Современная классификация моторных масел по API

Классификация API (Американский Институт Нефти) подразделяет моторные масла на две категории:

"S" (Service) - масла для бензиновых двигателей: SA, SB, SD, SE, SE, SF, SG, SH, SJ, SL и SM:

SF - введена в 1980 г. Для типичной эксплуатации в бензиновых двигателях легковых и некоторых грузовых автомобилей моделей 1980 -1989 гг. Масла данной группы обладают улучшенными антиокислительными и противоизносными свойствами по сравнению с группой SE. Они обеспечивают защиту от отложений, ржавления и коррозии. Масла рекомендованные для групп SF, могут применяться в двигателях, где ранее были рекомендованы масла предшествовавших (более низках) эксплуатационных групп. (отменена)
SG - введена в 1989 г. Для эксплуатации в бензиновых двигателях легковых автомобилей, микроавтобусов и легких грузовиков. Масла группы SG обеспечивают лучшую защиту от отложений, окисления и износа по сравнению с маслами предшествующих групп эксплуатации и могут применяться там, где ранее были рекомендованы масла групп SF, SE, SD. (отменена)
SH - введена в 1993 г. Для эксплуатации в бензиновых двигателях автомобилей, выпущенных в 1994 г. и ранее; заменяют масла класса SG
SJ - введена в 1996 г. Те же, но с введением дополнительных требований в отношении расхода масла в двигателе, энергосберегающих свойств (экономии топлива) и способности выдерживать нагрев, не образуя отложения
SL - введена в 2001 г. Масла, предназначенные для эксплуатации в бензиновых двигателях автомобилей, выпущенных в 2001 году, обладающие существенно улучшенными моющими, антиокислительными, противоизносными и энергосберегающими свойствами.
SM - введена в 2004 г.

"C" (Commercial) - масла для дизелей: CA, CB, CC, CD, CD-2, CE, CF, CF-4, CF-2, CG-4, CH-4, CI-4, CI-4 plus, CJ-4. Цифры в классах CD-2, CF-4, CF-2, CG-4, CH-4, CI-4, CI-4 plus, CJ-4 указывают, для каких двигателей разработано масло - двухтактных или четырехтактных:

