Material exclusiv pentru abonați
Deși aparent simplă, totuși alegerea corectă a uleiului de motor, este o activitate extrem de importantă, criteriile de alegere a uleiului trebuind alese în baza unei analize atente a condițiilor de exploatare a automobilului.
Motorul unei mașini este unitatea principală care alimentează un vehicul. Acesta este format din sute de piese care interacționează între ele. Lubrifierea motorului asigură furnizarea unei cantități suficiente de ulei către punctele de lubrifiere ale motorului cu combustie în toate condițiile de funcționare. Aici veți găsi informații despre funcționarea, componentele și întreținerea acestui sistem.
Frecarea
Frecarea este un element comun în viața noastră, pe care îl luăm pur și simplu ca atare. De exemplu, putem urca un deal abrupt fără să alunecăm, datorită frecării ridicate dintre tălpile picioarelor noastre și suprafața solului. Atunci când același deal este acoperit cu zăpadă compactă, putem coborî cu schiurile. În primul caz, coeficientul de frecare este ridicat, iar în cel de-al doilea este scăzut. Un alt mod de a ne gândi la coeficientul de frecare este ca la un mijloc de evaluare a agresivității suprafețelor de frecare. Talpa de cauciuc are un coeficient de frecare mai mare decât schiurile. Lubrifianții sunt concepuți pentru a reduce frecarea dintre suprafețele care sunt sau ar putea fi în contact una cu cealaltă, creând uzură în punctele de contact.
Uleiul de motor
Principalele funcții ale sistemului de lubrifiere a unui motor sunt:
● Lubrifierea: pentru a minimiza frecarea și a susține hidrodinamic arborii rotativi (sarcina principală a unui ulei de motor).
● Etanșare: pentru a ajuta inelele pistonului în cilindrul motorului.
● Lichid de răcire: pentru a îndepărta căldura de la com- ponentele fierbinți ale motorului.
● Agent de curățare: pentru a neutraliza acizii și nămolul format de gazele de evacuare.
● Acoperire: pentru a acoperi componentele mobile ale motorului cu o peliculă de ulei chiar și atunci când sunt supuse unor sarcini de împingere ridicate.
Uleiurile lubrifiante sunt, de obicei, produse petroliere care sunt amestecuri complexe alcătuite din mai multe fracțiuni diferite. Compușii fracționați care alcătuiesc un ulei de motor sunt rafinați din baze de petrol și asfalt. Se folosesc unele uleiuri sintetice, dar acestea nu s-au dovedit încă a fi eficiente din punct de vedere al costurilor
Cum funcționează uleiul
Teoretic, un ulei de motor este proiectat să formeze o peliculă între suprafețele în mișcare. Dacă realizează acest lucru în mod eficient, orice frecare care rezultă se produce în uleiul însuși, împiedicând contactul direct între metale. Acest lucru se numește frecare fluidă. Frecarea fluidă generează mult mai puțină căldură decât frecarea uscată. Cerințele de lubrifiere ale unui ulei de motor pot fi clasificate astfel:
● Lubrifierea cu peliculă groasă, care apare atunci când distanțele dintre două suprafețe în mișcare sunt mai mari, cum ar fi cea dintre un arbore cotit în rotație și lagărele sale principale.
● Lubrifierea la limită (lubrifiere cu film subțire), care este necesară atunci când două suprafețe metalice sunt înguste, cum ar fi cea dintre un arbore cotit și lagărele sale principale atunci când motorul nu funcționează. O întrerupere a lubrifierii limită are ca rezultat un contact metal-metal.
Un ulei de motor de bună calitate trebuie să fie capabil să asigure atât o lubrifiere cu peliculă groasă, cât și o lubrifiere la limită.
Deoarece uleiul de motor este de obicei pe bază de petrol, acesta este inflamabil.
Mecanismul de funcționare funcționează după cum urmează: de îndată ce motorul pornește, pompa începe să funcționeze automat. Aceasta furnizează ulei prin filtru, prin canalele capului de cilindru, către părțile cele mai solicitate ale motorului – lagărele arborelui cotit și ale arborelui cu came. Alte componente de control sunt lubrifiate prin canelurile de pe rulmentul principal al arborelui cotit.
