Как АвтоДела рассчитывает рейтинг устойчивости масел после окисления

Почему масло с хорошей вязкостью может оказаться внизу рейтинга

В исследовании моторных масел SAE 5W-30, опубликованном Роскачеством, двадцать образцов прошли ускоренное окисление. После испытания были повторно определены щелочное число и вязкость при 100 °C, измерено кислотное число окисленного масла.

На основе этих данных редакция АвтоДела подготовила отдельный рейтинг устойчивости масел после окисления. Лабораторные результаты принадлежат исследованию Роскачества, а система их сведения в единый балл является редакционной расчётной моделью АвтоДела.

20 масел прошли ускоренное окисление. Какие сохранили щелочной резерв и вязкость

Необходимость комплексной оценки хорошо видна на двух противоположных результатах.

У G-Energy Synthetic Active 5W-30 вязкость при 100 °C снизилась с 11,13 до 10,41 мм²/с и сохранилась в диапазоне SAE 30. Но TBN упало с 10,85 до 0,34 мг KOH/г — осталось немногим более 3% исходного щелочного числа.

У Elf Evolution 900 SXR 5W-30 после испытания сохранилось 6,54 мг KOH/г TBN — один из наиболее высоких результатов выборки. Однако вязкость снизилась до 9,08 мм²/с и вышла ниже границы SAE 30.

Если учитывать только этот вязкостный результат, позиция G-Energy оказалась бы значительно выше. Если смотреть только на остаточное TBN, Elf оказалось бы в верхней части рейтинга. Ни один из этих показателей отдельно не описывает результат полностью.

Поэтому рейтинг АвтоДела учитывает одновременно:

• потерю и остаток TBN;
• кислотное число после окисления;
• изменение вязкости при 100 °C;
• сохранение диапазона SAE 30.

Ниже разберём, как эти показатели переводились в баллы и почему сильный результат по одному параметру не мог полностью компенсировать критическое ухудшение другого.

Условия испытания и его ограничения подробно разобраны в материале «Метод окисления по Шору: что показывает лабораторное испытание масла». 

В основе рейтинга — два блока

Итоговая оценка складывалась из двух частей:

• кислотно-щелочная устойчивость — 60%;
• вязкостная устойчивость — 40%.

Кислотно-щелочной блок получил больший вес, поскольку в опубликованных результатах особенно заметно различалось сохранение щелочного резерва. При этом вязкостный блок остался самостоятельной и значимой частью оценки: после испытания часть образцов заметно изменила V100, а четыре масла вышли ниже диапазона SAE 30.

Из чего состоит итоговый балл

Внутри кислотно-щелочного блока веса распределялись так:

• потеря TBN — 45%;
• остаточное TBN — 45%;
• КЧ после окисления — 10%.

В пересчёте на итоговые 100 баллов потеря и остаток TBN могли дать максимум по 27 баллов, кислотное число — 6 баллов, вязкостная устойчивость — 40 баллов.

Вес КЧ был ограничен, поскольку в опубликованных данных приведено кислотное число после окисления, но отсутствуют значения свежих масел. Поэтому можно сравнить конечное КЧ образцов, но нельзя рассчитать его фактический прирост во время испытания.

Почему TBN учитывается дважды

Одного показателя недостаточно, чтобы оценить сохранение щелочного резерва.

Представим два условных масла. Оба потеряли по 4 мг KOH/г TBN, но первое начинало с 11 и сохранило 7 мг KOH/г, а второе начинало с 6 и осталось с 2 мг KOH/г. Абсолютная потеря одинакова, но конечное состояние образцов различается существенно.

Если учитывать только снижение TBN, оба масла получат одинаковую оценку. Если смотреть только на остаточное значение, преимущество могут получить продукты с высоким исходным щелочным числом, даже при заметной его потере.

