Înțelepciunea convențională afirmă că uleiurile de motor care cresc economia de combustibil permit o mai mică frecare și prelungesc durata de viață a motorului. Scopul acestui articol este de a contesta înțelepciunea convențională, în special în ceea ce privește uleiurile de motor moderne (GF-3 ILSAC/API Starburst).
Economia de combustibil: Îi pasă cuiva cu adevărat?
În primul rând, ar trebui să recunoaștem faptul că, de obicei, consumatorului american nu-i pasă de economia de combustibil decât în perioadele economice dificile. Vehiculul de pasageri nr. 1 în vânzări este Ford F-Series Pickup. Cinci dintre primele 10 cele mai bine vândute vehicule sunt camioane, iar camioanele se vând mai bine decât automobilele.
Câteva dintre camioane sunt numite vehicule sport-utilitare, cunoscute și sub numele de SUV-uri, deoarece proprietarii lor nu vor să recunoască faptul că sunt camioane. Masa (mărimea, greutatea) acestor vehicule nu este favorabilă unei economii mari de combustibil.
Figura 1. Uzura rulmenților
În plus, luați în considerare modul în care sunt conduse majoritatea vehiculelor. Oricine accelerează încet sau conduce la limita de viteză pentru a economisi energie este un pericol pentru el însuși și pentru ceilalți șoferi care sunt mult mai grăbiți.
Producătorii de automobile, pe de altă parte, sunt preocupați de economia de combustibil. Producătorul se confruntă cu amenzi mari dacă flota de mașini pe care o produce nu respectă cerințele Corporate Average Fuel Economy (CAFE) impuse de guvernul federal.
Marșul către uleiuri mai subțiri
În zilele noastre se folosesc uleiuri mai subțiri din trei motive: Acestea economisesc combustibil în motoarele de testare, regulile de vâscozitate s-au schimbat, iar producătorii recomandă clase mai subțiri.
Secvența VI-B este testul folosit pentru a evalua economia de combustibil pentru specificația GF-3. Motorul de testare VI-B este echipat cu o came cu role, în timp ce vechiul test Secvența VI folosea o came glisantă. Vechiul test Sequence VI a răspuns bine la modificatorii de frecare, dar Sequence VI-B răspunde la uleiuri mai subțiri.
Eficiența consumului de combustibil a uleiului de test este comparată cu eficiența consumului de combustibil a unui ulei de referință în testul Sequence VI-B. Pentru a trece, uleiul de testare trebuie să îmbunătățească economia de combustibil cu unul până la două procente, în funcție de gradul de vâscozitate. SAE 5W-20 trebuie să producă o eficiență relativă a combustibilului mai mare decât SAE 5W-30.
Este interesant de remarcat faptul că uleiul de referință este SAE 5W-30 complet sintetic PAO. Pentru a se califica pentru GF-3 Starburst, uleiurile minerale obișnuite trebuiau să depășească economia de combustibil a uleiului complet sintetic de referință. (Se pare că economia de combustibil este mai mult decât un ulei de bază magic.)
Un alt factor în economia de combustibil este forfecarea temporară a polimerului. Acești polimeri sunt aditivi cunoscuți sub numele de amelioratori (sau modificatori) ai indicelui de vâscozitate. Polimerii sunt materiale plastice dizolvate în ulei pentru a oferi caracteristici de multiviscuitate. La fel cum unele materiale plastice sunt mai dure, mai fragile sau mai rezistente la căldură decât altele, diferiți polimeri au caracteristici diferite.
Polimerii sunt molecule uriașe cu multe ramificații. Pe măsură ce sunt încălzite, ele se dezarhivează și se împrăștie. Ramurile se încurcă cu cele ale altor molecule de polimeri și prind și controlează multe molecule mici de ulei. Prin urmare, o cantitate relativ mică de polimer poate avea un efect uriaș asupra vâscozității uleiului.
În timp ce uleiul este forțat între un rulment și un butuc, mulți polimeri au tendința de a se alinia unii cu alții, oarecum ca niște linguri cuibărite. Când se întâmplă acest lucru, vâscozitatea scade. Apoi, când uleiul progresează prin rulment, moleculele de polimer se încurcă din nou și vâscozitatea revine la normal. Acest fenomen este denumit forfecare temporară.
Pentru că testul Secvența VI-B răspunde la reducerile de vâscozitate, formulatorii de uleiuri se bazează pe forfecarea polimerilor pentru a trece testul. Un polimer stabil la forfecare face ca trecerea testului de economie de combustibil GF-3 să fie mult mai dificilă.