Uleiul curge, prin gravitație, de-a lungul canelurilor din capul de cilindru în carter. Astfel se închide circuitul. În același timp cu lubrifierea, uleiul se infiltrează prin orificiile din biele și apoi se pulverizează pe piston și pe peretele cilindrului. Căldura este acum îndepărtată de la pistoane, iar frecarea pe o-ringurile cilindrilor este redusă.
Principiul suspensiei hidrodinamice
Atunci când un arbore este rotit în lagărele de fricțiune, cum ar fi cele utilizate pentru a susține arborele cotit al unui motor, iar arborele este staționar, se formează un spațiu în formă de semilună de o parte și de alta a liniei de contact direct, datorită jocului dintre butuc și diametrul interior al lagărului de fricțiune.
O peliculă statică de ulei împiedică contactul dintre arbore și rulment atunci când este staționar. Atunci când arborele este rotit și lagărul este încărcat cu ulei de motor sub presiune, se formează o pană de lubrifiant în formă de semilună între butuc și rulmentul său. Uleiul este introdus în lagăr acolo unde jocul arborelui este cel mai mare, de obicei în partea superioară.
Această pană de ulei este împinsă în fața direcției de rotație într-un mod care permite ca arborele să „plutească” pe un pat de ulei presurizat, în continuă schimbare. Acest principiu, cunoscut sub numele de suspensie hidrodinamică, este utilizat pentru a susține arborele cotit și arborele cu came în funcționare.
În suspensia hidrodinamică, cheia este menținerea unei pelicule de lichid între suprafețele în mișcare prin pomparea lubrifiantului printr-un circuit. În cazul unui arbore rotativ și al unui rulment de fricțiune staționar, arborele acționează ca o pompă pentru a menține pelicula de lubrifiant. Rezultatul este că butucul arborelui plutește pe o peliculă de ulei a cărei grosime depinde de:
● Intrarea de ulei: rata la care uleiul este livrat lagărului. Acesta este motivul pentru care veți avea o problemă dacă presiunea uleiului este scăzută.
● Rata de scurgere a uleiului: uleiul care se varsă dintr-un lagăr în timpul funcționării. Acesta este motivul pentru care presiunea scăzută a uleiului este un indiciu al unei uzuri a lagărelor principale ale motorului
Grosimea penei de ulei creată de suspensia hidrodinamică depinde de următorii patru factori:
- Creșterea sarcinii: determină ca uleiul să fie stors din lagăr într-un ritm mai rapid.
- Creșterea temperaturii: face ca rata de scurgere a uleiului din lagăr să crească.
- Ulei cu vâscozitate mai mică: curge cu mai puțină rezistență, creând o scurgere mai mare.
- Schimbarea turației arborelui: reducerea vitezei (nu uitați, arborele este ”pompa”) duce la o peliculă mai subțire. O creștere a vitezei oferă un film mai gros.
Figura de mai jos prezintă modul de funcționare a lubrifierii hidrodinamice.
Clasificarea și terminologia uleiului de motor
VÂSCOZITATEA
Indicele de vâscozitate al unui ulei descrie, de obicei, rezistența acestuia la curgere. Uleiurile cu vâscozitate ridicată sunt mai groase și au mai puțină fluiditate decât cele cu vâscozitate scăzută. Cu toate acestea, adevărata definiție a vâscozității este că este o măsură a rezistenței la forfecare. Atunci când componentele în mișcare sunt separate de uleiul de motor, pelicula de ulei cea mai apropiată de fiecare suprafață metalică are cea mai mică viteză a fluidului, în timp ce fluidul din centru are cea mai mare viteză a fluidului. Forfecarea are loc atunci când viteza fluidului este atât de mare încât îndepărtează pelicula de suprafață de componentele în mișcare.
INDICELE DE VÂSCOZITATE
În general, uleiurile se subțiază pe măsură ce crește temperatura. Indicele de vâscozitate (IV) este o măsură a tendinței uleiului de a se subția pe măsură ce crește temperatura. Vâscozitatea poate fi redusă pe măsură ce crește temperatura. Cu cât IV este mai mare, cu atât temperatura are un efect mai mic asupra vâscozității reale a uleiului. Cu alte cuvinte, se poate spune că uleiurile care prezintă modificări relativ mici ale vâscozității la schimbările de temperatură au un IV ridicat.
