Зольність олії
Зміст
Зольність олії характеризується двома поняттями: зольність базової олії та сульфатна зольність. Якщо коротко, звичайна зольність вказує на те, наскільки добре була очищена базова основа, на якій надалі виготовлятиметься кінцева олія (тобто наявність у ній різних солей і негорючих, у тому числі металевих домішок). Що стосується сульфатної зольності, то вона характеризує вже готову олію, у складі якої є певна кількість присадок, і вона вказує якраз їх кількість та склад (а саме, на входження до нього солей натрію, калію, фосфору, сірки та інших елементів).
Якщо сульфатна зольність буде високою, це призведе до утворення на стінках ДВС абразивного шару, і, відповідно, швидкому зносу мотора, тобто, зниження його ресурсу. Низький рівень звичайної зольності забезпечує захист системи доочищення вихлопних газів від забруднень. Загалом показники зольності — поняття досить складні, але цікаві, тому спробуємо розкласти все «по поличках».
Що таке зольність і на що вона впливає
Зольність це показник кількості вогнетривких домішок. У будь-якому ДВС внутрішнього згоряння деяка кількість залитої олії йде «на чад», тобто випаровується при високій температурі коли потрапляє в циліндри. В результаті на їх стінках утворюються продукти згоряння, або зола, що містить різні хімічні елементи. І саме від складу золи та її кількості можна судити про горезвісну зольність олії. цей показник впливає на здатність утворення нагару на деталях ДВС, а також продуктивність сажових фільтрів (адже вогняна сажа забиває стільники). Тому вона не може перевищувати позначки 2%. Оскільки зольностей існує дві, то й ми розглядатимемо їх по черзі.
Зольність базової олії
Почнемо з поняття звичайної зольності, як простішого. Відповідно до офіційного визначення, зольність - це показник кількості неорганічних домішок, що залишаються від спалювання навішування олії, що виражається у відсотках до маси випробуваного масла. Це поняття зазвичай застосовують для характеристики масел без присадок (у тому числі базових), а також різних змащувальних рідин, які не використовуються в ДВС або в машинаній техніці взагалі. Як правило, значення загальної зольності знаходиться в межах від 0,002% до 0,4%. Відповідно, чим цей показник нижче - тим чистіше випробуване масло.
На що впливає зольність? Звичайна (або базова) зольність впливає на якість очищення олії, в якій також немає присадок. А оскільки в даний час практично у всіх моторних маслах, що використовуються, вони присутні, то і поняттям звичайної зольності повсюдно не користуються, а замість цього в широкому сенсі застосовують поняття сульфатної зольності. далі переходимо до неї.
сульфатна зольність
Домішки в олії
Отже, сульфатна зольність (інша назва рівень або показник сульфатних шлаків) — це показник для визначення присадок, до складу яких входять органічні сполуки металів (а саме, солей цинку, калію, магнію, кальцію, барію, натрію та інших елементів, що входять до їх складу). ). При згорянні олії з такими присадками утворюється зола. Природно, що чим більше їх буде в олії, тим більше буде золи. Вона, у свою чергу, в ДВС змішується зі смолистими відкладеннями (особливо це актуально, якщо ДВС старий і/або в ньому давно не змінювали олію), в результаті чого утворюється абразивний шар на деталях, що труться. Працюючи вони дряпають і зношують поверхню, цим скорочуючи ресурс ДВС.
Сульфатна зольність також виражається у відсотках від навішування олії. Однак для її визначення потрібно провести спеціальну процедуру зі спалюванням і прожарюванням випробуваної маси. І процент береться саме від твердого залишку. При цьому в роботі використовується сірчана кислота, щоб з маси вичленувати сульфати. Саме звідси й походить назва сульфатної зольності. Точний алгоритм виконання вимірювань за ГОСТом ми розглянемо нижче.
Вплив сульфатної зольності
Тепер перейдемо до питання про те, на що впливає сульфатна зольність. Але перед цим слід уточнити, що її поняття безпосередньо пов'язане з поняттям лужного числа моторного масла. Це значення дозволяє встановити кількість нагару у камері згоряння. Зазвичай олія потрапляє туди через поршневі кільця, стікаючи на стінках циліндрів. Кількість згаданої золи безпосередньо впливає на функціонування системи запалення, а також запуску ДВЗ у холодну пору року.
Залежність лужного числа від часу
Так, сульфатна зольність прямо пропорційна початковому значенню лужного числа також не використаного (або тільки залитого) олії. При цьому потрібно розуміти, що лужне число не є абсолютним показником нейтралізуючої здатності рідини, що змащує, і з часом воно падає. Це відбувається через наявність у паливному сірці та інших шкідливих складових. І що неякісніше пальне (більше у ньому сірки), то швидше падає лужне число.
