Щелочное число моторного масла.
Тема моторного масла одна из самых холиварных, если не самая.
Поэтому я старательно обхожу эти темы, поскольку в полемику там вступают люди весьма далёкие даже от школьного курса химии и физики. Но, впрочем, куда же без него, без Полиграфа Шарикова из гаражей?
Но не смотря на это я всё-таки наброшу на вентилятор…
Сегодня речь о щелочном числе и как оно влияет свойства моторного масла.
Для примера я взял масла группы Тотал, а именно Эльф, ранее настоятельно рекомендовавшийся концерном Рено-Ниссан. Настолько настоятельно, что даже наклейки клеили на заднем стекле автомобиля и в инструкции рекомендовали исключительно Эльф. Для дизеля производитель настойчиво рекомендовал использовать масло ELF EVOLUTION FULL-TECH FE 5W-30.
Впрочем, речь не про эльф, а про щелочное число.
И я решил сравнить близкие (на первый взгляд) по свойства масла этого производителя с уровнем свойств ACEA: С3, которое так сильно любят владельцы дизельных версий Дастера.
1. ELF EVOLUTION FULL-TECH FE 5W-30 — щелочное число 7,4. ACEA: С4, уровень свойств С3.
2. ELF EVOLUTION FULL-TECH LLX 5W-30 — щелочное число 6,2. ACEA: С3
3. ELF EVOLUTION FULL-TECH MSX 5W-30 — щелочное число 6,2. ACEA: С3
4. ELF EVOLUTION FULL-TECH LSX 5W-40 — щелочное число 6,2. ACEA: С3
Данная величина характеризует, как долго масло может нейтрализовать вредные для него кислоты, которые вызывают коррозионный износ деталей двигателя и усиливают процессы образования различных углеродистых отложений. Для нейтрализации используется гидроксид калия — KOH. Соответственно щелочное число измеряется в мг КОН на грамм масла, [мг КОН/г]. Физически это означает, что количество гидроксида эквивалентно по своему действию пакету присадок. Так, если в документации указано, что общее щелочное число (TBN — Total Base Number) равно, например, 7,5, то это значит, что количество КОН составляет 7,5 мг на грамм масла.
Чем больше будет щелочное число — тем дольше масло сможет нейтрализовать действие кислот, образующихся при окислении масла и сгорании топлива. То есть, им можно будет дольше пользоваться (хотя на этот показатель еще оказывают влияние другие параметры). Низкие моющие свойства — это плохо для масла, поскольку в таком случае на деталях будет образовываться несмываемый нагар.
Масла, в которых минеральная основа с низким индексом вязкости, и большим содержанием серы, но высоким TBN в неблагоприятных условиях быстро сойдет на нет. Именно поэтому такую смазывающую жидкость не рекомендуется использовать в современных моторах. (Это к слову о дешёвых аналогах качественным продуктам)
При работе масла в двигателе щелочное число неизбежно снижается, а нейтрализующие присадки срабатываются. Такое снижение имеет допустимые пределы, по достижении которых масло не сможет защищать от коррозии кислотными соединениями. Что касается оптимального значения щелочного числа, то раньше считалось, что для бензиновых двигателей оно будет равно примерно 8…9, а для дизельных — 11…14. Однако у современных смазочных составов щелочное число обычно ниже, вплоть до 7 и даже 6,1 мг КОН/г. Обратите внимание, что в современных двигателях нельзя использовать масла со щелочным числом 14 и выше.
Низкое щелочное число в современных маслах сделано искусственно в угоду действующим экологическим требованиям (ЕВРО-4 и ЕВРО-5). Так, при сжигании этих масел в двигателе образуется малое количество серы, что положительно сказывается на качестве выхлопных газов. Однако масло с низким щелочным числом зачастую недостаточно хорошо защищает детали двигателя от износа.
А значит оптимальным ЩЧ не всегда должно быть максимальное или минимальное число.
Грубо говоря, щелочное число занижается искусственно, поскольку долговечность двигателя принесены в угоду современным требованиям экологичности. К тому же, износ двигателя приводит к более частой смене машины конкретным автовладельцем на новую.
