Există multe grade diferite de vâscozitate disponibile, iar uleiurile de motor mai subțiri sunt din ce în ce mai frecvente. Primul lucru care trebuie luat în considerare sunt gradele de vâscozitate recomandate de OEM. Dacă motorul dvs. este de serie, respectați ceea ce foloseau inginerii atunci când au proiectat și dezvoltat motorul dvs. Majoritatea motoarelor vor permite diferite grade de vâscozitate, iar acest lucru vă permite să faceți selecția care se potrivește cel mai bine aplicației echipamentului dumneavoastră. Dacă motorul dvs. a fost modificat, atunci înțelegerea acestui lucru vă poate ajuta să faceți alegerea corectă. Haideți să aprofundăm pentru ca aceasta să nu fie doar o selecție cu banul.
Începând cu elementele de bază, există două tipuri de vâscozitate, cinematică și dinamică. Vâscozitatea cinematică este raportată în cifrele pe care le cunoaștem cu toții pe un recipient de ulei. Un grad de vâscozitate cinematică constă, de obicei, fie dintr-un singur număr (grad de vâscozitate mono), fie din două numere cu o liniuță între ele (grad de vâscozitate multiplă). Având în vedere că majoritatea uleiurilor grele au vâscozitate multiplă, ne vom concentra pe sistemul cu două numere. În cazul uleiului 15W-40, primul număr din stânga (15 aici) reprezintă vâscozitatea la temperatură rece și conține litera „W” (care înseamnă iarnă, inginerii sunt atât de creativi). Al doilea număr din dreapta (40 în acest exemplu) reprezintă vâscozitatea cinematică la o temperatură normală de funcționare a motorului, de obicei 100 de grade C. Cu cât numărul vâscozității cinematice este mai mic, cu atât uleiul este mai subțire. De exemplu, un ulei 5W-40 va fi mai subțire la temperaturi scăzute decât un 15W-40, dar la temperaturi normale de funcționare ambele uleiuri vor curge la fel. Cu toate acestea, atunci când comparați un 10W-30 cu un 15W-40, atât la temperaturi joase, cât și la temperaturi ridicate, uleiul 10W-30 va fi mai subțire, cu mai puțină rezistență la curgere. Țineți minte, siropul de porumb este ridicat, lichiorul de porumb este scăzut.
Așa că asta este vâscozitatea cinematică. Acum haideți să vorbim despre cea mai nouă clasificare API. Cum se face că uleiurile CK au o vâscozitate diferită de cea a uleiurilor FA, chiar dacă ambele sunt 10W-30? Vâscozitatea este afectată de trei lucruri, temperatura, presiunea și viteza cu care o forfecați (care are legătură cu turația motorului). În cea mai mare parte a timpului lucrăm la presiune atmosferică sau puțin peste, așa că putem considera că aceasta este relativ constantă. Variația de temperatură merge de la temperatura ambiantă la temperatura normală de funcționare a motorului, care este de obicei în jur de 100 de grade C. Asta înseamnă că cea mai mare variabilă este viteza. Vâscozitatea cinetică se măsoară la o viteză foarte mică, sub influența doar a gravitației. Există trei măsurători ale vâscozității dinamice care definesc gradul SAE. Două la temperatură joasă, Cold Cranking Viscosity, CCS, efectuată la viteză mare (forfecare) și Mini Rotary Viscosity, MRV, una la viteză mică (forfecare). Vâscozitatea dinamică obișnuită utilizată pentru îmbunătățirea economiei de combustibil este denumită vâscozitate la temperatură înaltă și forfecare ridicată (HTHS). Dispunem astăzi de tehnologia uleiului pentru a modifica vâscozitatea astfel încât vâscozitatea să acționeze în mod diferit pe măsură ce viteza se schimbă, pentru a ne ajuta să îndeplinim cerințele motoarelor moderne de astăzi.
