Înțelegerea specificațiilor pentru uleiul de motor.

Înțelegerea rolului uleiului de motor

Uleiul de motor reduce frecarea dintre suprafețe

Reduce uzura

Reduce căldura între piesele care alunecă

Reduce pierderea de energie

Acționează ca un agent de răcire pentru a îndepărta căldura din zona de frecare

Acționează ca o garnitură de etanșare între cilindru și inelele pistonului

Ce este vâscozitatea uleiului de motor?

Vâscozitatea este o măsură care clasifică rezistența la curgere a unui lichid. Cu toate acestea, deoarece uleiul se subțiază pe măsură ce se încălzește și se îngroașă pe măsură ce se răcește, clasificarea vâscozității uleiului trebuie să includă o referință de temperatură. Există, de asemenea, două tipuri de măsurători ale vâscozității uleiului: cinematică și absolută (numită și dinamică).

Vâscozitatea cinematică a uleiului de motor se măsoară în centistokes (cST) sau mm2/s. Un centistoke reprezintă 1/100 dintr-un stoke. Un stoke este o măsură determinată de cât de mult se mișcă o anumită masă (densitate) de lichid (în centimetri) într-o perioadă de timp, pe baza gramajelor pe centimetru cub printr-un orificiu.

Iată un exemplu simplu de vâscozitate cinematică; faceți o gaură de o anumită dimensiune într-un pahar mic și astupați-o. Apoi umpleți paharul cu ulei de motor la 100° C (212°F). Destupați gaura și măsurați câte grame de ulei curg prin gaură pe parcursul unei perioade de timp stabilite. Aveți acum un indice cinematic. Din păcate, motoarele nu funcționează în acest fel. Măsurarea rezistenței uleiului la curgere într-un motor este mult mai dificilă.complicat.

În primul rând, motoarele nu se bazează pe gravitație pentru a obține curgerea; ele fac să circule uleiul sub presiune cu ajutorul unei pompe de ulei. În al doilea rând, uleiul de motor nu se scurge pur și simplu dintr-o gaură într-o cupă. El trebuie să se deplaseze între rulmenți și arbori rotativi și prin pasaje înguste ale galeriei de ulei. Pe măsură ce uleiul alunecă între rulmenți și arbori și prin pasaje, el întâmpină rezistență.

Știind acest lucru, să ne întoarcem la exemplul nostru cu paharul care picură. În loc să lăsăm partea superioară a paharului deschisă la atmosferă, îl vom astupa și vom aplica o presiune de 10 psi. Apoi, vom atașa un pai de 12″ la gaura de la baza paharului. Dacă vom repeta testul la -17,7°C (0°F), vom obține un rezultat complet diferit, iar acest rezultat va fi vâscozitatea absolută sau dinamică.

Cu alte cuvinte, vâscozitatea absolută a uleiului de motor este o măsură a modului în care se comportă uleiul atunci când motorul pornește și uleiul este pompat. Vâscozitatea absolută/dinamică a unui ulei de motor vă spune cu adevărat cum se va comporta uleiul la pornire la rece, când porniți motorul și cât de bine pompează la rece.

Cum se exprimă vâscozitatea uleiului de motor?

Societatea Inginerilor de Automobile (SAE) utilizează o clasificare comună "XW-XX", unde numărul care precede "W" (iarnă) reprezintă temperatura joasă absolută/dinamică a uleiului (-17,7°C (0°F), iar celălalt număr reprezintă temperatura înaltă cinematică a uleiului la 100° C (212°F).

Indicele de iarnă este calculat cu ajutorul unui aparat special de testare numit simulator de pornire la rece, iar fiecare grad de ulei este măsurat în mPa's. Gradul de temperatură ridicată al uleiului este măsurat în (cSt).

NOTĂ IMPORTANTĂ: Clasele de ulei prezentate mai jos sunt testate la temperaturi diferite! Un ulei 0W este testat la -35°C, în timp ce uleiul 5W este testat la -30°C. Vâscozitățile claselor W sunt MAXIME admise, în timp ce vâscozitățile claselor pentru temperaturi ridicate sunt MINIME.

Așadar, un ulei de calitate 5W-30 se îngroașă mai puțin decât un ulei de calitate 10W-30 pe vreme rece. Aceasta înseamnă că un ulei 5W-30 va permite motorului să pornească mai repede și pompa de ulei poate pompa mai ușor decât un ulei 10W-30 la aceeași temperatură rece.