Зверніть увагу, що сульфатна зольність прямо впливає на температуру спалаху моторного масла, а саме, з часом, у міру того, як присадки, що є в його складі, вигоряють, значення згаданої температури знижується. Це також знижує експлуатаційні якості самого масла, яким би якісним воно не було.
Використання малозольних масел має «дві сторони медалі». З одного боку їх використання виправдане, оскільки такі склади призначені для запобігання швидкому забруднюванню систем вихлопу (а саме обладнаними каталізаторами, сажевими фільтрами, системами EGR). З іншого боку малозольні олії не забезпечують (знижують) необхідний рівень захисту деталей ДВЗ. І тут при виборі олії потрібно вибирати «золоту середину» і керуватися рекомендаціями заводу-виробника автомобіля. Тобто, дивитися на значення зольності та лужного числа!
Роль сірки в утворенні золи
Зверніть увагу, що показник звичайної зольності моторних масел не має жодного відношення до рівня сірки в них. Тобто малозольні олії не обов'язково будуть малосірчистими, і це питання потрібно уточнювати окремо. Варто додати, що сульфатна зольність також впливає на забруднення та роботу фільтра сажі (можливість регенерації). Фосфор поступово виводить з ладу каталізатор допалу чадного газу, а також незгорілих вуглеводнів.
Щодо сірки, то вона порушує роботу нейтралізатора оксидів азоту. На жаль, якість пального в Європі та на пострадянському просторі дуже відрізняється не на краще для нас користь. а саме, в нашому пальному є багато сірки, яка дуже шкідлива для ДВЗ тим, що змішуючись з водою при високих температурах вона утворює шкідливі кислоти (в основному сірчану), які роз'їдають деталі ДВЗ. Тому для російського ринку краще робити вибір олії з високим лужним числом. А як зазначалося вище, в оліях, де висока лужна кількість — там і висока зольність. При цьому потрібно розуміти, що не існує універсальної олії, і її потрібно підбирати відповідно до пального і особливостей ДВС. Насамперед потрібно відштовхуватися від рекомендацій заводу-виробника автомобіля (а саме, її ДВЗ).
Чим зумовлена вимога до зольності олії
Зола при вигорінні олії
Низький рівень зольності сучасних мастил продиктований екологічними вимогами Євро-4, Євро-5 (застарілі) та Євро-6, які діють на території країн Європи. Відповідно до них сучасні олії не повинні сильно забивати фільтри сажі і каталізатори автомобілів, і виділяти в навколишнє середовище мінімум шкідливих втакжеств. також вони покликані мінімізувати відкладення сажі на клапанах і циліндрах. Однак насправді такий підхід різко знижує ресурс сучасних ДВСйАле це також вигідно і для виробників авто, оскільки прямо веде до частій заміні автомобіля у автовласників біля країн Європи (споживчий попит).
Що стосується вітчизняних автолюбителів (хоча це більше відноситься до вітчизняного палива), то в більшості випадків малозольні олії згубно впливатимуть на вкладиші, пальці, а також сприятимуть задирці спідниць у ДВС. Однак при малій зольності масел кількість відкладень на поршневих кільцях буде меншою.
Цікаво, що рівень сульфатної зольності в американських олій (стандартів) нижчий, ніж у європейських. Це обумовлюється використанням якісної базової олії, що відносяться до 3 та/або 4 групи (виготовлених на основі поліальфаолефінів або з використанням технології гідрокрекінгу).
Забиті сажею стільники каталізатора
Пару слів про ДВС нових моделей, у яких блоки циліндрів виготовлені з алюмінію з додатковим покриттям (багато сучасних автомобілів від концерну VAG і деякі “японці”). В інтернеті багато пишуть про те, що такі мотори бояться сірки, і це справді так. Однак у моторному маслі кількість цього елемента значно менша, ніж у пальному. Тому в першу чергу потрібно порекомендувати користуватися бензином стандарту Євро-4 та вище, а також користуватися малосірчаними оліями. Але, пам'ятайте, що малосірчане — це не завжди малозольне масло! Так що завжди перевіряйте показник зольності в окремій документації, де описані типові характеристики окремо взятого моторного масла.
Виготовлення малозольних олій
Необхідність виробництва малозольных масел з'явилася багато в чому через вимоги екологічності (славнозвісні стандарти Євро-х). При виготовленні моторних масел у них є (у різних кількостях, залежить багато від чого) сірка, фосфор і зола (сульфатною вона стає потім). Так, до появи у складі олій згаданих елементів наводить використання наступних хімічних сполук:
- діалкілдітіофосфат цинку (так називається багатофункціональна присадка, що має антиокислювальні, протизносні та протизадирні властивості);
- сульфонат кальцію - детергент, тобто миюча присадка.
