Egyre többféle viszkozitási fokozat létezik, és a vékonyabb motorolajok egyre elterjedtebbek. Az első dolog, amit figyelembe kell venni, az OEM által ajánlott viszkozitási fokozatok. Ha az Ön motorja raktárkészletű, maradjon annál, amit a mérnökök használtak, amikor megtervezték és kifejlesztették a motorját. A legtöbb motor különböző viszkozitási fokozatokat engedélyez, és ez lehetővé teszi, hogy a berendezésének alkalmazásához legjobban illeszkedő választást hozza meg. Ha a motorját módosították, akkor ennek megértése segíthet a helyes választás meghozatalában. Ássunk bele, hogy ez ne csak egy pénzfeldobással történő választás legyen.
Az alapokkal kezdve, kétféle viszkozitás létezik, a kinematikus és a dinamikus. A kinematikus viszkozitást a számok jelentik, amelyeket mindannyian ismerünk az olajtartályon. A kinematikai viszkozitási fokozat jellemzően vagy egyetlen számból (monoviszkozitási fokozat), vagy két számból áll, amelyek között egy kötőjel van (több viszkozitási fokozat). Mivel a legtöbb nehézolaj többféle viszkozitású, mi a két számból álló rendszerre fogunk koncentrálni. A 15W-40 esetében a bal oldali első szám (itt a 15) a hideghőmérsékletű viszkozitást jelenti, és tartalmazza a “W” betűt (ami a telet jelenti, a mérnökök olyan kreatívak). A jobb oldali második szám (ebben a példában a 40) a motor normál üzemi hőmérsékletén, általában 100 °C-on mért kinematikai viszkozitást jelenti. Minél alacsonyabb a kinematikai viszkozitási szám, annál hígabb az olaj. Például egy 5W-40-es olaj hideg hőmérsékleten hígabb lesz, mint egy 15W-40-es, de normál üzemi hőmérsékleten mindkét olaj ugyanúgy folyik. Ha azonban összehasonlít egy 10W-30-as és egy 15W-40-es olajat, mind alacsony, mind magas hőmérsékleten a 10W-30-as vékonyabb lesz, és kisebb lesz az áramlási ellenállása. Csak ne feledje, a kukoricaszirup magas, a kukoricalé alacsony.
Ez tehát a kinematikai viszkozitás. Most beszéljünk a legújabb API besorolásról. Hogy lehet az, hogy a CK olajok más viszkozitásúak, mint az FA olajok, még akkor is, ha mindkettő 10W-30-as? A viszkozitást három dolog befolyásolja, a hőmérséklet, a nyomás és a nyírási sebesség (ami a motor fordulatszámával függ össze). Legtöbbször légköri nyomáson vagy kicsit felette dolgozunk, így ezt viszonylag állandónak tekinthetjük. A hőmérséklet-változás a környezeti hőmérséklettől a motor normál üzemi hőmérsékletéig terjed, ami általában 100 C fok körül van, vagyis a legnagyobb változó a fordulatszám. A kinetikus viszkozitást nagyon lassú sebességnél mérjük, kizárólag a gravitáció hatására. Három dinamikus viszkozitási mérés van, amelyek meghatározzák a SAE fokozatot. Kettő alacsony hőmérsékleten, a Cold Cranking Viscosity, CCS, amelyet nagy sebességgel (nyírás) végeznek, és a Mini Rotary Viscosity, MRV, amelyet alacsony sebességgel (nyírás). Az üzemanyag-fogyasztás javítására használt általános dinamikus viszkozitást magas hőmérsékleten, magas nyíróhatáson (High Temperature High Shear, HTHS) mért viszkozitásnak nevezik. Ma már rendelkezünk az olajban olyan technológiával, amellyel a viszkozitást úgy módosíthatjuk, hogy a viszkozitás a fordulatszám változásával másképp viselkedjen, hogy segítsen megfelelni a mai modern motorok követelményeinek.
Az elmélettől a gyakorlatig
A kompromisszum a szivattyúzási és nyírási veszteségek csökkentése érdekében az alacsonyabb viszkozitás és a forgattyús tengelynek a perselyekhez való érintkezésétől való megóvása között kell választani az olaj ékszerű lebegése révén (a műszaki kifejezés hidrodinamikus kenés.) Az alacsonyabb viszkozitású olaj csökkenti a parazita veszteségeket, javítva az üzemanyag-fogyasztást és a teljesítményt. A parazita veszteségek olyan dolgok, amelyek megterhelik a motor teljesítményét, gondoljon az élősködőre, mint egy piócára. Szép mentális kép? Az alacsonyabb viszkozitás könnyebben szivattyúzható és nyírható. Ez az oka annak, hogy sok nehézolaj a hagyományos 15W-40-ről a 10W-30-ra vált. Ha a motort úgy tervezték és gyártották, hogy 10W-30-as olajat használjon, akkor javulhat az üzemanyag-fogyasztás és a teljesítmény a 15W-40-es olajjal szemben. A szivattyúzási különbség elég egyértelmű, de mi a helyzet a nyíróolajjal? Ez az a hidrodinamikus kenés, amely akkor jön létre, amikor a forgattyús forgattyú a csapágyak belsejében lévő olajszivattyú által biztosított olaj ékén átcsúszik. A vastagabb olaj több energiát fogyaszt a mozgáshoz. Gondoljon egy baseball-labda víz alá dobására. Ha nagyon lassan végzi el a mozgást, a munka mennyisége nem sokban különbözik a levegőben végzett mozgástól (kinematikus). De ha megpróbálod gyorsabban dobni, a szükséges erő nagyobb mértékben nő, mint a karod sebességének változása (dinamikus). Gondolj arra is, hogy mennyivel nehezebb lenne kukoricaszirupban, mint vízben. Ez ugyanaz a probléma, amit a motorok parazita veszteségeinél látunk, a forgattyús tengelyeknek és más mozgó motoralkatrészeknek meg kell nyírniuk az olajat. És minél lassabban nyíródik, vagy minél hígabb az olaj, annál kevesebb energiát veszítünk. Ezért látjuk, hogy folyamatosan csökken a nagy teljesítményű motorok utazó fordulatszáma, így csökkennek a parazita veszteségek, és javul az üzemanyag-takarékosság.
