Класифікація моторних і трансмісійних олив: SAE J300, J306, NLGI, ILSAC і JASO

Автор матеріалу: Олег Тимошенко

Моторні й трансмісійні оливи класифікують за в'язкістю (SAE J300 для моторних, SAE J306 для трансмісійних олив) і за призначенням та рівнем якості (API, ACEA, ILSAC, JASO), а пластичні мастила - за консистенцією NLGI. Позначення на зразок SAE 5W-40 описує лише в'язкість, а категорія API чи ACEA - рівень експлуатаційних властивостей, тому оливу вибирають за обома показниками згідно з інструкцією до автомобіля. Нижче наведено таблиці стандартів у редакціях, чинних на момент публікації.

Ступені в'язкості SAE

В'язкість - основний показник якості, спільний для всіх олив. Для двигуна чи будь-якого іншого механізму потрібно застосовувати оливу з оптимальною в'язкістю, яка залежить від конструкції, режиму роботи і ступеня зносу, температури довкілля та інших чинників.

Загальновизнаною системою класифікації моторних олив за в'язкістю є специфікація SAE J300. SAE - абревіатура Товариства автомобільних інженерів США (Society of Automotive Engineers). В'язкість оливи за цією системою виражається в умовних одиницях - ступенях в'язкості SAE (SAE Viscosity Grade). Числові значення ступенів є умовними символами комплексу в'язкісних властивостей.

Ступені в'язкості поділяють на два ряди: зимовий - з літерою W (Winter) і літній - без літерного позначення. Сезонні (моновʼязкі) оливи зимового ряду різняться максимальними значеннями в'язкості низькотемпературного провертання і прокачуваності та мінімальною кінематичною в'язкістю за 100°C. Ступінь в'язкості сезонних олив літнього ряду визначається мінімальною і максимальною кінематичною в'язкістю за 100°C та мінімальною в'язкістю за 150°C і швидкості зсуву 10⁶ с^-1. Всесезонні оливи (multigrade) мають одночасно відповідати двом критеріям:

максимальним значенням в'язкості низькотемпературного провертання і прокачуваності для ступеня зимового ряду (W);
максимальній і мінімальній кінематичній в'язкості за 100°C та мінімальній в'язкості за 150°C і швидкості зсуву 10⁶ с^-1 для ступеня літнього ряду (без літери W).

Класифікацію SAE J300 використовують виробники двигунів, щоб визначити ступені в'язкості олив, придатних для їхніх двигунів, і виробники олив під час розроблення нових складів, виробництва і маркування готової продукції.

Стандартні ряди в'язкості (на момент публікації):

зимовий ряд: SAE 0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W;
літній ряд: SAE 20, 30, 40, 50, 60.

Згодом стандарт SAE J300 оновлювали, зокрема додали маловʼязкі класи SAE 16, 12 і 8.

Позначення всесезонних олив складається з поєднання зимового і літнього класів через дефіс (наприклад, SAE 10W-40); інші варіанти запису (SAE 10W/40 або SAE 10W40) некоректні.

Серія всесезонних олив: SAE 0W-20, 0W-30, 0W-40, 0W-50, 0W-60, 5W-20, 5W-30, 5W-40, 5W-50, 5W-60, 10W-30, 10W-40, 10W-50, 10W-60, 15W-30, 15W-40, 15W-50, 15W-60, 20W-20, 20W-30, 20W-40, 20W-50, 20W-60.

Як визначити потрібну в'язкість

Потрібну в'язкість оливи визначають з урахуванням:

особливостей конструкції двигуна;
ступеня зносу двигуна;
температури довкілля;
режиму роботи двигуна.

Основним орієнтиром є рекомендації виробника автомобіля в інструкції з експлуатації.

Класифікація моторних олив за в'язкістю SAE J300

Таблиця наведена за редакцією SAE J300 грудня 1999 року (чинна з червня 2001 року).

Клас в'язкості	Провертання (CCS), мПа·с, не вище, за °C	Прокачуваність (MRV), мПа·с, не вище, за °C	Кінематична в'язкість за 100°C, мм²/с, не нижче	Кінематична в'язкість за 100°C, мм²/с, нижче	HTHS за 150°C і 10⁶ с^-1, мПа·с, не нижче
0W	6200 / -35	60000 / -40	3,8	-	-
5W	6600 / -30	60000 / -35	3,8	-	-
10W	7000 / -25	60000 / -30	4,1	-	-
15W	7000 / -20	60000 / -25	5,6	-	-
20W	9500 / -15	60000 / -20	5,6	-	-
25W	13000 / -10	60000 / -15	9,3	-	-
20	-	-	5,6	9,3	2,6
30	-	-	9,3	12,5	2,9
40	-	-	12,5	16,3	2,9*
40	-	-	12,5	16,3	3,7**
50	-	-	16,3	21,9	3,7
60	-	-	21,9	26,1	3,7

* Для класів SAE 0W-40, 5W-40 і 10W-40.
** Для класів SAE 40, 15W-40, 20W-40 і 25W-40.

