Név:
Jelszó:
emlékezz rám

#30001 PéGé

#29963 mcmeszi68

#29871 bettyna866

#29580 petermester24

#29565 Joozsef

#29512 Lini90

#29407 Seitler György

#29464 Windy02

#26999 deddy

#29442 Norbi082

Cikk elküldése Cikk nyomtatása

9. rész

 Lépjünk tovább!

 Korábban láthattuk, hogy a 0w-30, 5w-30, 10w-30 és az egyfokozatú 30-as motorolajoknak pontosan egyforma a viszkozitása 100 és 150 Celsius fokon. De mi a helyzet az indítási viszkozitási értékekkel? Egyforma-e a 0w-20, 0w-30, és 0w-40 jelzésű motorolaj viszkozitása 0C fok melletti motorindításkor? A válasz: nem. A SAE alapszabály megenged eltéréseket. Néhány példa:

 

Három különböző jelzésű motorolaj viszkozitási értéke 0 Celsius hőmérsékleten
0w-20	0w-30	0w-40
40	50	60

  A számok nem teljesen pontosak, de jól mutatják, hogy a "0" is különböző viszkozitási értékeket takar. Ez annak ellenére van így, hogy a forró motorban a 0w-30, 5w-30, 10w-30 és az egyfokozatú 30-as olaj is egyaránt pontosan (majdnem) 10 cSt viszkozitású!

 Most idézzünk egy autóipari szakembert, akinek utána hosszasan kommentáljuk következő mondatait:

"A nyomás és az áramlás összefüggnek a viszkozitással, de egyik sem jelenti önmagában a kenést. A kenés a folyadék tulajdonsága, nem pedig az erő határozza meg. Ha megduplázzuk a nyomást, azzal megkétszerezzük az áramlás mértékét. Ha csökkentjük a viszkozitást, és hígabb olajat használunk, akkor nyomásveszteség mellett növeljük az olaj áramlását. A jobb áramlás miatt javul a hőelvezetés. A magas nyomás segíti a fémalkatrészek, mint például a siklócsapágyas részegységek egymástól távol tartását."

 Következzenek a számszaki adatok, hogy mi is történik egy motorban. Az adatokban nem jelenítjük meg az olaj belső (áramlással szembeni)ellenállásából keletkező eltéréseket, hiszen egy pontos mérés kimutatná, hogy nem teljes egészében duplázódik az áramlás az olajjáratokban, az olajnyomás megduplázásával. Az egyszerűség és a lényeg könnyebb megérthetősége érdekében ezt nem vettük figyelembe a méréseknél, hanem egy hipotetikus motor adataival dolgozunk a lényeg minél egyszerűbb átlátásának kedvéért. Egy biztos, a vastagabb olajok belső ellenállása minden helyzetben magasabb, mint a hígfolyósabb olajoké, tehát még gyorsabban nő a nyomás a fordulatszám emelésével, csökkentve az áramlás növekedésének esélyét. A táblázatokból kiderül, hogy miért?

 De következzenek most a egyszerűsített adatok 30-as motorolajjal, működési hőmérsékleten mérve (100C):

fordulatszám	olajnyomás	áramlási mérték
1000	1,37 Bar	1
2000	2,75	2
4000	5,51	4
8000	11,03    (6,2)	8        (5)

 

 Valójában 8000 percenkénti főtengelyfordulat esetén a maximális áramlás 5 egységnyi, hiszen a olajszivattyú megkerülő szelepe 6,2 Bar nyomáson nyit, így nem enged meg ennél nagyobb nyomásértéket a motor olajjárataiban.

Következzen most egy még nagyobb teljesítményű olajszivattyúval rendelkező motor táblázata, ugyanilyen 30-as súlyozású olajjal:

fordulatszám	olajnyomás	áramlási mérték
1000	2,06	1
2000	4,13	2
4000	8,27	6
8000	16,55	12

 Mivel a megkerülő szelep 6,2 Bar nyomásnál nyit, ezért a maximális motorolaj áramlás a valóságban nem lesz nagyobb 5 egységnél.