СС - введена в 1961 году. Для эксплуатации в безнаддувных и турбонаддувных дизелях, работающих в умеренных и тяжелых условиях. Обеспечивают защиту от высокотемпературных отложений и коррозии подшипников. (отменена)
CD - введена в 1955 году. Для эксплуатации в безнаддувных и турбонаддувных дизелях, работающих в умеренных и тяжелых условиях. Особо эффективно защищают от износа и отложений при использовании топлив различного качества, включая высокосернистые, (отменена)
CF - Для эксплуатации в дизелях внедорожной техники, имеющих разделенную камеру сгорания и работающих на топливе с повышенным содержанием серы (до 0,5%)
CF-4 - введена в 1990 году. Для эксплуатации в 4-тактных дизелях грузовых автомобилей, осуществляющих перевозки по автострадам. Обладают лучшими моющими свойствами, чем масла класса СЕ, и могут заменять их в дизелях, выпущенных до 1990 г.
CF-2 - введена в 1994 году. Для эксплуатации в 2-тактных дизельных двигателях; заменяют масла класса CD-II за счет своих лучших моющих и противоизносных свойств
CG-4 - введена в 1995 году. Для эксплуатации в 4-тактных дизелях внедорожных машин и грузовых автомобилей, удовлетворяющие по токсичным выбросам нормы, установленные в США с 1994 г. В сравнении с маслами класса CF-4 обладают лучшими моющими, противоизносными, антикоррозионными свойствами, меньшей вспениваемостью при высокой температуре и хорошо сочетаются с малосернистым дизельным топливом (содержание серы менее 0,05%). Заменяют масла CF-4 в ранее выпущенных двигателях.
CH-4 - введена в 2002 году. Для длительной работы без смены в 4-тактных автомобильных дизелях в условиях интенсивного загрязнения масла частицами сажи и удовлетворяющие экологические нормы по содержанию твердых частиц и оксида азота в отработавших газах, введенные в США с 1998 года. Заменяют масла класса CF-4 и CG-4 в ранее выпущенных двигателях.
CI-4 - введена в 2002 году. Для быстроходных четырёхтактных двигателей, проектируемых для удовлетворения нормам по токсичности отработавших газов, осуществляемым в 2002 году. Масла СI-4 допускают использование топлива с содержание серы вплоть до 0,5% от массы, а также применяются в двигателях с системой рециркуляции отработанных газов (EGR). Заменяет CD, СЕ, CF-4, CG 4 и СН-4 масла.
В 2004 году была введена дополнительная категория API CI-4 PLUS. Ужесточены требования к сажеобразованию, отложениям, вязкостным показателям, ограничение значения TBN.
CJ-4 - введена в 2006. Для быстроходных четырёхтактных двигателей, проектируемых для удовлетворения норм по токсичности отработавших газов 2007 года на магистральных дорогах. Масла CJ-4 допускают использование топлива с содержанием серы вплоть до 500 ррт (0,05% от массы). Однако работа с топливом, в котором содержание серы превышает 15 ррт (0,0015% от массы), может сказаться на работоспособности систем очистки выхлопных газов и/или интервалах замены масла.
Масла CJ-4 рекомендованы для двигателей, оборудованных дизельными сажевыми фильтрами и другими системами обработки выхлопных газов.
Масла со спецификацией CJ-4 превышают рабочие свойства CI-4, CI-4 Plus, CH-4, CG-4, CF-4 и могут применяться в двигателях, которым рекомендуются масла этих классов.
Универсальные масла обозначаются классами двух разных категорий, например, SJ/CH-4, SF/CC, SG/CD, CH-4/SJ и т. д. и могут применяться как в бензиновых, так и в дизельных двигателях. Последовательность расположения категорий указывает на приоритетность применения этих масел в двигателях того или иного типа.
По мере совершенствования двигателей и обновления автопарка спрос на масла первых классов падал, и при пересмотре классификации API за ненадобностью они были исключены. Современная классификация API содержит три класса категории "S" и шесть классов категории "С".

Основные типы присадок

Легирование масел осуществляется с помощью присадок, представляющих собой сложные химические соединения как органических, так и неорганических веществ - всего до 20% известных химических элементов. Присадки являются неотъемлемой частью практически всех смазочных материалов, применяющихся в автомобильной промышленности как в автомобилях, покидающих сборочный конвейер, так и в оборудовании, которое используется для их производства.
Состав присадок уникален, и информация о нем держится в тайне, поскольку конкуренция между производителями присадок достаточно высока. Нефтехимические компании покупают не просто химические продукты, а материалы, обладающие теми или иными характеристиками. Поэтому сами нефтехимические компании интересует не состав той или иной присадки, а эксплуатационные характеристики готовых масел содержащих эти присадки.