NUMERELE SAE ȘI VÂSCOZITATEA
Vâscozitatea uleiurilor de motor este clasificată de Societatea Inginerilor de Automobile (SAE). Aceste grade și recomandările lor sunt enumerate mai târziu. Clasele SAE specifică fereastra de temperatură în cadrul căreia uleiul de motor poate funcționa pentru a asigura o rezistență adecvată la forfecare în condiții de lubrifiere la limită.
ULEIURI CU VÂSCOZITATE MULTIPLĂ
Uleiurile de motor cu vâscozitate multiplă sunt uleiul de lubrifiere preferat pentru motoarele diesel comerciale. Cel mai mare avantaj al uleiurilor multivâscoase față de uleiurile de calitate simplă este acela că asigură o lubrifiere adecvată a motorului pe o gamă mult mai largă de temperaturi. Cu alte cuvinte, acestea au o curbă vâscozitate-temperatură relativ plană.
Uleiurile multivâscoase sunt produse prin procese speciale de rafinare și prin adăugarea de amelioratori de VI. Obiectivul este de a le oferi caracteristici bune la pornirea la rece și de a prezenta o variație cât mai mică a vâscozității pe o gamă largă de temperaturi de funcționare. Uleiurile sintetice, atunci când sunt comercializate cu un grad SAE, depășesc de obicei cu mult specificația gradului SAE
LUBRIFIEREA
Două uleiuri cu grade de vâscozitate identice pot avea o lubrifiere diferită. Lubrifierea unui ulei descrie în mod corespunzător caracteristicile sale de curgere. Lubrifierea este, de asemenea, afectată de temperatură: uleiurile mai fierbinți curg mai ușor, iar cele mai reci mai greu. La compararea a două uleiuri de motor, cel care are cea mai mică rezistență la curgere are o lubrifiere mai mare. Lubrifierea este o expresie a ”ungerii” unui ulei de motor.
PUNCTUL DE APRINDERE
Punctul de aprindere este temperatura la care un lichid inflamabil degajă suficienți vapori pentru a se aprinde instantaneu.
Punctul de aprindere al aceluiași lichid inflamabil este de obicei cu aproximativ 10°C mai mare și reprezintă temperatura la care un lichid inflamabil degajă suficienți vapori pentru o ardere continuă.
Specificația punctului de inflamabilitate are o anumită importanță pentru uleiurile lubrifiante pentru motoare diesel, deoarece o mare parte din peretele cilindrului este măturată de flăcări la fiecare două rotații.
Cu toate acestea, temperaturile reale ale peretelui cilindrului sunt mai mici decât temperaturile gazelor de ardere, iar uleiul este expus la aceste temperaturi ridicate doar pentru perioade foarte scurte de timp. Majoritatea uleiurilor de lubrifiere pentru motoare diesel au puncte de inflamabilitate de 400°F (205°C) sau mai mari
PUNCTUL DE CURGERE
Temperatura la care un lubrifiant încetează să mai curgă este cunoscută sub numele de punct de curgere. Uleiurile lubrifiante pentru motoare adecvate pentru funcționarea în condiții de vreme extrem de rece au depresori ai punctului de curgere care acționează ca ”antigel” pentru uleiurile de lubrifiere.
Punctul de curgere este o specificație importantă pentru uleiul de motor, în special în cazul în care operatorii folosesc vâscozități de ulei de motor multigrad care nu sunt potrivite pentru condițiile de iarnă din partea de nord a continentului.
Figura următoare demonstrează capacitatea de curgere pe vreme rece a unor lubrifianți de motor obișnuiți.
INHIBITORI
Inhibitorii dintr-un lubrifiant de motor protejează uleiul însuși împotriva coroziunii, oxidării și acidității. Aceștia au rolul de a face ca uleiul să aibă mai puține șanse de a reacționa cu orice contaminanți care își găsesc drumul în carterul motorului, cum ar fi subprodusele de ardere, umiditatea și combustibilul brut.
Atunci când inhibitorii uleiului de lubrifiere nu funcționează corespunzător (de obicei din cauza unei utilizări prelungite), uleiul nu mai are protecție și începe să se degradeze.
