Moottoriöljyn määritysten ymmärtäminen.

Moottoriöljyn merkityksen ymmärtäminen

Moottoriöljy vähentää pintojen välistä kitkaa

Vähentää kulumista

Vähentää lämpöä liukuvien osien välillä

Vähentää energian menetystä

Toimii jäähdytysnesteen tavoin poistaen lämpöä kitka-alueelta.

Toimii tiivisteenä sylinterin ja männänrenkaiden välillä.

Mikä on moottoriöljyn viskositeetti?

Viskositeetti on mittaustapa, joka luokittelee nesteen virtausvastuksen. Koska öljy kuitenkin ohenee lämmetessään ja sakeutuu jäähtyessään, öljyn viskositeettiluokituksessa on oltava lämpötilaviite. Öljyn viskositeettimittauksia on myös kahta eri tyyppiä: kinemaattinen ja absoluuttinen (myös dynaaminen).

Moottoriöljyn kinemaattinen viskositeetti mitataan sentistokkeina (cST) tai mm2/s. Sentistokki on 1/100 stokista. Stokki on mitta, joka määräytyy sen mukaan, kuinka paljon tietty nestemassa (tiheys) liikkuu (senttimetreinä) tietyn ajanjakson aikana, perustuen grammoihin kuutiosenttimetriä kohti aukon läpi.

Tässä on yksinkertainen esimerkki kinemaattisesta viskositeetista; poraa pieneen kuppiin tietyn kokoinen reikä ja tulppaa se. Täytä kuppi moottoriöljyllä, jonka lämpötila on 100° C. Irrota reikä ja mittaa, kuinka monta grammaa öljyä virtaa reiän läpi tietyn ajan kuluessa. Nyt sinulla on kinemaattinen luokitus. Valitettavasti moottorit eivät toimi näin. Öljyn virtausvastuksen mittaaminen moottorissa on paljon vaikeampaa kuin öljyn virtausvastuksen mittaaminen.monimutkaista.

Ensinnäkin moottorit eivät luota painovoimaan virtauksen aikaansaamiseksi, vaan ne kierrättävät öljyä paineen alaisena öljypumpun avulla. Toiseksi moottoriöljy ei vain tipu kupin reiästä. Sen on kuljettava laakereiden ja pyörivien akselien välissä ja kapeiden öljykanavien kautta. Kun öljy liukuu laakereiden ja akselien välissä ja kanavien kautta, se kohtaa vastusta.

Sen sijaan, että jättäisimme kupin yläosan avoimeksi ilmakehälle, korkitamme sen ja asetamme siihen 10 psi:n paineen. Seuraavaksi kiinnitämme 12 tuuman juomapillin kupin pohjassa olevaan reikään. Jos toistamme testin -17,7 °C:ssa, saamme täysin erilaisen tuloksen, ja tämä tulos on absoluuttinen tai dynaaminen viskositeetti.

Toisin sanoen moottoriöljyn absoluuttinen viskositeetti mittaa sitä, miten öljy käyttäytyy, kun moottori käynnistyy ja öljyä pumpataan. Moottoriöljyn absoluuttinen/dynaaminen viskositeetti kertoo, miten öljy käyttäytyy kylmäkäynnistyksen yhteydessä, kun moottori käynnistyy ja miten hyvin se pumppaa kylmänä.

Miten moottoriöljyn viskositeetti ilmaistaan?

Society of Automotive Engineers (SAE) käyttää yleistä luokittelua "XW-XX", jossa "W" (talvi) -merkkiä edeltävä numero on öljyn absoluuttinen/dynaaminen matalalämpötila (-17,7 °C) ja toinen numero öljyn kinemaattinen korkealämpötila 100 °C:ssa (212 °F).

Winter-luokitus lasketaan erityisellä testauslaitteistolla, jota kutsutaan kylmäkäyntisimulaattoriksi, ja kukin öljyluokka mitataan mPa:na. Öljyn korkean lämpötilan luokka mitataan (cSt).

TÄRKEÄ HUOMAUTUS: Alla esitetyt öljylaadut on testattu eri lämpötiloissa! 0W-öljy on testattu -35 °C:ssa, kun taas 5W-öljy on testattu -30 °C:ssa. W-öljyjen viskositeetit ovat MAKSIMOITUJA sallittuja, kun taas korkean lämpötilan öljyjen viskositeetit ovat MINIMOITUJA.

Näin ollen 5W-30-luokan öljy sakeutuu vähemmän kuin 10W-30-luokan öljy kylmällä säällä. 5W-30-öljyn ansiosta moottori käynnistyy nopeammin ja öljypumppu pumppaa öljyä helpommin kuin 10W-30-öljyä samassa kylmässä lämpötilassa.

Korkeissa lämpötiloissa 5W-30-luokan öljy ohenee nopeammin kuin 5W-40-luokan öljy samassa korkeassa lämpötilassa.