1. Загустители (модификаторы вязкости)
Загустители, или, как их раньше называли, присадки, улучшающие индекс вязкости, образуют класс соединений, которые улучшают вязкостно-температурные характеристики смазочных материалов. Обычно это водорастворимые органические полимеры с молекулярным весом в диапазоне от 10,0 до 1 млн.
Химические соединение, применяемые в качестве модификаторов вязкости:
• сополимеры олефинов;
• полиметакрилаты;
• полиизобутилены;
• стирольные полиэфиры;
• гидрированные радиальные полиизопрены и др.
Модификаторы вязкости загущают масло в избранном температурном диапазоне. Загущающий эффект наиболее сильно проявляется при высоких температурах и менее заметен при низких. Применение таких присадок значительно расширяет температурный диапазон, при котором может использоваться данный смазочный материал, что является очень важным свойством для всесезонных масел, способных надежно работать в широком температурном интервале.
2. Детергенты
Детергенты - это металлосодержащие моющие агенты, выполняющие две основные функции:
- предотвращение отложения твердых продуктов сгорания на деталях двигателя;
- нейтрализация сильных кислот, образующихся при сгорании и окислении топлива и воздуха, и превращение их в пассивные нейтральные соли.
Детергенты содержащие соли металлов:
• сульфонаты;
• салицилаты;
• феноляты.
Ионы металлов в структуре этих соединений представлены обычно кальцием, магнием или натрием, но не исключено использование солей других металлов.
Мера способности детергента нейтрализовать кислоту характеризуется его щелочным числом. Чем оно выше, тем больше кислоты может быть нейтрализовано. Однако, соединения, имеющие наибольшее щелочное число, не всегда обладают наилучшими моющими свойствами, и наоборот. В некоторых случаях, вторичные свойства, такие как чувствительность к попаданию воды или совместимость с другими химическими веществами, входящими в состав смазочного материала, могут оказать первоочередное влияние на выбор детергента.
3. Дисперсанты
Дисперсанты схожи с детергентами тем, что они также обладают моющими свойствами. Однако их химический состав отличается тем, что он по своей структуре беззолен, т. е. они не содержит металлов.
Дисперсанты намного эффективней детергентов предотвращают образование шлама и лаковых отложений, которые возникают при периодической эксплуатации бензиновых двигателей при низких температурах.
Соединения, использующиеся как дисперсанты:
• высокомолекулярные эфиры производных янтарной кислоты;
• сукцинимиды;
• основания Миниха на основе высокомолекулярных алкилфенолов и др.
4. Противоизносные присадки
Противоизносные присадки являются одними из первых химических присадок. Основные их типы:
• дитиофосфаты цинка;
• дитиокарбаматы.
Противоизносные присадки оседают на металлических поверхностях, предотвращая их контакт при высоких нагрузках. Гидролитическая и термическая стабильность, устойчивые смазывающие свойства, минимальная коррозионность по отношению к цветным металлам являются определяющими при их подборе. Они предотвращают износ клапанов и при этом значительно замедляют окисление и коррозию подшипников.
5. Антиоксиданты
Ингибиторы окисление предотвращающие химическую реакцию масла с кислородом воздуха в условиях высоких температур и перемешивания. Для этих целей используют следующие химические вещества и соединения:
• дитиофосфаты цинка;
• сульфиды фенолятов;
• ароматические амины;
• замещенные алкилфенолы.
Ингибиторы такого типа либо связывают свободные радикалы, либо взаимодействуют с пероксидами, замедляя процесс роста вязкости масла вследствие его окисления.
6. Ингибиторы ржавения
Ржавление и коррозия - это разрушение металлических поверхностей вследствие взаимодействия металла с атмосферным кислородом и кислотными продуктами. В число химических соединений, использующихся в качестве ингибиторов ржавления и коррозии, входят:
• щелочные детергенты;
• алкенилянтарные кислоты;
• алкилированные феноксиалкиленоксиды.
Ингибиторы ржавления и коррозии ставят барьер между металлической поверхностью и активными химическими веществами, либо нейтрализуя кислоты, либо образуя защитную пленку. Молекулы пленки закрепляются на поверхности металла в результате физической абсорбции или химической реакции.
7. Депрессоры температуры застывания
Депрессорные присадки препятствуют образованию кристаллов парафина в маслах при низкой температуре. Они адсорбируются на поверхности кристаллов, сокращая количество, связанного с ними масла, что приводит к уменьшению размера самих кристаллов и обеспечивает текучесть масла. В роли депрессорных присадок обычно используются:
• полиметакрилаты;
• сложные полиэфиры на основе стирола;
• алкилфенолы с поперечными связями;
• алкилированные нафталины;
• полифумараты.
Многие из этих химических соединений служат также и модификаторами вязкости. Они входят в состав большинства автомобильных смазочных материалов, поскольку придают им хорошие пусковые свойства.
8. Противопенные присадки
