Saatavilla on monia eri viskositeettiluokkia, ja ohuemmat moottoriöljyt ovat yleistymässä. Ensimmäinen asia, joka kannattaa ottaa huomioon, on OEM:n suosittelemat viskositeettiluokat. Jos moottorisi on varastossa, pysy siinä, mitä insinöörit käyttivät, kun he suunnittelivat ja kehittivät moottorisi. Useimmissa moottoreissa sallitaan erilaisia viskositeettiluokkia, joten voit tehdä valinnan, joka sopii parhaiten laitteesi käyttötarkoitukseen. Jos moottoriasi on muutettu, tämän ymmärtäminen voi auttaa sinua tekemään oikean valinnan. Tutustutaanpa tarkemmin, jotta tämä ei ole pelkkä kolikonheiton valinta.
Aloitetaan perusasioista, viskositeettia on kahta tyyppiä, kinemaattista ja dynaamista. Kinemaattinen viskositeetti ilmoitetaan meille kaikille tutuilla luvuilla öljypullossa. Kinemaattinen viskositeettiluokka koostuu yleensä joko yhdestä numerosta (monoviskositeettiluokka) tai kahdesta numerosta, joiden välissä on katkoviiva (moniviskositeettiluokka). Koska useimmat raskaan kaluston öljyt ovat moniviskositeettisia, keskitymme kahden numeron järjestelmään. 15W-40-öljyssä ensimmäinen numero vasemmalla (tässä 15) edustaa kylmän lämpötilan viskositeettia ja sisältää kirjaimen ”W” (joka tarkoittaa talvea, insinöörit ovat niin luovia). Toinen numero oikealla (tässä esimerkissä 40) edustaa kinemaattista viskositeettia moottorin normaalissa käyttölämpötilassa, joka on yleensä 100 astetta C. Mitä pienempi kinemaattinen viskositeettiluku on, sitä ohuempi öljy on. Esimerkiksi 5W-40-öljy on kylmissä lämpötiloissa ohuempi kuin 15W-40-öljy, mutta normaaleissa käyttölämpötiloissa molemmat öljyt virtaavat yhtä hyvin. Kun kuitenkin verrataan 10W-30-öljyä ja 15W-40-öljyä, sekä alhaisissa että korkeissa lämpötiloissa 10W-30-öljy on ohuempi ja sen virtausvastus on pienempi. Muista vain, että maissisiirappi on korkea, maissineste on matala.
Se on siis kinemaattinen viskositeetti. Puhutaan nyt uusimmasta API-luokituksesta. Miten on mahdollista, että CK-öljyt ovat eri viskositeetin omaavia kuin FA-öljyt, vaikka molemmat ovat 10W-30? Viskositeettiin vaikuttaa kolme asiaa, lämpötila, paine ja leikkausnopeus (joka liittyy moottorin nopeuteen). Useimmiten työskentelemme ilmakehän paineessa tai hieman sen yläpuolella, joten voimme pitää sitä suhteellisen vakiona. Lämpötilan vaihtelu ulottuu ympäristön lämpötilasta moottorin normaaliin käyttölämpötilaan, joka on yleensä noin 100 °C. Tämä tarkoittaa, että suurin muuttuja on nopeus. Kineettinen viskositeetti mitataan hyvin hitaalla nopeudella, vain painovoiman vaikutuksesta. On olemassa kolme dynaamista viskositeettimittausta, jotka määrittelevät SAE-luokan. Kaksi alhaisessa lämpötilassa, Cold Cranking Viscosity, CCS, joka tehdään suurella nopeudella (leikkaus) ja Mini Rotary Viscosity, MRV, joka tehdään alhaisella nopeudella (leikkaus). Polttoainetalouden parantamiseen käytettävää yleistä dynaamista viskositeettia kutsutaan korkean lämpötilan ja leikkauksen viskositeetiksi (High Temperature High Shear, HTHS). Meillä on nykyään öljyteknologiaa, jonka avulla viskositeettia voidaan muuttaa siten, että viskositeetti käyttäytyy eri tavalla nopeuden muuttuessa, jotta voimme täyttää nykyisten modernien moottoreiden vaatimukset.
Teoriasta käytäntöön
Vaihtokaupassa on valittava alhaisemman viskositeetin välillä pumppaus- ja leikkaushäviöiden pienentämiseksi ja sen välillä, että kampiakseli ei saa koskettaa holkkeja kellumalla öljyn kiilalla (tekninen termi on hydrodynaaminen voitelu.) Alhaisemman viskositeetin omaavat öljyt pienentävät parasiittisia häviöitä parantaen polttoainetaloutta ja tehoa. Loishäviöt ovat asioita, jotka rasittavat moottorin tehoa. Mukava mielikuva nyt? Alempi viskositeetti on helpompi pumpata ja leikata. Tämän vuoksi monet raskaan kaluston öljyt ovat siirtymässä perinteisestä 15W-40:stä 10W-30:een. Jos moottori on suunniteltu ja valmistettu käyttämään 10W-30-öljyä, se voi parantaa polttoainetaloutta ja tehoa verrattuna 15W-40-öljyyn. Pumppausero on melko suoraviivainen, mutta entä leikkausöljy? Se on hydrodynaamista voitelua, joka syntyy, kun kampi liukuu laakereiden sisällä olevan öljypumpun tarjoaman öljykiilan yli. Paksumpi öljy saa sen kuluttamaan enemmän energiaa liikkumiseen. Ajattele pesäpallon heittämistä veden alle. Jos teet liikkeen hyvin hitaasti, työn määrä ei poikkea paljonkaan siitä, että tekisit sen ilmassa (kinemaattisesti). Mutta kun yrität heittää sitä nopeammin, tarvittava voima kasvaa nopeammin kuin käden nopeuden muutos (dynaaminen). Mieti myös, kuinka paljon vaikeampaa se olisi maissisiirapissa kuin vedessä. Tämä on sama ongelma, jonka näemme moottoreiden loishäviöissä, kampiakselien ja muiden liikkuvien moottorin osien on leikattava öljyä. Mitä hitaammin öljy leikkautuu tai mitä ohuempaa öljy on, sitä vähemmän energiaa menetetään. Tämän vuoksi raskaiden moottoreiden kierroslukua on jatkuvasti alennettu, jolloin loishäviöt pienenevät ja polttoainetaloudellisuus paranee.