Теперь немного поподробнее про щелочное число.
1. Химический смысл щелочного числа
Щелочное число моторного масла (в англоязычной литературе обозначается аббревиатурой TBN) – это величина, указывающая на количество гидроксидов калия в одном грамме моторного масла. Единица измерения – мгКОН/г.
Как известно, щёлочь является некой противоположностью кислот. Большинство кислот, вне зависимости от химических элементов, их образующих, при взаимодействии со щелочами нейтрализуются. То есть теряют свою способность отдавать катион водорода и преобразовываются в менее активные химические соединения.
Гидроксид калия обладает одним из сильнейших свойств нейтрализации кислот. Одновременно с этим раствор КОН имеет мощные расщепляющие, растворяющие и моющие свойства. Это соединение, например, широко применяется при производстве промышленных моющих составов. Поэтому для моторных масел при подсчёте щелочного числа за базовый компонент взят именно гидроксид калия.
2. Практическое значение
Моторное масло работает в сложных условиях. Давление, высокие температуры, проникающее через кольца топливо, раскалённые газы и сажа – всё это ведёт к неизбежным химическим преобразованиям как базы, так и присадочных компонентов масла.
Под воздействием высоких температур и в присутствии кислорода происходит окисление моторного масла. Несмотря на то, что базовый состав, особенно синтетических моторных масел, имеет высокую химическую стабильность, при высокой температуре неизбежно формируются окислы.
Что плохого в окислах? По большому счёту, окисление моторного масла – это его выгорание. Ведь сам процесс горения – это с химической точки зрения реакция окисления с выделением тепла. А продукты такой реакции, то есть окислы, в большинстве своём представляют собой бесполезный балласт из химически нейтральных или малоактивных соединений.
3. Продукты износа масла и их влияние на мотор.
Для краткого описания совокупности большинства подобных окислов существует даже особый термин – шлам. Продукты термического разложения масла, то есть шлам, оседают на поверхностях двигателя, что приводит к его загрязнению. Загрязнение мотора чревато перегревом. Также частицы шлама зачастую содержат и сверхтвёрдые окислы, которые работают как абразивы.
Часть окислов обладает химической активностью. Некоторые из них способны инициировать коррозионные процессы или локально разрушать неметаллические детали мотора (в основном резиновые уплотнители).
Гидроксид калия работает в двух направлениях:
частичная нейтрализация образующихся кислот;
расщепление на как можно меньшие фракции шламовых соединений и препятствие их формированию.
Оценка щелочного числа моторного масла;
Щелочное число почти всегда указывается на канистре с маслом на тыльной стороне этикетки. В настоящее время этот показатель варьируется в пределах от 5 (для самых простых и дешёвых смазочных материалов) до 14 мгКОН/г. (для самых дорогих).
Теперь о дизелях и работе масла в этих моторах.
При прочих равных в дизельных моторах образуется больше окислов. Во-первых, это связано с составом топлива. Содержание серы в дизельном топливе значительно выше, чем в бензине. А сера склонна формировать различные оксиды при воздействии высоких температур.
Во-вторых, условия работы дизельного двигателя более суровые. Выше давление, выше температура в камере сгорания. Как следствие, активнее идёт процесс выгорания масла.
Поэтому для чисто дизельных масел нормальным считается щелочное число от 9 мгКОН/г и выше. У бензиновых моторов требования несколько занижены. Для нефорсированных двигателей, работающих на бензине, достаточным будет 7-8 мгКОН/г.
Однако есть масла, в которых щелочное число ещё ниже. Это вовсе не означает, что масло плохое, и лучше избегать его использования. Нужно понимать, что моющие свойства у таких масел будут ниже. А это означает, что ближе к замене (когда и так изначально невысокое количество щёлочи снизится) ускорится процесс образования шлама. Поэтому масла с низким щелочным числом рекомендуется менять чаще!
Обратной стороной медали выступает и то, что с усилением пакета присадок снижается и щелочное число. То есть в теории, особенно для недорогих масел, как раз таки высокое щелочное число может указывать на обеднённый состав других важных присадок.