Класифікація трансмісійних олив за в'язкістю SAE J306

Таблиця наведена за редакцією SAE J306 липня 1998 року; згодом стандарт також оновлювали.

Клас в'язкості	Максимальна температура, за якої динамічна в'язкість не перевищує 150 000 мПа·с, °C	Кінематична в'язкість за 100°C, мм²/с, не нижче	Кінематична в'язкість за 100°C, мм²/с, нижче
70W	-55	4,1	-
75W	-40	4,1	-
80W	-26	7,0	-
85W	-12	11,0	-
80	-	7,0	11,0
85	-	11,0	13,5
90	-	13,5	24,0
140	-	24,0	41,0
250	-	41,0	-

Класифікація пластичних мастил NLGI

Клас консистенції	Число пенетрації за 25°C, 0,1 мм	Консистенція	Сфера застосування та умови роботи
00	430-400	Рідка	Зубчасті передачі, автоматичні системи змащення
0	385-355	Напіврідка	Слабконавантажені підшипники, автоматичні системи змащення, низькі температури
1	340-310	Дуже м'яка	Легконавантажені підшипники, автоматичні системи змащення, низькі температури
2	295-265	М'яка	Середньо- і важконавантажені підшипники та напрямні, середні швидкості, прес-маслянки
3	250-220	Напівтверда	Герметизовані підшипники, середньо- і важконавантажені підшипники, підвищені швидкості
4	205-175	Тверда	Високошвидкісні підшипники
5	160-130	Дуже тверда	Відкриті зубчасті передачі
6	115-85	Особливо тверда	Відкриті зубчасті передачі

Класифікація за призначенням і рівнем якості

Якість оливи - це комплекс властивостей, потрібних для виконання нею своїх функцій. Одні властивості, наприклад в'язкісні, є основними для всіх олив незалежно від призначення, а інші потрібні лише в певних умовах застосування і характеризуються окремими показниками якості.

Щоб полегшити вибір оливи потрібної якості для конкретного типу двигуна та умов експлуатації, створено системи класифікації. У кожній системі моторні оливи поділено на ряди і категорії за рівнем якості та призначенням. Ці ряди і категорії створено з ініціативи міжнародних організацій нафтопереробних компаній і автовиробників з урахуванням конструкції різних типів двигунів та умов їх експлуатації. Через певні відмінності в конструкціях і умовах експлуатації одночасно існує кілька систем класифікації моторних олив - API, ILSAC, JASO, ACEA.

Військове відомство США і великі виробники автомобілів висувають додаткові вимоги до якості моторних олив. Тому, крім загальноприйнятих систем класифікації, існують і вимоги (специфікації, допуски) виробників автомобілів.

Міжнародні класифікації моторних олив (на момент публікації)

Двигуни	ACEA (Європа)	API (США)	ILSAC
Бензинові	A1, A2, A3	SJ, SL	GF-1, GF-2
Дизельні (легкові автомобілі й легкі вантажівки)	B1, B2, B3, B4	CD, CF	-
Дизельні (важкі вантажівки, автопоїзди)	E2, E3, E4, E5, E7	CF, CF-4, CG-4, CH-4, CI-4	-

Відповідність класів у різних системах умовна, оскільки випробування, що визначають належність оливи до того чи іншого класу, у системах ACEA, API і ILSAC проводять за різними програмами і на різних двигунах.

API (American Petroleum Institute) - Американський інститут нафти;
ACEA (Association des Constructeurs Européens d'Automobiles) - Асоціація європейських виробників автомобілів;
ILSAC (International Lubricant Standardization and Approval Committee) - Міжнародний комітет зі стандартизації та схвалення мастильних матеріалів.

Найпоширеніші категорії API для трансмісійних олив легкових автомобілів і легких вантажівок

Категорія	Характеристика
GL-4	Оливи для передач, зокрема гіпоїдних, легкових автомобілів та іншої автомобільної техніки, що працює на високих швидкостях з низьким крутним моментом і на низьких швидкостях з високим крутним моментом. Містять ефективні протизадирні присадки.
GL-5	Оливи для гіпоїдних передач, що працюють на високих швидкостях і за ударних навантажень. Містять комплекс ефективних присадок різного призначення.

