Zrozumienie specyfikacji oleju silnikowego.

Zrozumienie roli oleju silnikowego

Olej silnikowy zmniejsza tarcie między powierzchniami

Zmniejsza zużycie

Redukuje ciepło między częściami ślizgowymi

Zmniejsza straty energii

Działa jak chłodziwo, usuwając ciepło z obszaru tarcia.

Działa jako uszczelnienie między cylindrem a pierścieniami tłokowymi.

Co to jest lepkość oleju silnikowego?

Lepkość jest miarą, która klasyfikuje opór przepływu cieczy. Ponieważ jednak olej rozrzedza się w miarę ogrzewania i gęstnieje w miarę chłodzenia, ocena lepkości oleju musi zawierać odniesienie do temperatury. Istnieją również dwa rodzaje pomiarów lepkości oleju: kinematyczny i bezwzględny (zwany również dynamicznym).

Lepkość kinematyczna oleju silnikowego jest mierzona w centystokesach (cST) lub mm2/s. Centystokes to 1/100 stoke'a. Stoke to miara określana na podstawie tego, jak bardzo określona masa (gęstość) cieczy przemieszcza się (w centymetrach) w określonym czasie, w oparciu o gramy na centymetr sześcienny przez otwór.

Oto prosty przykład lepkości kinematycznej: wywierć otwór o określonym rozmiarze w małym kubku i zatkaj go. Następnie napełnij kubek olejem silnikowym o temperaturze 100°C (212°F). Odetkaj otwór i zmierz, ile gramów oleju przepłynie przez otwór w określonym czasie. Masz teraz ocenę kinematyczną. Niestety, silniki nie działają w ten sposób. Pomiar oporu przepływu oleju w silniku jest znacznie bardziej skomplikowany.skomplikowane.

Po pierwsze, silniki nie polegają na grawitacji w celu uzyskania przepływu; cyrkulują olej pod ciśnieniem za pomocą pompy olejowej. Po drugie, olej silnikowy nie tylko kapie z otworu w kubku. Musi przemieszczać się między łożyskami i obracającymi się wałami oraz przez wąskie kanały olejowe. Gdy olej ślizga się między łożyskami i wałami oraz przez kanały, napotyka opór.

Wiedząc o tym, wróćmy do naszego przykładu kapiącego kubka. Zamiast pozostawiać górną część kubka otwartą dla atmosfery, zakręcimy go i zastosujemy ciśnienie 10 psi. Następnie przymocujemy słomkę do picia o średnicy 12″ do otworu na dnie kubka. Jeśli powtórzymy test w temperaturze -17,7 ° C (0 ° F), otrzymamy zupełnie inny wynik, a wynikiem tym będzie lepkość bezwzględna lub dynamiczna.

Innymi słowy, lepkość bezwzględna oleju silnikowego jest miarą tego, jak olej zachowuje się, gdy silnik obraca się, a olej jest pompowany. Lepkość bezwzględna/dynamiczna oleju silnikowego naprawdę mówi o tym, jak olej będzie zachowywał się podczas rozruchu zimnego silnika, gdy obraca się korbą i jak dobrze pompuje olej, gdy jest zimny.

Jak wyrażana jest lepkość oleju silnikowego?

Stowarzyszenie Inżynierów Motoryzacji (SAE) stosuje wspólną klasyfikację "XW-XX", gdzie liczba poprzedzająca "W" (zima) oznacza bezwzględną/dynamiczną niską temperaturę oleju (-17,7°C (0°F)), a druga liczba oznacza wysoką temperaturę kinematyczną oleju przy 100°C (212°F).

Ocena zimowa jest obliczana przy użyciu specjalnego urządzenia testującego zwanego symulatorem zimnego korbowania, a każdy gatunek oleju jest mierzony w mPa's. Klasa wysokotemperaturowa oleju jest mierzona w (cSt).

WAŻNA UWAGA: Przedstawione poniżej klasy oleju są testowane w różnych temperaturach! Olej 0W jest testowany w temperaturze -35°C, a olej 5W w temperaturze -30°C. Lepkości klas W są MAKSYMALNE, a lepkości klas wysokotemperaturowych są MINIMALNE.

