De specificaties van motorolie begrijpen.

De rol van motorolie begrijpen

Motorolie vermindert de wrijving tussen oppervlakken

Vermindert slijtage

Vermindert warmte tussen glijdende onderdelen

Vermindert energieverlies

Werkt als een koelmiddel om warmte van het wrijvingsgebied te verwijderen

Werkt als afdichting tussen de cilinder en de zuigerveren

Wat is de viscositeit van motorolie?

Viscositeit is een meting die de stromingsweerstand van een vloeistof categoriseert. Omdat olie echter dunner wordt als het verwarmt en dikker als het afkoelt, moet de viscositeitswaarde van de olie een temperatuurreferentie bevatten. Er zijn ook twee soorten olieviscositeitsmetingen: kinematisch en absoluut (ook dynamisch genoemd).

De kinematische viscositeit van motorolie wordt gemeten in centistokes (cST) of mm2/s. Een centistoke is 1/100 van een stoke. Een stoke is een meting die wordt bepaald door hoeveel een bepaalde massa (dichtheid) vloeistof beweegt (in centimeters) gedurende een bepaalde tijd, gebaseerd op grammen per kubieke centimeter door een opening.

Hier is een eenvoudig voorbeeld van kinematische viscositeit: boor een gaatje van een bepaalde grootte in een klein bekertje en stop het dicht. Vul het bekertje vervolgens met motorolie van 100° C. Haal het gaatje los en meet hoeveel gram olie er door het gaatje stroomt gedurende een bepaalde tijd. Je hebt nu een kinematische waarde. Helaas werken motoren niet op die manier. Het meten van de stromingsweerstand van olie in een motor is veel moeilijker dan het meten van de stromingsweerstand van olie in een motor.ingewikkeld.

Ten eerste vertrouwen motoren niet op de zwaartekracht om olie te laten stromen; ze laten olie onder druk circuleren met behulp van een oliepomp. Ten tweede druppelt motorolie niet zomaar uit een gat in een beker. De olie moet zich verplaatsen tussen lagers en draaiende assen en door nauwe doorgangen in de oliegalerij. Terwijl de olie tussen lagers en assen en door doorgangen glijdt, ondervindt het weerstand.

Dit wetende, gaan we terug naar ons voorbeeld van een druppelende beker. In plaats van de bovenkant van de beker open te laten voor de atmosfeer, sluiten we de beker af en oefenen we een druk van 10 psi uit. Vervolgens bevestigen we een drinkrietje van 12 inch aan het gat onderin de beker. Als we de test herhalen bij -17,7°C (0°F) krijgen we een heel ander resultaat en dit resultaat zal de absolute of dynamische viscositeit zijn.

Met andere woorden, de absolute viscositeit van motorolie is een maat voor hoe de olie zich gedraagt als de motor start en de olie wordt rondgepompt. De absolute/dynamische viscositeit van een motorolie vertelt je eigenlijk hoe de olie zich gedraagt bij een koude start als je de motor start en hoe goed de olie pompt als hij koud is.

Hoe wordt de viscositeit van motorolie uitgedrukt?

De Society of Automotive Engineers (SAE) gebruikt een gangbare classificatie van "XW-XX", waarbij het getal voor de "W" (winter) de absolute/dynamische lage-temperatuurprestatie van de olie is (-17,7°C (0°F) en het andere getal de kinematische hoge temperatuur van de olie bij 100° C (212°F).

De Winterclassificatie wordt berekend met een speciaal testapparaat dat een simulator voor koud starten wordt genoemd en elke olieklasse wordt gemeten in mPa's. De hogetemperatuurklasse van de olie wordt gemeten in (cSt).

BELANGRIJKE OPMERKING: de hieronder getoonde oliekwaliteiten zijn getest bij verschillende temperaturen! Een 0W-olie is getest bij -35°C, terwijl de 5W-olie is getest bij -30°C. De viscositeiten van de W-kwaliteiten zijn MAXIMAAL toelaatbaar, terwijl de viscositeiten van de hoge temperatuurkwaliteiten MINIMAAL toelaatbaar zijn.

