Κατανόηση των προδιαγραφών του λιπαντικού κινητήρα.

Κατανόηση του ρόλου του λιπαντικού κινητήρα

Το λάδι κινητήρα μειώνει την τριβή μεταξύ των επιφανειών

Μειώνει τη φθορά

Μειώνει τη θερμότητα μεταξύ των ολισθαίνοντων μερών

Μειώνει την απώλεια ενέργειας

Λειτουργεί σαν ψυκτικό μέσο για την απομάκρυνση της θερμότητας από την περιοχή τριβής

Λειτουργεί ως στεγανοποίηση μεταξύ του κυλίνδρου και των δακτυλίων του εμβόλου

Τι είναι το ιξώδες του λιπαντικού κινητήρα;

Το ιξώδες είναι μια μέτρηση που κατηγοριοποιεί την αντίσταση ενός υγρού στη ροή. Ωστόσο, δεδομένου ότι το πετρέλαιο λεπταίνει καθώς θερμαίνεται και πυκνώνει καθώς ψύχεται, η αξιολόγηση του ιξώδους του λαδιού πρέπει να περιλαμβάνει μια αναφορά θερμοκρασίας. Υπάρχουν επίσης δύο τύποι μέτρησης του ιξώδους του λαδιού: κινηματικό και απόλυτο (που ονομάζεται επίσης δυναμικό).

Το κινηματικό ιξώδες του λιπαντικού κινητήρα μετριέται σε centistokes (cST) ή mm2/s. Ένα centistokes είναι το 1/100 ενός stoke. Το Stoke είναι μια μέτρηση που καθορίζεται από το πόσο μια συγκεκριμένη μάζα (πυκνότητα) υγρού κινείται (σε εκατοστά) κατά τη διάρκεια μιας χρονικής περιόδου, με βάση τα γραμμάρια ανά κυβικό εκατοστό μέσω ενός ανοίγματος.

Ακολουθεί ένα απλό παράδειγμα κινηματικού ιξώδους: ανοίξτε μια οπή καθορισμένου μεγέθους σε ένα μικρό κύπελλο και βουλώστε την. Στη συνέχεια γεμίστε το κύπελλο με λάδι κινητήρα στους 100° C (212°F). Ξεβουλώστε την οπή και μετρήστε πόσα γραμμάρια λαδιού ρέουν μέσα από την οπή κατά τη διάρκεια ενός καθορισμένου χρονικού διαστήματος. Τώρα έχετε μια κινηματική τιμή. Δυστυχώς, οι κινητήρες δεν λειτουργούν με αυτόν τον τρόπο. Η μέτρηση της αντίστασης του λαδιού στη ροή σε έναν κινητήρα είναι πολύ πιο δύσκολη.περίπλοκο.

Πρώτον, οι κινητήρες δεν βασίζονται στη βαρύτητα για να επιτύχουν ροή- κυκλοφορούν το λάδι υπό πίεση χρησιμοποιώντας μια αντλία λαδιού. Δεύτερον, το λάδι του κινητήρα δεν στάζει απλώς από μια τρύπα σε ένα κύπελλο. Πρέπει να ταξιδέψει μεταξύ των ρουλεμάν και των περιστρεφόμενων αξόνων και μέσα από στενούς διαύλους της γαλαρίας λαδιού. Καθώς το λάδι γλιστρά μεταξύ των ρουλεμάν και των αξόνων και μέσα από τους διαύλους, συναντά αντίσταση.

Γνωρίζοντας αυτό, ας επιστρέψουμε στο παράδειγμα με το κύπελλο που στάζει. Αντί να αφήσουμε το πάνω μέρος του κυπέλλου ανοιχτό στην ατμόσφαιρα, θα το καλύψουμε και θα εφαρμόσουμε πίεση 10 psi. Στη συνέχεια, θα συνδέσουμε ένα καλαμάκι πόσης 12″ στην οπή στο κάτω μέρος του κυπέλλου. Αν επαναλάβουμε τη δοκιμή στους -17,7°C (0°F) θα έχουμε ένα εντελώς διαφορετικό αποτέλεσμα και αυτό το αποτέλεσμα θα είναι το απόλυτο ή δυναμικό ιξώδες.

Με άλλα λόγια, το απόλυτο ιξώδες του λιπαντικού κινητήρα είναι ένα μέτρο του πώς συμπεριφέρεται το λιπαντικό όταν ο κινητήρας σπινθηρίζει και το λάδι αντλείται. Το απόλυτο/δυναμικό ιξώδες ενός λιπαντικού κινητήρα σας λέει πραγματικά πώς θα συμπεριφερθεί το λιπαντικό κατά την κρύα εκκίνηση όταν σπινθηρίζετε και πόσο καλά αντλεί όταν είναι κρύο.