Tak więc olej klasy 5W-30 gęstnieje mniej niż olej klasy 10W-30 w niskich temperaturach. Oznacza to, że olej 5W-30 pozwoli silnikowi szybciej obracać korbą, a pompa olejowa może łatwiej pompować olej niż olej 10W-30 w tej samej niskiej temperaturze.

W wyższych temperaturach olej klasy 5W-30 rozrzedza się szybciej niż olej klasy 5W-40 w tej samej wysokiej temperaturze.

Wskaźnik lepkości (VI)

Każdy olej rozrzedza się w miarę ogrzewania. Szybkość, z jaką olej się rozrzedza, jest wyrażana przez jego wskaźnik lepkości. Jeśli olej bardzo wolno rozrzedza się wraz ze wzrostem temperatury, jego wskaźnik lepkości jest wysoki. Innymi słowy, olej o wysokim wskaźniku lepkości utrzymuje bardziej stałą lepkość w szerokim zakresie temperatur.

Wpływ temperatury na lepkość oleju NIE jest jednolity

Rozrzedzanie lub zagęszczanie oleju nie jest liniowe. Na przykład, lepkość kinematyczna oleju zmieni się WIĘKSZO między 50°F a 59°F niż między 176°F a 185°F.

"Wskaźnik lepkości (VI) dla baz olejowych i olejów smarowych został opracowany przez Deana i Davisa ze Standard Oil w 1929 r. W tym czasie nie były dostępne oleje wielosezonowe ani syntetyczne. Dla skali VI ustalono dwa punkty graniczne. Oleje o niskiej zmianie lepkości zależnej od temperatury (oleje HVI rafinowane z ropy naftowej z Pensylwanii, olej parafinowy) znajdowały się na wysokim końcu skali.

Oleje o znacznej zmianie lepkości (oleje LVI, rafinowane z ropy naftowej z Zatoki Teksańskiej, oleje naftenowe) reprezentowały najniższy poziom. Ich VI oznaczono jako 0 - był to najgorszy możliwy VI. Wartości VI odnosiły się do olejów mineralnych. Oleje smarowe zostały następnie porównane z tymi punktami odniesienia. Jeśli olej był podobny do oleju parafinowego, VI wynosiło 100.jeśli był podobny do oleju naftenowego, przypisywano VI równe 0. Pośrodku przypisywano VI około 50. Aby zwiększyć VI do wartości wyższych niż 100, później opracowano nowe typy olejów bazowych i specjalne dodatki." -Anton Paar

VI oleju silnikowego waha się od -60 do nawet 400, w zależności od rodzaju modyfikatorów lepkości stosowanych przez rafinerię lub mieszalnię oleju. Zazwyczaj olej silnikowy zawiera od 5% do 20% dodatków poprawiających lepkość.

To ważne. Ludzie często myślą, że pierwsza i druga liczba to wartości kinematyczne. Tak nie jest. Liczba przed literą W to bezwzględna lepkość oleju podczas rozruchu w oparciu o test ASTM D5293 (symulator rozruchu zimnego silnika) i lepkość podczas pompowania w oparciu o ASTM D4684, ASTM D3829, ASTM D6821 lub ASTM D6896 (mini wiskozymetr obrotowy). Symulator rozruchu zimnego silnika symuluje rozruch zimnego silnika w różnych temperaturach.w oparciu o przewidywaną lepkość testowanego oleju. Innymi słowy, testerzy nie stosują tej samej temperatury dla każdego oleju.

Na przykład, aby uzyskać klasę 0W, olej nie może przekraczać maksymalnej lepkości 6200 mPa (megapaskali) podczas rozruchu przy -31°F (-35°C) i maksymalnej lepkości podczas pompowania 60 000 mPa przy -40°F/C.

Zobacz ten wykres, aby zrozumieć, w jaki sposób dwa oleje o tej samej liczbie pierwszej mogą mieć dwie różne lepkości bezwzględne.

Tak więc olej 5W ZAWSZE zapewni lepszą zdolność rozruchu i pompowania niż olej 10W we WSZYSTKICH temperaturach. Oczywiście ważniejsze jest stosowanie oleju 0W lub 5W w chłodniejszym klimacie, aby pomóc w rozruchu i pompowaniu, ale 0W lub 5W pomaga również w rozruchu i pompowaniu w cieplejszych temperaturach.