Ideális esetben, azonos folyósságú olajat használva, az olajpumpa teljesítményének további fokozásával növekedne a nyomás és az áramlás mértéke is, de a visszafolyó szelep nyitása miatt ez nem így van. A szelep nélkül dupla nyomásnál, dupla áramlást mérhetnénk. (ideális esetben). Nézzük azonban mi a valós helyzet, a minden motorban megtalálható szeleppel!:

fordulatszám	olajnyomás	áramlási mérték
1000	2,75	2
2000	5,51	4
4000	11,03	8
8000	22,08	16

Mivel az olajnyomás szabályzó szelep maximum 6,2 Bar nyomást engedélyez, ezért az olaj áramlásának maximális mértéke a motorban nem nagyobb 5 egységnél, ami alig valamivel 2000-res (!!!) főtengelyfordulat felett létrejön és nem tud fokozódni a fordulatszám további növelésével.

Most tekintsük meg ugyanezeket a táblázatokat, de immár 40-es, tehát valamivel kevésbé folyós (100 Celsius) motorolajjal!  Az olaj sűrűbb(vastagabb), ezért ugyanolyan mértékű áramoltatásához nagyobb nyomás szükséges.

fordulatszám	olajnyomás	áramlási mérték
1000	2,06	1
2000	4,13	2
4000	8,27	4
8000	16,55	8

A nyomásszabályzó szelep 6,2 Bar nyomásnál nyit, így a maximális áramlás mértéke 3 egység, ami körülbelül 3000-res főtengely fordulatszámon alakul ki és nem tud növekedni tovább.

Valamivel erősebb olajszivattyúval, még mindig 40-es olajjal, 100C fokon:

fordulatszám	olajnyomás	áramlási mérték
1000	3,1	1,5
2000	6,2	3
4000	12,41	6
8000	24,83	12

 A valóságban a maximális mértékű olajáramlás, már 2000-res fordulatszámon kialakul, hiszen az ezen a fordulatszámon kialakuló 6,2 Bar-os nyomásnál nem enged meg nagyobbat a megkerülő szelep.

Most kisebb nyomással ugyanez a 40-es olaj:

fordulatszám	olajnyomás	áramlási mérték
1000	1,37	0,5
2000	2,75	1
4000	5.51	2
8000	11,03	4

 A maximális áramlás 3 egységnyi lesz, mivel a olajkör megkerülő, azaz bypass szelepe 6,2 Bar-nal nem enged meg nagyobb nyomást az olajkör bemeneti részénél.

 A táblázatokból jól mutatják, hogy a nyomást növelve ugyanazt az olajat használva fokozhatjuk az áramlást, de ha a nyomás növelését egy kevésbé folyós, sűrűbb olajjal kívánjuk elérni, akkor lecsökkent áramlás lesz az eredmény. Nagyobb nyomást igényel a vastagabb olaj mozgatása. Ha sűrűbb olajat használunk, akkor a megnövekedett ellenállás miatt az olajnyomás növekedni fog, de az áramlás éppen ellenkezőleg, csökkenni fog. Az áramlás különösen a fontosabb helyzetekben, azaz nagy terhelésnél, magasabb fordulatszámon redukálódik, ami növeli a hőmérsékletet, azaz a kopás esélyét.

Lesz még több táblázat, de majd a 10. részben.

 Mindazonáltal a nyomás nem egyenlő a kenéssel. Vizsgáljunk meg egy egyszerű zárt "élettartam kenésű" csapágyat. Nyissunk fel egy ilyen csapágyat, hogy nyomás alá helyezessük a benne található olajat. Mindezt megtehetjük. Az olajat tarthatjuk légköri nyomáson. Ezután megduplázhatjuk, triplázhatjuk, négyszerezhetjük a csapágyban lévő olajra "nehezedő" nyomást. Az olaj nem összenyomható. Függetlenül a nyomástól, ugyanolyan mértékű a kenés a zárt csapágyban, mint atmoszférikus nyomáson. Mint ahogy korábban írtuk a 1:1 kapcsolat muatkozik az áramlás mértéke és a felületeket elválasztó nyomás között. A kenés önmagában független a nyomástól. Ezt most nem fogjuk matematikai összefüggésekkel igazolni.

 Még a víz is használható kenés biztosítására. Ez részben az erős felületi feszültségének köszönhető.  Nagyon sok orvosi műszerben például víz biztosítja a kenést. Az autóiparban az alkatrészek korrózióra való hajlama miatt nem lehet használni. Pedig a víz hőelvezető képessége sokkal jobb, mint az olajé. Csak ebből a szempontból vizsgálva a víz jobb hatásfokkal végzi a lubrikációt, mint az olaj.

  10. rész

 A bizonyítás.

