Motor & olie - 3 Viscositeit bij bedrijfstemperatuur. De specificaties van de oliefabrikanten geven gebruikelijk zowel een 100 C viscositeit als een viscositeit bij 40 C. De belangrijkste specificatie is de ontwerp viscositeit voor jouw motor, zoals gespecificeerd door de motorfabrikant. Omdat olie in aanraking komt met hete oppervlakken zoals zuigers en wordt afgeschoven in draaiende lagers, pikt het veel warmte op en in normaal gebruik zal de temperatuur gemiddeld zo n 10 tot 15 C boven de koelwaterthermostaat temperatuur liggen. Met verwijzing naar hetgeen hiervoor staat vermeld, kan worden geconcludeerd dat wanneer de aanbevolen olie een 10W-30 is en de motor is uitgerust met een 82 C thermostaat, dat de motor is ontworpen om goed te functioneren met een 17 cst olie bij 82 C en niet minder dan 10 cst als de temperatuur zou stijgen tot 100 C. Onder normale wegomstandigheden zullen deze waarden niet snel worden overschreden, tenzij de motor warm zou lopen, hetgeen sowieso een geheel andere situatie oplevert. Gebruik op circuits en tijdens racen en ook in extreem warme omstandigheden zoals in het Midden-Oosten of het Westen van Australië leveren ander omstandigheden op waarbij veel hogere temperaturen kunnen optreden, waardoor andere uitgangspunten gelden bij de oliekeuze. Als je bijvoorbeeld hebt besloten een 0W-20 te gebruiken om makkelijker te kunnen starten, zal de oliedikte in de lagers zodra de motor is opgewarmd tot 82 C afnemen tot 12 cst en tot ergens tussen 5,6 en 9,3 cst bij 100 C. Bij 82 C is dat ± 30% minder dan benodigd en bij 100 C zou dit ± 45% minder zijn. Kromzwaard 152 32 Aan de andere kant, als je zou kiezen voor een 20W-50, zou je ook wel eens niet het gewenste effect kunnen krijgen. De hogere viscositeit zal leiden tot warmte ontwikkeling door afschuiving en daardoor een afname van de viscositeit. Studies hebben aangetond dat verdubbeling van de viscositeit een stijging van meer dan 10 C van de olietemperatuur tot gevolg heeft met de bijbehorende daling van de viscositeit. In plaats van een verdubbeling van de viscositeit door 20W-50 te gebruiken, zal de toename slechts ongeveer 35% zijn, met een toegenomen viscose wrijving met het daarbij behorende verlies aan vermogen. Een ander lange termijn effect van de extra afschuiving in de olie is de onomkeerbare verdunning van de olie door de afbraak van viscositeitverbeteraarmoleculen. Het aanbrengen van een oliekoeler om de temperatuur van de olie te regelen kan gunstig uitpakken, maar kan ook tegenwerken. De olie werkt het best op ontwerptemperatuur. Een oliekoeler met thermostaat, die het overschrijden van deze temperatuur voorkomt, zal vanzelfsprekend die optimale temperatuur weten te behouden, maar een ongeregelde koeler die de olie te ver koelt, zal tegen je werken. Het duurt dan langer voordat de olie op temperatuur komt en als de temperatuur te laag blijft zal de viscositeit te hoog blijven, met overmatige wrijving en momentane hogere lagertemperaturen met mogelijk beperkte stroming en verminderde besproeiing van de zuigers en de hogere delen van de motor tot gevolg. Als je een oliekoeler monteert, is een thermostaat die overeenkomt met de koelwaterthermostaat essentieel.