Az üzemanyag-takarékosságot befolyásoló tényezők a teljesítményt is befolyásolják. Ha azonban tovább csökkentjük a viszkozitást, akkor elérjük azt a pontot, amikor az olaj már nem elég sűrű ahhoz, hogy megakadályozza, hogy a forgattyúshenger működés közben dörzsölje a perselyeket. Akkor elkezdünk veszíteni a motor élettartamából és tartósságából. Ahhoz, hogy megértsük a szükséges vastagságot, meg kell ismernünk azt, amit a motortervezők Lambda-aránynak neveznek. Kezdjük a hardverrel. A csapágycsapágyak és a forgattyús tengely közötti távolság elsősorban három fő tényezőtől függ; az olaj viszkozitásától, a perselynek a forgattyús tengellyel érintkező felületétől és a hajtórudat nyomó erőtől. A dugattyúnak a csuklópálcán keresztül történő terhelése azt eredményezi, hogy a felső persely a csuklópálcán és a főcsapágyak alsó perselyén jelentkezik elsőként a kopás. Az égési erő azt eredményezi, hogy a csuklópálca megpróbálja kitolni a forgattyús tengelyt a blokk aljából.
Az egyszerűség kedvéért tekintsük a Lambdát az olajvastagság, a perselyre ható erő és a peremmagasság arányaként. Ezeket a tényezőket mind meghatároztuk, kivéve az aszperitási magasságot, ezért kezdjük ott. Az alkatrészek megmunkálásakor még a nagyon sima felületek sem olyan simaak, ha elég közelről nézzük. Értelemszerűen minél érdesebbek a felületek, annál nagyobb olajvastagságra van szükség ahhoz, hogy ne érintkezzenek egymással. Minél simábbá tudjuk tenni a forgattyús tengelyt, annál kevesebb olajrétegre van szükségünk az egymáshoz dörzsölődés megakadályozásához. A motorgyártók által a gyártási folyamatokban végrehajtott fejlesztések, mint például a forgattyús tengelyek polírozása, fényezése és szuperfinomítása, lehetővé tehetik a vékonyabb olajok használatát.
Az üzemanyag-fogyasztás növelésére törekvő motortervezők ugyanakkor növelik a hengernyomást, ami növeli a csatlakozó rúdra ható erőt, vékonyabbra nyomva az olajfilmet. A nagyobb üzemanyag-takarékosságot és a csökkentett szén-dioxid-kibocsátást a motor fordulatszámának csökkentésével érik el, így a motor lassabban tudja nyírni az olajat (Emlékezzünk a baseball-labda víz alá dobására). Ugyanakkor a motor a jobb üzemanyag-takarékosság érdekében vékonyabb olajat használ, és ezzel egyidejűleg megnövekedett erő hat a csatlakozórúdra, ami korábban vastagabb olajat igényelt volna. A fejlett gyártási technikák teszik ezt lehetővé, és szorosan együttműködünk a motorgyártókkal, hogy megteremtsük a gazdaságosság és a tartósság megfelelő egyensúlyát.
Most egy gyors megjegyzés mindazoknak, akiknek dízel motorjaikban chipek vagy nagy teljesítményű frissítések vannak. Ezek gyakran jóval a gyártók tervezési határértékei fölé növelik a hengernyomást, ezért nem javasolnánk alacsonyabb viszkozitású olajat. Ha a változtatások nem tartalmaztak fokozott felületkezelési technikákat, akkor legalább a csapágyaknak mutassanak némi 15W-40-es szeretetet.
Egy jó üzemanyag-fogyasztású kereskedelmi flottában a 10W-30-as CK-olajra való áttérés jó lépés az üzemanyag-fogyasztás szempontjából. Ha inkább a motorok tartóssága miatt aggódik, és a motorokat a hasznos élettartamuk végéig üzemelteti, és néhány százalékpont üzemanyag-takarékosság nem annyira vonzó, akkor a 15W-40-et választhatja. Válassza ki a megfelelő viszkozitást, és a motorja meg fogja hálálni azzal, hogy továbbra is teszi a dolgát.