 A következő táblázatokhoz készítéséhez abból indultunk ki, hogy egy azonos folyosságú olaj esetén a nyomás megduplázása az áramlás mértékének duplázódását is jelenti. A valóságban minimális eltéréssel ugyan, de nem teljesen lesz kétszer nagyobb az áramlás. Szintén igaz ez a fordulatszám duplájára emelésére, a valóságban ilyenkor sem teljesen duplázódik meg az áramlás (de majdnem).

Következzenek a problémákra rávilágító táblázatok:

A. 30-as egyfokozatú olaj működési hőmérséklet mellett:   

ftg.fordulatszám	olajnyomás	áramlási egység
1000 frsz./perc	1,37 Bar	1
2000	2,75	2
4000	5,51	4
8000	11,03	8

A maximális áramlás nem haladja meg az 5 egységnyit, mivel a maximális olajnyomást szabályzó szelep 6,2 Bar nyomásnál nagyobbat nem enged meg a motorban. Ezért 5000/perc főtengelyfordulat felett erősen romlik a kenés hatásfoka.

B. Szintén 30-as olaj, de most egy erősebb olapumpát használó motorban: 

fordulatszám	olajnyomás	áramlási egység
1000	2,06	1,5
2000	4,13	3
4000	8,27	6
8000	16,55	12

A maximális áramlást már 3000-res főtengely fordulaton elérjük, ha erősebb olajpumpát alkalmazunk. Az olajpumpa teljesítményének duplázásával megkétszereződik a nyomás és az áramlás is, viszont a motorban engedélyezett maximális olajnyomás (szelep 6,2 Baron nyit) miatt hiába nő motorunk terhelése 3000-res fordulat felett, nem tudjuk az olaj áramlását ennek szükségében fokozni.

C. 40-es egyfokozatú olaj működési hőmérsékleten (100C) (normál pumpa)

 Ez az olaj kevésbé folyós, mint a 30-as, így nagyobb nyomást igényel az ugyanolyan mértékű áramoltatása.

fordulatszám	olajnyomás	áramlási egység
1000	2,06  bar	1
2000	4,13	2
4000	8,27	4
8000	16,55	8

 D. 40-es egyfokozatú olajjal működési hőmérsékleten (100C) (növelt   teljesítményű olajpumpa)

fordulatszám	olajnyomás	áramlási egység
1000	3,1 bar	1,5
2000	6,2	3
4000	12,55	6
8000	25,1	12

 Az A. és a C. táblázatok közel állnak a hétköznapi körülményekhez, jól mutatják mi is történik, ha 30-as melegoldali jelzésű olajról 40-es olajra váltunk:

  1.  A vékonyabb olajjal (xx-30-as) 6000/perc főtengelyfordulatnál érjük el a maximális olajáramlást a motor artériáiban A. táblázat. Amikor 7-8 esetleg 9000-re (pl.: Mazda RX-8) emeljük a főtengely fordulatszámát, nem növekszik már tovább az olaj áramlási sebessége. A motor csapágyaira nehezedő erőhatások növekednek, de ennek ellenére nem tudjuk tovább növelni az olaj áramlásának mértékét.

  2. A kevésbé folyós, vastagabb olajjal (xx-40-es) már 3000-res fordulaton kialakul a maximális áramlási mérték. Még rosszabb, hogy ez az érték csak Hármas mértékű. Ahogy emeljük a fordulatszámot 4-5-6-7-8 vagy esetleg 9000-res értékre, nem tudunk elérni nagyobb olajnyomást, erősebb olajáramlást, azaz nem tudjuk a kenés hatásfokát javítani. Pedig erre egyre nagyobb szükség lenne a fordulatszám emelkedésével.

 A következőkben nézzünk meg, hogy egy 20-as olaj hogyan viselkedik működési hőmérsékleten. Ugyanolyan mértékű áramláshoz az egyébként állandó térfogat továbbító képességű pumpával kisebb nyomásértékek tartoznak, hiszen a hígfolyósabb olajat könnyebb átpumpálni a motor alkatrészein. Ráadásul az ezzel az olajjal mért értékek állnak legközelebb a technikailag megkövetelt 0,7 Bar/1000 frd. előíráshoz.