Πώς εκφράζεται το ιξώδες του λιπαντικού κινητήρα;

Η Society of Automotive Engineers (SAE) χρησιμοποιεί μια κοινή ταξινόμηση "XW-XX", όπου ο αριθμός που προηγείται του "W" (χειμώνας) είναι η απόλυτη/δυναμική χαμηλή θερμοκρασία του λιπαντικού (-17,7°C (0°F) απόδοση και ο άλλος αριθμός αντιπροσωπεύει την κινηματική υψηλή θερμοκρασία του λιπαντικού στους 100° C (212°F).

Η βαθμολογία Winter υπολογίζεται με τη χρήση μιας ειδικής συσκευής δοκιμών που ονομάζεται προσομοιωτής ψυχρής στρέψης και κάθε βαθμός λαδιού μετράται σε mPa's. Ο βαθμός υψηλής θερμοκρασίας του λαδιού μετράται σε (cSt).

ΣΗΜΑΝΤΙΚΗ ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Οι ποιότητες λαδιών που εμφανίζονται παρακάτω δοκιμάζονται σε διαφορετικές θερμοκρασίες! Ένα λάδι 0W δοκιμάζεται στους -35°C ενώ το λάδι 5W στους -30°C. Τα ιξώδη των ποιοτήτων W είναι τα ΜΕΓΙΣΤΑ επιτρεπτά, ενώ τα ιξώδη των ποιοτήτων υψηλής θερμοκρασίας είναι τα ΕΛΑΧΙΣΤΑ.

Έτσι, ένα λιπαντικό βαθμού 5W-30 πυκνώνει λιγότερο από ένα λιπαντικό βαθμού 10W-30 σε κρύο καιρό. Αυτό σημαίνει ότι ένα λιπαντικό 5W-30 θα επιτρέψει στον κινητήρα σας να ξεκινήσει γρηγορότερα και η αντλία λαδιού μπορεί να το αντλήσει ευκολότερα από ένα λιπαντικό 10W-30 στην ίδια κρύα θερμοκρασία.

Σε υψηλότερες θερμοκρασίες, ένα λιπαντικό βαθμού 5W-30 αραιώνει πιο γρήγορα από ένα λιπαντικό βαθμού 5W-40 στην ίδια υψηλή θερμοκρασία.

Δείκτης ιξώδους (VI)

Όλα τα λιπαντικά αραιώνουν καθώς θερμαίνονται. Ο ρυθμός με τον οποίο αραιώνει το λιπαντικό εκφράζεται από το δείκτη ιξώδους του. Εάν το λιπαντικό έχει πολύ αργό ρυθμό αραίωσης καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία, τότε ο δείκτης VI του είναι υψηλός. Με άλλα λόγια, ένα λιπαντικό με υψηλό VI διατηρεί ένα πιο σταθερό ιξώδες σε ένα ευρύ φάσμα θερμοκρασιών.

Η επίδραση της θερμοκρασίας στο ιξώδες του λαδιού ΔΕΝ είναι ομοιόμορφη

Για παράδειγμα, το κινηματικό ιξώδες ενός λαδιού θα αλλάξει ΜΕΓΑΛΥΤΕΡΑ μεταξύ 50°F και 59°F από ό,τι μεταξύ 176°F και 185°F.

"Ο δείκτης ιξώδους (VI) για τα βασικά αποθέματα και τα λιπαντικά έλαια αναπτύχθηκε από τους Dean και Davis της Standard Oil το έτος 1929. Εκείνη την εποχή δεν υπήρχαν πολυβάθμια έλαια και συνθετικά έλαια. Για την κλίμακα VI ορίστηκαν δύο οριακά σημεία. Τα έλαια με χαμηλή μεταβολή του ιξώδους που εξαρτάται από τη θερμοκρασία (έλαια HVI εξευγενισμένα από αργά πετρέλαια της Πενσυλβάνια, παραφινικά έλαια) βρίσκονταν στο υψηλότερο σημείο της κλίμακας.

Το VI τους αναγραφόταν με 100, το οποίο αντιπροσώπευε το καλύτερο VI. Τα έλαια με σημαντική μεταβολή του ιξώδους (LVI-έλαια, εξευγενισμένα από αργά πετρέλαια του Κόλπου του Τέξας, ναφθενικά έλαια) αντιπροσώπευαν το χαμηλό άκρο. Το VI τους αναγραφόταν με 0 - αυτό ήταν το χειρότερο δυνατό VI. Οι τιμές VI αφορούσαν τα ορυκτέλαια. Τα λιπαντικά έλαια συγκρίθηκαν στη συνέχεια με αυτά τα σημεία αναφοράς. Εάν το έλαιο ήταν παρόμοιο με το παραφινικό έλαιο, ένα VI 100Αν ήταν παρόμοιο με το ναφθενικό έλαιο, αντιστοιχούσε ένα VI 0. Στη μέση, αντιστοιχούσε ένα VI γύρω στο 50. Για να αυξηθεί το VI σε τιμές μεγαλύτερες του 100, αναπτύχθηκαν αργότερα νέοι τύποι βασικών ελαίων και ειδικά πρόσθετα." -Anton Paar