Виходячи з цього, виробники знайшли кілька рішень для зменшення зольності олій. Так, нині використовують такі:
- введення миючих присадок над масло, а пальне;
- використання високотемпературних беззольних антиоксидантів;
- застосування беззольних діалкілдітіофосфатів;
- використання малозольних сульфонатів магнію (проте в обмежених кількостях, оскільки це втакже сприяє утворенню відкладень у ДВЗ), а також миючих алкілфенольних присадок;
- застосування у складі масел синтетичних компонентів (наприклад, складних ефірів і стійких до деструкції присадок, що загущають, необхідних для забезпечення потрібних в'язкісно-температурних характеристик і низької випаровування, а саме, базових масел з 4 або 5 груп).
Сучасні хімічні технології дозволяють легко отримати масло з будь-якою зольністю. Потрібно тільки вибрати склад, що оптимально підходить для конкретного автомобіля.
Норми рівня зольності
Наступне важливе питання полягає у визначенні норм зольності. Відразу варто зазначити, що вони залежатимуть не тільки від типу ДВЗ (для бензинових, дизельних ДВЗ, а також ДВЗ з газобалонним обладнанням (ГБО) ці показники відрізнятимуться), а й від діючих екологічних норм (Євро-4, Євро-5 та Євро-6). У більшості базових олій (тобто до введення в їх склад спеціальних присадок) значення зольності незначне, і становить приблизно 0,005%. А після додавання присадок, тобто виготовлення вже готової моторної олії, це значення може досягати гракових 2%, які дозволяє ГОСТ.
Норми зольності моторних масел чітко прописані у стандартах європейської асоціації виробників авто АСЕА, і відхилення від них неприпустимі, тому всі сучасні (ліцензовані) виробники моторних масел завжди керуються цими документами. Наведемо дані у вигляді таблиці для поширеного нині екологічного стандарту Євро-5, що поєднує значення хімічних добавок та окремих стандартів, що діють.
| Вимоги щодо API | SL | SM | SN-RC/ILSAC GF-5 | CJ-4 |
|---|---|---|---|---|
| Зміст фосфору,% | 0,1 макс | 0,06-0,08 | 0,06-0,08 | 0,12 макс |
| Вміст сірки, % | - | 0,5-0,7 | 0,5-0,6 | 0,4 макс |
| Сульфатна зола, % | - | - | - | 1 макс |
| Вимоги АСЕА для бензинових ДВС | C1-10 | C2-10 | C3-10 | C4-10 |
| - | LowSAPS | MidSAPS | MidSAPS | LowSAPS |
| Зміст фосфору,% | 0,05 макс | 0,09 макс | 0,07-0,09 макс | 0,09 макс |
| Вміст сірки, % | 0,2 макс | 0,3 макс | 0,3 макс | 0,2 макс |
| Сульфатна зола, % | 0,5 макс | 0,8 макс | 0,8 макс | 0,5 макс |
| Лужне число, мг КОН/г | - | - | 6 хв | 6 хв |
| Вимоги АСЕА для комерційних дизельних ДВС | E4-08 | E6-08 | E7-08 | E9-08 |
| Зміст фосфору,% | - | 0,08 макс | - | 0,12 макс |
| Вміст сірки, % | - | 0,3 макс | - | 0,4 макс |
| Сульфатна зола, % | 2 макс | 1 макс | 1 макс | 2 макс |
| Лужне число, мг КОН/г | 12 хв | 7 хв | 9 хв | 7 хв |
Як можна бачити з наведеної таблиці, за американським стандартом API про зольність судити складно, і пов'язано це з тим, що в Новому Світі до зольності ставляться не так ретельно. зокрема, у них просто вказуються, які в каністрах олії - повно-, среднезольные (MidSAPS). Як таких малозольних вони не мають. Тому при виборі тієї чи іншої олії потрібно орієнтуватися насамперед на маркування АСЕА.
Наприклад, виходячи з наведеної інформації відповідно до стандарту Євро-5, який діє і актуальний у 2018 році на території Російської Федерації, то для сучасного легкового автомобіля на бензині допускається заливати олію С3 за АСЕА (зазвичай SN за API) — вміст сульфатної золи становить не більше 0,8% (середньосольне). Якщо говорити про дизелі, що працюють у важких умовах, то, наприклад, стандарт АСЕА Е4 не допускає перевищення 2% вмісту сульфатної золи в пальному.
Вимоги до зольності для машин із ГБО
Що стосується машин із газобалонним обладнанням, то для них краще використовувати саме малозольні олії. Це зумовлено хімічним складом бензину та газу (неважливо, метану, пропану або бутану). У бензині більше твердих частинок і шкідливих елементів, і для того щоб не псувати всю систему, і потрібно використовувати спеціальні малозольні масла. Виробники мастил спеціально пропонують споживачам так звані "газові" олії, призначені для відповідних ДВСй.