E.   20-as olaj 100C-on.                         

fordulatszám	olajnyomás	áramlási egység
1000/perc	0,7 Bar	1
2000	1,4	2
4000	2,75	4
8000	5,51	8

Még 8000-res fordulatszámon sem értük el a maximális áramlás mértékét. Ha 9000-ig pörgetnénk a motort, akkor érnénk el a megkerülő szelep nyitási értékét, illetve a maximális 9-es (!!!) áramlási mértéket. A motorban így éppen háromszoros értékű a maximális olajáramlás mértéke (max. fordulaton), mint amennyi a 40-es olajjal elérhető. A hengerek alján található olajfúvókák éppen HÁROMSZOR annyi olajat porlasztanak a hengerfalakra és a dugattyúfenekekre. Ez sokkal jobb hűtést és kenést jelent. Minden hidegebben fut és a csapágyakban a felületek közötti elválasztó erő is háromszoros mértékű.

 Azokban az erőforrásokban, melyek piros mezős fordulatszáma 5000-nél kezdődik, általában 3,5-4,2 Bar nyomásnál nyit a megkerülő szelep. Amely motorok 8-9000-ig is pörgethetőek, azokban 6,2-6,8 Bar is lehet a maximális megengedett nyomás.  Ebből is jól látható, hogy amennyiben a maximális olajáramlásra törekszünk, akkor hagyatkozzunk a 0,7 Bar/1000 frd. szabályra.

 A Ferrari Maranello esetében a 0w-20-as motorolaj a nyerő. Korábban említettem, hogy akár 10-es olajat is használhatnánk benne. Valójában a városok körüli közlekedésben általában 90C fok körüli az olajhőmérséklet, így hasonlóak a nyomásértékek, mint feljebb a C. táblázatban, a 40-es olaj 100 Celsius fokon használata esetén. Ezért írtam, hogy a forróbb versenykörülmények között is tökéletes a vékonyabb (0w-20) olaj használata, amely optimális kenést biztosít, lásd E. táblázat.

 Mit is mond a Ferrari? 6000-res fordulatszám esetén, 5 Bar az optimális olajnyomás a Maranello 12 hengeresében. A 20-as olajjal nem érjük el a megkerülő szelep nyitási értékét ezen a fordulatszámon. Így ha tovább növeljük a fordulatszámot, tovább növekedhet az olaj áramlásának a mértéke. Ez az amire szükségünk van és ez az amit a Ferrari gyár is javasol. A legnagyobb áramlási mértéket  a maximális nyomáson kapjuk, amit kb.: 7700-as főtengely fordulatszámnál érünk el. Nem lép be a "képbe" a megkerülő ág, a teljes szivattyúzott olajmennyiség végighalad az erőforrás kenési rendszerén. Nincs egyetlen elveszetegetett lóerő sem, amely az egyébként a megkerülő szelepen az olajteknőbe rögtön visszafolyó olaj szivattyúzására lett elpazarolva. Ez a tökéletes rendszer.

Végül hasonlítsuk össze egy egyfokozatú 30-as olajjal szerzett tapasztalatokat normál közlekedési viszonyok esetén (100C), és versenyszerű használat melletti magasabb olajhőmérséklet figyelembevételével (130C).

A. 30-as egyfokozatú olaj 100C:

fordulatszám	olajnyomás	áramlási egység
1000frd./perc	1,37 Bar	1
2000	2,75	2
4000	5,51	4
8000	11,03	8

A maximális áramlási mérték 5 lesz, mivel 6,2 Bar nyomásnál nyit az olajpumpa megkerülő szelep, így nem tud ennél nagyobb nyomás felépülni a rendszerben.

F. 30-as indexű olaj 130C-on. Az olaj hígfolyósabb ezen a hőmérsékleten így kisebb nyomás is biztosítja ugyanazt a mértékű áramlást: 

fordulatszám	olajnyomás	áramlási egység
1000frd./perc	0,7 Bar	1
2000	1,4	2
4000	2,75	4
8000	5,51	8

 

A maximális áramlás 9 egységnyi lesz, mivel 8000-res fordulaton még mindig nem értük el a megkerülő szelep nyitási nyomásértékét.

 A forróbb (130C) 30-as indexű olaj hígabb, mint a hidegebb (100C) 30-as motorolaj. Az olajpumpa szivattyúzási mennyisége állandó a fordulatszám függvényében, de csak annyi olajat tud átnyomni a motor olajzási rendszerén, amennyit a nyomáskorlátozó megkerülő szelep megenged.  A magasabb hőmérsékleten kisebb a nyomás a rendszerben a hígfolyósabb olaj eredményeképpen, ami lehetővé teszi, hogy az olajmegkerülő szelep ne akadályozza meg az áramlás mértékének duplájára növekedését a maximális fordulatszámon. Valódi előnyként jelentkezik, hogy az olaj hígabb magasabb hőmérsékleten. Nagyobb mértékű áramlást kapunk, azaz jobb a motorunk hűtése és kenése.