La temperaturi mai ridicate, un ulei de calitate 5W-30 se diluează mai repede decât un ulei de calitate 5W-40 la aceeași temperatură ridicată.

Indicele de vâscozitate (VI)

Toate uleiurile se subțiază pe măsură ce se încălzesc. Rata de subțiere a uleiului este exprimată prin indicele de vâscozitate. Dacă uleiul are o rată foarte lentă de subțiere pe măsură ce crește temperatura, atunci indicele de vâscozitate este ridicat. Cu alte cuvinte, un ulei cu indice de vâscozitate ridicat menține o vâscozitate mai constantă pe o gamă largă de temperaturi.

Efectul temperaturii asupra vâscozității uleiului NU este uniform

Subțierea sau îngroșarea uleiului nu este liniară. De exemplu, vâscozitatea cinematică a unui ulei se va modifica MAI MULT între 50°F și 59°F decât între 176°F și 185°F.

"Indicele de vâscozitate (VI) pentru stocurile de bază și uleiurile lubrifiante a fost dezvoltat de Dean și Davis de la Standard Oil în anul 1929. La acea vreme, nu erau disponibile uleiuri multigrad și nici uleiuri sintetice. Pentru scara VI, au fost stabilite două puncte limită. Uleiurile cu o variație a vâscozității dependentă de temperatură scăzută (uleiuri HVI rafinate din țiței din Pennsylvania, ulei parafinic) se aflau la capătul superior al scalei.

VI-ul lor a fost indicat cu 100, ceea ce reprezintă cel mai bun VI. Uleiurile cu modificări semnificative ale vâscozității (uleiuri LVI, rafinate din petrol brut din Texas, ulei naftenic) reprezintă limita inferioară. VI-ul lor a fost indicat cu 0 - acesta fiind cel mai rău VI posibil. Valorile VI se refereau la uleiurile minerale. Uleiurile lubrifiante au fost apoi comparate cu aceste valori de referință. Dacă uleiul era similar cu uleiul parafinic, un VI de 100era atribuit; dacă era similar cu uleiul naftenic, se atribuia un VI de 0. La mijloc, se atribuia un VI de aproximativ 50. Pentru a crește VI la valori mai mari de 100, s-au dezvoltat ulterior noi tipuri de uleiuri de bază și aditivi speciali." -Anton Paar

VI al uleiului de motor variază de la -60 la 400, în funcție de tipurile de modificatori de vâscozitate utilizate de rafinărie sau de amestecătorul de ulei. În mod obișnuit, uleiul de motor conține între 5% și 20% aditivi de îmbunătățire a vâscozității.

Acest lucru este important. Oamenii cred adesea că primul și al doilea număr sunt ambele valori cinematice. Nu este așa. Numărul dinaintea lui W este vâscozitatea absolută a uleiului în timpul demarării pe baza testului ASTM TEST D5293 (simulator de demaraj la rece) și vâscozitatea de pompare pe baza ASTM D4684, ASTM D3829, ASTM D6821 sau ASTM D6896 (mini-vizometru rotativ). Demarajul la rece simulează pornirea la rece a unui motor la diferite temperaturipe baza vâscozității proiectate a uleiului testat. Cu alte cuvinte, testerii nu folosesc aceeași temperatură pentru fiecare ulei.

De exemplu, pentru a obține o clasificare 0W, uleiul nu trebuie să depășească o vâscozitate maximă de 6200 mPa (megapascal) la pornire la -35°C (-31°F) și o vâscozitate maximă la pompare de 60.000 mPa la -40° F/C.

Consultați acest grafic pentru a înțelege cum două uleiuri cu același prim număr pot avea două vâscozități absolute diferite.

Astfel, un ulei de 5W va oferi ÎNTOTDEAUNA o capacitate de pornire și de pompare mai bună decât un ulei de 10W la TOATE temperaturile. Evident, este mai important să folosiți un ulei de 0W sau 5W în climatele mai reci pentru a ajuta la pornirea și capacitatea de pompare, dar un ulei de 0W sau 5W ajută la pornirea și capacitatea de pompare și la temperaturi mai ridicate.

Acum să examinăm diferențele în mPa absolut/dinamic a două uleiuri cu același număr inițial: 10W40 și 10W-60.