CENUȘA
Cenușa din lubrifianți este un reziduu mineral care rezultă din incinerarea oxizilor și a sulfaților. Un anumit conținut de cenușă în uleiurile lubrifiante pentru motoare diesel era de dorit în trecut, deoarece acesta controla formarea unor acizi. Cu toate acestea, în cele mai recente uleiuri diesel CJ-4 (descrise în detaliu mai târziu în acest capitol), obiectivul este de a menține nivelurile de cenușă la un nivel minim, deoarece acestea pot obtura dispozitivele de control al emisiilor.
Nivelurile de cenușă mai mari decât cele specificate în analizele uleiului sunt, de obicei, cauzate de funcționarea la temperaturi ridicate.
REZISTENȚA PELICULEI
Cele mai multe uleiuri de motor au o rezistență adecvată a peliculei pentru a preveni griparea și blocarea suprafețelor metalice de contact. Cu toate acestea, cele formulate pentru motoarele diesel de mare viteză și de mare putere conțin de obicei aditivi pentru a îmbunătăți rezistența peliculei de ulei. Ideea este ca pelicula să nu se descompună atunci când se aplică presiune. Uleiurile sintetice oferă, în general, o rezistență a peliculei superioară uleiurilor minerale.
Puteți testa acest lucru aplicând câteva picături din fiecare pe o suprafață netedă: când încercați să le curățați de pe suprafață, uleiul mineral este de obicei ușor de șters, în timp ce uleiul sintetic lasă o peliculă ceroasă.
DETERGENȚII
Detergenții sunt adăugați în uleiurile de motor pentru a preveni formarea de depuneri pe componentele interne ale motorului. De asemenea, aceștia ajută la reducerea formării de nămol.
Unele uleiuri de motor necesită un procent mai mare de detergent, în special cele recomandate pentru noile motoare diesel cu recirculare a gazelor de eșapament (EGR). Alte uleiuri de motor pot să nu aibă aproape deloc detergent
DISPERSANȚII
Dispersanții sunt adăugați în uleiurile de motor pentru a ajuta la menținerea în suspensie a contaminanților insolubili și pentru a preveni formarea de nămoluri și depuneri.
Atunci când se formează nămol și depuneri în carterul motorului, capacitatea dispersanților din uleiul de motor a fost depășită. Acesta este, de obicei, un indiciu că intervalul de schimbare a uleiului trebuie redus, deoarece rezultatul este degradarea uleiului lubrifiant.
Contaminarea și degradarea uleiurilor
Atunci când uleiul este contaminat, poate duce la defectarea completă a motorului. Uleiul de motor contaminat are câteva trăsături caracteristice. Acestea pot fi identificate rapid prin teste vizuale și olfactive și confirmate, dacă este necesar, prin analiza uleiului. Printre contaminanții obișnuiți se numără: combustibilul, lichidul de răcire, aerarea uleiului și nămolul rece.
COMBUSTIBILUL
Atunci când combustibilul contaminează uleiul de motor, acesta își pierde din lubrifiere și apare mai subțire și mai negru la culoare. Această problemă este, de obicei, ușor de detectat, deoarece cantități mici de combustibil în ulei pot fi recunoscute după miros. Atunci când se găsește combustibil în cantități semnificative în uleiul de motor, capul (capetele) cilindrilor și injectoarele de combustibil și, în unele cazuri, pompele de combustibil sunt surse posibile
LICHIDUL DE RĂCIRE
Lichidul de răcire din lubrifiantul motorului îi conferă acestuia un aspect lăptos, tulbure, atunci când este amestecat în ulei. După decantare, lichidul de răcire se adună de obicei în partea de jos a carterului de ulei. Când se scoate dopul de golire, lichidul de răcire mai greu iese primul, atâta timp cât a trecut suficient timp pentru a se depune. Atunci când se găsește lichid de răcire în uleiul de motor, sursa cea mai probabilă este capul (capetele) de cilindru, garniturile de etanșare a căptușelii umede și garnitura capului de cilindru. În interiorul capului cilindrului, garniturile cupei injectorului sunt de obicei vinovate.
AERAREA ULEIULUI
Uleiul de motor aerat apare atunci când uleiul de motor este transformat în spumă de componentele motorului în mișcare. Uleiul de motor aerat nu poate lubrifia corespunzător motorul. Acesta poate fi cauzat fie de descompunerea uleiului în sine (cum ar fi aditivii detergenți), fie de contaminanți, cum ar fi apa. Condițiile care aerisesc uleiul din carterul motor sunt acțiunea de agitare a arborelui cotit (carterul motor supraîncărcat), aspirarea aerului în admisia pompei de ulei și căderea liberă a uleiului în carterul motor de la supapa de siguranță a pompei de ulei și de pe pereții cilindrilor.