Но кроме улучшений они имеют и обратные свойства. В частности, оседают в виде нагара в двигателе или попадают в катализатор, где накапливаются. Например, для дизелей с DPF, SCR и накопительных нейтрализаторов сера — враг, а для окислительных нейтрализаторов враг — фосфор. А вот моющие присадки (детергенты) Ca и Mg при сгорании образуют золу.
Поэтому, чем меньше присадок находится в масле, тем стабильнее и предсказуемее эффект их воздействия. Поскольку они будут мешать друг другу получить четкий сбалансированный результат, не раскрыв весь заложенный в них потенциал, а также давать более отрицательный побочный эффект.
Защитные свойства присадок зависят от способов изготовления и качества сырья, поэтому их количество не всегда показатель лучшей защиты и качества. Поэтому у каждого автопроизводителя для применения в конкретном моторе есть свои ограничения.
На основании выше изложенного, коллеги, можно сделать вывод, что различия масел только по одному показателю уже достаточно существенно.
И одной только надписи на этикетке "АСЕА С3" ещё не достаточно для того, чтобы сделать вывод о том, что этот продукт подходит мотору вашего автомобиля.
Выбор того или иного моторного масла должен основываться не только на показаниях вязкости и допусках автопроизводителей. Кроме этого, существует еще три обязательных параметра, которые нужно учитывать:
— свойства смазочного материала;
— условия эксплуатации масла (режим работы двигателя);
— конструкционные особенности двигателя.
На первый пункт во многом зависит то, какого типа масло — синтетика, полусинтетика или полностью минеральное. Желательно, чтобы смазывающая жидкость обладала такими эксплуатационными характеристиками:
— Высокими моющими диспергирующе-стабилизирующими и солюбилизирующими свойствами по отношению к нерастворимым элементам, находящимся в масле. Упомянутые характеристики позволяют быстро и просто очищать поверхность рабочих деталей двигателя от различных загрязнений. Кроме того, благодаря им детали проще очищать от грязи при их демонтаже.
— Способность нейтрализовать воздействие кислот, тем самым предотвращая чрезмерный износ деталей двигателя и увеличивая его общий ресурс.
— Высокие термические и термоокислительные свойства. Они нужны для того, чтобы эффективно охлаждать поршневые кольца и поршни.
— Невысокая летучесть, а также низкий расход масла на угар.
— Отсутствие свойства образовывать пену в любом состоянии, хоть в холодном, хоть в горячем.
— Полная совместимость с материалами, из которых выполнены уплотнители (обычно маслостойкая резина), используемые в системе нейтрализации газов, а также в других системах двигателя.
— Качественное смазывание деталей двигателя в любых, даже критических, условиях (при морозе или перегреве).
— Способность без проблем прокачиваться через элементы системы смазки. Это не только обеспечивает надежную защиту элементов двигателя, но и облегчает запуск двигателя в мороз.
— Не вступление в химические реакции с металлическими и резиновыми элементами двигателя при его долгом простое без работы.
Перечисленные показатели качества моторного масла зачастую являются критическими, и если их значения будут ниже нормы, то это чревато недостаточным смазыванием отдельных деталей двигателя, их чрезмерным износом, перегреванием, а это, как правило, приводит к снижению ресурса как отдельных частей, так и двигателя в целом.
Есть ещё один очень важный показатель масла, это температура вспышки.
Это самая низкая температура, при которой пары нагреваемого моторного масла при определенных условиях образуют смесь с воздухом, взрывающуюся при поднесении пламени (первая вспышка). При температуре вспышки моторное масло еще не воспламеняется. Температуру вспышки определяют при нагревании моторного масла в открытом или закрытом тигле.
Это показатель наличия в масле легкокипящих фракций, что определяет способность состава образовывать нагар и сгорать при соприкосновении с горячими деталями двигателя. У качественного и хорошего масла значение температуры вспышки должно быть как можно выше. У современных моторных масел температура вспышки превышает +200°C, обычно она равна +210…230°C и выше…
Но об этом в другой раз, может быть.
