В качестве международной принята классификация, применяющаяся в США. По этой классификации все моторные масла классифицируются по двум признакам: по вязкости и по качеству (области применения).
По вязкости классификация SAE (Society of Automobile Engineer's -Общество автомобильных инженеров) разделяет масла на классы: OW, 5W, 10W, 15W, 20W, 25 W, 20, 30, 40, 50, 60. Цифры обозначают вязкость в секундах Сейболта. Масла классов OW, 5W, 10W, 15W, 20W - зимние (winter - зима). Одним из главных показателей для них является температура застывания (табл. 4.2)
Таблица 4.2
Температура застывания зимних масел
Класс вязкости | OW | 5W | 10W | 15W | 20W | 25 W |
Температура застывания, о С, не выше | -40 | -30 | -25 | -20 | -15 | -10 |
Марки 20, 30, 40, 50, 60 – летние масла. Для них наиболее значимым показателем является вязкость при 100 °С для обеспечения надежной смазки деталей прогретого до нормальной температуры двигателя (табл. 4.3).
Таблица 4.3
Вязкость летних масел при 100 °С, мм2/с
Класс вязкости | |||||
Вязкость: - не менее - не более | 5,6 9,3 | 9,3 12,5 | 12,5 16,3 | 16,3 21,9 | 21,9 26,1 |
Примеры обозначения классов вязкости:
SAE 30 - летнее масло;
SAE 15W - зимнее масло;
SAE 15W-30 - всесезонное масло (15W - зимний показатель, 30 - летний показатель).
Система SAE разделения масел на классы вязкости предоставляет широкие возможности для выбора масел по этому признаку в зависимости от климатических условий, условий хранения машин, финансовых возможностей потребителя и других факторов.
Наиболее массовое и сравнительно недорогое масло 15W-40. Но его вязкостно-температурные свойства недостаточно высоки, оно замерзает при -20 °С, что в условиях Севера создает большие проблемы с запуском двигателей зимой.
Масло класса 10W-30 замерзает при более низкой температуре (не выше —25 °С), является также недорогим (оно минеральное), но его вязкость в летний период может быть недостаточна.
Лучше свойства масла 10W-40 на полусинтетической основе, но оно значительно дороже.
Наилучшими свойствами обладают синтетические масла классов 5W-40 и OW-40, но их стоимость еще выше.
В целом нужно отметить, что чем больше разница между летним и зимним показателями, тем лучше его вязкостно-температурные свойства, так как в этом случае вязкость масла в меньшей степени зависит от температуры.
По качеству (области применения) масла разделяются на ступени (группы) по классификации API (American Petroleum Institute - Американский институт нефти). При этом к обозначению группы масла для бензиновых двигателей добавляется буква S, для дизельных - буква С.
Обозначение групп масел для бензиновых двигателей и область их применения приведены в табл. 4.4.
Таблица 4.4
Группы масел по API и области их применения
Группа масла по API | Область применения | Группа масла по отечественной классификации |
SC SD SE SF SG SH SJ | Для двигателей выпуска 1964 —1967 гг. Для двигателей выпуска 1968-1972 гг Для двигателей выпуска 1972-1979 гг. Для двигателей выпуска 1980-1988 гг. Для двигателей выпуска 1989-1995 гг. Для двигателей выпуска после 1995 г. То же с высокими экологическими характеристиками | Б1 В1 Г1 Г1 Д1 Е1 |
Примечание. Годы выпуска берутся по среднемировому уровню.
Для дизельных двигателей выпускаются масла следующих групп:
СС - для средненапряженных дизельных двигателей, соответствует отечественному маслу группы Г2;
CD - для высоконапряженных дизельных двигателей, в том числе и с турбонаддувом, соответствует Д2;
СЕ - для высоконапряженных дизельных двигателей, работающих в тяжелых условиях, соответствует Е2;
CF — масла с наивысшим уровнем свойств, обеспечивающих длительный период работы в тяжелых условиях без замены.
Полное обозначение марки моторного масла состоит из обозначения класса и группы масла, например:
SAE 15W-30 API SE - масло моторное, всесезонное, вязкостью не менее 9,3 и не более 12,5 мм2/с при 100 °С, предназначено для бензиновых двигателей выпуска 1972...1979 гг., соответствует отечественному маслу М-53/10-Г1
SAE 30 API СС - масло моторное, летнее, вязкостью 9,3 ... 12,5 мм2/с при 100 °С, предназначено для средненапряженных дизельных двигателей, соответствует отечественному маслу М-10-Г2.
Примерное соответствие отечественных и зарубежных (по API) марок моторных масел и их применяемость приведены в табл. 4.5.