Viskositeetti-indeksi (VI)

Kaikki öljyt ohenevat lämmetessään. Öljyn ohenemisnopeus ilmaistaan sen viskositeetti-indeksillä. Jos öljyn ohenemisnopeus on hyvin hidas lämpötilan noustessa, öljyn viskositeetti-indeksi on korkea. Toisin sanoen korkean viskositeetti-indeksin omaavan öljyn viskositeetti pysyy tasaisempana laajalla lämpötila-alueella.

Lämpötilan vaikutus öljyn viskositeettiin EI ole tasainen.

Öljyn oheneminen tai sakeutuminen ei ole lineaarista. Esimerkiksi öljyn kinemaattinen viskositeetti muuttuu 50°F ja 59°F välillä enemmän kuin 176°F ja 185°F välillä.

"Standard Oilin Dean ja Davis kehittivät viskositeetti-indeksin (VI) perusöljyille ja voiteluöljyille vuonna 1929. Tuohon aikaan ei ollut saatavilla moniasteisia öljyjä eikä synteettisiä öljyjä. VI-asteikolle asetettiin kaksi raja-arvoa. Öljyt, joiden viskositeettimuutos on alhainen lämpötilariippuvainen (Pennsylvanian raakaöljyistä jalostetut HVI-öljyt, parafiiniöljyt), olivat asteikon korkeimmassa päässä.

Niiden VI-arvoksi merkittiin 100, mikä edusti parasta VI-arvoa. Öljyt, joiden viskositeetti muuttui merkittävästi (LVI-öljyt, jotka on jalostettu Texasinlahden raakaöljystä, nafteeniöljyt), edustivat alinta ääripäätä. Niiden VI-arvoksi merkittiin 0 - tämä oli huonoin mahdollinen VI-arvo. VI-arvot koskivat mineraaliöljyjä. Voiteluöljyjä verrattiin näihin vertailuarvoihin. Jos öljy oli samanlainen kuin parafiiniöljy, VI-arvoksi merkittiin 100. Jos öljy oli samankaltainen kuin parafiiniöljy, VI-arvo oli 100.Jos se oli samankaltainen kuin nafteeninen öljy, sille annettiin VI-arvo 0. Jos se oli samankaltainen kuin nafteeninen öljy, sille annettiin VI-arvo 0. Jos VI-arvo oli noin 50, sille annettiin VI-arvo 50. Jotta VI-arvo saatiin nostettua yli 100:n, kehitettiin myöhemmin uusia perusöljytyyppejä ja erikoislisäaineita." -Anton Paar.

Moottoriöljyn VI-arvo vaihtelee -60:stä jopa 400:aan riippuen jalostamon tai öljyn sekoittajan käyttämistä viskositeettimodifiointiaineista. Moottoriöljyssä on tyypillisesti 5-20 prosenttia viskositeettia parantavia lisäaineita.

Tämä on tärkeää. Ihmiset luulevat usein, että ensimmäinen ja toinen luku ovat kinemaattisia arvoja, mutta näin ei ole. W-kirjainta edeltävä luku on öljyn absoluuttinen viskositeetti käynnistyksen aikana ASTM TEST D5293 kylmäkäynnistyssimulaattorin perusteella) ja pumppausviskositeetti ASTM D4684, ASTM D3829, ASTM D6821 tai ASTM D6896 (minikierrosviskosimetri) perusteella. Kylmäkäynnistys simuloi moottorin kylmäkäynnistystä eri lämpötiloissa.testattavan öljyn ennustetun viskositeetin perusteella. Toisin sanoen testaajat eivät käytä samaa lämpötilaa jokaiselle öljylle.

Esimerkiksi 0W-luokituksen saavuttamiseksi öljyn viskositeetti ei saa ylittää 6200 mPa (megapascal) käynnistysviskositeettia -31°F (-35°C) lämpötilassa eikä 60 000 mPa pumppausviskositeettia -40°F/C lämpötilassa.

Katso tätä taulukkoa, jotta ymmärrät, miten kahdella öljyllä, joilla on sama alkunumero, voi olla kaksi eri absoluuttista viskositeettia.

Näin ollen 5W-öljy tarjoaa AINA paremman käynnistys- ja pumppukyvyn kuin 10W-öljy KAIKISSA lämpötiloissa. On selvää, että 0W- tai 5W-öljyn käyttö on tärkeämpää kylmemmissä ilmastoissa käynnistys- ja pumppukyvyn parantamiseksi, mutta 0W- tai 5W-öljy auttaa käynnistys- ja pumppukykyä myös lämpimämmissä lämpötiloissa.

Tarkastellaan nyt kahden öljyn, joiden ensimmäinen numero on sama: 10W40 ja 10W-60, absoluuttisen/dynaamisen mPa:n eroja.