Samat tekijät, jotka vaikuttavat polttoainetalouteen, vaikuttavat myös tehoon. Jos kuitenkin jatkamme viskositeetin alentamista, saavutamme pisteen, jossa öljy ei ole tarpeeksi paksua estämään kampiakselin hankautumista holkkeihin käytön aikana. Silloin alamme menettää moottorin käyttöikää ja kestävyyttä. Ymmärtääksemme tarvittavan paksuuden meidän on tutustuttava siihen, mitä moottorin suunnittelijat kutsuvat Lambda-suhteeksi. Aloitetaan laitteistosta. Kammiolaakerien ja kampiakselin välinen etäisyys riippuu pääasiassa kolmesta päätekijästä: öljyn viskositeetista, kampiakselia koskettavan holkin pinta-alasta ja yhdystankoa työntävästä voimasta. Männän kuormitus yhdystangon kautta johtaa siihen, että yhdystangon ylempi holkki ja päälaakerien alempi holkki kuluvat ensimmäisinä. Polttovoima johtaa siihen, että yhdystanko yrittää työntää kampiakselin ulos lohkon pohjasta.
Jotta tämä pysyisi yksinkertaisena, tarkastellaan Lambdaa vain öljyn paksuuden, holkkiin kohdistuvan voiman ja asperiteetin korkeuden suhteena. Olemme määritelleet kaikki nämä tekijät asperiteetin korkeutta lukuun ottamatta, joten aloitetaan siitä. Kun osia työstetään, jopa hyvin sileät pinnat eivät olekaan niin sileitä, kun niitä tarkastellaan tarpeeksi läheltä. On järkevää, että mitä karheammat pinnat ovat, sitä enemmän öljyn paksuutta tarvitaan, jotta ne eivät kosketa toisiaan. Mitä sileämpi kampiakselista saadaan, sitä vähemmän öljykalvoa tarvitaan hankautumisen estämiseksi. Moottorivalmistajien tekemät parannukset valmistusprosesseissa, kuten kampiakselien kiillotus, kiillotus ja superkiillotus, voivat mahdollistaa ohuempien öljyjen käytön.
Mutta samaan aikaan polttoainetaloudellisuuden lisäämiseen pyrkivät moottorisuunnittelijat lisäävät sylinteripaineita, mikä kasvattaa yhdystankoon kohdistuvaa voimaa, mikä painaa öljykalvoa ohuemmaksi. Polttoainetalouden lisääminen ja hiilidioksidipäästöjen vähentäminen pyritään saavuttamaan alentamalla moottorin kierroslukua, jolloin moottori pystyy leikkaamaan öljyä hitaammin (Muista pesäpallon heittäminen veden alle). Samaan aikaan, kun moottori käyttää ohuempaa öljyä polttoainetalouden parantamiseksi, sen yhdystankoon kohdistuva voima kasvaa, mikä aiemmin olisi vaatinut paksumpaa öljyä. Kehittyneet valmistustekniikat tekevät tämän mahdolliseksi, ja teemme tiivistä yhteistyötä moottorivalmistajien kanssa luodaksemme juuri oikean tasapainon taloudellisuuden ja kestävyyden välille.
Nyt lyhyt huomautus kaikille teille, joilla on siruja tai korkean suorituskyvyn päivityksiä dieselmoottoreihinne. Nämä nostavat sylinteripaineita usein reilusti yli valmistajan suunnittelurajojen, joten emme suosittele alhaisemman viskositeetin öljyä. Jos tekemiinne muutoksiin ei ole sisältynyt lisääntyneitä pintakäsittelytekniikoita, teidän on ainakin osoitettava laakereillenne hieman 15W-40-öljyn rakkautta.
Kaupallisessa kalustossa, jossa polttoainetaloudellisuus on hyvä, siirtyminen 10W-30 CK-öljyyn on polttoainetaloudellisuuden kannalta hyvä siirto. Jos olet enemmän huolissasi moottorin kestävyydestä ja käytät moottoreita niiden käyttöiän loppuun asti, eikä parin prosenttiyksikön polttoainetaloudellisuus ole kovin houkutteleva, voit valita 15W-40-öljyn. Valitse oikea viskositeetti, ja moottorisi kiittää sinua siitä jatkamalla työtään.