Totul despre uleiul de motor(2)

    Motoarele termice pentru automobile au sistem de ungere cu ulei. Acest sistem utilizează ulei motor, care îndeplinește mai multe funcții:o ungere/lubrifiere: pentru reducerea frecării dintre piesele

aflate în mișcareo răcire: a pieselor cu care intră în contact, mai ales

a pistonuluio curățare: a pieselor pe care se depun reziduuri ale procesului

de ardere (ex. cilindri, segmenți, piston)o protecție împotriva coroziunii chimice a pieselor

motoruluio îmbunătățirea etanșeității (ex. prindere baie de ulei pe

bloc, filtru ulei, etc.)o agent de forță, în cazul acționărilor hidraulice, mai ales în

cazul distribuției variabile.

Compoziția uleiurilor de motor

    Uleiurile utilizate în circuitele de ungere ale motoarelor termice au o compoziție complexă. În funcție de tipul uleiului motor, acestea sunt compuse din:o uleiuri de bază, în proporție de 75-85%o aditivi, în proporție de 25-15%    Uleiurile de bază îndeplinesc funcția principală a sistemului de ungere și anume lubrifierea. La rândul lor, în funcție de materia prima utilizată și procedeul de fabricare uleiurile de bază sunt:

o uleiuri de bază minerale, se extrag prin diverse procedee materia primă fiind petrolul

o uleiuri de bază sintetice, se obțin prin procedee (sinteze) chimice

o uleiuri de bază semi-sintetice, sunt amestecuri de uleiuri minerale și uleiuri sintetice în proporție de 20-30%.

    Aditivii sunt substanțe chimice (compuși organici, pe bază de metale sau polimeri) care prin combinarea cu uleiul de bază au rolul de a îmbunătății anumite caracteristici ale uleiurilor utilizate în sistemele de ungere ale motoarelor termice.

Foto: Compoziția aditivilor dintr-un ulei motor (SAE 5W-30)Sursa: Chevron

Caracteristicile fizico-chimice ale uleiului motor

    Proprietățile fizico-chimice ale uleiurilor de motor depind în mare măsură de tipul uleiului de bază (petrol sau elemente de sinteză), de

tehnologia utilizată la fabricare precum și de tipul și natura aditivilor introduși în uleiul de bază.

    Caracteristicile de ungere și de curgere ale uleiurilor sunt reprezentate de onctuozitate și vâscozitate.

    Onctuozitatea este capacitatea uleiului de a adera la suprafețele metalice și de a forma pe acestea o peliculă rezistentă de ulei care să împiedice contactul direct dintre piesele aflate în mișcare. Astfel se elimină frecările uscate, se asigură ungerea la limit și se evită uzura și gripajul.

Foto: Uzura prematură a arborelui cu cameA – arbore cu came nouB – arbore cu came uzat prematurC – arbore cu came uzat complet

    Uleiurile minerale au o onctuozitate suficientă pentru a permite funcționarea unui motor cu ardere internă. Pentru mărirea onctuozității, la uleiul de bază, se adaugă aditivi.

    Vâscozitatea este proprietatea uleiului de a se opune curgerii (mișcării relative a particulelor constituente). Nivelul vâscozității uleiului influențează semnificativ capacitatea de ungere a pieselor în mișcare, în funcție de temperatură și viteză, coeficientul de frecare precum și pierderile de putere datorită frecării.

Foto: Ulei de motor

    Atât onctuozitatea cât și vâscozitatea uleiului au o influență foarte mare asupra uzurii din timpul procesului de pornire a motorului termic. Datorită onctuozității piesele ce vor fi mișcate sunt acoperite cu o peliculă de ulei (din timpul funcționării anterioare) iar vâscozitatea asigură accesul rapid al uleiului la piesele în mișcare.

    Temperatura are o influență majoră asupra vâscozității uleiului, cu cât temperatura crește cu atât uleiul devine mai puțin vâscos și curge mai ușor. La temperaturi scăzute însă hidrocarburile alcanice formează o rețea cristalină care produce congelarea uleiului, adică pierderea totală a capacității de curgere.

