Klasifikacija motornih ulja prema viskoznim gradacijama
Klasifikacije ulja po viskoznosti, takozvane SAE viskozne gradacije, uvelo je Društvo američkih automobilskih inženjera (Society of Automotive Engineers). Viskozna gradacija za motorna ulja definisana je standardom SAE J 300 – Dec 99, tabela 5.4.
Za siguran rad motora jedne od najvažnijih karakteristika su reološke osobine ulja, tj. viskoznost ulja. Viskoznost ili tečljivost odnosno žitkost ulja je merilo lakoće njegovog tečenja na određenoj temperaturi. Naime, što je temperatura viša ulje lakše teče, a što je niža ono teže teče. To je prirodna osobina ulja. Merilo viskoznosti je tzv. SAE gradacija.
Definisane su dve serije viskoznih gradacija: sa oznakom “W” i bez te oznake. Ulja sa oznakom “W” predstavljaju monogradna ulja za zimske uslove rada (zimska ulja: SAE 10W, SAE 20W). Definišu se maksimalnom viskoznošću i pumpabilnosti na niskim temperaturama i minimalnom kinematskom viskoznošću na 1000C. Ova ulja moraju obezbediti dovoljno nisku viskoznost na niskim temperaturama da bi se motor pokrenuo i da ulje krene u cirkulaciju nakon startovanja motora. Ulja bez oznake “W” predstavljaju monogradna ulja za letnje uslove rada (letnja ulja: SAE 30, SAE 40, SAE 50). Definišu se minimalnom i maksimalnom kinematskom viskoznošću na 1000C, i minimalnom viskoznošću nakon smicanja na visokim temperaturama (1500C i 106s-1). Kombinovanjem dve viskozne gradacije dobijaju se multigradna ulja koja zadovoljavaju kako letnje tako izimske uslove rada (SAE 15W-40, SAE 10W-40). Definišu se maksimalnom viskoznošću i pumpabilnosti ulja prilikom pokretanja motora na niskim temperaturama i maksimalnom i minimalnom kinematskom viskoznošću na 1000C, kao i minimalnom viskoznošću nakon smicanja na visokim temperaturama (1500C i 106s-1).
Multigradna motorna ulja, zbog korišćenja u toku cele godine, sadrže polimerne aditive od kojih je najvažniji modifikator indeksa viskoznosti. Međutim, molekuli polimernih aditiva se na visokim radnim temperaturama i visokom smicanju lome, tako da viskoznost ovih ulja opada, što dovodi u pitanje jačinu uljnog filma, odnosno mogućnosti neželjene pojave trenja i habanja. Iz tog razloga se za motorna ulja koja sadrže polimerne aditive navodi minimalna vrednost viskoznosti posle smicanja.
SAE klasifikacija motornih ulja prema SAE J300 – dec 99
| SAEviskozna gradacija | Maksimalna viskoznostb)(mPa.s) na niskim temperaturama | Maks. temperatura pumpabilnostic) za viskoznost
60 000 mPa.s |
Kinematička viskoznostd)(mm2/s) na 100 0C | HTHS viskoznoste)(mPa.s) na 150 0C i brzine smicanja106 s-1 | ||
| max | 0C | 0C | min | max | min | |
| 0W | 6200 | – 35 | – 40 | 3,8 | ||
| 5W | 6600 | – 30 | – 35 | 3,8 | ||
| 10W | 7000 | – 25 | – 30 | 4,1 | ||
| 15W | 7000 | – 20 | – 25 | 5,6 | ||
| 20W | 9500 | – 15 | – 20 | 5,6 | ||
| 25W | 13000 | – 10 | – 15 | 9,3 | ||
| 20 | 5,6 | 9,3 | 2,6 | |||
| 30 | 9,3 | 12,5 | 2,9 | |||
| 40 | 12,5 | 16,3 | 2,9f) | |||
| 40 | 12,5 | 16,3 | 3,7g) | |||
| 50 | 16,3 | 21,9 | 3,7 | |||
| 60 | 21,9 | 26,1 | 3,7 | |||