Таблица 4. 5
Соответствие отечественных и зарубежных (по API)
марок моторных масел
Обозначение марки | Применение | ||
Отечественное | Международное | Климатический сезон | Марка двигателя |
M-8-B1 M-10-B1 | SAE 10W-20 API SD SAE 30 API SD | Всесезонно Летний | ЗИЛ-130, ГАЗ-53 |
М-8-Г1 М-10-Г1 | SAE 10W API SE (SF) SAE 30 API SE (SF) | Зимний Летний | ВАЗ, МЗМА |
М-8-В2 М-10-В2 | SAE 10W API CB SAE 30 API CB | Зимний Летний | СМД-14Б, ЯМЗ-236 |
М-8-Г2 М-10-Г2 | SAE 10W API CC SAE 30 API CC | Зимний Летний | КамАЗ-740, ЯМЗ-238, -240.СМД-14БН.-18 |
М-8-ДМ М-10-ДМ | SAE10WAPICD SAE 30 API CD | Зимний Летний | Двигатели большегрузных автомобилей и промышленных тракторов |
М-53/10-Г1 М-53/12-Г1 М-63/10-Г1 М-63/12-Г1 | SAE15W- 30APISE(SF) SAE15W-30APISE(SF) SAE20W-30APISE(SF) SAE20W-30APISE(SF) | Всесезонно | ВАЗ, МЗМА |
М-63/10-В | SAE 20W-30 API SD/CB | Всесезонно | ЗИЛ-130,ГАЗ-53, СМД-14Б, ЯМЗ-236 |
II. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ПРАКТИЧЕСКИМ ЗАНЯТИЯМ
Компаундирование автомобильных бензинов
Бензин – топливо для двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием
Компаундирование по давлению насыщенных паров (ДПР)
Одной из принципиальных стадий цикла работы двигателя внутреннего сгорания является воспламенение бензина. Когда двигатель разогрет, с этим нет проблем: тепло обеспечивает поступление 100% бензина в цилиндр в виде паров. Но когда двигатель только начинает работать на холоде, ситуация усложняется.
При запуске холодного двигателя необходимо, чтобы бензин содержал достаточно летучих углеводородов для образования воспламеняющейся паровоздушной смеси. Мерой летучести является давление насыщенных паров, конкретнее, давление паров по Рейду (ДПР) – характеристика, названная по имени человека, который разработал прибор для ее измерения.
Давление насыщенного пара – это мера поверхностного давления, которое необходимо, чтобы жидкость не испарялась. Для легкокипящего углеводорода типа пропана давление паров очень высоко, так как этот углеводород очень летуч. Более высококипящий углеводород, такой как газойль, характеризуется почти нулевым давлением насыщенных паров, так как при комнатной температуре он испаряется крайне медленно. ДПР измеряют при температуре 15оС (60оF).
Режим работы двигателя. При холодном запуске должно испаряться достаточное количество бензина (приблизительно 10 %), чтобы образовалась воспламеняемая смесь. Если воспламенение произошло, то оставшаяся часть бензина (которая не испарилась) тоже наверняка сгорит. Другое условие относится к режиму, когда работает полностью разогретый двигатель, или к режиму, когда горячий двигатель нужно повторно запустить. В этом случае пары бензина не должны расширяться слишком сильно, иначе на пути в цилиндр бензин невозможно будет смешать с воздухом.
Для холодного запуска требуется бензин с ДПР 13 psi (0,91 атм). В теплое время года машины не будут заводиться, если ДПР бензина окажется выше, чем 8,5 psi (0,60 атм).
Пример компаундирование в соответствие с давлением насыщенных паров для смеси:
Компонент | ДПР, psi (атм) |
изо-С4 | 71,0 (4,99) |
н-С4 | 52,0 (3,66) |
Риформат с ИОЧ 94 Риформат с ИОЧ 100 Легкий продукт гидрокрекинга | 2,8 (0,20) 4,2 (0,29) 3,9 (0,27) |
Тяжелый продукт гидрокрекинга | 1,7 (0,12) |
Алкилат | 4,6 (0,32) |
Прямогонный бензин | 11,1 (0,77) |
Прямогонный лигроин | 1,0 (0,07) |
Крекинг-бензин | 4,4 (0,31) |
Бензин с установки коксования | 4,0 (0,28) |
Для того чтобы определить количество бутана, которое требуется для достижения необходимого давления насыщенных паров, требуется произвести алгебраический расчет средневзвешенных значений. Давление насыщенного пара не вполне пропорционально объемным долям компонентов, но для нашей цели такой расчет дает вполне достаточную точность. Предположим, требуемое значение ДПР равно 10psi (0,7 атм) и имеется смесь из пяти компонентов. Нужно рассчитать, сколько н-бутана следует добавить к этой смеси.
Компонент | Объем, баррель | ДПР | Объем х ДПР | |
Прямогонный бензин | 1,0 | |||
Риформат | 2,8 | |||
Легкий прод. гидрокрекинга | 4,6 | |||
Крекинг-бензин | 4,4 | |||
Всего | ||||
н-Бутан | х | 52х | ||
Чтобы получить величину ДПР, равную 10 psi (0,7 атм), следует добавить:
10(19000 + х) = 60600 + 52х,
190000 + 10х = 60600 + 52х,
-52х + 10х = -129400,
х = 3081 баррелей н-бутана.
Общее количество произведенного бензина составит 19000 + 3081 = 22081 баррель.