Моторные масла предназначены для смазывания поршневых двигателей внутреннего сгорания. Многообразие типов, конструкций двигателей и условий их работы предопределяет необходимость применения для их смазывания моторных масел с существенно отличающимися свойствами. Двигателестроители в инструкциях по эксплуатации, а производители моторных масел в проспектах, рекламе, маркировании тары используют одни и те же условные обозначения свойств, областей применения и характеристик масел, принятые в классификациях SAE (Общество автомобильных инженеров), API (Американский институт нефти), ACEA (Ассоциация европейских производителей автомобилей), ILSAC (Международный комитет по стандартизации и одобрению смазочных материалов). Моторные масла классифицированы по трем основным признакам: -вязкостно-температурные свойства; -область применения и уровень эксплуатационных свойств; -наличие или отсутствие энергосберегающих свойств.

Моторные масла, прошедшие лицензирование в API, принято маркировать символом, показанным на рис. 1. Эта логограмма, наносимая на канистры, бочки, контейнеры, содержит в виде условных обозначений огромный объем информации о всех упомянутых выше характеристиках и свойствах моторного масла, по которым оно классифицировано. Проводят классификационные испытания и проверяют соответствие имеющихся на рынке продуктов их маркировке независимые уполномоченные лаборатории.

Она подразделяет моторные масла на шесть зимних классов (0W, 5W, 10W, 15W, 20W и 25W) и пять летних (20, 30, 40, 50 и 60). В этих рядах большим числам соответствует большая вязкость. Всесезонные масла, пригодные для круглогодичного применения, обозначают сдвоенным номером, один из которых указывает зимний, а другой – летний класс, например, SAE 5W-30 (см. рис. 1) или 10W-40, 15W-40, 20W-50 и т.п.

Классификация SAE J300 APR 97 для зимних масел устанавливает максимальные значения динамической вязкости при низких температурах и минимальные значения кинематической вязкости при 100°C. Для летних масел установлены пределы кинематической вязкости при 100°С и минимальные значения динамической вязкости при 150°C и скорости сдвига 106 С-1. Всесезонные масла отвечают требованиям к одному из зимних и к одному из летних масел одновременно, т. е. обладают очень пологой зависимостью вязкости от температуры. Это достигается загущением маловязких масел специальными макрополимерными присадками, повышающими индекс вязкости, иначе говоря, загущающими масло в области высоких температур больше, чем в области низких температур, и (или) использованием синтетических компонентов в качестве основы масла.

Летнее масло класса SAE 40 имеет достаточную вязкость, чтобы обеспечить надежное смазывание при высокой температуре (уровень Б), но оно слишком вязкое при низкой температуре (выше уровня А, при котором еще возможен пуск двигателя от стартера).

Зимнее масло SAE 10W при низкой температуре обеспечит холодный пуск (вязкость ниже уровня А), но не обеспечит смазывание летом, когда температура масла приблизится к 90-100°C или превысит эти значения (ниже уровня Б). Индекс вязкости сезонных минеральных масел, выработанных из нефтей благоприятного состава, составляет 90-105 единиц.

Всесезонное масло SAE 10W-40, полученное загущением зимнего SAE 10W до вязкости при 100°C, типичной для летних масел класса SAE 40, имеет индекс вязкости порядка 155-160 единиц. Оно обеспечит холодный пуск двигателя зимой и надежное смазывание летом. Зависимость его вязкости от температуры лежит в области между уровнями А и Б.

Класс SAE сообщает потребителю диапазон температуры окружающей среды, в котором масло обеспечит проворачивание двигателя стартером (см. табл. 1), прокачивание масла насосом по смазочной системе двигателя при холодном пуске и надежное смазывание летом при длительной работе на максимальном скоростном и нагрузочном режиме.