Foto: Circuitul uleiului prin motorSursa: Shell

    Punctul de congelare al uleiului este temperatura la care uleiul încetează să mai curgă, se apropie de starea solidă. De exemplu, pentru un ulei Valvoline 15W-40 punctul de congelare este la -30 ºC.

    Scăderea vâscozității uleiului conduce la:

o reducerea pierderilor datorită frecăriio reducerea consumului de combustibilo pornirea mai ușoară a motoruluio funcționarea motorului la temperaturi foarte scăzute    Creșterea vâscozității conduce la:

o scăderea consumului de uleio etanșarea mai bună între piston, segmenți și cilindru

Foto: Vâscozitatea cinematică a uleiului [cSt] în funcție de temperatură

    Este de prefereat ca uleiul motor să aibă o variație cât mai mică a văscozității cu temperatura. De asemenea, sistemul de ungere cu ulei trebuie să fie adaptat la vâscozități diferite ale uleiului iar încercările motorului să se facă cu uleiuri cu carecteristici ale vâscozității diferite.

    Astfel, uleiul optim pentru un anumit motor este cel cu vâscozitate minimă, dar suficient de mare pentru a asigura formarea peliculei de ulei pe suprafețele metalice și etanșarea mecanismului piston-segmenți-cindru.

Sursele de degradare ale uleiului motor

    Stabilitatea la oxidare este o altă caracteristică a uleiului motor. Acesta reprezintă capacitatea uleiului de a-și păstra caracteristicile nemodificate pe toată durata utilizării sau depozitării.

    Temperatura influențează negativ oxidarea uleiului. Cu cât temperatura este mai mare și în prezența oxigenului cu atât oxidarea uleiului este mai pronunțată.

    În urma procesului de oxidare al uleiurilor minerale rezultă compuși oxigenați (acizi, aldehide, cetone) precum și produse de tipul rășinilor. De asemenea, în anumite condiții de temperatură, presiune și în prezența

anumitori catalizatori, prin reacția hidrocarburilor din ulei cu oxigenul se formeaza produse insolubile în ulei care conduc la creșterea vâscozității.

Foto: Creșterea vâscozității uleiului motor datorită oxidării

    În același mod, rășinile, în anumite condiții de temperatură, formează depuneri dure (lacuri) pe suprafețele segmenților și a pistoanelor. Aceste depuneri imobilizează segmenții în canalele din piston ceea ce conduce la pierderea etanșării camerei de ardere. Rășinile, datorită depunerilor, pot produce și obturarea canalelor și a orificiilor sistemului de ungere.

    Substanțele de oxidare din ulei au efect nefast asupra caracteristicilor acestuia. Depunerile rezultatemicșorează conductibilitatea termică a pereților pieselor (piston, segmenți, cilindri) și favorizează formareamâlului în baia de ulei la temperaturi scăzute.

Foto: Formarea depunerilor (mâlului) în baia de ulei datorită oxidării

    De asemenea acizii rezultați în urma procesului de oxidare al uleiului au efect coroziv asupra pieselor metalice precum și asupra straturilor antifricțiune de pe pistoane, tacheți, etc.

ATENȚIE!Funcționarea motorului la temperaturi înalte (turații mari), timp

îndelungat, accelerează procesul de oxidare al uleiului.    Degradarea uleiului se produce și datorită contaminării acestuia cu alte substanțe. Uleiul motor poate fi contaminat cu combustibili, apă sau lichid de răcire, particule sau impurități.

    Contaminarea cu combustibili (benzină sau motorină) are ca efect scăderea vâscozității ceea ce implică lubrifierea precară a pieselor în mișcare. De asemenea, scade temperatura de imflamabilitate a uleiului ceea ce poate produce autoaprinderea acestuia.

    Contaminarea cu apă sau lichid de răcire conduce la emulsionarea uleiului și reducerea capacității de lubrifiere. De asemenea vâscozitatea uleiului crește iar aditivii pot fi separați de ulei ceea ce conduce la reducerea drastică a capacității de ungere a uleiului.

