Розуміння специфікацій моторних олив.

Розуміння ролі моторної оливи

Моторна олива зменшує тертя між поверхнями

Зменшує знос

Зменшує нагрівання між частинами, що ковзають

Зменшує втрату енергії

Діє як охолоджуюча рідина, відводячи тепло від зони тертя

Виконує функцію ущільнення між циліндром і поршневими кільцями

Що таке в'язкість моторної оливи?

В'язкість - це показник, який класифікує опір рідини течії. Однак, оскільки олія розріджується при нагріванні і загусає при охолодженні, показник в'язкості оливи повинен включати температурну прив'язку. Існує два типи вимірювання в'язкості оливи: кінематичне і абсолютне (також зване динамічним).

Кінематична в'язкість моторної оливи вимірюється в сантистоксах (cST) або мм2/с. Сантистокс - це 1/100 частина стоку. Сток - це величина, що визначає, наскільки певна маса (густина) рідини переміщується (в сантиметрах) за певний проміжок часу, виходячи з грамів на кубічний сантиметр через отвір.

Ось простий приклад кінематичної в'язкості: просвердліть отвір заданого розміру в маленькій чашці і закрийте його пробкою. Потім наповніть чашку моторною оливою при температурі 100 ° C (212 ° F). Від'єднайте пробку і виміряйте, скільки грамів оливи витікає через отвір за певний проміжок часу. Тепер у вас є кінематичний показник. На жаль, двигуни так не працюють. Вимірювання опору течії оливи в двигуні - набагато складнішескладно.

По-перше, двигуни не покладаються на силу тяжіння для отримання потоку; вони циркулюють масло під тиском за допомогою масляного насоса. По-друге, моторне масло не просто капає з отвору в чашці. Воно повинно рухатися між підшипниками і обертовими валами і через вузькі канали масляної галереї. Коли масло ковзає між підшипниками і валами і через канали, воно стикається з опором.

Знаючи це, повернемося до нашого прикладу з чашкою, що капає. Замість того, щоб залишити верхню частину чашки відкритою для атмосфери, ми закриємо її кришкою і застосуємо тиск 10 фунтів на квадратний дюйм. Потім ми прикріпимо 12-дюймову соломинку для пиття до отвору в нижній частині чашки. Якщо ми повторимо тест при -17,7°C (0°F), ми отримаємо зовсім інший результат, і цей результат буде абсолютною або динамічною в'язкістю.

Іншими словами, абсолютна в'язкість моторної оливи - це міра поведінки оливи під час прокручування колінчастого валу двигуна і прокачування оливи. Абсолютна/динамічна в'язкість моторної оливи показує, як олива поводитиметься під час холодного запуску, коли ви прокручуєте колінчастий вал, і наскільки добре вона прокачується в холодному стані.

Як виражається в'язкість моторної оливи?

Товариство автомобільних інженерів (SAE) використовує загальну класифікацію "XW-XX", де число, що стоїть перед "W" (зима), означає абсолютні/динамічні низькотемпературні характеристики оливи (-17,7°C (0°F)), а інше число - кінематичну високу температуру оливи при 100°C (212°F).

Зимовий рейтинг розраховується за допомогою спеціального випробувального приладу, який називається симулятором холодного пуску, і кожен клас оливи вимірюється в мПа. Високотемпературний клас оливи вимірюється в (cSt).

ВАЖЛИВА ПРИМІТКА: Наведені нижче марки олив випробовуються при різних температурах! Олива 0W випробовується при -35°C, в той час як олива 5W випробовується при -30°C. В'язкість марок W є МАКСИМАЛЬНО допустимою, в той час як в'язкість високотемпературних марок є МІНІМАЛЬНОЮ.

Так, олива класу 5W-30 менше загусає в холодну погоду, ніж олива класу 10W-30. Це означає, що олива 5W-30 дозволить вашому двигуну швидше обертатися, а масляному насосу легше перекачувати її, ніж оливу 10W-30 при тій самій низькій температурі.

При високих температурах олива марки 5W-30 розріджується швидше, ніж олива марки 5W-40 при тій же високій температурі.

Індекс в'язкості (VI)

Всі оливи розріджуються при нагріванні. Швидкість розрідження оливи виражається її індексом в'язкості. Якщо олива розріджується дуже повільно при підвищенні температури, то її індекс в'язкості високий. Іншими словами, олива з високим індексом в'язкості зберігає більш стабільну в'язкість в широкому діапазоні температур.

Вплив температури на в'язкість оливи НЕ є рівномірним

Розрідження або згущення оливи відбувається нелінійно. Наприклад, кінематична в'язкість оливи змінюється БІЛЬШЕ в діапазоні від 50°F до 59°F, ніж в діапазоні від 176°F до 185°F.

"Індекс в'язкості (VI) для базових олив і мастил був розроблений Діном і Девісом з компанії Standard Oil в 1929 році. У той час не було ні багатосортних олив, ні синтетичних олив. Для шкали VI були встановлені дві граничні точки. Оливи з низькою температурозалежною зміною в'язкості (HVI оливи, рафіновані з пенсильванської нафти, парафінові оливи) знаходилися на верхньому кінці шкали.

Їх ВІ позначався цифрою 100, що означало найкращий ВІ. Оливи зі значною зміною в'язкості (LVI-оливи, перероблені з нафти Техаської затоки, нафтенові оливи) представляли нижню межу. Їх ВІ позначався цифрою 0 - це найгірший можливий ВІ. Значення ВІ стосувалися мінеральних олив. Потім мастила порівнювалися з цими еталонами. Якщо олива була подібна до парафінової оливи, то її ВІ дорівнював 100.Якщо вона була подібна до нафтенової оливи, їй присвоювався індекс VI, рівний 0. Посередині присвоювався індекс VI близько 50. Для підвищення індексу VI до значень вище 100 пізніше були розроблені нові типи базових олив і спеціальні присадки." - Антон Паар.