Замечу лишь, что у большинства аналогов пресловутого эльфа (того самого который фулл теч фе и дорогущего как чугунный мост) температура вспышки не превышает 210°C со всеми вытекающими последствиями.
Температура вспышки у ELF EVOLUTION FULL-TECH FE 5W-30 = 240°C.
На этом всё, коллеги.
Для любителей не только прочитать но и увидеть ссылка на короткий познавательный ролик.
Что означает щелочное число моторного масла?
Большинство автомобилистов, в той или иной мере, разбирается в классификации масел по вязкости и распространённым международным стандартам (API, ACEA и т. д.), которые указываются на лицевой стороне канистры. Однако о таком показателе, как щелочное число моторного масла, не все даже слышали. Давайте разберёмся, что означает этот параметр с теоретической и практической точки зрения.
Химический смысл щелочного числа
Щелочное число моторного масла (в англоязычной литературе обозначается аббревиатурой TBN) – это величина, указывающая на количество гидроксидов калия в одном грамме моторного масла. Единица измерения – мгКОН/г.
Как известно, щёлочь является некой противоположностью кислот. Большинство кислот, вне зависимости от химических элементов, их образующих, при взаимодействии со щелочами нейтрализуются. То есть теряют свою способность отдавать катион водорода и преобразовываются в менее активные химические соединения.
Гидроксид калия обладает одним из сильнейших свойств нейтрализации кислот. Одновременно с этим раствор КОН имеет мощные расщепляющие, растворяющие и моющие свойства. Это соединение, например, широко применяется при производстве промышленных моющих составов. Поэтому для моторных масел при подсчёте щелочного числа за базовый компонент взят именно гидроксид калия.
Практическое значение
Моторное масло работает в сложных условиях. Давление, высокие температуры, проникающее через кольца топливо, раскалённые газы и сажа – всё это ведёт к неизбежным химическим преобразованиям как базы, так и присадочных компонентов масла.
Под воздействием высоких температур и в присутствии кислорода происходит окисление моторного масла. Несмотря на то, что базовый состав, особенно синтетических моторных масел, имеет высокую химическую стабильность, при высокой температуре неизбежно формируются окислы.
Что плохого в окислах? По большому счёту, окисление моторного масла – это его выгорание. Ведь сам процесс горения – это с химической точки зрения реакция окисления с выделением тепла. А продукты такой реакции, то есть окислы, в большинстве своём представляют собой бесполезный балласт из химически нейтральных или малоактивных соединений.
Для краткого описания совокупности большинства подобных окислов существует даже особый термин – шлам. Продукты термического разложения масла, то есть шлам, оседают на поверхностях двигателя, что приводит к его загрязнению. Загрязнение мотора чревато перегревом. Также частицы шлама зачастую содержат и сверхтвёрдые окислы, которые работают как абразивы.
Часть окислов обладает химической активностью. Некоторые из них способны инициировать коррозионные процессы или локально разрушать неметаллические детали мотора (в основном резиновые уплотнители).
Гидроксид калия работает в двух направлениях:
- частичная нейтрализация образующихся кислот;
- расщепление на как можно меньшие фракции шламовых соединений и препятствие их формированию.
При работе двигателя щелочное число моторного масла уменьшается, что является нормальным процессом.
Оценка щелочного числа моторного масла
Щелочное число почти всегда указывается на канистре с маслом на тыльной стороне этикетки. В настоящее время этот показатель варьируется в пределах от 5 (для самых простых и дешёвых смазочных материалов) до 14 мгКОН/г.
При прочих равных в дизельных моторах образуется больше окислов. Во-первых, это связано с составом топлива. Содержание серы в дизельном топливе значительно выше, чем в бензине. А сера склонна формировать различные оксиды при воздействии высоких температур.
Во-вторых, условия работы дизельного двигателя более суровые. Выше давление, выше температура в камере сгорания. Как следствие, активнее идёт процесс выгорания масла.
