Сульфатная зольность моторного масла - значение и степени влияния

Содержание серы

Количество серы в свежем масле определяется как массовая доля, то есть в процентах. Этот показатель зависит от природы нефти, из которой готовили базу, от качества ее очистки. Современные методы очистки позволяют создавать масла с низким содержанием серы.

По количеству серы в анализе можно определить степень очистки базы и используемый пакет присадок – на сульфонатах кальция или на салицилатах кальция. В первом случае серы будет до 0,400%, во втором 0,200-0,260%. Если серы более 0,500%, это чаще всего говорит о том, что в базе есть минеральное масло первой группы, чаще всего встречается в полусинтетике с высокой вязкостью.

Почему двигатель ест масло и чем это грозит?

Если долго не обращать внимание на жор масла, то это может обернуться куда большими проблемами. Следует понимать, что исчезнувшее в процессе работы двигателя масло не пропадает без следа

Всегда остаются продукты сгорания, которые не всегда полностью выводятся в выхлопную трубу. Как правило, недогоревшее масло остается в камере сгорания в виде нагара на поршнях, клапанах и т.д. Это ведет к увеличению износа деталей мотора, уменьшению эффективности и потерю мощности (например, нагар на поршнях ведет к изменению степени сжатия). Недогоревшее масло в канавках поршневых колец может привести к их залеганию. А это потеря компрессии со всеми вытекающими с последующим капремонтом двигателя. Но не забывайте, что рано или поздно Вы окажитесь в такой ситуации, что масло в системе будет очень мало. Без эффективной смазки двигатель долго не протянет и выйдет из строя очень быстро. Современные авто при низком уровне масла способны предотвратить дальнейшие поломки, отказавшись заводиться. А вот менее технологичные автомобили такой возможности не дают. Поэтому владелец бюджетного авто при низком уровне масла рискует попасть на дорогостоящий ремонт. Если Вы заметили, что двигатель Вашего автомобиля начал подъедать масло, то не тяните до последнего. Лучше сразу предпринять необходимые меры и обеспечить долгую жизнь сердцу Вашего железного коня.

Влияние золы на двигатель

Высокая зольность провоцирует высокотемпературный отложения, которые обладают дегенеративными свойствами. Они способны загрязнить не только сам двигатель, но и повлиять на работу других систем автомобиля. Умение их смывать – одно из главных характеристик моторного масла. Но этого недостаточно, ведь чтобы полностью очистить поверхность от отложений, их нужно размельчить и нейтрализовать. Использование моюще-диспергирующих свойств позволяет вернуть деталям былую чистоту и нормализовать процессы работы. Если отложений будет слишком много – это провоцирует повышение температуры в двигателе. Соответственно, качество работы уменьшается, приводит к дальнейшим неисправностям. Особое влияние оказывает на масляные фильтры, которые попросту могут забиться. Страдают и другие компоненты:

Несвоевременное воспламенение рабочей смеси;
Проблемы в работе электродов свечей зажигания;
Прогар выпускных клапанов;
Отложения из золы в камере сгорания

Cульфатная зольность ↑

Зольность отражает количественный показатель образовавшейся при сгорании горючего золы. Чистый продукт (без добавок) не оставляет осадка при горении. О засоренности автомасла, в котором нет присадок, будет сигнализировать появившаяся зола.

Зольность сульфатная отражает количественное содержание улучшающих добавок в автомасле. Окислившись, органические соединение и сульфаты металлов оставляют золу. Чтобы сравнить зольность автомасел различных торговых марок в сульфаты переводят все окиси металлов. Зольность сульфатная определяется согласно утвержденным стандартам (в процентном соотношении от первоначальной массы моторного масла). Она зависит от применяемого топлива в моторах и его конструкции. Сульфатная зольность масла имеет свои ограничения.

Если мотор автомашины работает на горючем с повышенным содержанием серы, к автомаслам добавляют присадки, которые увеличивают показатель так называемого щелочного числа в нем. Это нейтрализует образующиеся в результате сгорания горючего кислоты. Зольность автомасла повышается из-за присутствия в нем металлосодержащих моющих добавок.

Химический состав сырья, которое берется за основу автомасла, определяет противоизносные свойства моторного масла. Диапазон температур, когда можно эксплуатировать продукт, будет зависеть от используемых добавок и вязкостно — температурных свойств масел.

Абразивные вещества в автомасле оказывают серьезное влияние на его противоизносные функции. В неиспользуемом продукте их вовсе не должно быть, а используемое должно подвергаться очищению.