Το VI του πετρελαίου κίνησης κυμαίνεται από -60 έως και 400, ανάλογα με τους τύπους των βελτιωτικών ιξώδους που χρησιμοποιούνται από το διυλιστήριο ή το μίξερ πετρελαίου. Συνήθως, το πετρέλαιο κίνησης περιέχει από 5% έως 20% πρόσθετα βελτίωσης ιξώδους.

Αυτό είναι σημαντικό. Ο αριθμός πριν από το W είναι το απόλυτο ιξώδες του λαδιού κατά την εκκίνηση με βάση το ASTM TEST D5293 (προσομοίωση ψυχρής εκκίνηση) και το ιξώδες άντλησης με βάση τα ASTM D4684, ASTM D3829, ASTM D6821 ή ASTM D6896 (μίνι περιστροφικό ιξωδόμετρο). Η ψυχρή εκκίνηση προσομοιώνει την ψυχρή εκκίνηση ενός κινητήρα σε διάφορες θερμοκρασίες.με βάση το προβλεπόμενο ιξώδες του εξεταζόμενου λαδιού. Με άλλα λόγια, οι δοκιμαστές δεν χρησιμοποιούν την ίδια θερμοκρασία για κάθε λάδι.

Για παράδειγμα, για να επιτευχθεί η βαθμολογία 0W, το λιπαντικό δεν πρέπει να υπερβαίνει το μέγιστο ιξώδες εκκίνησης των 6200 mPa (megapascal) στους -31°F (-35°C) και το μέγιστο ιξώδες άντλησης των 60.000 mPa στους -40° F/C.

Δείτε αυτό το διάγραμμα για να καταλάβετε πώς δύο έλαια με τον ίδιο πρώτο αριθμό μπορούν να έχουν δύο διαφορετικά απόλυτα ιξώδη.

Έτσι, ένα λιπαντικό 5W θα παρέχει ΠΑΝΤΑ καλύτερη ικανότητα εκκίνησης και άντλησης από ένα 10W σε ΟΛΕΣ τις θερμοκρασίες. Προφανώς, είναι πιο σημαντικό να χρησιμοποιείτε λιπαντικό 0W ή 5W σε ψυχρότερα κλίματα για να βοηθήσετε την ικανότητα εκκίνησης και άντλησης, αλλά ένα λιπαντικό 0W ή 5W βοηθά επίσης την ικανότητα εκκίνησης και άντλησης και σε θερμότερες θερμοκρασίες.

Ας εξετάσουμε τώρα τις διαφορές στα απόλυτα/δυναμικά mPa δύο λιπαντικών με τον ίδιο πρώτο αριθμό: 10W40 και 10W-60.

Το λάδι 10W-40 έχει δυναμικό ιξώδες 735,42 mPa @ 0°C. Αλλά το λάδι 10W-60 έχει δυναμικό ιξώδες 1453,82 mPa @ 0°C. Και τα δύο λάδια είναι 10W! Επομένως, παρόλο που είναι και τα δύο 10W, έχουν εντελώς διαφορετικά χαρακτηριστικά εκκίνησης και άντλησης.

Τύποι τροποποιητών του δείκτη ιξώδους

Τα λιπαντικά άμεσης και πολλαπλής ποιότητας περιέχουν τροποποιητές ιξώδους τόσο για τα συμβατικά όσο και για τα συνθετικά λιπαντικά. Οι κατασκευαστές χρησιμοποιούν μια ποικιλία προϊόντων, όπως πετρελαιοδιαλυτά πολυμερή ή συμπολυμερή.

Σημείο ροής και κατασταλτικά σημείου ροής

Το σημείο ροής ενός λαδιού είναι η θερμοκρασία στην οποία το λάδι δεν ρέει πλέον. Τα πρόσθετα που μειώνουν το σημείο ροής επιβραδύνουν την πύκνωση του λαδιού σε χαμηλότερες θερμοκρασίες καθυστερώντας την κρυστάλλωση των παραφινικών συστατικών του λαδιού. Αυτό μειώνει τις θερμοκρασίες του σημείου ροής.

