Att förstå specifikationerna för motorolja.

Förståelse för motoroljans roll

Motorolja minskar friktionen mellan ytor

Minskar slitage

Minskar värmen mellan glidande delar

Minskar energiförlusten

Fungerar som en kylvätska för att avlägsna värme från friktionsområdet

Fungerar som tätning mellan cylindern och kolvringarna

Vad är motoroljans viskositet?

Viskositet är ett mått som kategoriserar en vätskas motstånd mot flöde. Men eftersom olja tunnas ut när den värms upp och tjocknar när den kyls måste oljans viskositetsbeteckning innehålla en temperaturreferens. Det finns också två typer av mätningar av oljors viskositet: Kinematisk och absolut (även kallad dynamisk).

Motoroljans kinematiska viskositet mäts i centistokes (cST) eller mm2/s. En centistoke är 1/100 av en stoke. En stoke är ett mått som anger hur mycket en viss massa (densitet) av vätska rör sig (i centimeter) under en viss tidsperiod, baserat på gram per kubikcentimeter genom en öppning.

Här är ett enkelt exempel på kinematisk viskositet: borra ett hål av en viss storlek i en liten kopp och plugga igen det. Fyll sedan koppen med motorolja vid 100 °C (212 °F). Plugga igen hålet och mät hur många gram olja som rinner genom hålet under en viss tidsperiod. Du har nu ett kinematiskt värde. Tyvärr fungerar inte motorer på det sättet. Att mäta oljans motstånd mot flöde i en motor är mycket mer kompliceratkomplicerad.

För det första förlitar sig motorer inte på gravitation för att få flöde, utan de cirkulerar olja under tryck med hjälp av en oljepump. För det andra droppar inte motorolja bara ur ett hål i en kopp. Den måste röra sig mellan lager och roterande axlar och genom trånga oljegalleripassager. När oljan glider mellan lager och axlar och genom passager utsätts den för luftmotstånd.

Med den vetskapen går vi tillbaka till vårt exempel med den droppande koppen. Istället för att låta toppen av koppen vara öppen mot atmosfären sätter vi på ett lock och applicerar ett tryck på 10 psi. Därefter fäster vi ett sugrör på 12 tum i hålet längst ner på koppen. Om vi upprepar testet vid -17,7 °C (0 °F) får vi ett helt annat resultat och detta resultat kommer att vara dess absoluta eller dynamiska viskositet.

Med andra ord är motoroljans absoluta viskositet ett mått på hur oljan beter sig när motorn startas och oljan pumpas. En motoroljas absoluta/dynamiska viskositet säger egentligen hur oljan beter sig vid kallstart när du vevar och hur bra den pumpar när den är kall.

Hur uttrycks motoroljans viskositet?

Society of Automotive Engineers (SAE) använder en gemensam klassificering "XW-XX", där siffran före "W" (vinter) är oljans absoluta/dynamiska lågtemperatur (-17,7°C (0°F) prestanda och den andra siffran representerar oljans kinematiska högtemperatur vid 100° C (212°F).

Vinterklassificeringen beräknas med hjälp av en speciell testutrustning som kallas kallstartsimulator och varje oljeklass mäts i mPa's. Oljans högtemperaturklass mäts i (cSt).

VIKTIGT OBS: Oljekvaliteterna som visas nedan testas vid olika temperaturer! En 0W-olja testas vid -35°C medan 5W-oljan testas vid -30°C. Viskositeten i W-kvaliteterna är MAXIMALT tillåtna, medan viskositeten i högtemperaturkvaliteterna är MINIMALT tillåtna

Vid kallt väder tjocknar alltså en 5W-30-olja mindre än en 10W-30-olja. Det innebär att en 5W-30-olja får din motor att veva snabbare och att oljepumpen kan pumpa mer än en 10W-30-olja vid samma kalla temperatur.

Vid högre temperaturer tunnas en 5W-30-olja ut snabbare än en 5W-40-olja vid samma höga temperatur.

Viskositetsindex (VI)

All olja tunnas ut när den värms upp. Hur snabbt oljan tunnas ut bestäms av dess viskositetsindex. Om oljan tunnas ut mycket långsamt när temperaturen ökar har den ett högt VI. Med andra ord har en olja med högt VI en jämnare viskositet över ett brett temperaturintervall.

Temperaturens effekt på oljans viskositet är INTE enhetlig

Oljans förtunning eller förtjockning är inte linjär. Till exempel kommer en oljas kinematiska viskositet att förändras MER mellan 50°F och 59°F än mellan 176°F och 185°F.

"Viskositetsindex (VI) för bas- och smörjoljor utvecklades av Dean och Davis från Standard Oil år 1929. Vid denna tidpunkt fanns inga flergradiga oljor och inga syntetiska oljor tillgängliga. För VI-skalan sattes två gränspunkter. Oljor med låg temperaturberoende viskositetsförändring (HVI-oljor raffinerade från Pennsylvania råolja, paraffinolja) låg i den höga änden av skalan.

Deras VI angavs med 100, vilket representerade det bästa VI. Oljor med betydande viskositetsförändring (LVI-oljor, raffinerade från råolja från Texas Gulf, naftenisk olja) representerade den nedre gränsen. Deras VI angavs med 0 - detta var det sämsta möjliga VI. VI-värdena avsåg mineraloljor. Smörjoljor jämfördes sedan med dessa riktmärken. Om oljan liknade den paraffiniska oljan, var ett VI på 100tilldelades; om den liknade den nafteniska oljan tilldelades ett VI på 0. I mitten skulle ett VI på cirka 50 tilldelas. För att öka VI till värden högre än 100 utvecklades senare nya basoljetyper och specialadditiv." -Anton Paar

Motoroljans VI varierar från -60 till så mycket som 400, beroende på vilka typer av viskositetsmodifierare som raffinaderiet eller oljeblandaren använder. Vanligtvis innehåller motorolja mellan 5 och 20 % viskositetsförbättrande tillsatser.