Noi reguli care definesc cerințele de curgere la rece ale gradelor de vâscozitate SAE (SAE J300) au intrat în vigoare în iunie 2001. Producătorii auto se temeau că sistemele moderne de injecție ar putea permite pornirea motorului la temperaturi mai scăzute decât uleiul ar putea curge în pompa de ulei. În consecință, noile reguli au avut un efect de subțiere a uleiului.
Producătorii auto recomandă acum uleiuri mai subțiri pentru vehiculele lor decât în trecut. Cu ani în urmă, SAE 10W-40 era cel mai frecvent recomandat grad de vâscozitate, migrând ulterior la SAE 10W-30. SAE 5W-30 este cel mai popular acum, dar Ford și Honda recomandă SAE 5W-20. Este probabil ca o adoptare mai răspândită a SAE 5W-20 și a altor uleiuri subțiri să aibă loc pentru a ajuta la respectarea cerințelor CAFE.
Din cauza modificării cerințelor de curgere la rece și a testului de economie de combustibil care împinge formulatorii spre partea inferioară a gradului de vâscozitate, uleiurile SAE 10W-30 de astăzi seamănă mai mult cu uleiurile SAE 5W-30 de ieri (specificația GF-1). În plus, există o tendință ca producătorii auto să recomande clase mai subțiri. Acest lucru pare ridicol. SUV-urile și camioanele, cu tracțiunea lor inerentă mai puțin eficientă pe patru roți și cu o aerodinamică de zid de cărămidă, au nevoie de motoare puternice și consumatoare de benzină pentru a-și deplasa masa în grabă. Ca răspuns, producătorii auto recomandă utilizarea de uleiuri subțiri pentru a economisi combustibil. Incredibil!
Vâscozitatea și uzura
Uleiurile mai subțiri au mai puțină rezistență și, prin urmare, mai puțină frecare și uzură. Nu-i așa? Poate în motorul de test sau în motoarele care experimentează o funcționare normală. Dar uleiurile ceva mai groase pot oferi mai multă protecție în cazul unor operațiuni mai severe, cum ar fi conducerea prin munți, tractarea unei ambarcațiuni, condiții de praf, călătorii scurte, turații ridicate, supraîncărcare, supraîncălzire și suprarăcire.
Figura 2. Uzura inelelor
Toate particulele abrazive egale sau mai mari decât grosimea peliculei de ulei vor cauza uzură. Filtrele sunt necesare pentru a menține contaminanții mici. Cealaltă parte a ecuației este grosimea peliculei de ulei. Peliculele de ulei mai groase pot găzdui contaminanți mai mari.
Temperatura are un efect mare asupra vâscozității și a grosimii peliculei. Ca punct de referință, este necesară o creștere cu un grad SAE a vâscozității pentru a depăși influența unei creșteri de 20°F a temperaturii motorului. La un anumit punct de referință, există o diferență de aproximativ 20°F. între gradele de vâscozitate SAE 30, 40 și 50. SAE 20 este ceva mai aproape de 30 decât celelalte salturi, deoarece SAE 30 trebuie să fie cu 30°F mai mare decât SAE 20 pentru a avea aproximativ aceeași vâscozitate echivalentă.
Cu alte cuvinte, un SAE 20 la 190°F are aproximativ aceeași vâscozitate cinematică ca un SAE 30 la 220°F, care este aproximativ aceeași vâscozitate ca un SAE 40 la 240°F. Această aproximație funcționează bine în intervalul de temperatură cuprins între 190°F și 260°F. Cineva ar putea fi surprins de ușoara diferență dintre vâscozitatea simplă față de uleiurile multivâscoase cu același număr de spate (de exemplu, SAE 30, SAE 5W-30 și SAE 10W-30).
Dacă un ulei SAE 50 la 260°F este la fel de subțire ca un ulei SAE 20 la 190°F, imaginați-vă cât de subțire devine pelicula de ulei atunci când folosiți un SAE 5W-20 și motorul se supraîncălzește. Atunci când un motor se supraîncălzește, pelicula de ulei devine periculos de subțire și se poate rupe.
Ford se lovește de cerințele CAFE și recomandă ulei SAE 5W-20 pentru majoritatea motoarelor sale din Statele Unite. Aceasta susține că SAE 5W-20 este optim pentru eficiența combustibilului și uzură.
Pentru a determina dacă uleiurile SAE 5W-20 oferă același nivel de protecție ca și uleiurile SAE 5W-30, a fost consultat Dagenham Motors din Anglia, unul dintre cei mai mari dealeri Ford din Europa. În Anglia, SAE 5W-30 este necesar în scopuri de garanție, iar SAE 5W-20 nici măcar nu este disponibil. Dacă SAE 5W-20 ar fi mai bun atât pentru economia de combustibil, cât și pentru uzură, de ce nu l-ar recomanda Ford pentru aceleași motoare în Europa?