Какие разновидности бывают

Исходя из наличия золы, выделяются 3 основных вида: полнозольные, среднезолные и малозольные. Рассмотрим каждую разновидность…

Полнозольные масла могут иметь маркировку A4/B4, ACEA A5/B5 или A3B3. Одним из главных недостатков этой разновидности является негативное воздействие масла на DPF-фильтр. Другим недостатком является возможный урон трехступенчатых катализаторов.

Зольность таких масел в процентах составляет от 1 до 1,1%. Такой показатель не рекомендован к применению в моторах EURO 4/5/6, но может использоваться в авто с выхлопом EGR.

Среднезольные масла могут быть использованы в четырехтактных агрегатах на газе, оснащенные турбонаддувом. Могут иметь маркировку C4 или ACEA C3. Такие смазки отлично контролируют коррозийные процессы, а также возможны загрязнения, которые могут содержаться в биогазах. Зольность в процентах составляет от 0,6 до 0,9%. Благодаря им увеличивается промежуток в эксплуатации от замены до замены. Смазка имеет отличные эксплуатационные качества.

Малозольные масла имеют специфический состав, который уникально влияет на мотор транспортного средства. Смазка содержит минимально содержание таких элементов, как: фосфор, зола и сера. При этом добавки идеально сбалансированы. Масла могут иметь маркировки C1/C2/C3. В процентном соотношении зольность будет не более 0,5%. Данные смазки прекрасно очищают силовой агрегат автомобиля и могут использоваться в дизельных и бензиновых агрегатах.

Как определяют сульфатную зольность

Содержание сульфатных зол наиболее точно определяется химическим путем. Пошагово процедура выглядит следующим образом.

Образец лубриканта помещается в техническую емкость.
Под действием температуры происходит выжигание массы до образования твердых углей.
Остаток охлаждается до показателя +25 (±2) ˚С.
Происходит обработка состава концентратом серной кислоты до вычленения сульфатов.
Следующий этап подразумевает повторное прокаливание при температуре +775 ˚С до 100% окисления углеродных примесей.
Далее осуществляется повторная обработка кислотным препаратом и вторичная прокалка до стабилизации массовых показателей.

Конечная масса остужается, и производятся вычисления. Результат проверки – массовая доля сульфатной золы масла.

Общее щелочное число (Total Base Number, TBN)

Общее щелочное число (TBN, Total Base Number) — это показатель, который характеризует общую щелочность масла. Выражается количеством гидроокиси калия (KOH) в мг на 1 г смазочного материала. В маслах щелочное число повышают моющие и диспергирующие присадки, поэтому по этому показателю косвенно можно судить о сроке служба масла.

Зачем нужна щелочь в масле?

Процесс сгорания топлива в двигателе сопровождается выделением осадков кислотной природы. Попадая в картер, они провоцируют окисление поверхностей, что приводит к коррозии и образованию шламовых отложений, которые нарушают циркуляцию масла. Как итог — масляное голодание и отказ силового агрегата.

Щелочные компоненты необходимы для нейтрализации кислотных продуктов горения. Моющие присадки растворяют твердые отложения и препятствуют образованию новых, диспергирующие же удерживают твердые вещества во взвешенном состоянии и расщепляют кислоты на нейтральные фракции.

В процессе работы масла щелочные присадки постепенно расходуются, щелочное число падает

Следует отметить, что в реальной жизни практически не бывает ситуаций, чтобы щелочное число приблизилось к нулю в результате выработки. Однако затягивать с заменой масла не стоит.

Высокое щелочное число — показатель качества?

Высокое щелочное число — отличное преимущество для клиентов, которые не сильно разбираются в параметрах моторных масел. Дело в том, что высокий показатель TBN повышает другой, очень важный фактор — содержание сульфатной золы, которая оказывает негативное влияние на каталитический нейтрализатор выхлопной системы, оседает на маслосъемных кольцах и клапанах. Кроме того, если головка поршня покроется твердым нагаром от высокозольного масла, хонинговальные риски, которые способствуют удержанию масляной пленки, начинают стираться. Последствия этого — «масложор», прогар клапанов, разрушение катализатора — тема для отдельной статьи.

Именно поэтому в последнее время получили распространение средне- и малозольные масла (Mid и Low SAPS), которые имеют сниженное содержание сульфатной золы и щелочи.

Важно понимать, что о моющих способностях масла свидетельствует содержание нейтральных солей, а не общее щелочное число TBN. Нейтральные соли не повышают TBN, поэтому низкое содержание щелочи не является показателем низкого качества моторного масла

На качество моторного масла влияют не только моющие, но и антиокислительные, диспергирующие, противоизносные, противозадирные присадки, а так же качество базового масла.

Выбирать масла с высоким щелочным числом стоит в том случае, если качество топлива в вашем регионе оставляет желать лучшего. Высокое содержание серы приводит к быстрому окислению масла, поэтому масло с высоким TBN прослужит немного дольше.

