном диапазоне температур. Синтетика не всегда является наилучшим выбором, нужно учитывать количество и качество используемых в ней присадок, чтоб они агрессивно не влияли на детали мотора.
Купить масло нужной плотности, можно учитывая следующие нюансы:
Если вы стремитесь самостоятельно диагностировать плотность моторной смеси, то можете воспользоваться ареометром, он достаточно прост в использовании, нет необходимости обладать специальными знаниями, чтоб выполнить замеры.
Формула расчета плотности или удельного веса известна еще со школьной программы по физике. Определение плотности можно представить в виде массы какого-либо вещества, находящейся в единице объема. Поэтому измеряется плотность в килограммах на кубический метр (кг/м3). По этой формуле можно рассчитать плотность любого вещества: твердого, жидкого, газообразного. Нас же интересует плотность машинного масла, которая так же представлена во всех таблицах с измерением кг на кубометр.
Плотность, как в моторном, так и в трансмиссионном машинном масле такой же важный параметр, как и вязкость. Чем плотнее структура масла, тем лучше оно образует защитную пленку на деталях. Чем выше его текучесть, тем пленка будет тоньше, но быстрее закроются все микротрещинки в механизмах силовых агрегатов и трансмиссии.
Идеальная формула текучести и плотности нефтепродуктов достигается исключительно с помощью присадок, так как в итоге надо чтобы масло быстро пролилось во все уголки двигателя и коробки передач, а затем надежно покрыло механизмы, защищая их от трения и износа (все те же противозадирные присадки).
Плотность масла не одинакова, она зависит напрямую от класса смазочных продуктов: минеральное, полусинтетическое, синтетическое и т.п. Помимо этого, на плотность влияют процессы получения продукта, новые технологии способны создать уникальную текучесть синтетических моторных и трансмиссионных масел в купе с надежным защитным покрытием. Минеральные и полусинтетические масла имеют более высокую плотность, так как относятся к природным или частично природным продуктам нефтепереработки. Соответственно качество нефти и ее состав напрямую влияет на конечный продукт, такой как машинное масло.
Не последнюю роль в плотности машинных масел так же играет степень очистки их базового продукта и присадочные пакеты, добавляемые при производстве смазочных материалов. Стандартная плотность машинного масла равна 910 кг/м3, что можно увидеть в любой таблице измерения плотностей большинства веществ.
Для машинных масел можно вывести формулу, чем чище масло, тем меньше оно содержит фракций, соответственно его плотность будет ниже и выкипать они будут при более низких температурах с небольшим временным интервалом. И наоборот, чем больше содержит машинное масло фракций, которые имеют высокую плотность, тем выше будут температуры закипания.
Зачем это нужно знать, — затем что бы прочитать на канистре при какой температуре машинное масло может дать вспышку, а так же какое из масел необходимо применить, что бы надежно защищало автомобиль при высоких температурах под нагрузкой.
Для измерения всех масел используют приборы, называемые ареометрами. Они представляют собой стеклянную запаянную трубку со шкалой делений, которая погружается в исследуемую жидкость.
В чем то ареометры похожи на спиртометры и термометры для воды, принцип измерения примерно тот же. В промышленности ареометры используют редко, возможно потому, что они сделаны из стекла и часто бьются, а возможно и потому что уже давно изобрели электронные плотномеры, которые точнее и быстрее предоставляют необходимые данные и достаточно безопасны в использовании.
В любом случае, чем бы не измерялась плотность машинного масла, она будет относительная. Измерение проводится при температуре 20 градусов по Цельсию. Температурный режим измерения других нефтепродуктов отличается от машинного масла, с эталонами можно ознакомится в таблице эталонных измерений. К примеру, масло для авиационной техники имеет плотность от 880 до 905 кг/м3, для дизельных двигателей от 890 до 920 кг/м3, а для моторов на бензине порог изменяется в рамках 910 — 930.
Всем уже известно, что вязкость машинного масла — это основной параметр, определяющий его использование. Не смотря на то, что плотность не менее важна, классификации ее как таковой нет, в отличии обиходного SAE. Тем не менее практика и многочисленные тесты позволили увязать значение по SAE и плотность.
Пример! Определяем по марке машинного масла плотность и вязкость. Зимнее моторное масло 10W имеет плотность 857 кг/м3 или 0,857 кг/л при вязкости равной 32 сантистокса. Измерения проводились опытным путем при температуре в 40 градусов по Цельсию и занесены в табличные данные основных характеристик машинных масел. Естественно это не эталон и за счет присадок такое масло может иметь более жидкое состояние с меньшей плотностью. Смотрим далее, зимнее моторное масло 20W имеет уже совершенно другие показатели, вязкость его равна 68 сантистоксов, а плотность 865 кг/м3. Закономерность прослеживается, шаг вязкости увеличил плотность продукта. Летние машинные масла имеют еще большую плотность, чем зимние. Интервал таких марок, как 20 — 50, в соответствии даст плотность масла 861 — 875, при интервале вязкости от 46 до 220 снт.
Любые проводимые опыты и таблицы эталонов — это условность. Покупая машинное масло обязательно нужно внимательно читать этикетку, так как присадки и добавки в базовое масло способны кардинально изменить его параметры, не смотря на то, что буквы и классификация по SAE могут быть одинаковыми.