Uleiul 10W-40 are o vâscozitate dinamică de 735,42 mPa @ 0°C. Dar uleiul 10W-60 are o vâscozitate dinamică de 1453,82 mPa @ 0°C. Ambele uleiuri sunt de 10W! Deci, chiar dacă ambele sunt de 10W, au caracteristici de pornire și de pompare complet diferite.

Tipuri de modificatori ai indicelui de vâscozitate

Uleiul de calitate simplă și uleiul multigrad conțin modificatori de vâscozitate atât pentru uleiul convențional, cât și pentru cel sintetic. Producătorii folosesc o varietate de produse, cum ar fi polimeri sau copolimeri solubili în ulei.

Depresoare de punct de turnare și de punct de turnare

Punctul de curgere al unui ulei este temperatura la care uleiul nu mai curge. Aditivii deprimanți ai punctului de curgere încetinesc îngroșarea uleiului la temperaturi mai scăzute prin întârzierea cristalizării componentelor parafinice ale uleiului. Acest lucru scade temperaturile punctului de curgere.

Îmbunătățitori ai indicelui de vâscozitate (VII)

Îmbunătățitorii VII sunt, de obicei, molecule de polimer cu lanț lung, cu greutate moleculară mare, care își schimbă forma odată cu schimbările de temperatură. La rece, sunt pliate strâns sau încolăcite. Când sunt în stare rece, nu măresc vâscozitatea uleiului. Cu toate acestea, pe măsură ce temperatura uleiului crește, moleculele se "dezarhivează/dezvarsă", astfel că ocupă mai mult spațiu și măresc frecarea uleiului de motor pentru aCu alte cuvinte, acestea acționează ca un agent de îngroșare pentru a reduce subțierea uleiului.

- copolimeri de olefine (OCP)

- metacrilați de polialchil (PAMA)

- poli-izobutilene (PIB)

- polimeri bloc de stiren

- metilmetacrilat de metil (MMA)

- cauciuc polibutadienic (PBR)

- cis-poliizopren (un cauciuc sintetic)

- palmitat de polivinil

- caprilat de polivinil,

- copolimeri de palmitat de vinil cu acetat de vinil,

Dar există și un dezavantaj al polimerilor VII. Cu cât greutatea moleculară a polimerului este mai mare, cu atât se extinde mai mult. Dar cu cât greutatea moleculară este mai mare, cu atât sunt mai predispuși la "forfecare" atunci când curg între două părți în mișcare. Dacă un rafinator/amestecator de petrol folosește o concentrație mai mare de polimeri VII cu greutate moleculară mare, cu atât mai mult pot preveni subțierea uleiului atunci când acesta este nou. Dar pe măsură ce uleiulacumulează kilometri, forfecarea deteriorează polimerii și reduce de fapt capacitatea acestuia de a menține vâscozitatea declarată. Prin urmare, polimerii cu lanț lung se descompun destul de repede din cauza "forfecării" între piesele în mișcare. De fapt, într-o perioadă scurtă de timp, forfecarea cauzată de motor poate face ca un ulei 5w30 să se comporte ca un ulei 5w20 (sau mai mic). Acest lucru duce la o scădere a protecției motorului.

Pe de altă parte, un blender/rafinator poate adăuga polimeri cu greutate moleculară mare și polimeri cu greutate moleculară mică, împreună cu un stoc de bază cu vâscozitate mai mare, pentru a asigura un echilibru între diluarea la temperaturi ridicate și o durată de viață mai lungă a uleiului. Cu alte cuvinte, este o rețetă care depinde de fiecare rafinator/blender în parte.

Pe scurt

Uleiurile de motor moderne sunt un amestec de ulei de bază cu aditivi pentru a reduce subțierea la temperaturi ridicate și alți aditivi pentru a reduce îngroșarea la temperaturi mai scăzute.Pe lângă aditivii legați de vâscozitate, rafinăriile și amestecatorii adaugă aditivi anticorozivi, modificatori de frecare, detergenți și antispumanți.

Alegerea vâscozității și a calității stocului de bază, precum și a tipurilor și cantităților de aditivi sunt în totalitate la latitudinea rafinatorului sau a blenderului independent. Este o rețetă care se bazează pe prețul materiilor prime și pe reputația calității pe care rafinatorul sau blenderul dorește să o obțină.