Er zijn veel verschillende viscositeitsklassen beschikbaar, en dunnere motoroliën worden steeds gebruikelijker. Het eerste ding om te overwegen is de OEM aanbevolen viscositeit rangen. Als uw motor is voorraad, vasthouden aan wat de ingenieurs werden gebruikt toen ze ontworpen en ontwikkeld uw motor. De meeste motoren laten verschillende viscositeitsgraden toe, en dat laat u toe de keuze te maken die het best past bij de toepassing van uw materiaal. Als uw motor gemodificeerd is, dan kan inzicht hierin u helpen de juiste keuze te maken. Laten we graven in, zodat dit niet alleen een munt flip selectie.
Beginnend met de basis, zijn er twee soorten van viscositeit, kinematische en dynamische. Kinematische viscositeit wordt gerapporteerd in de nummers die we allemaal kennen op een container olie. Een kinematische viscositeitsgraad bestaat meestal uit een enkel getal (mono viscositeitsgraad) of twee getallen met een streepje ertussen (multi viscositeitsgraad). Aangezien de meeste heavy-duty olie multi-viscositeit is, zullen we ons concentreren op het twee-getallensysteem. Bij 15W-40 staat het eerste cijfer links (hier 15) voor de viscositeit bij koude temperatuur en bevat het de letter “W” (die staat voor winter, zo creatief zijn ingenieurs). Het tweede getal rechts (40 in dit voorbeeld) staat voor de kinematische viscositeit bij een normale bedrijfstemperatuur van de motor, meestal 100 graden C. Hoe lager het kinematische viscositeitsgetal, hoe dunner de olie. Bijvoorbeeld, een 5W-40 olie zal dunner zijn bij koude temperaturen dan een 15W-40, maar bij normale bedrijfstemperaturen zullen beide oliën evenveel vloeien. Wanneer u echter een 10W-30 versus een 15W-40 vergelijkt, zal de 10W-30 zowel bij lage als hoge temperaturen dunner zijn, met minder weerstand tegen het vloeien. Denk eraan, maïsstroop is hoog, maïslikeur is laag.
Dat is dus kinematische viscositeit. Laten we het nu eens hebben over de nieuwste API-classificatie. Hoe komt het dat CK oliën een andere viscositeit hebben dan FA oliën, ook al zijn ze beide 10W-30? Viscositeit wordt beïnvloed door drie dingen, temperatuur, druk en de snelheid waarmee je het afschuift (wat verband houdt met het motortoerental). Meestal werken we bij atmosferische druk of iets daarboven, dus die kunnen we als relatief constant beschouwen. De temperatuurvariatie loopt van de omgevingstemperatuur tot de normale bedrijfstemperatuur van de motor, die gewoonlijk rond 100 graden C ligt. De kinetische viscositeit wordt gemeten bij een zeer laag toerental, onder invloed van alleen de zwaartekracht. Er zijn drie dynamische viscositeitsmetingen die de SAE-klasse bepalen. Twee bij lage temperatuur, Cold Cranking Viscosity, CCS, gedaan bij hoge snelheid (afschuiving) en Mini Rotary Viscosity, MRV, één bij lage snelheid (afschuiving). De gebruikelijke dynamische viscositeit die wordt gebruikt om het brandstofrendement te verbeteren, wordt viscositeit bij hoge temperatuur en hoge afschuifsnelheid (HTHS) genoemd. We hebben tegenwoordig de technologie in olie om de viscositeit zodanig te wijzigen dat de viscositeit zich anders gedraagt naarmate het toerental verandert, om ons te helpen te voldoen aan de eisen van de moderne motoren van vandaag.
Van theorie naar praktijk
De afweging is kiezen tussen een lagere viscositeit om pomp- en afschuifverliezen te verminderen, versus het voorkomen dat de krukas de bussen raakt door op een wig olie te drijven (de technische term is hydrodynamische smering.) Olie met een lagere viscositeit vermindert parasitaire verliezen, waardoor het brandstofverbruik en het vermogen verbeteren. Parasitaire verliezen zijn dingen die het vermogen van de motor belasten, denk aan een parasiet, zoals een luis. Mooi beeld nu? Een lagere viscositeit is makkelijker te pompen en te shearren. Dit is de reden waarom veel heavy-duty oliën overstappen van de traditionele 15W-40 naar 10W-30. Als de motor is ontworpen en gemaakt om een 10W-30 te gebruiken, kan dit het brandstofverbruik en het vermogen verbeteren ten opzichte van een 15W-40. Het verschil in pompgedrag is vrij eenvoudig, maar hoe zit het met de afschuiving van olie? Dat is de hydrodynamische smering die ontstaat wanneer de krukas over de wig van olie glijdt die door uw oliepomp in de lagers wordt aangebracht. Als de olie dikker is, kost het meer energie om te bewegen. Denk aan het gooien van een honkbal onder water. Als je de beweging heel langzaam uitvoert, is de hoeveelheid werk niet veel anders dan wanneer je het in lucht doet (kinematisch). Maar als je sneller probeert te gooien, neemt de benodigde kracht sneller toe dan de verandering in de snelheid van je arm (dynamisch). Bedenk ook hoeveel moeilijker het zou zijn in maïssiroop dan in water. Dat is hetzelfde probleem dat we zien bij parasitaire verliezen in motoren, krukassen en andere bewegende motoronderdelen moeten de olie afschuiven. En hoe langzamer de olie wordt afgeschoven, of hoe dunner de olie is, hoe minder energie we verliezen. Daarom zien we een voortdurende verlaging van de kruissnelheid van zware motoren, zodat de parasitaire verliezen afnemen en het brandstofverbruik verbetert.