Multigrade olie en synthetische olie Zoals al eerder genoemd, was de Duckhams Q5500, gepresenteerd in 1951 een van de eerste multigrade oliën en deze werd gedefinieerd als een SAE 10W-30. Het was een dunne SAE10W olie, gemodificeerd met viscositeitverbeteraar om het zich te laten gedragen als een dikkere zomer olie bij hogere temperaturen. Andere vroege multigrade oliën waren ook van de SAE 10W-30 range. Latere verbeteringen hebben deze kunnen verbeteren tot 10W-40 en daarna naar 20W-50. In 1963 was de BP Visco- Static een 10W-30 olie, rond 1966 was dit gewijzigd naar BP super Visco-Static als een 10W-40. Mobiloil Special werd gepresenteerd als 10W-30, Shell Super Motor Oil als 10W-40, Castrol XL eerst als 10W-30 en 10W-40. Bij de presentatie van de Mini in 1959 kwam de 20W-50 for BMC/BL producten om het probleem van de grote hoeveelheid afschuiving op te lossen waarmee motoren te kampen hadden waarbij dezelfde olie tegelijk dienst deed in de versnellingsbak en in de motor zelf. De viscositeitverbeteraars zijn eigenlijk opgewikkelde moleculen die bij lage temperaturen krimpen en uitzetten bij warmte. Als ze kort zijn, nestelen zij zich net als bij antivries in water tussen de koolwaterstof moleculen in de olie waardoor ze voorkomen dat de olie zijn natuurlijke dikte bereikt bij het afkoelen. Wanneer de temperatuur oploopt, zetten zij uit en de langere moleculen helpen de olie bij elkaar te blijven plakken en daarmee wordt voorkomen dat de olie te los wordt of te dun. Hoe groter de temperatuur range, zoals bijvoorbeeld met een 10W-40 en een 20W-50, des te meer viscositeitverbeteraar wordt er toegevoegd. Dit is dan weer goed en slecht tegelijk. Het goede is dat deze motoroliën ons de service verlenen van een relatief dunne olie bij de koude start om sneller Kromzwaard 152 33 een stroom naar de kritieke motoronderdelen te krijgen en tegelijkertijd een relatief dikke olie op bedrijfstemperatuur. Maar de hiervoor toegepaste toevoegingen breken af bij hoge temperaturen of bij sterke afschuifsituaties en vallen dan uit elkaar en verliezen hun functie, waarbij bijvoorbeeld een 10W-30 makkelijk een 10W-20 wordt of nog erger een 10W-10. Hoe meer toevoegingen (additives) des te groter het probleem, waardoor fabrikanten auto eigenaren proberen af te krijgen van oliën die vol zitten met toevoegingen zoals de 10W- 40 en 20W-50 viscositeiten. Viscositeit index De viscositeit index is een waarde die de wijziging van viscositeit in relatie tot de temperatuur aangeeft. Hoe hoger de index hoe stabieler de olie is. Of met andere woorden, des te minder wijziging in viscositeit (verdunning of verdikking) optreedt, hoe hoger de index is. Hoge nummers zijn dus goed en lage nummers zijn slecht. Olie wordt gemaakt uit verschillende basisproducten die worden geclassificeerd in 5 groepen. Groepen 1, 2 en 3 zijn minerale oliën op basis van ruwe olie en hebben meestal een index van minder dan 140, omdat zij meer indikken bij lagere temperaturen. De groepen 4 en 5 zijn vol synthetische oliën (alleen Groep 4 wordt gebruikt voor motorolie) en vanwege hun bereidingswijze hebben zij viscositeit indexen van boven de 150. Omdat ze zijn gemaakt uit uniforme moleculen zonder paraffine, maken zij geen gebruik van viscositeitverbeteraar toevoegingen, maar kunnen toch de multigrade viscositeit testen met groot gemak doorstaan. Dus als tegenstelling: een 10W-40 minerale olie is een dunne SAE 10 olie met viscositeit verbeteraars die het laten lijken op een SAE 40 olie bij hoge temperaturen. Maar een synthetische olie van dezelfde multigrade klassering
10W-40 is een SAE 40 olie die zich gedraagt als een SAE 10 bij lage temperaturen. Dus precies het omgekeerde concept! Maar de belangrijkste eigenschap, de viscositeit bij bedrijfstemperatuur, wordt behaald zonder additieven! Wat is de juiste olie om te gebruiken? Zoals met vele zaken aangaande motoren is er ook geen eenvoudig antwoord op deze vraag. Vol synthetische oliën zijn zonder enige twijfel het best om te gebruiken. Zij hebben superieure smering eigenschappen, zij zijn sterker, zij hebben een betere chemische - en afschuif stabiliteit en zij hebben minder last van sludge vorming. Zij zijn dunner als ze koud zijn en worden makkelijker verpompt en