Поэтому в редакционной модели одновременно учитывались:

1. потеря TBN — насколько щелочное число снизилось после окисления;
2. остаточное TBN — какой щелочной резерв сохранился после испытания.

Потеря рассчитывалась как разность между исходным и конечным значениями:

ΔTBN = TBN свежего масла − TBN после окисления

Чем меньше потеря, тем выше соответствующий подбалл. Для остаточного TBN логика обратная: более высокое конечное значение получало более высокую оценку.

Оба показателя имели одинаковый вес внутри кислотно-щелочного блока — по 45%. Такой подход одновременно учитывает динамику изменения масла и его состояние после лабораторного воздействия.

Как учитывалось кислотное число

В опубликованном массиве Роскачества указано кислотное число после ускоренного окисления, но отсутствуют значения свежих масел.

Поэтому в рейтинг вошло только конечное КЧ: внутри выборки меньшему значению соответствовал более высокий подбалл. Рассчитать фактический прирост кислотного числа для каждого образца по этим данным невозможно.

КЧ получило ограниченный вес:

• 10% внутри кислотно-щелочного блока;
• не более 6 баллов из итоговых 100.

Это означает, что кислотное число корректирует результат, сформированный прежде всего по потере и остатку TBN, но не определяет место масла самостоятельно.

Соотношение TBN и КЧ также не использовалось как отдельный критерий браковки. Эти показатели определяются разными титриметрическими методами и характеризуют разные стороны состояния масла. Поэтому случаи, когда КЧ достигало или превышало остаточное TBN, отмечались как дополнительный признак, но отдельного штрафа не получали.

Как оценивалась вязкость

В вязкостном блоке учитывалось абсолютное изменение кинематической вязкости при 100 °C:

ΔV100 = |V100 после окисления − V100 свежего масла|

Использовался модуль разницы, поскольку и разжижение, и загущение означают отклонение от исходного состояния.

Чем меньше было изменение V100, тем выше образец оценивался по вязкостной устойчивости.

Дополнительно проверялось, сохранилось ли масло после испытания в диапазоне SAE 30:

от 9,3 до менее 12,5 мм²/с при 100 °C.

Если конечная вязкость выходила за эти пределы, из вязкостного подбалла вычиталось 10 баллов.

Такое снижение отражает потерю образцом исходного вязкостного диапазона после испытания. В опубликованных результатах ниже нижней границы SAE 30 вышли Elf Evolution 900 SXR, Lukoil Genesis Armortech FD, TAIF-NK и ВМПАвто.

Как учитывалось изменение вязкости

Почему низкое остаточное TBN ограничивает итоговый балл

При обычном сложении подбаллов могла возникнуть ситуация, когда почти полностью исчерпанный щелочной резерв компенсировался хорошим сохранением вязкости.

Например, образец мог остаться в пределах SAE 30 и получить высокий вязкостный подбалл, но после испытания сохранить менее 1 мг KOH/г TBN. Без дополнительного правила такой результат мог бы оказаться выше, чем следует из фактического остаточного щелочного резерва.

Поэтому в редакционной модели были установлены верхние пределы итоговой оценки.

Ограничения по остаточному TBN

Ограничение действует как потолок, а не как отдельный штраф. Если расчётный результат уже ниже установленного предела, он не уменьшается дополнительно.

Так, при остаточном TBN 1,22 мг KOH/г итог выше 49 баллов невозможен. Если же расчётная оценка при таком TBN составляет 45 баллов, она остаётся без изменений.

Как показатели переводились в единую шкалу

TBN, КЧ и V100 имеют разные единицы измерения, поэтому напрямую складывать их нельзя. Для сведения показателей в общий рейтинг использовалось линейное нормирование внутри выборки из двадцати масел.

Лучший результат по каждому параметру принимался за 100 баллов, худший — за 0. Остальные значения распределялись между ними пропорционально.

Для показателей, где меньшая величина считалась предпочтительной, применялось обратное нормирование:

• потеря TBN;
• КЧ после окисления;
• абсолютное изменение V100.