Een 5W-30-olie wordt dus minder dik dan een 10W-30-olie bij koud weer. Dat betekent dat een 5W-30-olie ervoor zorgt dat je motor sneller aanslaat en de oliepomp gemakkelijker kan pompen dan een 10W-30-olie bij dezelfde koude temperatuur.

Bij hogere temperaturen wordt een 5W-30-klasse sneller dunner dan een 5W-40-klasse olie bij dezelfde hoge temperatuur.

Viscositeitsindex (VI)

Alle olie wordt dunner als het warmer wordt. De snelheid waarmee de olie dunner wordt, wordt uitgedrukt door de viscositeitsindex. Als de olie heel langzaam dunner wordt als de temperatuur stijgt, dan is de VI hoog. Met andere woorden, een olie met een hoge VI behoudt een consistentere viscositeit over een breed temperatuurbereik.

Het effect van temperatuur op olieviscositeit is NIET uniform

Olie wordt niet lineair dunner of dikker. De kinematische viscositeit van een olie verandert bijvoorbeeld MEER tussen 50°F en 59°F dan tussen 176°F en 185°F.

"De viscositeitsindex (VI) voor basis- en smeeroliën werd ontwikkeld door Dean en Davis van Standard Oil in het jaar 1929. In die tijd waren er nog geen multi-grade oliën en geen synthetische oliën beschikbaar. Voor de VI-schaal werden twee grenspunten vastgesteld. Oliën met een lage temperatuurafhankelijke viscositeitsverandering (HVI-oliën geraffineerd uit Pennsylvania crudes, paraffinische olie) zaten aan de hoge kant van de schaal.

Hun VI werd aangeduid met 100, wat de beste VI vertegenwoordigde. Oliën met een significante viscositeitsverandering (LVI-oliën, geraffineerd uit Texas Golf crudes, naftenische olie) vertegenwoordigden het laagste segment. Hun VI werd aangeduid met 0 - dit was de slechtst mogelijke VI. De VI-waarden hadden betrekking op minerale oliën. Smeeroliën werden vervolgens vergeleken met deze benchmarks. Als de olie vergelijkbaar was met de paraffinische olie, was een VI van 100werd toegekend; als het vergelijkbaar was met de naftenische olie, werd een VI van 0 toegekend. In het midden werd een VI van ongeveer 50 toegekend. Om de VI te verhogen tot waarden hoger dan 100, werden later nieuwe basisolietypen en speciale additieven ontwikkeld." -Anton Paar

De VI van motorolie varieert van -60 tot wel 400, afhankelijk van de soorten viscositeitmodificatoren die de raffinaderij of oliemenger gebruikt. Motorolie bevat meestal tussen 5% en 20% viscositeitverbeteraar-additieven.

Dit is belangrijk. Mensen denken vaak dat het eerste en tweede getal beide kinematische waarden zijn. Dat is niet zo. Het getal voor de W is de absolute viscositeit van de olie tijdens het starten op basis van ASTM TEST D5293 simulator voor koud starten) en de pompviscositeit op basis van ASTM D4684, ASTM D3829, ASTM D6821 of ASTM D6896 (mini roterende viscositeitsmeter). Het koud starten simuleert de koude start van een motor bij verschillende temperaturen.gebaseerd op de verwachte viscositeit van de te testen olie. Met andere woorden, testers gebruiken niet voor elke olie dezelfde temperatuur.

Om bijvoorbeeld een 0W-classificatie te krijgen, mag de olie niet hoger zijn dan een maximale startviscositeit van 6200 mPa (megapascal) bij -31°F (-35°C) en een maximale pompviscositeit van 60.000 mPa bij -40°F/C.

Zie deze grafiek om te begrijpen hoe twee oliën met hetzelfde eerste nummer twee verschillende absolute viscositeiten kunnen hebben.

Dus een 5W-olie zal ALTIJD beter starten en pompen dan een 10W-olie bij ALLE temperaturen. Het is duidelijk belangrijker om een 0W- of 5W-olie te gebruiken in koudere klimaten om het starten en pompen te bevorderen, maar een 0W- of 5W-olie bevordert ook het starten en pompen bij warmere temperaturen.