Присадки

Молибден – модификатор трения, антиоксидант, за счет уменьшения трения снижает шум от работы двигателя. Чаще всего встречается в маслах с американскими стандартами API и ILSAC, но иногда встречается и в европейских маслах. В свежих стандартных маслах содержание молибдена обычно колеблется в пределах 50-75ppm. На данный момент это один из самых эффективных модификаторов трения.

Фосфор – противоизносная присадка из пакета ZDDP. Может встречаться и в модификаторах трения MoDTP.

Цинк – еще один компонент ZDDP.

Барий – встречается в составе очень редко, но может использоваться в качестве моющего и диспергирующего компонента, ингибитора коррозии.

Бор – беззольный дисперсант сукцинимида бора, удерживает продукты сгорания во взвешенном состоянии, имеет высокие моющие и нейтрализующие качества. Бор выступает и в качестве растворителя для противоизносных и антифрикционных присадок. С пробегом его количество в масле снижается.

Магний – моющий, нейтрализующий и диспергирующий компонент, в масле присутствует в виде сульфоната магния или салицилата магния (более современный). Сульфонаты магния считается не такими эффективными, как детергенты на основе кальция, они содержат много серы и не так эффективно нейтрализуют кислоты в сравнении с кальцием.

Кальций – входит в состав масел в качестве моющих и нейтрализующих присадок. Чаще всего встречается сульфонат кальция или салицилат кальция. Отмывает загрязнения и удерживает их во взвешенном состоянии. Определить большое количество сульфоната кальция можно по высокому содержанию серы и высокой зольности. Салицилат кальция показывает низкую золу и серу, при этом самого кальция в анализе тоже будет меньше в сравнении с сульфонатом кальция, иногда в половину меньше.

Натрий – еще один моющий компонент, который в масле используется в виде сложных соединений сульфоната натрия и салицилата натрия. В некоторых маслах встречается в сочетании с кальцием, так как эта пара дает меньшую зольность. Есть соединения натрия, которые используются и как противоизносная присадка.

Титан – некоторые моторные масла содержат соединения титана в качестве противоизносной присадки, снижает трение и износ. Соединения титана приходят на смену пакета ZDDP, так как является более экологичными, то есть лучше совместимы с катализаторами выхлопных газов.

Кремний – чаще всего встречается в отработке, но попадается и в анализе свежего масла, входит в состав в качестве антипенной присадки.

Понятие сульфатной зольности и градация масел по этому параметру

Сульфатная зольность – это содержание в процентах от общей массы смазочного материала различных твёрдых органических и неорганических соединений, образующихся после сжигания масла. Именно этот параметр учитывается сегодня чаще всего, хотя существуют и другие разновидности зольности, рассматриваемые при исследовании смазок.

Сульфат – это по определению соль серной кислоты, химическое соединение, имеющее в своём составе анион –SO₄. Эта часть названия пошла от метода подсчёта золы в моторном масле.

Исследуемую на зольность смазку в лабораторных условиях сжигают при высоких температурах (около 775 °C) до образования твёрдой однородной массы, а затем обрабатывают серной кислотой. Полученное многокомпонентное вещество снова прокаливают до тех пор, пока его масса не перестанет уменьшаться. Этот остаток и будет той золой, которая является несжигаемой и будет оседать в двигателе или системе выпуска. Её массу соотносят с изначальной массой опытного образца и подсчитывают процентное соотношение, которое и является единицей измерения сульфатной зольности.

Сульфатная зольность масла – это в общем случае показатель количества противоизносных, противозадирных и других присадок. Изначально зольность чистой масляной базы, в зависимости от природы её происхождения, обычно не превышает 0,005%. То есть на один литр масла приходится всего 1 мг золы.

После обогащения присадками, содержащими кальций, цинк, фосфор, магний, молибден и другие химические элементы, сульфатная зольность масла значительно возрастает. Повышается его способность при термическом разложении создавать твёрдые, несгораемые частицы золы.

Сегодня классификация по ACEA предусматривает три категории смазочных материалов по показателю зольности:

Full Saps (полнозольные смазки) – содержание сульфатной золы 1-1,1% от общей массы масла.
Mid Saps (среднезольные масла) – для продуктов с этой формулировкой процент золы находится на уровне от 0,6 до 0,9%.
Low Saps (малозольные смазочные материалы) – золы меньше 0,5%.

Существует международная договорённость, согласно которой содержание золы в современных маслах не должно превышать 2%.

На что влияет зольность

Осадочные продукты скапливаются на стенках поршневой группы, что приводит к шламообразованию или закоксованию конструкции. По стенкам цилиндров двигателя масло попадает в камеру сгорания, где полностью выгорает. В процессе образуется коксовый шлак, налипающий на стенках уплотнительных колец.