VI моторної оливи коливається від -60 до 400, залежно від типів модифікаторів в'язкості, що використовуються на нафтопереробному заводі або в маслозмішувачі. Зазвичай моторна олива містить від 5% до 20% присадок, що покращують в'язкість.

Це важливо. Люди часто думають, що перше і друге число є кінематичними показниками. Це не так. Число перед W - це абсолютна в'язкість оливи при холодному пуску (за даними симулятора холодного пуску ASTM TEST D5293) і в'язкість при прокачуванні (за даними ASTM D4684, ASTM D3829, ASTM D6821 або ASTM D6896 (міні-віскозиметр). Холодний пуск імітує холодний пуск двигуна при різних температурах.на основі прогнозованої в'язкості оливи, що тестується. Іншими словами, тестери не використовують однакову температуру для кожної оливи.

Наприклад, щоб досягти класу 0W, в'язкість оливи не повинна перевищувати 6200 мПа (мегапаскаль) за температури -31°F (-35°C), а максимальна в'язкість при перекачуванні - 60 000 мПа за температури -40°F/C.

Дивіться цю діаграму, щоб зрозуміти, як дві оливи з однаковим першим номером можуть мати дві різні абсолютні в'язкості.

Таким чином, олива 5W ЗАВЖДИ забезпечить кращу легкість прокручування і прокачування, ніж олива 10W при будь-яких температурах. Очевидно, що в холодному кліматі важливіше використовувати оливу 0W або 5W, щоб поліпшити легкість прокручування і прокачування, але 0W або 5W також покращують легкість прокручування і прокачування і при більш високих температурах.

Тепер давайте розглянемо відмінності в абсолютному/динамічному мПа двох олив з однаковими першими номерами: 10W40 і 10W-60

Олива 10W-40 має динамічну в'язкість 735,42 мПа при 0°C. А олива 10W-60 має динамічну в'язкість 1453,82 мПа при 0°C. Обидві оливи мають в'язкість 10W! Отже, незважаючи на те, що обидві оливи мають в'язкість 10W, вони мають абсолютно різні характеристики при прокручуванні та прокачуванні.

Типи модифікаторів індексу в'язкості

Прямосортні та багатосортні оливи містять модифікатори в'язкості як для звичайних, так і для синтетичних олив. Виробники використовують різноманітні продукти, такі як оливорозчинні полімери або кополімери.

Депресанти та депресанти точки застигання

Температура застигання оливи - це температура, при якій олива більше не тече. Присадки, що знижують температуру застигання, уповільнюють загущення оливи при низьких температурах, сповільнюючи кристалізацію парафінових компонентів оливи. Це знижує температуру застигання.

Покращувачі індексу в'язкості (VII)

VII поліпшувачі - це, як правило, довголанцюгові високомолекулярні полімерні молекули, які змінюють свою форму при зміні температури. У холодному стані вони щільно згорнуті або згорнуті. У холодному стані вони не збільшують в'язкість оливи. Однак, коли температура оливи підвищується, молекули "розкручуються/розгортаються". Таким чином, вони займають більше місця і збільшують тертя моторної оливи докомпенсують властивості нафти розріджуватися під час нагрівання. Іншими словами, вони діють як загущувач, щоб зменшити розрідження нафти.

- олефінові сополімери (OCP)

- поліалкілметакрилати (ПАМА)

- поліізобутилен (PIB)

- стирольні блок-полімери

- метилметакрилат (ММА)

- полібутадієновий каучук (PBR)

- цис-поліізопрен (синтетичний каучук)

- полівінілпальмітат

- полівініл-каприлат,

- сополімери вінілпальмітату з вінілацетатом,

Але є і зворотна сторона полімерів VII. Чим вища молекулярна маса полімеру, тим більше він розширюється. Але чим вища молекулярна маса, тим більше вони схильні до "зсуву", коли протікають між двома рухомими частинами. Якщо нафтопереробник/блендер використовує більш високу концентрацію високомолекулярних полімерів VII, тим більше вони можуть запобігти розрідженню олії, коли олія нова. Але в міру того, як олія розріджується, вони можутьнакопичує кілометри, зсув пошкоджує полімери і фактично знижує його здатність підтримувати заявлену в'язкість. Тому довголанцюгові полімери досить швидко руйнуються через "зсув" між рухомими частинами. Фактично, за короткий проміжок часу зсув, спричинений двигуном, може змусити оливу 5w30 поводитися як оливу 5w20 (або нижче). Це призводить до зниження захисту двигуна.

З іншого боку, блендер/переробник може додати деякі високомолекулярні полімери разом з низькомолекулярними полімерами в поєднанні з більш в'язкою базовою оливою, щоб забезпечити баланс між високотемпературним розрідженням і більш тривалим терміном служби оливи. Іншими словами, це рецепт, який залежить від конкретного переробника/блендера.

Підводячи підсумки

Сучасні моторні оливи є сумішшю базової оливи з присадками для зменшення розрідження при високих температурах та іншими присадками для зменшення загущення при низьких температурах. Крім того, нафтопереробники та змішувачі додають антикорозійні, антифрикційні, миючі та антипінні присадки, що впливають на в'язкість, а також присадки для зменшення тертя.

Вибір в'язкості та якості базової сировини, а також типів і кількості добавок повністю залежить від переробника або незалежного блендера. Це рецепт, який базується на ціні сировини та репутації якості, яку переробник або блендер бажає досягти.