Определение индекса вязкости

Индекс вязкости (ИВ) – это условный показатель, характеризующий степень изменения вязкости масла в зависимости от температуры и оценивающий крутизну вязкостно-температурной кривой. Чем выше ИВ, тем более пологой кривой характеризуется масло и тем лучше оно для зимней эксплуатации. Чаще всего ИВ определяют по номограмме или расчетным путем, зная значения вязкости исследуемого масла при 40 и 100 ⁰С. Для автомобильных масел ИВ должен быть не менее 90, а для зимних условий эксплуатации – 120.

Лучшие моторные масла при зимней эксплуатации двигателя должны иметь пологую характеристику зависимости вязкости от температуры, то есть вязкость должна незначительно изменяться от температуры. При кинематической вязкости масла более 3000 сСт (мм²/с) запуск двигателя затрудняется. Для снижения зависимости вязкости от температуры в него добавляют присадку (3 – 4 %), например, полиизобутилена. Полиизобутилен получают полимеризацией изобутилена в присутствии катализаторов. Формула изобутилена приведена ниже:

Полиизобутилен изменяет форму в зависимости от температуры. При высокой температуре молекулы вытягиваются в длинные нитевидные цепочки, повышая вязкость. При снижении температуры молекулы полиизобутилена находятся в масле в виде компактных клубков, снижая трение и вязкость.

Согласно ГОСТ 53371-97 «Нефтепродукты, метод расчёта индекса вязкости» [10] индекс вязкости (ИВ) определяют следующим образом. У исследуемого масла, например М4_З/10Г₁ (SAE 10W30),определяется вязкость в диапазоне температуры от 40 до 100 ⁰С. При 100 ⁰С кинематическая вязкость должна быть примерно 10 сСт. По табл. 1 ГОСТа находим, что для исходной вязкости 10 сСт., при температуре 40 ⁰С вязкость для эталонного масла с крутой характеристикой имеет с ИВ = 0 равна 147 сСт, а для ИВ=100 вязкость равна 83 сСт. При температуре 40 ⁰С вязкость исследуемого масла, для которого определяется ИВ, определена опытным путём и составила 63 сСт. Определим ИВ по формуле

(5.1)

где n₁ – кинематическая вязкость при 40 ⁰С исследуемого масла;

n₂ – кинематическая вязкость при 40 ⁰С эталонного масла с ИВ = 0;

n₃ – кинематическая вязкость при 40 ⁰С эталонного масла с ИВ = 100.

Для нашего примера

Величина ИВ может быть определена по номограмме. Для этого нужно знать вязкость исследуемого масла при 50 и 100 ⁰С. Для масла М4_З/10Г₁ вязкость при 50 и 100 ⁰С составила 43 и 10 сСт. По номограмме ИВ = 130. Чтобы определить ИВ моторного масла по номограмме, необходимо восстановить перпендикуляры от известных значений вязкости при 50 и 100 ⁰С, и точка пересечения с наклонной прямой на номограмме покажет ИВ для данного масла.

Моторное масло должно иметь индекс вязкости (не менее 100), при котором обеспечивается легкое проворачивание коленчатого вала от стартера. Если температура воздуха не ниже – 25 ⁰С, то возможно применение всесезонного моторного масла МЗ₃/10Г₁ (SAE 5W/30, API SL).

Для легкого запуска двигателя при отрицательных температурах (ниже – 20 ⁰С) ИВ должен быть не менее 120.

Наиболее высокий индекс вязкости имеют синтетические масла. Синтетические масла представляют собой индивидуальные химические вещества или смесь ограниченного количества веществ, близких по химическому составу и физическим свойствам.

Использование синтетических масел открывает широкие возможности для повышения удельных параметров, экономичности и эффективности ДВС. Это особенно важно, если учесть, что моторные масла на нефтяной основе находятся на пределе своих возможностей по ряду важнейших эксплуатационных свойств, а современные синтетические масла по тем или иным свойствам обладают значительно лучшими показателями. Например, некоторые синтетические масла имеют высокий индекс вязкости (150–170); низкую температуру застывания (– 65 ⁰C и ниже), вязкость при температуре 250–300 ⁰С в 2–3 раза большую, чем у равновязких им при 100 ⁰С нефтяных масел, высокую термическую стабильность при практическом отсутствии образования отложений и потерь на испарение, хорошие смазочные свойства.