De la teorie la practică
Schimbul constă în a alege între o vâscozitate mai mică pentru a reduce pierderile prin pompare și forfecare, versus a împiedica arborele cotit să atingă bucșele prin plutirea pe o pană de ulei (termenul tehnic este lubrifiere hidrodinamică.) Uleiul cu vâscozitate mai mică reduce pierderile parazite, îmbunătățind economia de combustibil și puterea. Pierderile parazitare sunt lucruri care taxează puterea motorului, gândiți-vă la un parazit, ca o lipitoare. Frumoasă imagine mentală acum? Vâscozitatea mai mică este mai ușor de pompat și de forfecat. Acesta este motivul pentru care multe uleiuri pentru sarcini grele trec de la tradiționalul 15W-40 la 10W-30. Dacă motorul este proiectat și fabricat pentru a utiliza un 10W-30, acesta poate îmbunătăți economia de combustibil și puterea față de utilizarea unui 15W-40. Diferența de pompare este destul de simplă, dar ce se întâmplă cu uleiul de forfecare? Aceasta este lubrifierea hidrodinamică creată atunci când manivela alunecă peste cupa de ulei furnizată de pompa de ulei din interiorul rulmenților. Mai gros face ca acesta să consume mai multă energie doar pentru a se mișca. Gândiți-vă la aruncarea unei mingi de baseball sub apă. Dacă efectuați mișcarea foarte încet, cantitatea de muncă nu este cu mult diferită de cea necesară pentru a o face în aer (cinematică). Dar, pe măsură ce încercați să o aruncați mai repede, forța necesară crește cu o rată mai mare decât schimbarea vitezei brațului (dinamic). De asemenea, gândiți-vă cât de greu ar fi în sirop de porumb decât în apă. Aceasta este aceeași problemă pe care o vedem în pierderile parazite în motoare, arborele cotit și alte piese mobile ale motorului trebuie să forfeceze uleiul. Și cu cât este mai lent, sau cu cât uleiul este mai subțire, cu atât pierdem mai puțină energie. Acesta este motivul pentru care am observat o scădere constantă a vitezei de croazieră a motoarelor grele, astfel încât pierderile parazite sunt reduse, iar economia de combustibil se îmbunătățește.
Aceiași factori care influențează economia de combustibil influențează și puterea. Cu toate acestea, dacă vom continua să scădem vâscozitatea, vom ajunge la un punct în care uleiul nu va fi suficient de gros pentru a împiedica manivela să frece bucșele în timpul funcționării. Atunci începem să pierdem durata de viață și durabilitatea motorului. Pentru a înțelege grosimea necesară, trebuie să învățăm despre ceea ce proiectanții de motoare numesc raportul Lambda. Să începem cu hardware-ul. Distanța dintre lagărele de butuc și arborele cotit depinde în principal de trei factori majori: vâscozitatea uleiului, suprafața bucșei care intră în contact cu arborele cotit și forța care împinge biela. Încărcarea pistonului prin bielă duce la faptul că bucșa superioară de pe bielă și bucșa inferioară din rulmenții principali sunt primele care prezintă uzură. Forța de combustie are ca rezultat faptul că biela încearcă să împingă arborele cotit în afara părții inferioare a blocului.
Pentru a simplifica lucrurile, să considerăm Lambda ca fiind un raport între grosimea uleiului, forța asupra bucșei și înălțimea asperităților. Am definit toți acești factori, cu excepția înălțimii asperității, așa că să începem de aici. Atunci când piesele sunt prelucrate, chiar și suprafețele foarte netede nu sunt atât de netede atunci când vă uitați suficient de aproape. Este logic că, cu cât suprafețele sunt mai aspre, cu atât mai multă grosime de ulei este necesară pentru a le împiedica să intre în contact unele cu altele. Cu cât putem face arborele cotit mai neted, cu atât mai puțină peliculă de ulei este necesară pentru a preveni frecarea. Îmbunătățirile aduse proceselor de fabricație de către producătorii de motoare, cum ar fi șlefuirea, lustruirea și super finisarea arborelui cotit pot permite utilizarea unor uleiuri mai subțiri.
Dar, în același timp, proiectanții de motoare care urmăresc creșterea economiei de combustibil măresc presiunea în cilindru, ceea ce crește forța asupra bielii, presând pelicula de ulei mai subțire. Creșterea economiei de combustibil și scăderea emisiilor de carbon sunt obținute prin scăderea turației motorului, astfel încât motorul să poată forfeca uleiul mai lent (Amintiți-vă că aruncați mingea de baseball sub apă). În același timp, motorul folosește un ulei mai subțire pentru o mai bună economie de combustibil, se observă o forță crescută asupra bielii, care în trecut ar fi necesitat un ulei mai gros. Tehnicile avansate de fabricație fac acest lucru posibil, iar noi lucrăm îndeaproape cu producătorii de motoare pentru a crea exact echilibrul potrivit între economie și durabilitate.
Acum o notă rapidă pentru toți cei care au cipuri sau actualizări de înaltă performanță la motoarele diesel. Acestea cresc presiunile în cilindri adesea mult peste limitele de proiectare ale producătorilor, așa că nu am recomanda un ulei cu vâscozitate mai mică. Dacă modificările pe care le-ați făcut nu au inclus tehnici sporite de finisare a suprafețelor, trebuie cel puțin să arătați rulmenților dvs. puțină dragoste pentru 15W-40.
Într-o flotă comercială cu o economie de combustibil bună, trecerea la un ulei CK 10W-30 este o mișcare bună pentru economia de combustibil. Dacă sunteți mai mult preocupat de durabilitatea motorului și folosiți motoarele până la sfârșitul duratei lor de viață utilă, iar câteva puncte procentuale de economie de combustibil nu sunt atât de atractive, atunci puteți alege 15W-40. Alegeți vâscozitatea potrivită și motorul dvs. vă va mulțumi pentru asta, continuând să-și facă treaba.
.