По классификации API моторные масла подразделяются на две категории: «S» (Service) и «С» (Commercial). К первой относятся масла для 4-тактных бензиновых двигателей легковых автомобилей, микроавтобусов, пикапов; ко второй – масла для дизелей автотранспортных средств, промышленных и сельскохозяйственных тракторов, дорожно-строительной техники. Универсальные масла, которые могут использоваться для смазывания бензиновых двигателей и дизелей, имеют обозначения обеих категорий.

Уровни эксплуатационных свойств в порядке их возрастания обозначают первыми буквами латинского алфавита, стоящими за знаками категорий «S» или «C». Сегодня API сертифицирует моторные масла семи классов: SH и SJ категории «Service» и CF, CF-2, CF-4, CG-4, СН-4 категории «Commercial», но на рынке еще встречаются масла классов SF, SE, SG, CC, CD, СЕ (в том числе универсальные SF/CC, SG/CD, SG/CE и т.п.). Масла устаревших в США классов API следует применять, если они рекомендованы изготовителем техники, записаны им в инструкцию по эксплуатации.

Соответствие масла классу, заявленному изготовителем, определяется проведением лабораторных и моторных испытаний по комплексам методов, установленным классификацией API, причем результаты всех испытаний должны быть не хуже заданных проходных критериев. Универсальные масла испытывают на соответствие требованиям двух классов разных категорий по API. В табл. 3 приведены оцениваемые свойства и методы испытаний этих свойств для всех семи классов моторных масел, предусмотренных действующей классификацией API. Четыре испытания масел для бензиновых двигателей классов SH и SJ имеют длительность 424 ч. Дизельные масла испытывают более 1000 ч в зависимости от класса API. Большинство испытаний проводят в реальных полноразмерных двигателях. Исключение составляют специальные моторные установки Caterpillar и L-38.

В нижнем полукольце логограммы отмечается наличие у данного масла энергосберегающих свойств. В описаниях способность масла обеспечивать экономию топлива часто обозначают аббревиатурой после класса по API (например, API SJ/CF-4 ЕС, где ЕС означает Energy Conserving – энергосберегающее). Римская цифра II в обозначении масел ЕС говорит о высокой степени энергосберегающих свойств, а отсутствие надписи в нижнем полукольце указывает на то, что в сравнении с эталонным маслом данный продукт не дает экономии топлива. Градация ЕС I означает наличие умеренных энергосберегающих свойств. Характеризуют энергосберегающие свойства экономией топлива, определенной при моторных стендовых испытаниях по методам Sequence VI или VI А для масел классов SH и SJ соответственно.
Автомобилестроительные фирмы США и Японии сформулировали единые минимальные требования к моторным маслам для 4-тактных бензиновых двигателей в классификации ILSAC, которая пока содержит два класса масел, обозначаемых GF-1 и GF-2. Они практически идентичны классам API SH и SJ соответственно. Основное отличие состоит в том, что масла классов GF-1 и GF-2 обязательно энергосберегающие и всесезонные, причем зимняя характеристика ограничена тремя наименее вязкими классами SAE 0W, 5W и 10W, а летний класс может быть любым.
API сертифицирует моторные масла на соответствие классам ILSAC и использует для их обозначения стандартную эмблему.
Требования к моторным маслам со стороны европейских производителей автомобилей существенно отличаются от требований классификации API. Отличия обусловлены особенностями эксплуатационных условий и конструктивных решений в США и странах Западной Европы. В тех случаях, когда для оценки свойств масел европейская классификация использует американские методы моторных испытаний, например, Sequence III E, проходные критерии по европейской классификации значительно ужесточены. Еще одно существенное отличие европейских требований к моторным маслам обусловлено значительной долей машин с дизельным приводом в парке легковых автомобилей европейских стран. Дизели с малым рабочим объемом и, следовательно, с малым диаметром цилиндра необходимо смазывать специальными маслами с высокими диспергирующими и противоизносными свойствами, сохраняющимися при значительном накоплении в масле сажи от неполного сгорания дизельного топлива.