Поэтому для чисто дизельных масел нормальным считается щелочное число от 9 мгКОН/г и выше. У бензиновых моторов требования несколько занижены. Для нефорсированных двигателей, работающих на бензине, достаточным будет 7-8 мгКОН/г.
Однако есть масла, в которых щелочное число ниже. Это вовсе не означает, что масло плохое, и лучше избегать его использования. Нужно понимать, что моющие свойства у таких масел будут ниже. А это означает, что ближе к замене (когда и так изначально невысокое количество щёлочи снизится) ускорится процесс образования шлама. Поэтому масла с низким щелочным числом рекомендуется менять чаще.
Обратной стороной медали выступает и то, что с усилением пакета присадок снижается и щелочное число. То есть в теории, особенно для недорогих масел, как раз таки высокое щелочное число может указывать на обеднённый состав других важных присадок.
Щелочное число моторного масла – что оно означает
При определении допусков для моторных масел учитываются более 20 эксплуатационных характеристик смазочных жидкостей: степень вязкости, потери при испарении, устойчивость к сдвигу и прочее. Среди этих параметров одним из ключевых является щелочное число. Рассказываем, что это такое и в чем заключается его важность.
Что такое щелочное число
Щелочное число, или Total Base Number (TBN), указывает на наличие в моторном масле рабочих частиц. Эти частицы отвечают за стойкость смазочной жидкости к окислению.
Согласно отчету 2021 о допусках масла по ACEA показатель TBN составляет в зависимости от класса:
- А3/В4 – более или равно 10 мг КОН/г;
- А5/В5 – более или равно 8 мг КОН/г;
- С3, С4, С5 – более или равно 6 мг КОН/г.
Во время работы двигателя на масло воздействуют высокие термические нагрузки, давление. Из-за этих процессов масло естественным образом окисляется. При этом окисление ускоряется из-за химических процессов, возникающих при работе двигателя.
В топливе всегда в той или иной мере содержатся сернистые соединения. При сгорании топлива выделяются оксиды серы, которые при соединении с влагой образуют сернистую и серную кислоты. Вместе с картерными газами они попадают в смазочную жидкость и растворяются в ней. Кроме того, в масло попадают азотистая и азотная кислоты, которые образуются при соединении с влагой оксидов азота.
Все эти кислоты постепенно снижают рабочие характеристики масла – оно перестает выполнять моющие, антикоррозийные и противоизносные функции. Собственно, стабильность щелочного числа показывает, насколько смазочная жидкость способна противостоять окисляющим процессам в процессе эксплуатации двигателя. А следовательно, насколько длинными будут интервалы замены масла.
Таким образом, щелочное число напрямую связано с кислотным числом (TAN). Чем выше TAN, тем больше в масле кислот и тем ниже щелочное число. Значит, двигатель быстрее будет подвергаться коррозии и износу. Чем ниже кислотное число – тем чище масло.
Достигается сопротивляемость окислению за счет моющих и антиокислительных щелочных присадок. В первую очередь, они сохраняют взвешенное состояние отработанных частиц и выводят их вместе с маслом через масляный фильтр. Стабильность же самого щелочного числа зависит от двух факторов: типа самих присадок и качества базового масла.
Как измеряется щелочное число масла
Для определения щелочного и кислотного чисел на готовом продукте применяют так называемое титрование. В пробу масла добавляют реагент – раствор гидроксида калия для TAN и концентрированную кислоту для TBN. Далее специальный прибор определяет количество кислоты или щелочи, которые образуют нейтральный кислотно-щелочной баланс.
Прибор определяет щелочное число масла, оценивая достижение точки эквивалентности, и рассчитывает результаты по графику. По точке эквивалентности вычисляется щелочное число или кислотное число образца в миллиграммах.
В целом суть тестирования сводится к тому, чтобы рассчитать количество щелочи или кислоты, которое нужно для того, чтобы кислотно-щелочной баланс масла стал нейтральным. В обоих случаях полученный результат выражают в мг гидроксида калия (КОН) на 1 грамм масла – мг КОН/г. Для легковых автомобилей оптимальным показателем является щелочное число в диапазоне 7–15 мг КОН/г.