 A 30-as indexű olaj a versenypályán elérhető 130C-on pontosan ugyanolyan áramlási mennyiséget produkál, mint a 20-as olaj alacsonyabb, "hétköznapi" 100 Celsius fok hőmérsékleten. Ebből kifolyólag hétköznapi használatban alkalmazható a '20-as', míg versenykörülmények között szükség van a '30-as' motorolajra. Mindkét esetben a maximális olajáramlást kapjuk.

 Vegyünk most a saját motorunkat! Helyettesítsük be az aktuális áramlási mennyiséget 1000-res fordulatszámon, immár literekben mérve. Ha az erőforrásunkban 1000-res fordulatszámon 1,5 liter olaj kering 1 perc alatt, akkor 2000-res fordulatszámon 3 liter, 4000-nél 6 liter és így tovább. Az A. táblázat esetén a maximális áramlási mennyiség 7,5 liter/perc. Az E. és az F. táblázatok esetében pedig 13,5 liter/perc lesz a maximális áramoltatott mennyiség.

 Konklúzió:  A többfokozatú motorolajok kifejlesztésének elsősorban az volt a célja, hogy megoldják az olaj hidegen besűrűsödésének problémáját, a motor leállítása után. Az évek múlásával sikerült redukálni a korábbi besűrűdési mértéket. Mindazonáltal nincs olyan olaj, amelynek folyóssága ne csökkenne a kihűlésével. Ez az amiért melegítenünk kell autónk motorját, mielőtt fokozzuk a fordulatszámot. A motor tervezői mindig üzemmeleg motor és olaj szempontjából javasolnak motorolajat az adott erőforráshoz. Éppen ezért az olaj vékonyodásával nem kell foglalkoznunk. A probléma az olaj vastagodása a motor kihűlése közben.

 A hideg motorban óriási nyomást mérhetünk, ami a kevésbé folyós olaj következménye. A sűrű olaj nagyobb belső ellenállást eredményez, így nagyobb nyomás szükséges az áramoltatásához.

G. 40-es indexű olaj 24 C fokon (hidegindítás):  

fordulatszám	olajnyomás	áramlási egység
1000frd./perc	4,13 Bar	1
2000	8,27	2
4000	16,55	4
8000	33,1	8

     .A maximális egységnyi áramlás 1,5 lesz, mivel 6,2 Bar nyomásnál nem lehet nagyobb nyomás a rendszerben, és ezt az értéket már 1500-as fordulaton elérjük.

 Ebben az esetben 8000-res fordulatszámon ugyanazt a mértékű áramlást kapjuk, mint 1500-as fordulatszámon. Az áramlás mértéke nem tud fokozódni, ami nagymértékben rontja a kenés hatásfokát. Ez az amiért várnunk kell a motor és az olaj bemelegedésére. Érje el a 100C-ot ,vagy még többet! Bemelegedett motor esetén ezzel az olajjal 3 lesz a maximálisan elérhető áramlás mértéke, ami éppen a duplája a hidegen mért értéknek. Ha még nagyobb áramlást szeretnénk elérni, akkor alacsonyabb viszkozitási indexű olajra lesz szükségünk.

 Mit kell tennünk? A kételkedők használják a gyári előírásban szereplő melegoldali viszkozitású olajat, legyen az 30, 40, 50 vagy akár 20-as indexű! Amennyiben változtatni akarunk, akkor a beidegződésekkel szemben inkább alkalmazzunk egy fokozattal alacsonyabb melegoldali indexű (hígabb)motorolajat, mint egy fokozattal vastagabbat (magasabb jelzés)! Lehetőleg a viszkozitási jelzés első száma (hidegoldal) 0 vagy 5 legyen, azaz 0w-xx, vagy 5w-xx motorolajat használjunk! Ha a legjobb védelemre és teljesítményre vágyunk a motorunkat illetően, akkor a szintetikus olajoknak szavazzunk bizalmat! Az olaj márkája soha nem számít olyan mértékben, mint a viszkozitás. Az olaj besorolási osztálya SL, vagy SM legyen (2008)! Cseréljük olajat rendszeresen (sűrű intervallumot, környezetvédelmi okokból nem akarok írni) minimum minden tavasszal, illetve frekventáltan ellenőrizzük az olajszintet!  

Forrás: Mazda

2008. augusztus 07. 08:27