10W-40-öljyn dynaaminen viskositeetti on 735,42 mPa @ 0°C. Mutta 10W-60-öljyn dynaaminen viskositeetti on 1453,82 mPa @ 0°C. Molemmat öljyt ovat 10W:tä! Vaikka molemmat ovat 10W:tä, niiden käynnistys- ja pumppausominaisuudet ovat täysin erilaiset.

Viskositeetti-indeksin modifiointiaineiden tyypit

Sekä tavanomaiset että synteettiset öljyt sisältävät viskositeetin muokkaajia. Valmistajat käyttävät erilaisia tuotteita, kuten öljyliukoisia polymeerejä tai kopolymeerejä.

Valumispiste ja valumispistettä alentavat aineet

Öljyn jähmepiste on lämpötila, jossa öljy ei enää virtaa. Jähmepistettä alentavat lisäaineet hidastavat öljyn sakeutumista alhaisemmissa lämpötiloissa hidastamalla öljyn parafiinisten komponenttien kiteytymistä. Tämä alentaa jähmepistelämpötilaa.

Viskositeetti-indeksin parannusaineet (VII)

VII-parannusaineet ovat yleensä pitkäketjuisia, suurimolekyylipainoisia polymeerimolekyylejä, jotka muuttavat muotoaan lämpötilan muuttuessa. Kylmänä ne ovat tiukasti taittuneet tai käärittyjä. Kylmässä tilassa ne eivät lisää öljyn viskositeettia. Öljyn lämpötilan noustessa molekyylit kuitenkin "purkautuvat/taittuvat". Niinpä ne vievät enemmän tilaa ja lisäävät moottoriöljyn kitkaa moottoriöljynkompensoivat öljyn lämpöä ohentavia ominaisuuksia. Toisin sanoen ne toimivat sakeuttajana vähentäen öljyn ohenemista.

- olefiinikopolymeerit (OCP)

- polyalkyylimetakrylaatit (PAMA)

- polyisobuteenit (PIB)

- styreeniblokkipolymeerit

- metyylimetakrylaatti (MMA)

- polybutadieenikumi (PBR)

- cis-polyisopreeni (synteettinen kumi)

- polyvinyylipalmitaatti

- polyvinyylikaprylaatti,

- vinyylipalmitaatin ja vinyyliasetaatin kopolymeerit,

Mutta VII-polymeerillä on myös huono puoli. Mitä suurempi on polymeerin molekyylipaino, sitä enemmän se laajenee. Mutta mitä suurempi on molekyylipaino, sitä alttiimpia ne ovat "leikkautumiselle" virratessaan kahden liikkuvan osan välissä. Jos öljynjalostaja/sekoittaja käyttää suurempaa pitoisuutta korkean molekyylipainon VII-polymeerejä, sitä enemmän ne voivat estää öljyn ohenemista, kun öljy on uutta. Mutta kun öljy on uutta, sitä enemmän ne voivat estää öljyn ohenemista.kilometrejä kertyy, leikkautuminen vahingoittaa polymeerejä ja itse asiassa vähentää sen kykyä ylläpitää ilmoitettua viskositeettia. Siksi pitkäketjuiset polymeerit hajoavat melko nopeasti liikkuvien osien välisestä "leikkautumisesta" johtuen. Itse asiassa moottorin aiheuttama leikkautuminen voi lyhyessä ajassa saada 5w30-öljyn toimimaan kuin 5w20-öljy (tai alhaisempi). Tämä johtaa moottorin suojauksen heikkenemiseen.

Toisaalta sekoittaja/jalostaja voi lisätä korkean molekyylipainon polymeerejä sekä matalan molekyylipainon polymeerejä yhdessä korkeamman viskositeetin omaavan perusöljyn kanssa tasapainottaakseen korkean lämpötilan ohenemisen ja pidemmän öljyn käyttöiän. Toisin sanoen resepti riippuu yksittäisestä sekoittajasta/jalostajasta.

Yhteenvetona

Nykyaikaiset moottoriöljyt ovat sekoitus perusöljyä, johon on lisätty lisäaineita, jotka vähentävät ohenemista korkeammissa lämpötiloissa, ja muita lisäaineita, jotka vähentävät sakeutumista kylmemmissä lämpötiloissa.Viskositeettiin liittyvien lisäaineiden lisäksi jalostajat ja sekoittajat lisäävät korroosionesto-, kitkaa muokkaavia, pesuaine- ja vaahdonestolisäaineita.

Perusöljyn viskositeetin ja laadun valinta sekä lisäaineiden tyypit ja määrät ovat täysin jalostajan tai riippumattoman sekoittajan päätettävissä. Resepti perustuu raaka-aineiden hintaan ja jalostajan tai sekoittajan haluamaan laatuun.