Foto: Contaminarea cu apă a uleiului motor

    Contaminarea cu particule se datorează arderii incomplete a combustibilului și conduce la creșterea vâscozității uleiului. De asemenea, uleiul se poate contamina cu particule metalice (provenite de la piese) sau cu impurități din aer. Particulele din ulei, dacă ajung pe suprafețele metalice în contact, conduc la intensificarea procesului de uzură.

Caracteristicile aditivilor pentru uleiul de motor

    Aditivii sunt produse complexe, de natură organică sau metalică, solubile în masa lubrifiantului, care au rolul de a îmbunătății caracteristicile uleiului motor. Aditivii sunt de mai multe tipuri, fiecare având impact asupra unei anumite caracteristici a uleiului motor. Numele și modul de acțiune al principalilor aditivi sunt sintetizați în tabelul de mai jos.

Aditivi Modul de acțiune

Compuși alifatici Îmbunătățesc onctuozitatea uleiului motor

PolimeriAmeliorează fluiditatea la rece și vâscozitatea la cald

Detergenți-dispersanți

Acționează asupra materialelor insolubile în ulei împiedicând formarea depunerilor și neutralizarea reziduurilor acide

Antioxidanți, anticoroziune și antiuzură Reduc procesul de oxidare al uleiului

AntiruginăAjută la formarea unui film de ulei pe suprafețele metalice

AntispumanțiReduce procesul de spumare al uleiului (dizolvarea aerului în masa uleiului)

Clasificarea uleiului de motor

    Uleiurile de motor sunt clasificate după mai multe standarde civile sau militare. Cele mai des utilizate standarde sunt: SAE, ACEA,

API, ILSAC, JAVA, EMA, standardele constructorilor de automobil și standardele militare (MIL-L)

1. Standardul SAE    Uleiurile pentru motoarele termice sunt clasificate de mai multe standarde internaționale. Cea mai uzuală formă de clasificare este cea după vâscozitate, ce este reglementată de standardele SAE.

Foto: Logo SAE

    Standardul SAE J 300 clasifică uleiurile pentru automobile în funcție de vâscozitatea acestuia la diferite temperaturi. Astfel sunt clasificate uleiuri:

o monogrado multigrad    Uleiurile sunt încadrate în 11 clase/grade, începând de la temperaturile cele mai scăzute (-35 ºC) și până la temperatura maximă de funcționare a motorului termic (100 ºC).

    Uleiurile monograd sunt:

o de iarnă: 0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25Wo de vară: 20, 30, 40, 50, 60    Uleiurile de iarnă trebuie să satisfacă cerințele în ceea ce privește vâscozitatea maximă la temperatura minimă precum și vâscozitatea minimă la temperatura maximă. La uleiurile de vară se impune doar vâscozitatea minimă la temperatura maximă.

    În Europa, datorită variație de temperatură vară-iarnă, se utilizează uleiurile multigrad. Acestea se pot utiliza pe un interval minim și maxim de temperaturi ale mediului ambiant.

Foto: Utilizarea uleiurilor multigrad în funcție de temperatura exterioară (mediului ambiant)A – uleiuri sinteticeB – uleiuri semi-sinteticeC – uleiuri minerale

2. Standardul ACEA    Asociația Constructorilor Europeni de Automobile (ACEA) clasifică uleiurile de motor în funcție de destinația acestora: automobile cu motoare pe benzină sau diesel și vehicule comerciale.

    Standardul ACEA publicat în 2010 poate fi utilizat pentru certificarea uleiurilor de motor până la data de 22 Decembrie 2014. După această dată noile uleiuri de motor vor fi certificate după standardul ACEA emis în 2012.