Однак їх істотним недоліком є висока вартість, і для того щоб заощадити, можна просто подивитися характеристики і допуски звичайних "бензинових" масел, і вибрати відповідний малозольний склад. І пам'ятайте, що міняти такі олії потрібно за вказаним регламентом, незважаючи на те, що прозорість відпрацювання буде значно вищою, ніж у традиційних олій!
Метод визначення зольності
А як же визначається зольність моторного масла і як зрозуміти з якою зольністю масло в каністрі? Для споживача найпростіше визначити зольність моторної олії просто за позначеннями саме на етикетці ємності. Там рівень зольності, зазвичай, вказується за стандартом ACEA (європейський стандарт виробників авто). Відповідно до нього всі олії, що реалізуються нині, діляться на:
- Повнозольні. Вони мають повний пакет присадок. В англійській мові мають позначення Full SAPS. За стандартом АСЕА позначаються такими літерами: A1/B1, A3/B3, A3/B4, A5/B5. Зольні домішки тут становлять близько 1...1,1% від загальної маси рідини, що змащує.
- Середньозельні. Мають у своєму складі урізаний пакет присадок. Позначаються як Middle SAPS або Mid SAPS. АСЕА мають позначення C2, C3. Аналогічно в середньозольних оліях маса золи буде близько 0,6...0,9%.
- Малозольні. Мінімальний вміст металовмісних присадок. Позначаються Low SAPS. АСЕА мають позначення С1, С4. У малозольних відповідне значення буде менше 0,5%.
Зверніть увагу, що в деяких випадках олії, що мають за стандартом АСЕА позначення від С1 до С5, об'єднують в одну групу під назвою "малозольні". а саме, таку інформацію можна знайти у Вікіпедії. Однак це не зовсім коректно, оскільки такий підхід просто вказує, що всі ці змащувальні рідини сумісні з каталітичними нейтралізаторами, і не більше! Насправді ж коректна градація олій по зольності наведена вище.
.
Стандарти визначення зольності
Тестування різних зразків олії
Існує російський міждержавний стандарт ГОСТ 12417-94 «Нафтопродукти. Метод визначення сульфатної золи», відповідно до якого будь-який бажаючий може виміряти сульфатну зольність олії, що перевіряється, благо для цього не потрібно складне обладнання та реагенти. Існують також інші, зокрема міжнародні, стандарти визначення зольності, а саме, ISO 3987-80, ISO 6245, ASTM D482, DIN 51 575.
Насамперед слід зазначити, що ГОСТ 12417-94 визначає сульфатну зольність як залишок після карбонізації зразка, оброблений сірчаною кислотою і прожарений до постійної маси. Суть методу перевірки досить проста. На першому етапі беруть певну масу випробуваного масла і спалюють її до углистого залишку. далі потрібно почекати, щоб залишок залишився охолонув, і обробити його концентрованою сірчаною кислотою. далі прожарити при температурі +775 градусів за Цельсієм (допускається відхилення на 25 градусів в один і інший бік) до окислення вуглецю. Отриманої в результаті золі дають деякий час, щоб вона охолола. Після цього обробляють розведеною (у рівних обсягах з водою) сірчаною кислотою і прожарюють при тій же температурі до моменту, коли значення маси не стане постійним.
Під впливом сірчаної кислоти зола, що вийшла, буде сульфатною, звідки, власне, і пішло її визначення. далі порівнюють масу золи, що вийшла, і початкову масу випробуваного масла (масу золи ділять на масу спаленого масла). Співвідношення мас виражається у відсотках (тобто приватне, що вийшло, множать на 100). Це і буде потрібне значення сульфатної зольності.
Щодо звичайної (базової) зольності, то для неї також існує державний стандарт ГОСТ 1461-75 під назвою “Нафта та нафтопродукти. Метод визначення зольності”, відповідно до якого і перевіряють випробуване масло на наявність у ньому різних шкідливих домішок. У зв'язку з тим, що він передбачає складні процедури, а тим більше для різних втакжеств, то в цьому матеріалі не наводитимемо його суть. За бажанням цей ГОСТ можна легко знайти в інтернеті.
Існує також один російський ГОСТ 12337-84 «Мастила моторні для дизельних ДВСй» (остання редакція від 21.05.2018). У ньому чітко прописуються значення різних параметрів для моторних масел, у тому числі для вітчизняних, що використовуються в дизельних ДВЗ різної потужності. У ньому вказуються допустимі значення різних хімічних компонентів, зокрема кількості допустимих сажевих відкладень.