vloeien makkelijker bij de koude start. Gebruik geen dikkere olie dan in je instructiehandboek staat opgegeven, tenzij je motor enigszins is versleten, want het levert je geen voordeel op en zou zelfs slechter kunnen zijn. Controleer de actuele viscositeit waarden voor de olie zoals die door de fabrikant worden gepubliceerd. Het is apert onjuist dat - zoals vaak wordt gezegd - een 0W-40 te dun zou zijn vergeleken met een 10W-40. Hoe dan te dun? Denk er aan, wanneer de aanbeveling voor je motor een xxw-40 is, dan moet er een olie in die ongeveer Tabel 2. Voorbeelden van oliën gerangschikt naar viscositeit bij 100 C. Oil Oil Type Viscosity at Viscosity at Viscosity Grade 40 o C 100 o C Index 5W-30 Castrol Magnatec A1 Synthetic 54 9.6 164 5W-30 Mobil Super 3000 X1 Synthetic 53 9.8 n/a 5W-30 Castrol Magnatec A3/B4 Synthetic 65.75 11.43 169 5W-30 Shell Helix Ultra Extra Synthetic 67.9 11.8 170 5W-30 Mobil 1 ESP Synthetic 72.8 12.1 164 0W-30 Castrol Edge Synthetic 71 12.3 170 5W-40 Shell Helix Ultra Synthetic 79.1 13.1 168 5W-40 Castrol Edge Synthetic 81 13.4 169 0W-40 Castrol Edge A3/B4 Synthetic 79 13.5 169 0W-40 Mobil 1 ESP Synthetic 75 13.5 185 15W-40 Shell Helix HX5 Mineral 105.4 13.9 132 5W-40 Mobil Super 3000 X1 Semi-Synthetic 84 14 n/a 10W-40 Castrol Magnatec Semi-Synthetic 96 14.3 155 15W-40 Castrol Magnatec Semi-Synthetic 110 14.36 n/a 10W-40 Shell Helix HX7 Semi-Synthetic 96.31 14.37 154 10W-40 Mobil Super 2000 X1 Semi-Synthetic 97 14.4 n/a 10W-40 Castrol Magnatec A3/B4 Semi-Synthetic 95.3 14.4 n/a 15W-40 Mobil Super 1000 X1 Mineral 107 14.4 n/a 20W-50 Halfords Classic Mineral 150 17.5 120 20W-50 Comma Classic Mineral 160 17.9 120 15W-50 Millers Classic Synthetic 128 18.9 166 10W-60 Castrol Edge Synthetic 160 22.7 173 10W-60 Mobil 1 Extended Life Synthetic 152.7 22.7 178 Kromzwaard 152 34
die dikte heeft in de 100 C kolom (zie tabel 2). Bij een koude start zijn alle oliën te dik, zelfs de 0W of 5W oliën, maar minder dik dan een 10W en veel minder dik dan een 20W. Bij normale temperatuur hebben alle xxw-40 oliën een dikte van 13,1 tot 14,4, met Mobil 1 ESP en Castrol Edge die eruit springen, omdat die de beste koude start prestatie leveren. Ga ook niet alleen af op de gegevens op de fles. Bekijk de datasheets - als die beschikbaar zijn - die door de fabrikanten worden gepubliceerd om een goede vergelijking te kunnen maken. Voorbeeld: Mobil 1 5W-30 (vol synthetisch) levert bijna exact dezelfde prestatie als Shell Helix Ultra 5W-40, ook geheel synthetisch. De Mobil 1 heeft een viscositeit van 12,1 cst bij 100 C, bijna aan de top van de toegestane range voor een SAE 30, de Shell Helix Ultra heeft een viscositeit van 13,1 cst bij 100 C, bijna onderaan de toegestane range voor een SAE 40. Bij 40 C zijn de viscositeiten 72 cst respectievelijk 79 cst en de Viscosteit Indexen zijn 164 en 168. In de praktijk zijn deze oliën nagenoeg gelijkwaardig, terwijl ze bij een eerste blik op de SAE ratings toch aardig verschillend lijken. Er is zelfs een groter verschil tussen de Mobil 1 5W-30 en Castrol GTX 5W-30 die dezelfde grading hebben dan er is tussen de Mobil en de Shell die verschillende gradings hebben. Je vraagt je misschien af: Zijn er dan geen nadelen aan synthetische olie? Het antwoord moet zijn: Ja, helaas wel, maar gelukkig heel beperkt. Synthetische olie wordt gemaakt met behulp van verschillende chemicaliën, inclusief esters, hetgeen is waar het leven echt complex begint te worden. Voor elke liter benzine die wordt verbrand, wordt een liter water geproduceerd in de motor. Het meeste hiervan Kromzwaard 152 35 zal via de uitlaat de motor verlaten, maar een bepaalde hoeveelheid kan in de olie terecht komen en onder bepaalde condities kunnen de esters in de olie reageren met dit water waardoor een plakkerige afzetting kan worden gevormd, in het bijzonder bij de zuigerveren. Auto s die weinig worden gebruikt en waarbij de motor nauwelijks de kans krijgt om volledig op te warmen en dat water uit de olie te laten verdampen, zullen over het algemeen weinig voordeel hebben bij synthetische olie. Maar vooropgesteld dat een auto voldoende warm wordt gereden zodat de olie voldoende wordt opgewarmd om eventueel water te laten verdampen, zou deze bijwerking geen probleem mogen