    Uleiurile de motor sunt clasificate în 3 categorii:Ax/Bx – pentru motoare pe benzină și dieselCx – pentru motoare pe benzină și diesel cu sisteme de post-tratare a gazelor de evacuareEx – vehicule comerciale

Foto: Logo ACEA

    Caracteristicile uleiului de motor pentru automobile sunt descrise în tabelul de mai jos:

A1/B1

Calitate standard, interval de schimb de ulei normal, ulei cu vâscozitate redusă la temperaturi mari (utilizat pentru reducerea consumului de combustibil)

A3/B3

Calitate standard, interval de schimb de ulei extins (utilizat pentru motoare supuse la condiții grele de funcționare)

A3/B4

Similar A3/B3, recomandat pentru motoarele diesel cu injecție directă

A5/B5

Similar A1/B1, recomandat pentru motoarele de performanță

C1

Calitate standard, interval de schimb de ulei normal, ulei cu vâscozitate redusă la temperaturi mari, conținut redus de sulf (utilizat pentru motoare cu filtru de particule sau catalizator pe trei căi)

C2

Calitate standard, interval de schimb de ulei normal, ulei cu vâscozitate redusă la temperaturi mari (utilizat pentru motoare cu filtru de particule sau catalizator pe trei căi)

C3

Calitate standard, interval de schimb de ulei normal, (utilizat pentru motoare cu filtru de particule sau catalizator pe trei căi)

C4

Calitate standard, interval de schimb de ulei normal, conținut redus de sulf (utilizat pentru motoare cu filtru de particule sau catalizator pe trei căi)

    Uleiul A1/B1 este considerat ca având performanțe standard, de bază. Cele mai performante uleiuri sunt cele clasificate A5/B5.

    Uleiurile recomadate motoarelor cu sisteme de post-tratare a gazelor de evacuare (Cx), sunt clasificate în funcție de vâscozitatea minimă la temperaturi mari și de conținutul de sulf.

ATENȚIEUleiurile cu vâscozitate redusă la temperaturi mari și cele cu conținut

redus de sulf nu sunt compatibile cu toate tipurile de motoare. Pentru alegerea optimă a uleiului trebuie să se consulte manualul de

întreținere al automobilului!3. Standardul API    Institutul American de Petrol (API) clasifică uleiurile în funcție de tipul motorului: benzină sau diesel.

Foto: Logo API

    Categoria S se aplică motoarelor pe benzină cu aprindere prin scânteie. Gradele în vigoare pentru categora S sunt: J, L și M descrise în tabelul de mai jos:

SJ Pentru motoare fabricate până în 2001

SL Pentru motoare fabricate până în 2004

SM

Pentru motoarele fabricate după 2004 cu caracteristici stabile pe toată durata de viață (uleiuri cu stabilitate bună la oxidare, limitarea depunerilor solide, protecție îmbunătățită împotriva uzurii și performanțe bune la temperaturi scăzute)

    Cele mai performante uleiuri după standardul API, pentru motoarele pe benzină, sunt cele etichetate SM.

    Categoria C se aplică motoarelor diesel pentru automobile și autovehicule comerciale. Gradele în vigoare pentru categoria C sunt: H4, I4 și J4.

H4 Pentru motoare cu norme de poluare din 1998

I4Pentru motoare cu norme de poluare din 2004 (cu sisteme de recirculare a gazelor de evacuare)

J4Pentru motoare cu norme de poluare din 2007, cu conținut redus de sulf, recomandate motoarelor cu filtru de particule

    Cele mai performante uleiuri după standardul API, pentru motoarele diesel, sunt cele etichetate J4.

Avantajul uleiurilor sintetice

    Uleiurile de motor sintetice sunt obținute prin procedee chimice, componentele acestuia fiind atent controlate. Uleiul de motor sintetic, combinat cu un pachet complet de aditivi, conferă o ungere și protecție optimă a motorului. Comparativ cu uleiurile minerale, uleiurile sintetice au:

o vâscozitate mai mică la temperaturi scăzute (pornire mai ușoară a motorului)

o stabilitate mai bună la oxidare, la temperaturi înalteo rezistență mai bună în ceea ce privește formarea depunerilor

solideo stabilitate în ceea ce privește caracteristicile, pe întreaga

durată de viațăExemplu de ulei de motor

NumeELF Competition ST

Tip ulei de bază Semi-sintetic

Clasificare standard SAE 10W-40

Clasificare standard ACEA A3/B4

Clasificare standard API SL/CF

Clasificare standard Renault RN0700

Clasificare standard Volkswagen

VW 501.01/505.00

Clasificare standard Mercedes-Benz

MB-Approval 229.1