Laten we nu eens kijken naar de verschillen in absolute/dynamische mPa van twee oliën met hetzelfde eerste getal: 10W40 en 10W-60

De 10W-40 heeft een dynamische viscositeit van 735,42 mPa @ 0°C. Maar de 10W-60 olie heeft een dynamische viscositeit van 1453,82 mPa @ 0°C. Beide oliën zijn 10W! Dus ook al zijn ze allebei 10W, ze hebben totaal verschillende start- en pompeigenschappen.

Soorten viscositeitsindexmodificatoren

Straight grade en multi-grade olie bevatten viscositeitmodificatoren voor zowel conventionele als synthetische olie. Fabrikanten gebruiken verschillende producten, zoals in olie oplosbare polymeren of copolymeren.

Gietpunt- en gietpuntverlagers

Het vloeipunt van een olie is de temperatuur waarbij de olie niet meer vloeit. Additieven met een vloeipuntverlagend effect vertragen het indikken van olie bij lagere temperaturen door de kristallisatie van de paraffinische bestanddelen van olie te vertragen. Dit verlaagt de vloeipunttemperatuur.

Viscositeitsindexverbeteraars (VII)

VII-verbeteraars zijn meestal polymeermoleculen met lange ketens en een hoog moleculair gewicht die van vorm veranderen bij temperatuurveranderingen. Als ze koud zijn, zijn ze strak opgevouwen of opgerold. Als ze koud zijn, verhogen ze de viscositeit van de olie niet. Als de temperatuur van de olie echter stijgt, "ontrollen/ontvouwen" de moleculen zich. Ze nemen dus meer ruimte in en verhogen de wrijving van de motorolie om de viscositeit van de olie te verhogen.Met andere woorden, ze werken als een verdikkingsmiddel om het dunner worden van de olie te verminderen.

- alkeencopolymeren (OCP)

- polyalkylmethacrylaten (PAMA)

- polyisobutyleen (PIB)

- styreen blokpolymeren

- methylmetacrylaat (MMA)

- polybutadieenrubber (PBR)

- cis-polyisopreen (een synthetisch rubber)

- polyvinylpalmitaat

- polyvinylcaprylaat,

- copolymeren van vinylpalmitaat met vinylacetaat,

Maar polymeer VII heeft een keerzijde. Hoe hoger het molecuulgewicht van het polymeer, hoe meer het expandeert. Maar hoe hoger het molecuulgewicht, hoe meer het vatbaar is voor "afschuiven" als het tussen twee bewegende delen vloeit. Als een olieraffinadeur/menger een hogere concentratie polymeren met een hoog molecuulgewicht VII gebruikt, kunnen ze het dunner worden van olie voorkomen als de olie nieuw is. Maar als de oliekilometers accumuleert, beschadigt de afschuiving de polymeren en vermindert zelfs het vermogen om de opgegeven viscositeit te behouden. Daarom breken polymeren met lange ketens vrij snel af door "afschuiving" tussen bewegende delen. In feite kan de afschuiving die door de motor wordt veroorzaakt, er in korte tijd voor zorgen dat een 5w30-olie zich gedraagt als een 5w20-olie (of olie met een lagere viscositeit). Dit leidt tot een verminderde bescherming van de motor.

Aan de andere kant kan een blender/raffineerder enkele polymeren met een hoog moleculair gewicht toevoegen samen met polymeren met een laag moleculair gewicht in combinatie met een basisgrondstof met een hogere viscositeit om een balans te vinden tussen verdunning bij hoge temperaturen en een langere levensduur van de olie. Met andere woorden, het is een recept dat de individuele raffineerder/blender bepaalt.

Samengevat

Moderne motoroliën zijn een mengsel van een basisolie met additieven om het verdunnen bij hogere temperaturen te verminderen en andere additieven om het indikken bij koudere temperaturen te verminderen. Naast viscositeitsgerelateerde additieven voegen raffinaderijen en mengers ook anticorrosieve, wrijvingswijzigende, reinigende en antischuimadditieven toe.

De keuze van de viscositeit en kwaliteit van de basisgrondstof, samen met de soorten en hoeveelheden additieven, is volledig aan de raffinadeur of onafhankelijke blender. Het is een recept dat gebaseerd is op de prijs van de grondstoffen en de kwaliteitsreputatie die de raffinadeur of blender wil bereiken.