Modificări ale proprietăților antiuzură
O altă modificare care a apărut în uleiurile de motor pentru autoturisme cu GF-2 și GF-3 este o limită mai strictă a fosforului, care face parte din aditivul antiuzură fosfat de zinc (ZDDP). Producătorii auto sunt îngrijorați de faptul că fosforul se va depune pe suprafețele convertizorului catalitic și îi va scurta durata de viață.
Este o problemă complicată, iar depunerile depind de chimia specifică a ZDDP și de formula uleiului finit. Industria nu a reușit să conceapă un test de motor pentru tendințele de formare de depuneri ale unui ulei pentru convertizorul catalitic. Prin urmare, producătorii de automobile au stabilit o limită arbitrară pentru uleiul de motor de 0,1 la sută fosfor.
Aditivii anti-uzură sunt importanți în absența unei pelicule hidrodinamice, cum ar fi în sistemul de supape. Aditivii antiuzură sunt activați de căldura de frecare, care îi face să reacționeze cu suprafața fierbinte și să formeze o barieră chimică împotriva uzurii.
Mecanismul prin care se formează depozitele de fosfor pe suprafețele convertizorului catalitic nu este pe deplin înțeles. Acesta nu este corelat direct cu volatilitatea uleiului sau cu consumul de ulei. Pe de altă parte, dacă uzura motorului determină creșterea consumului de ulei, riscul de formare a depozitelor de fosfor în convertizor ar crește dramatic. Se pare că prevenirea uzurii și a consumului de ulei ar trebui să fie o prioritate.
În trecut, formulatorii de ulei puteau obține un produs premium prin simpla adăugare a mai mult ZDDP. O mișcare similară în prezent ar avea ca rezultat o formulă de ulei care nu ar susține garanțiile mașinilor noi.
Gândire pe termen scurt
Cu cât crește uzura, cu atât scade eficiența unui motor. Uzura trenului de supape modifică ușor sincronizarea și mișcarea supapelor. Uzura inelelor și a cămășilor afectează compresia. Uzura afectează eficiența consumului de combustibil și puterea de ieșire cu o cantitate imperceptibilă la început, dar apoi diferența de economie de combustibil între un SAE 10W-30 și un SAE 5W-20 este abia perceptibilă. Eficiența continuă să scadă pe măsură ce uzura progresează. Poate că optimizarea protecției împotriva uzurii este modalitatea de a reduce consumul de combustibil pe durata de viață a motorului.
Cert este că motoarele care au suferit o uzură semnificativă a inelelor și a căptușelilor beneficiază de uleiuri mai groase. Utilizarea unui ulei mai gros duce la creșterea compresiei, la îmbunătățirea performanțelor și la reducerea consumului de ulei.
Urmele cu kilometraj ridicat sunt o categorie relativ nouă de uleiuri de motor pentru autoturisme. Aceste produse conțin de obicei mai mulți aditivi detergenți/dispersanți și antiuzură decât uleiurile pentru autoturisme noi. Ele conțin de obicei un agent de umflare a garniturilor și sunt disponibile în grade de vâscozitate mai groase decât recomandă majoritatea automobilelor noi. „Kilometraj ridicat” pare să fie definit prin „de îndată ce mașina dvs. iese din garanție.”
Ce să folosiți
Deși uleiurile mai subțiri, cu mai puțini aditivi antiuzură, depășesc produsele mai robuste în testul de economie de combustibil de 96 de ore, nu este clar că astfel de produse economisesc combustibil pe durata de viață utilă a motorului.
Care fluid este un compromis. Uleiurile recomandate de producătorii auto par să compromită protecția împotriva uzurii în condiții severe pentru a obține economie de combustibil și durabilitate a catalizatorului. Este important să recunoaștem că pentru a utiliza un produs care oferă mai multă protecție împotriva uzurii, cel mai probabil vă va compromite garanția. Uleiurile mai groase compromit, de asemenea, curgerea la temperaturi reci, ceea ce poate fi îngrijorător în funcție de climă și anotimp.
Cea mai bună protecție împotriva uzurii este probabil un produs care este puțin mai gros (cum ar fi SAE 10W-30 sau 15W-40) și care are mai mulți aditivi anti-uzură decât uleiurile care susțin garanția. Cel mai bun ulei pentru vehiculul dvs. depinde de obiceiurile dvs. de condus, de vârsta motorului și de clima în care circulați, dar nu este neapărat tipul de ulei specificat în manualul de utilizare sau ștampilat pe jojă.
.