Przeanalizujmy teraz różnice w bezwzględnym/dynamicznym mPa dwóch olejów o tym samym numerze pierwszym: 10W40 i 10W-60.

Olej 10W-40 ma lepkość dynamiczną wynoszącą 735,42 mPa przy 0°C. Natomiast olej 10W-60 ma lepkość dynamiczną wynoszącą 1453,82 mPa przy 0°C. Oba oleje mają lepkość 10W! Tak więc, mimo że oba mają lepkość 10W, mają zupełnie inną charakterystykę rozruchu i pompowania.

Rodzaje modyfikatorów wskaźnika lepkości

Oleje zwykłe i wielosezonowe zawierają modyfikatory lepkości zarówno dla olejów konwencjonalnych, jak i syntetycznych. Producenci stosują różne produkty, takie jak rozpuszczalne w oleju polimery lub kopolimery.

Środki obniżające temperaturę krzepnięcia i temperaturę krzepnięcia

Temperatura krzepnięcia oleju to temperatura, w której olej przestaje płynąć. Dodatki obniżające temperaturę krzepnięcia spowalniają gęstnienie oleju w niższych temperaturach poprzez opóźnianie krystalizacji parafinowych składników oleju. Powoduje to obniżenie temperatury krzepnięcia.

Polepszacze wskaźnika lepkości (VII)

Ulepszacze VII to zwykle długołańcuchowe cząsteczki polimerowe o dużej masie cząsteczkowej, które zmieniają swój kształt wraz ze zmianami temperatury. Gdy są zimne, są ciasno zwinięte lub zwinięte. Gdy są zimne, nie zwiększają lepkości oleju. Jednak wraz ze wzrostem temperatury oleju cząsteczki "odwijają się", dzięki czemu zajmują więcej miejsca i zwiększają tarcie oleju silnikowego.Innymi słowy, działają jako zagęszczacz, aby zmniejszyć rozrzedzenie oleju.

- kopolimery olefin (OCP)

- polialkilometakrylany (PAMA)

- poliizobutyleny (PIB)

- polimery blokowe styrenu

- metakrylan metylu (MMA)

- kauczuk polibutadienowy (PBR)

- cis-poliizopren (kauczuk syntetyczny)

- palmitynian poliwinylu

- kaprylan poliwinylu,

- kopolimery palmitynianu winylu z octanem winylu,

Polimery VII mają jednak pewną wadę. Im wyższa masa cząsteczkowa polimeru, tym bardziej się on rozszerza. Ale im wyższa masa cząsteczkowa, tym bardziej są one podatne na "ścinanie", gdy przepływają między dwiema ruchomymi częściami. Jeśli rafineria/blender oleju używa wyższego stężenia polimerów VII o wysokiej masie cząsteczkowej, tym bardziej mogą one zapobiegać rozrzedzaniu oleju, gdy olej jest nowy. Ale w miarę jak olejW związku z tym polimery długołańcuchowe ulegają dość szybkiemu rozkładowi z powodu "ścinania" między ruchomymi częściami. W rzeczywistości w krótkim okresie czasu ścinanie spowodowane przez silnik może sprawić, że olej 5w30 będzie działał jak olej 5w20 (lub niższy). Prowadzi to do zmniejszenia ochrony silnika.

Z drugiej strony, blender/rafiner może dodać polimery o wysokiej masie cząsteczkowej wraz z polimerami o niskiej masie cząsteczkowej w połączeniu z bazą o wyższej lepkości, aby zapewnić równowagę między rozrzedzaniem w wysokiej temperaturze a dłuższą żywotnością oleju. Innymi słowy, jest to przepis, który zależy od indywidualnego rafinera/blendera.

Podsumowując

Nowoczesne oleje silnikowe są mieszanką oleju bazowego z dodatkami zmniejszającymi rozrzedzenie w wyższych temperaturach i innymi dodatkami zmniejszającymi gęstnienie w niższych temperaturach. Oprócz dodatków związanych z lepkością, rafinerie i mieszalniki dodają dodatki antykorozyjne, modyfikujące tarcie, detergentowe i przeciwpieniące.

Wybór lepkości i jakości surowca bazowego, a także rodzajów i ilości dodatków zależy całkowicie od rafinerii lub niezależnego blendera. Jest to przepis oparty na cenie surowców i reputacji jakości, jaką rafineria lub blender chce osiągnąć.