Категорія

Характеристика

GL-4

Оливи для передач, зокрема гіпоїдних, легкових автомобілів та іншої автомобільної техніки, що працює на високих швидкостях з низьким крутним моментом і на низьких швидкостях з високим крутним моментом. Містять ефективні протизадирні присадки.

GL-5

Оливи для гіпоїдних передач, що працюють на високих швидкостях і за ударних навантажень. Містять комплекс ефективних присадок різного призначення.

Оливи категорії GL-4 не придатні для високонавантажених гіпоїдних пар. Їх використовують у синхронізованих механічних коробках передач, зокрема поєднаних із головною передачею, а також у спірально-конічних і помірно навантажених гіпоїдних передачах.

Система класифікації ILSAC

Американська асоціація виробників автомобілів AAMA і Японська асоціація виробників автомобілів JAMA спільно створили Міжнародний комітет зі стандартизації та схвалення моторних олив ILSAC (International Lubricant Standardization and Approval Committee). Від імені комітету видаються стандарти якості олив для бензинових двигунів легкових автомобілів. На момент публікації це були ILSAC GF-1, GF-2 і GF-3; згодом з'явилися новіші категорії, зокрема GF-6.

ILSAC GF-1 (застаріла) - повністю відповідала вимогам до якості категорії API SH; в'язкості SAE 0W-XX, 5W-XX, 10W-XX, де XX - 30, 40, 50, 60.
ILSAC GF-2 - прийнята 1996 року, відповідає вимогам до якості категорії API SJ; в'язкості: додатково до GF-1 - SAE 0W-20, 5W-20.
ILSAC GF-3 - проєкт опубліковано в серпні 1998 року, категорію введено 2001 року; відповідає категорії API SL.

Основні особливості олив категорій ILSAC:

низька в'язкість - 2,6-2,9 мПа·с за температури 150°C і швидкості зсуву 10⁶ с^-1;
мала леткість (за методом Noack або ASTM);
добра фільтрованість за низьких температур (випробування General Motors);
низька схильність до піноутворення (випробування ASTM, послідовності I-IV);
висока стабільність до зсуву (L-38 не менше 10 годин);
обов'язкова економія палива (випробування ASTM Sequence VIA);
низький вміст фосфору (щоб запобігти засміченню каталізатора).

Система класифікації JASO

JASO DX-1 - проєкт специфікації на моторні оливи для високонавантажених дизельних двигунів японських автовиробників, що містить процедури випробувань, застосовувані в США, Європі та Японії. Згодом специфікацію запроваджено під назвою JASO DH-1.

Довгий час японські виробники (OEM) рекомендували для застосування за межами Японії оливи категорії API CD. Однак на момент публікації жодна зі специфікацій API не враховувала зростаючих вимог до моторних олив для японських дизельних двигунів з низьким рівнем токсичності відпрацьованих газів. Тому спочатку було створено додаткову категорію API CD+, а потім проєкт нової категорії API PC-8, який так і не було реалізовано. Японська організація автомобільних стандартів (JASO) вирішила створити власну специфікацію на моторні оливи для дизельних двигунів японського виробництва. Потребу в окремій специфікації пояснюють кількома причинами:

Високий знос деталей клапанного механізму у разі застосування олив з великим вмістом диспергентів (особливо олив API CG-4). Для оцінки захисту від зносу планували проводити випробування на типовому японському двигуні Mitsubishi 4D34T.
Високотемпературні відкладення на поршнях. Як правило, верхнє кільце в японських двигунах розташоване нижче, ніж у європейських і північноамериканських, тому максимальні температури в зоні верхніх поршневих кілець істотно нижчі. Щоб максимально відповідати реальним температурним умовам, відкладення на поршні планували вимірювати на двигуні Nissan TD-25.
Дедалі ширше поширення японських двигунів із системою рециркуляції відпрацьованих газів (EGR - exhaust gas recirculation). EGR сприяє збільшенню кількості кислот згоряння, що може значно посилити корозійний знос. Тому, за даними джерела, до специфікації планували включити вимоги до мінімального лужного числа TBN (не менше 10 за методом ASTM D 4739, що приблизно відповідає 11-12 TBN за методом ASTM D 2896).

Комерційне запровадження специфікації на момент публікації планувалося на квітень 2001 року.