zijn. Minder intensief gebruikte auto s, die niet altijd echt op temperatuur komen, zijn waarschijnlijk beter af met een goede half synthetische olie zoals de Castrol Magnatec 10W-40 of de Mobil Super 3000 X1 5W-40 en een jaarlijkse olieverversing. Voor motoren met serieuze slijtage op de lagers is er de Millers Classic 15W- 50 Synthetic of nog beter de Castrol Edge 10W-60 of Mobil 1 Extended Life 10W-60 met het beste van twee werelden: een relatief hoge bedrijfstemperatuur viscositeit, gecombineerd met betere stroming eigenschappen bij koude start en in dergelijke motoren zijn de stroming eigenschappen bij koude start waarschijnlijk de belangrijkste door de slijtage tijdens starten te minimaliseren. De mythen De eerste mythe. Vaak hoor je vertellen dat klassieke en/of oudere motoren zijn ontworpen voor minerale olie. Gewoon onzin, ze zijn namelijk niet ontworpen voor minerale olie. Ze zijn ontworpen in een tijd dat minerale olie het enige was dat men had. Maar ze zijn ontworpen om op een olie te draaien met eigenschappen zoals die in het in-
structieboekje staan. Daar gaat het om. De marketing en advertentie boodschappen willen je laten geloven dat de mythe waar zou zijn, maar ze willen je alleen maar meer van hun minerale producten verkopen (gaan minder lang mee, dus meer omzet). Ook hoor je vaak dat de fabricage toleranties niet zo nauwkeurig waren toen de klassieke motoren werden gemaakt en dat ze daarom minerale olie nodig zouden hebben. Dit is dus de tweede mythe. Een grotere speling heeft geen minerale olie nodig, er is een olie van de juiste viscositeit benodigd. Maar verwar tolerantie toch vooral niet met speling of passing. De fabricagetolerantie vertegenwoordigt tijdens de productie de range van de spelingen die voor een product acceptabel zijn. Tegenwoordig zijn inderdaad de toleranties verlaagd, waardoor een meer consistent product ontstaat en waarbij de maten dus minder afwijken. Zaken die buiten de tolerantie vallen en daardoor een te grote of te kleine speling/passing hebben worden afgekeurd. De moderne technieken en nauwkeurigheid zorgen er voor dat er steeds minder zaken worden afgekeurd omdat ze buiten de gestelde tolerantie vallen. Krukas hoofdlager passingen/spelingen zijn steeds gelijk gebleven, in elk geval vanaf de 50er jaren tot aan het eind van de eeuw en daarna. De tolerantie zegt dus alleen maar iets over hoeveel afwijking wordt toegestaan op de gewenste spelingen/passingen. Tot slot Motor ontwerpers gebruikten bepaalde technische uitgangspunten in de berekening van de specifieke lager groottes en lager passingen/spelingen en hadden daarbij een olie nodig die bij deze uitgangspunten paste. De dikte van een olie bij bedrijfstemperatuur is wat je in de gaten moet houden. Kromzwaard 152 36 Alle motoren hebben voordeel bij het gebruik van de modernere synthetische olie. Denk er aan dat half synthetisch een mix is van synthetische - en minerale olie. Veelal is slechts 30% synthetisch en de rest gewoon mineraal. Omdat ze zijn gebaseerd op minerale olie bevatten zij viscositeitverbeteraars. De mix met synthetische olie zal voornamelijk de lage-temperatuurprestaties verbeteren ten opzichte van een geheel minerale olie van een gelijke grade. Als de originele specificatie voor je auto 10W-30 was, geeft het gebruik van een 0W-30 een gelijke viscositeit bij bedrijfstemperatuur, maar een betere smering bij het starten en opwarmen. Houd ook in de gaten op de olie viscositeit kaart, dat er een flinke variatie in 30 grade olie is. Vele oudere auto s zijn ontwikkeld voordat er 0W of 5W grade olie bestond, maar kunnen enorm profiteren van het gebruik ervan. Als je de oliedruk te laag vindt, kies dan een olie met een iets hogere viscositeit, maar blijf bedenken dat hogere viscositeit kan leiden tot hogere lagertemperaturen en daardoor een juist teruglopende viscositeit. De juiste grade verzekert je van een goede smering. Denk er ook aan, dat je de auto zoveel mogelijk gebruikt op een manier waarbij deze volledig op temperatuur komt. Als dat niet kan, ververs dan je olie wat vaker. Hopelijk helpt deze uitleg je bij de keuze van de juiste olie voor jouw auto voor de omstandigheden waarin jij je auto gebruikt. Chris Reed / Remy Wiggers / Geert van Hout