Detta är viktigt. Många tror att de första och andra siffrorna är kinematiska värden. Det är de inte. Siffran före W är oljans absoluta viskositet vid start baserat på ASTM TEST D5293 cold-cranking simulator) och pumpviskositet baserat på ASTM D4684, ASTM D3829, ASTM D6821 eller ASTM D6896 (mini rotary viscometer). Vid cold-cranking simuleras kallstart av en motor vid olika temperaturerbaserat på den beräknade viskositeten för den olja som testas. Med andra ord använder testarna inte samma temperatur för varje olja.

För att uppnå en 0W-klassning får oljan t.ex. inte överskrida en maximal startviskositet på 6 200 mPa (megapascal) vid -31°F (-35°C) och en maximal pumpviskositet på 60 000 mPa vid -40° F/C.

Se detta diagram för att förstå hur två oljor med samma första nummer kan ha två olika absoluta viskositeter.

Så en 5W-olja ger ALLTID bättre start- och pumpförmåga än en 10W vid ALLA temperaturer. Självklart är det viktigare att använda en 0W- eller 5W-olja i kallare klimat för att underlätta start- och pumpförmåga, men en 0W eller 5W hjälper även start- och pumpförmåga i varmare temperaturer.

Låt oss nu undersöka skillnaderna i absolut/dynamisk mPa för två oljor med samma första nummer: 10W40 och 10W-60

10W-40 har en dynamisk viskositet på 735,42 mPa vid 0°C. Men 10W-60 har en dynamisk viskositet på 1453,82 mPa vid 0°C. Båda oljorna är 10W! Så även om de båda är 10W har de helt olika start- och pumpningsegenskaper.

Typer av modifierare av viskositetsindex

Straight grade och multi-grade olja innehåller viskositetsmodifierare för både konventionell och syntetisk olja. Tillverkarna använder en mängd olika produkter, som oljelösliga polymerer eller sampolymerer.

Deprimerande ämnen som ger upphov till en förvirring

En oljas flytpunkt är den temperatur vid vilken oljan inte längre flyter. Tillsatser som sänker flytpunkten gör att oljan tjocknar långsammare vid lägre temperaturer genom att fördröja kristalliseringen av de paraffiniska komponenterna i oljan. Detta sänker flytpunktens temperatur.

Förbättrare av viskositetsindex (VII)

VII-förbättrare är vanligtvis långkedjiga polymermolekyler med hög molekylvikt som ändrar form vid temperaturförändringar. När de är kalla är de tätt hopvikta eller rullade. När de är kalla ökar de inte oljans viskositet. Men när oljans temperatur stiger "rullas" molekylerna upp/ner. De tar upp mer utrymme och ökar friktionen i motoroljan för attkompensera för oljans värmeförtunnande egenskaper. Med andra ord fungerar de som ett förtjockningsmedel för att minska oljeförtunnningen.

- olefinsampolymerer (OCP)

- polyalkylmetakrylater (PAMA)

- polyisobutylener (PIB)

- Blockpolymerer av styren

- metylmetakrylat (MMA)

- polybutadiengummi (PBR)

- cis-polyisopren (ett syntetiskt gummi)

- polyvinylpalmitat

- polyvinylkaprylat,

- Sampolymerer av vinylpalmitat och vinylacetat,

Men det finns en nackdel med polymer VII. Ju högre molekylvikt polymeren har, desto mer expanderar den. Men ju högre molekylvikt, desto mer benägna är de att "skjuvas" när de flyter mellan två rörliga delar. Om en oljeraffinader/blender använder en högre koncentration av VII-polymerer med hög molekylvikt, desto mer kan de förhindra oljeförtunning när oljan är ny. Men när oljanunder en längre tid skadar skjuvningen polymererna och minskar dess förmåga att bibehålla den angivna viskositeten. Därför bryts långkedjiga polymerer ned ganska snabbt på grund av "skjuvning" mellan rörliga delar. Under en kort tidsperiod kan faktiskt den skjuvning som orsakas av motorn få en 5w30-olja att fungera som 5w20 (eller lägre). Detta leder till ett minskat motorskydd.

Å andra sidan kan en blender/förädlare tillsätta högmolekylära polymerer tillsammans med lågmolekylära polymerer i kombination med en basolja med högre viskositet för att skapa en balans mellan högtemperaturförtunning och längre oljelivslängd. Med andra ord är det ett recept som är upp till den enskilda förädlaren/blendern.

Sammanfattningsvis

Moderna motoroljor är en blandning av en basolja med tillsatser för att minska förtunningen vid högre temperaturer och andra tillsatser för att minska förtjockningen vid kallare temperaturer. Förutom viskositetsrelaterade tillsatser tillsätter raffinaderier och blandare antikorrosiva, friktionsmodifierande, detergenter och skumdämpande tillsatser.

Valet av basmaterialets viskositet och kvalitet samt typen och mängden tillsatser är helt upp till raffinaderiet eller den oberoende blandaren. Det är ett recept som baseras på råvarupriset och det kvalitetsrykte som raffinaderiet eller blandaren vill uppnå.