Почти всегда при эксплуатации масла подвергаются интенсивному перемешиванию, вследствие чего в них попадает воздух, и образуется пена. Избыточное пенообразование снижает эффективность смазки, так как происходит разрушение гидродинамической пленки между трущимися поверхностями. Ингибиторы пенообразования препятствуют этому процессу или сводят его до минимума. Общеизвестными ингибиторами пенообразования являются силиконы и полиакрилаты.
9. Противозадирные присадки
Противозадирные присадки являются разновидностью противоизносных присадок и используются при высоких нагрузках и температурах. Они образуют на поверхности металла прочные пленки, которые, по существу, выполняют роль твердых смазок, предотвращая непосредственный контакт металлических поверхностей. В их число входят:
• алкил- и арилдисулфиды;
• дитиокарбаматы;
• диалкилфосфиты водорода;
• соли алкилфосфорных кислот.
Химические соединения этого типа в основном используются для композиции трансмиссионных масел и пластичных смазок.
10. Модификаторы трения
Модификаторы трения улучшают эффективность использования смазочных материалов: уменьшают трение, предотвращают появление задиров, снижают износ и шум при работе двигателя. В роли соединений такого типа используются жирные спирты, кислоты, амины, соединения молибдена и графит. Однако, использование графита в смазочных маслах связано с определенными сложностями, поэтому область его применения ограничивается пластичными смазками.
С развитием автомобилестроения и совершенствованием двигателей многие классы моторных масел, предназначенные для более ранних моделей, постепенно перестали использоваться. К сегодняшнему дню в классификации API осталось только три класса масел для бензиновых двигателей (SJ, SL, SM), и шесть - для дизельных (CF, CF-4, CF-2, CH-4, CI-4, CJ-4). Но это совершенно не значит, что масла более низких групп не имеют права на существование. При выборе масла для каждого конкретного автомобиля следует руководствоваться рекомендациями изготовителя двигателя.
Итак, моторные масла используются в двигателях внутреннего сгорания. Их основной задачей является уменьшение трения и, соответственно, износа деталей двигателя. Кроме того, современное моторное масло должно иметь ряд важнейших характеристик:
• хорошая текучесть при низких температурах;
• незначительная зависимость текучести от колебаний температуры;
• предотвращение образования нагара на деталях цилиндропоршневой группы;
• минимальное пенообразование при работающем двигателе;
• защита металлических деталей от коррозии;
• нейтрализация кислот, образующихся при сгорании и окислении топлива и воздуха;
• охлаждение поршней, подшипников коленчатого вала и других деталей;
• стабильность эксплутационных свойств при длительном применении и хранении и т. д.
Все вышеуказанные свойства достигаются путем добавления особых функциональных пакетов присадок в базовые масла.
Моторные масла подразделяются на синтетические, полусинтетические и минеральные. Принадлежность к той или иной группе определяется использованием для их производства различных базовых масел и пакетов присадок. Самыми дорогостоящими являются синтетические масла, в которые заложены все известные требования, предъявляемые к смазочным материалам.
Но не надо думать, что минеральные масла хуже. Для каждой группы масел существуют оптимальные условия для применения.
Обобщенно, можем сказать, что синтетические моторные масла рекомендуется применять для современных высокофорсированных двигателей с пробегом до 150000 км; полусинтетические - для двигателей модельных годов с 1988 по 1996 с пробегом 150000 - 300000 км, а минеральные - для более ранних модельных рядов.
Европейская классификация ACEA и японская JASO не имеют такого распространения на украинском рынке, как американские SAE и API. Тем не менее, следует помнить, что европейские нормы превышают нормы API.
Существуют группы масел, рассчитанные исключительно на зимнее или летнее применение. Так, на сегодняшний момент существует пять зимних (0W, 5W, 10W, 15W и 20W - W = winter = зима) и четыре летних (30, 40, 50 и 60) классов. Чем меньше число, стоящее перед буквой W, тем ниже его температура застывания и легче пуск двигателя зимой, чем больше второе число, тем выше температура, при которой масло надежно смазывает детали двигателя в летних условиях. Таким образом, для северных климатических поясов предпочтение следует отдавать "более зимним" классам масел, а для южных - "более летним".
Получение сертификата соответствия мировых лидеров автомобилестроения, наравне с допуском API, - залог высокого качества моторного масла. К сожалению, не все производители моторных масел остаются до конца честными со своими покупателями и указывают на своих канистрах допуска, которые они на самом деле не имеют. Грамотному автолюбителю следует знать, что формулировка "соответствует уровню качества" не означает, что масло прошло положенные испытания в автоконцернах. У всех производителей автомобильной техники существуют "масляные" книги, в которых регистрируются масла, прошедшие испытания и получившие соответствующие допуски.