Ведущие автомобилестроители европейских стран разработали и с 1996 г. ввели в действие классификацию моторных масел АСЕА (Ассоциация европейских производителей автомобилей). Классификация АСЕА заменила еще иногда упоминаемую в документации и описаниях масел, отмененную классификацию ССМС (Комитет производителей автомобилей стран Общего рынка). В 1998 и 1999 годах классификация АСЕА была дополнена и в нее были введены некоторые изменения, касающиеся проходных оценок при классификационных испытаниях масел. В табл. 4 современная классификация АСЕА представлена в сопоставлении с классификациями моторных масел по API, ILSAC, ССМС. Важно отметить, что речь идет не об идентичности или взаимозаменяемости, а лишь о примерном соответствии классов АСЕА и других классификаций.
Соответствие масел классам АСЕА точно также проверяется установленными для каждого класса комплексами лабораторных и моторных испытаний. В отличие от классификации API лабораторными испытаниями обязательно проверяют совместимость масел с эластомера-ми, стойкость загущенных масел к механической деструкции, а также сульфатную зольность, которая должна быть не более 1,5% у масел категории А и не более 1,8 и 2,0% у масел категорий В и Е соответственно.

Моторные испытания по классификации АСЕА проводят в полноразмерных двигателях европейского производства по методам СЕС (Европейский координационный совет по методам испытаний топлив и масел). Только масла для бензиновых двигателей испытывают также по американским методам Sequence III Е и V Е (см. табл.3), а дизельные масла классов Е2-96, ЕЗ-96 и Е4-98 по методу MACK T-8. Масла класса Е5-99 кроме того испытывают по методам Cummins M-11 и MACK T-9, а метод MACK T-8 используется в ужесточенном варианте. Масла классов А1-98 и АЗ-98 идентичны по всем требованиям и соответствуют высшему уровню. Разница между ними в том, что первые – энергосберегающие.

Масла класса А2-96 issue 2 отвечают стандартному уровню. Следует принять во внимание, что в классификации АСЕА масла класса А1-96 соответствовали стандартному уровню, т.е. А2-96. Различие между ними, как и в предыдущем случае только в том, что первые – энергосберегающие. Масла классов В 1-98 и В2-98 соответствуют стандартному уровню, но первые являются энергосберегающими. Масла класса ВЗ-98 отвечают высшим современным требованиям к маслам для дизелей легковых автомобилей с разделенной камерой сгорания. Масла класса В4-98 предназначены для дизелей с непосредственным впрыскиванием топлива. Они имеют стандартный уровень эксплуатационных свойств.

В категории Е все классы различаются по уровню эксплуатационных свойств, которые возрастают от класса Е1 -96 issue 2 до класса Е5-99. Масла класса Е1-96 issue 2 применяют в безнаддувных дизелях. Масла класса Е2-96 issue 2 дают возможность эксплуатировать безнаддувные дизели с увеличенными сроками замены масла и обеспечивают надежную работу дизелей с умеренным наддувом в обычных, неэкстремальных условиях эксплуатации. Масла класса ЕЗ-96 issue 2 предназначены для высокофорсированных дизелей с турбонаддувом, выполняющих требования норм Euro II по выбросам токсичных веществ и эксплуатируемых в тяжелых условиях с увеличенными сроками замены масла. Масла классов Е4-98 и Е5-99 предназначены для смазывания дизелей грузовых автомобилей новейших моделей, отличающихся высоким уровнем форсирования и эксплуатацией в особо тяжелых условиях с увеличенным сроком замены масла.

Рассмотренные классификации содержат базовые, фундаментальные требования к моторным маслам, согласованные и принятые ведущими производителями техники. Многие фирмы, однако, пользуются своим правом дополнять базовые требования классификаций собственными требованиями, которые бывают обусловлены спецификой конструкции двигателей, использованием редко применяемых конструкционных материалов и др. Такие дополнительные требования излагают в фирменных спецификациях моторных масел, а выполнение их проверяется специальными фирменными методами испытаний в двигателях, выпускаемых данной фирмой.