Для остаточного TBN использовалась прямая шкала: чем выше конечное значение, тем выше подбалл.

После нормирования рассчитывались два блока:

Кислотно-щелочной блок:
45% — потеря TBN
45% — остаточное TBN
10% — КЧ после окисления

Итоговый балл:
60% — кислотно-щелочная устойчивость
40% — вязкостная устойчивость

После этого применялись снижение за выход из SAE 30 и ограничения по низкому остаточному TBN.

Все промежуточные расчёты выполнялись без округления. До целого числа округлялся только окончательный результат.

Почему одинаковые баллы означают совместное место

Если после округления два или несколько масел получали одинаковый итоговый балл, они занимали одно место.

Использовалось плотное ранжирование: после совместной позиции номера не пропускались. Например:

• 78 баллов — второе место;
• 77 баллов — третье;
• два результата по 75 баллов — совместное четвёртое;
• следующий результат — пятое место.

Разделение по десятым и сотым долям не применялось. На таком уровне небольшая разница сильнее зависит от выбранных редакционных весов, чем от очевидного преимущества одного образца над другим.

Поэтому совместное место точнее отражает близость результатов.

Что не вошло именно в рейтинг ВКО

В расчёт включались только показатели, характеризующие изменение масел после ускоренного окисления: TBN, КЧ и вязкость при 100 °C.

В итоговый балл этого рейтинга не входили:

• низкотемпературные свойства;
• стойкость к механическому сдвигу Bosch/KRL;
• противоизносные показатели;
• испаряемость;
• соответствие заявленным классам API;
• цена, происхождение и производственная площадка;
• состав пакета присадок;
• внешний вид окисленного масла;
• другие результаты исследования Роскачества.

Низкотемпературные свойства, Bosch/KRL и другие лабораторные дисциплины рассматриваются отдельно. В дальнейшем результаты отдельных рейтингов могут быть объединены в сводную оценку масел SAE 5W-30.

Цена, происхождение, производственная площадка и состав пакета присадок относятся к справочным и аналитическим характеристикам. Они могут использоваться при интерпретации результатов, но не участвовали в расчёте устойчивости после окисления.

Внешний вид занимает особое положение. Цвет, прозрачность и наличие осадка могут дополнять числовую картину, однако без единой инструментальной шкалы такие наблюдения нельзя корректно перевести в баллы. Поэтому они приводятся отдельно и не влияют на место масла.

Как следует читать результат

Итоговый балл показывает положение конкретного образца относительно остальных участников именно по результатам ускоренного окисления.

Высокое место означает, что масло лучше других участников сохранило сочетание:

• щелочного резерва;
• сравнительно невысокого КЧ;
• вязкости при 100 °C;
• диапазона SAE 30.

При этом рейтинг ВКО не заменяет другие дисциплины и не является окончательной общей оценкой масла. Он представляет один из блоков будущего сводного рейтинга.

Связанные материалы

Полный рейтинг двадцати масел и разбор позиций участников:

20 масел прошли ускоренное окисление. Какие сохранили щелочной резерв и вязкость

Условия испытания и ограничения метода:

Метод окисления по Шору — что показывает лабораторное испытание масла

Общий разбор исследования Роскачества:

Тест моторных масел SAE 5W-30 — что показало исследование Роскачества

Итог

Редакционная модель была нужна потому, что после одинакового испытания разные показатели изменялись неравномерно. Стабильная вязкость могла сочетаться с почти исчерпанным TBN, а высокий остаточный щелочной резерв — с выходом из SAE 30.

Поэтому итоговый балл объединил кислотно-щелочную и вязкостную устойчивость, а критически низкое остаточное TBN ограничивало максимальный результат. Такая схема позволяет прозрачно сравнивать образцы внутри одной дисциплины и использовать этот рейтинг как отдельный блок будущей сводной оценки.