Отложения способны дестабилизировать работу системы зажигания, подачи топлива. Так как осадки скапливаются на клапанах, свечи и стенках выпускного коллектора.

Дополнительно содержание присадок отражается на пороге воспламенения лубриканта. По мере выгорания основного состава, температурный предел снижается. Это приводит к риску возгорания смазки в картере, что чревато серьезными поломками.

Нивелируется проблема нагара наличием щелочных добавок. Изготовители подбирают состав жидкости исходя из учета нейтрализации зольных образований. Но в процессе работы, присадки теряют свойства, что понижает баланс характеристик.

Классификация API трансмиссионных масел по уровню эксплуатационных

Классификация по эксплуатационным свойствам API предусматривает деление масел на 6 групп в зависимости от области применения, которая определяется типом зубчатой передачи, удельными контактными нагрузками в зонах зацепления и рабочей температурой.

Группа по API	Группа по ГОСТ	Свойства и область применения
GL-1	TM-1	Минеральные масла без присадок или с антиокислительными и противопенными присадками без противозадирных компонентов для применения, среди прочего, в коробках передач с ручным управлением с низкими удельными давлениями и скоростями скольжения. Цилиндрические, червячные и спирально-конические зубчатые передачи, работающие при низких скоростях и нагрузках.
GL-2	TM-2	Червячные передачи, работающие в условиях GL-1 при низких скоростях и нагрузках, но с более высокими требованиями к антифрикционным свойствам. Могут содержать антифрикционный компонент.
Gl-3	TM-3	Трансмиссионные масла с высоким содержанием присадок с уровнем эксплуатационных свойств MIL-L-2105. Эти масла применяются предпочтительно в ступенчатых коробках передач и рулевых механизмах, в главных передачах и гипоидных передачах с малым смещением в автомобилях и безрельсовых транспортных средствах для перевозки грузов, пассажиров и для нетранспортных работ. Спирально-конические передачи, работающие в умеренно жестких условиях. Обычные трансмиссии со спирально-коническими шестернями, работающие в умеренно жестких условиях по скоростям и нагрузкам. Обладают лучшими противоизносными свойствами, чем GL-2.
GL-4	TM-4	Трансмиссионные масла с высоким содержанием присадок с уровнем эксплуатационных свойств MIL-L-2105. Эти масла применяются предпочтительно в ступенчатых коробках передач и рулевых механизмах, в главных передачах и гипоидных передачах с малым смещением в автомобилях и безрельсовых транспортных средствах для перевозки грузов и пассажиров и для нетранспортных работ. Гипоидные передачи, работающие в условиях высоких скоростей при малых крутящих моментах и малых скоростей при больших крутящих моментах. Обязательно наличие высокоэффективных противозадирных присадок
GL-5	TM-5	Масла для гипоидных передач с уровнем эксплуатационных свойств MIL-L-2105 C/D. Эти масла предпочтительно применяются в передачах с гипоидными коническими зубатыми колесами и коническими колесами с круговыми зубьями для главной передачи в автомобилях и в карданных приводах мотоциклов и ступенчатых коробках передач мотоциклов. Специально для гипоидных передач с высоким смешением оси. Для самых тяжелых условий эксплуатации с ударной и знакопеременной нагрузкой. Гипоидные передачи, работающие в условиях высоких скоростей при малых крутящих моментах и ударных нагрузках на зубья шестерен. Должны иметь большое количество серофосфорсодержащей противозадирной присадки
GL-6	TM-6	Гипоидные передачи с увеличенным смещением, работающие в условиях высоких скоростей, больших крутящих моментов и ударных нагрузок. Имеют большее количество серофосфорсодержащей противозадирной присадки, чем масла GL-5.

Группа GL-6 в настоящее время практически не используется. При необходимости область применения группы GL-5 дополняется соответствующей информацией в технической документации на эти масла. Масла для автоматических коробок передач не подчиняются требованиям API. В связи с тем, что к ним предъявляются особые требования, крупнейшие производители этих коробок разработали отдельные спецификации для автоматических трансмиссионных жидкостей — ATF (Automatic Transmission Fluids).

В настоящее время действуют следующие спецификации:

для коробок передач производства «Дженерал моторс», Dexron, Dexron II и III и Allison;
для коробок передач производства «Форд», Мегсоn — V2C 138-CJ или М2С 166Н.

Эти спецификации указываются на банках и канистрах, в которых расфасовано масло

Для европейских автомобилей, на которых установлены коробки фирмы ZF, заливаются масла по спецификации «Дженерал моторc».ВАЖНО! При выборе моторного масла необходимо в первую очередь руководствоваться рекомендациями производителя техники!