Важнейшие, наиболее часто упоминаемые фирменные спецификации моторных масел имеют следующие обозначения:

-Volvo VDS, Volvo VDS-2;
-Volkswagen: VW 500.00, VW 501.00, VW 502.00, VW 505.00;
-Rover: RES 22 OL G-4, RES 22 OL PD-2, RES 22 OL D-5;
-BMW «Special Oils»;
-Mercedes-Benz: MB 229.1, MB 228.5, MB 228.2/3, MB 228.0/1, MB 227.0/1;
-MAN 270, MAN 271, MAN QC 13017, MAN M 3275, MAN M 3277;
-MTU Type 1, MTU Type 2; . MACK EO-K, MACK EO-L;
-Ford: E3E-M2C153- Е ( в США ), WSE-M2C 903 ( в Европе );
-General Motors: GM 6094 M, GM 4718 M, GM 4717 M.

При наличии выбора предпочтение следует отдавать тем маркам масел, которые имеют допуск конкретного изготовителя техники или соответствуют требованиям его спецификаций. При отсутствии на рынке масел, рекомендуемых для данного автомобиля, трактора, тепловоза его изготовителем, следует исходить из указаний классов API, АСЕА (прежде ССМС), ILSAC. Для техники американского производства лучше подходят масла, сертифицированные по классификации API, a для техники, произведенной в Европе, – по классификации АСЕА.

Кроме классов по SAE J300, API или АСЕА, а также перечня фирменных спецификаций или официальных допусков изготовителей техники производители моторных масел, как правило, сообщают потребителям их продукции типичные значения ряда физико-химических характеристик. В их числе кинематическая вязкость при 40 и 100oC, индекс вязкости, температуры вспышки и застывания, щелочное число, сульфатная зольность и реже некоторые другие. Эта информация полезна потребителю как показатель качества продукта и как исходные данные для оценки пригодности масла к дальнейшей работе и диагностики технического состояния двигателя.
Например, если два масла имеют практически одинаковую вязкость при 100oC, а при 40oC их вязкость различается, то предпочтительно то, у которого последняя ниже, т.е. выше индекс вязкости. Для сезонных незагущенных масел высокий индекс вязкости служит гарантией того, что масло получено путем глубокой очистки из нефти благоприятного состава.
Температура вспышки связана с фракционным составом масла и структурой молекул базовых компонентов. При прочих равных условиях высокая температура вспышки предпочтительна. Она существенно снижается по сравнению с исходным значением, если в процессе работы масло разжижается топливом из-за неисправностей двигателя. В сочетании со снижением вязкости масла понижение температуры вспышки служит сигналом для поиска неисправностей системы подачи топлива, системы зажигания или карбюратора.

Сульфатная зольность нормативной документацией на производство моторных масел и классификацией АСЕА ограничена верхним пределом (не должна быть более допустимой). Это обусловлено тем, что излишне зольное масло может приводить к преждевременному воспламенению рабочей смеси из-за образования отложений в камере сгорания, неблагоприятно влиять на работоспособность свечей зажигания, способствовать повышенному износу деталей вследствие абразивного воздействия на поверхности трения. Базовые масла практически беззольны. Довольно высокая сульфатная зольность моторных масел в основном обусловлена наличием в их составе моющих присадок, содержащих металлы. Эти присадки абсолютно необходимы для предотвращения нагаро- и лакообразования на поршнях и придания маслам способности нейтрализовывать кислоты, характеризуемой количественно щелочным числом. Чем оно больше, тем большее количество кислот, образующихся при окислении масла и сгорании топлива, может быть переведено в нейтральные соединения. В противном случае эти кислоты вызвали бы коррозионный износ деталей двигателя и усилили процессы образования различных углеродистых отложений на них. При работе масла в двигателе щелочное число неизбежно снижается, нейтрализующие присадки срабатываются. Такое снижение имеет допустимые пределы, по достижении которых масло считается утратившим работоспособность. Поэтому при прочих равных условиях предпочтительнее масло, у которого щелочное число выше.