Βελτιωτικά δείκτη ιξώδους (VII)

Τα βελτιωτικά VII είναι συνήθως πολυμερή μόρια μακράς αλυσίδας, υψηλού μοριακού βάρους, που αλλάζουν το σχήμα τους με τις αλλαγές της θερμοκρασίας. Όταν είναι κρύα, είναι διπλωμένα σφιχτά ή τυλιγμένα. Όταν είναι σε κρύα κατάσταση, δεν αυξάνουν το ιξώδες του λαδιού. Ωστόσο, καθώς η θερμοκρασία του λαδιού αυξάνεται, τα μόρια "ξετυλίγονται/αποτυλίγονται". Έτσι καταλαμβάνουν περισσότερο χώρο και αυξάνουν την τριβή του λιπαντικού κινητήρα για νααντισταθμίζουν τα χαρακτηριστικά θερμικής αραίωσης του λαδιού. Με άλλα λόγια, δρουν ως πυκνωτικό για τη μείωση της αραίωσης του λαδιού.

- συμπολυμερή ολεφινών (OCP)

- πολυαλκυλομεθακρυλικά (PAMA)

- πολυισοβουτυλένια (PIB)

- πολυμερή μπλοκ στυρενίου

- μεθυλομεθακρυλικό (MMA)

- καουτσούκ πολυβουταδιενίου (PBR)

- cis-polyisoprene (συνθετικό καουτσούκ)

- παλμιτικό πολυβινύλιο

- καπρυλικό πολυβινύλιο,

- συμπολυμερή παλμιτικού βινυλίου με οξικό βινύλιο,

Αλλά υπάρχει ένα μειονέκτημα στα πολυμερή VII. Όσο υψηλότερο είναι το μοριακό βάρος του πολυμερούς, τόσο περισσότερο διαστέλλεται. Αλλά όσο υψηλότερο είναι το μοριακό βάρος, τόσο περισσότερο είναι επιρρεπείς σε "διάτμηση" καθώς ρέουν μεταξύ δύο κινούμενων μερών. Εάν ένας διυλιστής/αναμείκτης πετρελαίου χρησιμοποιεί υψηλότερη συγκέντρωση πολυμερών VII υψηλού μοριακού βάρους, τόσο περισσότερο μπορούν να αποτρέψουν την αραίωση του πετρελαίου όταν το πετρέλαιο είναι νέο. Αλλά καθώς το πετρέλαιοσυσσωρεύονται χιλιόμετρα, η διάτμηση καταστρέφει τα πολυμερή και στην πραγματικότητα μειώνει την ικανότητά του να διατηρεί το δηλωμένο ιξώδες. Ως εκ τούτου, τα πολυμερή μακράς αλυσίδας διασπώνται αρκετά γρήγορα λόγω της "διάτμησης" μεταξύ των κινούμενων μερών. Στην πραγματικότητα, σε σύντομο χρονικό διάστημα, η διάτμηση που προκαλείται από τον κινητήρα μπορεί να κάνει ένα λιπαντικό 5w30 να συμπεριφέρεται σαν λιπαντικό 5w20 (ή χαμηλότερα). Αυτό οδηγεί σε μείωση της προστασίας του κινητήρα.

Από την άλλη πλευρά, ένας αναδευτήρας/διυλιστής μπορεί να προσθέσει μερικά πολυμερή υψηλού μοριακού βάρους μαζί με πολυμερή χαμηλού μοριακού βάρους σε συνδυασμό με ένα βασικό απόθεμα με υψηλότερο ιξώδες για να παρέχει μια ισορροπία μεταξύ της αραίωσης σε υψηλές θερμοκρασίες και της μεγαλύτερης διάρκειας ζωής του λαδιού. Με άλλα λόγια, είναι μια συνταγή που εξαρτάται από τον εκάστοτε αναδευτήρα/διυλιστή.

Συνοπτικά

Τα σύγχρονα λιπαντικά κινητήρων είναι ένα μείγμα από ένα βασικό λιπαντικό με πρόσθετα για τη μείωση της αραίωσης σε υψηλότερες θερμοκρασίες και άλλα πρόσθετα για τη μείωση της πήξης σε χαμηλότερες θερμοκρασίες.Εκτός από τα πρόσθετα που σχετίζονται με το ιξώδες, οι διυλιστές και οι αναμείκτες προσθέτουν αντιδιαβρωτικά, τροποποιητικά τριβής, απορρυπαντικά και αντι-αφριστικά πρόσθετα.

Η επιλογή του ιξώδους και της ποιότητας του βασικού αποθέματος, καθώς και οι τύποι και οι ποσότητες των πρόσθετων εξαρτώνται πλήρως από τον διυλιστή ή τον ανεξάρτητο αναμικτήρα. Πρόκειται για μια συνταγή που βασίζεται στην τιμή των πρώτων υλών και στη φήμη ποιότητας που επιθυμεί να επιτύχει ο διυλιστής ή ο αναμικτήρας.