Aditivii antispumanți reduc tendința de aerisire a uleiului
NĂMOLUL RECE
Nămolul rece este cauzat de degradarea uleiului de lubrifiere care apare atunci când un motor este exploatat în condiții de sarcină redusă la temperaturi scăzute pentru perioade îndelungate. Odată formată, nămolul se depune în carterul motorului și poate accelera rata de uzură a motorului. Atunci când un motor diesel este exploatat cu termostatul (termostatele) pentru lichidul de răcire scos(e), rezultatul poate fi formarea de nămol rece. În condiții de temperaturi extrem de scăzute, se pot forma nămoluri reci și atunci când ventilatorul de răcire al motorului funcționează în mod constant, fără ca motorul să atingă temperatura minimă de funcționare specificată.
Clasificarea SAE a uleiurilor
Următoarea listă conține clasele de ulei de motor SAE și intervalele de temperatură de funcționare recomandate. Figura de mai jos prezintă intervalul de temperatură pentru unele grade de vâscozitate SAE obișnuite.
W indică un lubrifiant cu grad de iarnă.
Uleiuri de motor multigrad
● 0W-30 Recomandat pentru utilizare în condiții de iarnă arctică și subarctică.
● 5W-30 Recomandat pentru utilizarea pe timp de iarnă, unde temperaturile scad frecvent sub -18°C și rareori depășesc 15°C.
● 5W-40 Recomandat pentru utilizare în condiții de iarnă în condiții severe, unde temperaturile scad frecvent sub 18°C.
● 5W-50 Recomandat pentru utilizare în condiții de iarnă în condiții de iarnă severe în zonele arctice și subarctice, unde temperaturile scad frecvent sub -18°C (08F). Un grad de vâscozitate a uleiului sintetic.
● 10W-30 Recomandat pentru utilizare pe timp de iarnă, unde temperaturile nu scad niciodată sub -18°C.
● 10W-40 Recomandat pentru utilizare pe timp de iarnă în condiții severe, unde temperaturile nu scad niciodată sub -18°C.
● 15W-40 Recomandat pentru utilizarea în climatele în care temperaturile nu scad niciodată sub -9°C. În pofida acestui fapt și a recomandărilor OEM pentru motoare diesel care susțin utilizarea de multigraduri mai ușoare în condiții de iarnă, acesta este de departe cel mai utilizat grad de vâscozitate pentru motoarele diesel comerciale pe tot parcursul anului, adesea în condițiile cu ierni grele. Un ulei de motor 15W-40 adevărat va îngheța până la o consistență asemănătoare cu cea a grăsimii în condiții sub zero grade, făcând aproape imposibilă pornirea motorului; în plus, uzura motorului este accelerată în timpul fazei de încălzire a funcționării.
● 20W-40 Recomandat pentru utilizarea la motoarele de înaltă performanță în climatele în care temperaturile nu coboară niciodată sub -6°C.
● 20W-50 Recomandat pentru utilizarea în motoare de înaltă performanță în climatele în care temperaturile nu scad niciodată sub -6°C.
Uleiuri de motor monograd
● 10W Recomandat pentru utilizare pe timp de iarnă în climatele în care temperaturile nu coboară niciodată sub -18°C și nu depășesc 15°C .
● 20W-20 Recomandat pentru utilizare în climatele în care temperaturile nu scad niciodată sub -6°C.
● 30 Recomandat pentru utilizare în climatele în care temperaturile nu scad niciodată sub 0°C. Acest grad de ulei este cel mai utilizat la motoarele diesel pentru camioane și autobuze în operațiunile care persistă în utilizarea uleiurilor de calitate simplă.
● 40 Recomandat pentru utilizare în condiții de exploatare severă în climatele în care temperaturile nu scad niciodată sub 4°C.
● 50 Recomandat pentru utilizare în condiții de exploatare severă în climatele în care temperaturile nu scad niciodată sub 15°C. Adesea utilizate pentru a masca problemele motorului, în special arderea uleiului și scurgerile.