При этом важно учитывать, что во время эксплуатации масла показатель TBN постепенно снижается из-за отработки противокислотных присадок. Сравнив щелочное число свежего и отработанного после определенного пробега масла, можно выявить, насколько смазочная жидкость пригодна к дальнейшей эксплуатации. Допустимые пределы уменьшения TBN есть. Однако снижение щелочного числа на 50 % уже является сигналом – масло пора менять.
Благодаря использованию высокотехнологичных присадок и инновационных методов синтеза базовых масел смазочные жидкости ADDINOL соответствуют, а зачастую и превосходят самые строгие стандарты по щелочному числу.
Более того, в ходе испытаний масла ADDINOL выявилась высокая устойчивость противокислотных присадок. После пробега в 2000 км щелочное число снизилось всего на 20 %, что означает значительное увеличение интервала по замене масла.
Щелочное число в масле лучше больше или меньше
Щелочное число в масле лучше больше или меньше — это вопрос, который волнует многих автолюбителей. В данной статье мы разберем, что такое щелочное число, и какая его концентрация является оптимальной.
Что такое щелочное число в моторном масле
В процессе эксплуатации автомобиля и постоянным нагрузкам на двигатель происходит сгорание топливно-воздушной смеси. При этом процессе неизбежно выделяются осадочные компоненты кислотной среды. Их называют шламом. Если шлам попадает в картерный отсек, это может стать причиной преждевременного износа двигателя. В самых запущенных случаях такие отложения могут привести к масляному голоданию подшипников и полному выходу двигателя из строя.
За что отвечает этот показатель
Этот уровень определяет способность смазывающей жидкости нейтрализовать действие вредных кислот, которые поступают в систему ДВС в процессе работы двигателя. Такой результат достигается благодаря действию очищающих и диспергирующих присадок. Обычно в составе таких присадок присутствует калий, магний, барий и натрий. Это позволяет препятствовать появлению отложений на элементах системы ДВС, в результате чего продлевается срок службы мотора.
Как определить показатель щелочного числа в масле
Показатель щелочности имеет аббревиатуру TBN. Она указывается на упаковке смазывающей жидкости. Общий уровень TBN смазывающей жидкости — это сумма всех добавок и различных присадок, которые содержатся в моторном масле. Такая характеристика измеряется массой гидроксида калия, который содержится в одном грамме продукта.
Щелочное число в моторном масле лучше больше или меньше
Многие автомобилисты сомневаются, щелочное число в масле лучше больше или меньше. И какой оптимальный показатель должен быть у смазывающей жидкости. На самом деле рассчитать оптимальное соотношение TBN не так просто.
Оптимальное щелочное число в моторном масле
Поэтому оптимальные показатели для таких автомобилей будут разными:
- Для бензиновых двигателей оптимальный уровень числа — от 8 до 9 единиц;
- Для дизельных транспортных средств оптимальным показателем является уровень от 11 до 14 единиц.
Недостатки слишком высокого показателя щелочности
Многие производители используют различные составы присадок для повышения эксплуатационных свойств продукта, что в свою очередь может привести к слишком высокому показателю щелочности.
Высокий уровень не столь опасен, как низкий. В процессе эксплуатации автомобиля этот показатель постепенно уменьшается. Поэтому переживать, что в бензиновом двигателе Вы используете продукт, например, с показателем 10, не стоит. Самое главное, чтобы он соответствовал допускам для Вашего авто.
Чем опасно масло с низким щелочным числом
Чем ниже показатель TBN, тем меньше в смазывающей жидкости активных присадок. Это может привести к тому, что кислотные отложения не будут своевременно нейтрализоваться, что увеличивает риск отложений шлама и его попадания на движущиеся элементы двигателя. Это может привести к полному выходу мотора из строя.
В заключение
Размышляя о том, щелочное число в масле лучше больше или меньше, стоит понимать, что в первую очередь нужно ориентироваться на технические характеристики своего автомобиля и выбирать продукты с подходящим допуском. И если встает выбор между большим и меньшим показателем, то лучше выбрать больший.