Dezelfde factoren die het brandstofverbruik beïnvloeden, beïnvloeden ook het vermogen. Als we echter de viscositeit blijven verlagen, bereiken we een punt waarop de olie niet dik genoeg meer is om te voorkomen dat de krukas tijdens het gebruik tegen de bussen schuurt. Dan beginnen we te verliezen aan levensduur en duurzaamheid van de motor. Om te begrijpen welke dikte nodig is, moeten we meer te weten komen over wat motorontwerpers de Lambda-verhouding noemen. Laten we beginnen met de hardware. De afstand tussen de glijlagers en de krukas hangt voornamelijk af van drie belangrijke factoren: de viscositeit van de olie, de oppervlakte van de bus die in contact komt met de krukas, en de kracht die op de drijfstang wordt uitgeoefend. De belasting van de zuiger door de drijfstang leidt ertoe dat de bovenste bus op de drijfstang en op de onderste bus in de hoofdlagers als eerste slijtage vertonen. De verbrandingskracht heeft tot gevolg dat de drijfstang de krukas uit de bodem van het blok probeert te duwen.
Om dit eenvoudig te houden, laten we Lambda gewoon beschouwen als een verhouding van oliedikte, kracht op de bus, en asperiteitshoogte. We hebben al die factoren gedefinieerd, behalve de asperthoogte, dus laten we daar beginnen. Wanneer onderdelen worden bewerkt, zijn zelfs zeer gladde oppervlakken niet zo glad als je van dichtbij kijkt. Het is logisch dat hoe ruwer de oppervlakken zijn, hoe meer oliedikte nodig is om te voorkomen dat ze elkaar raken. Hoe gladder we de krukas kunnen maken, hoe minder oliefilm we nodig hebben om wrijving te voorkomen. Verbeteringen in de fabricageprocessen van motorfabrikanten, zoals het polijsten, polijsten en superfinishen van krukassen, kunnen het gebruik van dunnere oliën mogelijk maken.
Tegelijkertijd echter verhogen motorontwerpers die een zuiniger brandstofverbruik nastreven de cilinderdruk, waardoor de kracht op de drijfstang toeneemt en de oliefilm dunner wordt. Meer brandstofbesparing en minder koolstofuitstoot worden bereikt door het toerental van de motor te verlagen, zodat de motor de olie langzamer kan afscheiden (denk aan het gooien van een honkbal onder water). Tegelijkertijd gebruikt de motor dunnere olie voor een beter brandstofrendement, terwijl er meer kracht op de drijfstang wordt uitgeoefend, waarvoor in het verleden dikkere olie nodig was. Geavanceerde fabricagetechnieken maken dit mogelijk, en wij werken nauw samen met motorfabrikanten om precies de juiste balans tussen zuinigheid en duurzaamheid te creëren.
Nou een snelle opmerking voor iedereen die chips of high-performance updates aan zijn dieselmotoren heeft. Deze verhogen de cilinderdruk vaak tot ver boven de ontwerplimieten van de fabrikant, dus we zouden geen olie met een lagere viscositeit aanbevelen. Als de wijzigingen die u hebt aangebracht geen verhoogde oppervlakteafwerkingstechnieken omvatten, moet u op zijn minst uw lagers wat 15W-40 liefde tonen.
In een commerciële vloot met een goed brandstofverbruik, is het gaan naar een 10W-30 CK-olie een goede zet voor brandstofbesparing. Als u meer bezorgd bent over de duurzaamheid van uw motor, en u laat motoren tot het einde van hun nuttige levensduur draaien, en een paar procentpunten brandstofbesparing is niet zo aantrekkelijk, dan kunt u 15W-40 kiezen. Kies de juiste viscositeit en uw motor zal u er dankbaar voor zijn, door zijn werk te blijven doen.