| b) ASTM D 5293 – metoda za određivanje prividne viskoznosti ulja na niskim temperaturama tj. hladnog starta (CCS – Cold Cranking Simulator)c) ASTM D 4684 – metoda za određivanje granične temperature pumpanja, tj. najniže temperature za rad pumpe i tečljivost ulja kroz cevi (MRV – Mini Rotary Viscometar)
d) ASTM D 445 – kinematička viskoznost na 1000C (Kinematic Viscosity) e) ASTM D 4683, ASTM D 4741, CEC-L-36-A-90 – dinamička viskoznost na visokoj temperaturi HT=1500C, pri intenzivnom smicanju HS=106 s-1 (HTHS – High Temperature – High Shear) f) važi za SAE 0W-40, 5W-40, 10W-40 g) važi za SAE 15W-40, 20W-40, 25W-40 i SAE 40 |
||||||
Zahtev za viskoznošću ulja pri intenzivnom smicanju na visokoj temperaturi tzv. smična stabilnost – HTHS (na 1500C pri 106s-1) ukazuje na efektivnu viskoznost ulja u onim delovima motora (sklop klip–cilindar, klizni ležajevi) u kojima dolazi do intenzivnog smicanja pri oštrim radnim uslovima, odnosno velikog broja obrtaja motora. Motorna ulja viskozne gradacije SAE 0W-40, SAE 5W-30, SAE 5W-40 koja su karakteristična za motore putničkih vozila moraju da zadovolje minimalnu granicu za viskoznost na visokim temperaturama pri intenzivnom smicanju od 2,9 mPa.s. Današnjom tehnologijom proizvodnje baznih ulja i primenom modernih impruvera indeksa viskoznosti moguće je proizvesti motorno ulje gradacije SAE 0W-40 koje ostvaruje smanjenje potrošnje goriva (do 2%) i to naročito u uslovima hladnog starta i vožnje podhlađenog motora i bez slabljenja uljnog filma na visokim radnim temperaturama. Motorna ulja sa HTHS-om manjim od 3,5 mPa.s mogu se koristiti samo kod motora čija je konstrukcija prilagođena ovom ulju, u suprotnom može doći do oštećenja motora. Zbog toga se ova ulja ne koriste u svim motorima, već samo uz preporuke i odobrenja proizvođača motora. Motorna ulja viskozne gradacije SAE 15W-40, SAE 20W-40 ili SAE 40 koja su karakteristična za motore teško opterećenih vozila (kamiona, autobusa itd.) moraju da zadovolje minimalnu granicu za viskoznost na visokim temperaturama pri visokom smicanju od 3,7 mPa.s.
Područje primene motornih ulja u zavisnosti od spoljnih temperatura
| Multigradna – za sva godišnja doba | Temperaturno područje primene (oC) |
| SAE 0W – 30 | ispod – 30 do + 30 |
| SAE 0W – 40 | ispod – 30 do + 40 |
| SAE 5W – 30 | od – 25 do + 30 |
| SAE 5W – 40 | od – 25 do + 40 |
| SAE 10W – 30 | od – 20 do + 30 |
| SAE 10W – 40 | od – 20 do + 40 |
| SAE 15W – 40 | od – 15 do + 40 |
| SAE 15W – 50 | od – 15 iznad + 40 |
| SAE 20W – 50 | od – 10 iznad + 40 |
| SAE 20W – 60 | od – 5 iznad + 50 |
| Monogradna – za zimske klimatske uslove | Temperaturno područje primene (oC) |
| SAE 10W | ispod – 20 do 0 |
| SAE 20W-20 (zimsko ili letnje – zavisi od klimatske zone) | |
| Monogradna – za letnje klimatske uslove | Temperaturno područje primene (oC) |
| SAE 30 | od 0 do + 30 |
| SAE 40 | od + 10 do + 40 |
| SAE 50 | od + 15 iznad + 40 |
Jedinica za kinematičku viskoznost je mm2/s, ranije se koristila cSt (centistok). Određuje se u kapilarnim viskozimetrima u kojima se meri vreme isticanja ulja samo pod uticajem sile zemljine teže. Jedinica za dinamičku viskoznost je mPa.s (milli Pascal secunde), ranije je korišćena jedinica cP (centi Poise). Merenje se vrši u kapilarnim viskozimetrima pod pritiskom, a može i u rotacionom ili u viskozimetrima sa kuglicom.
MIL-L zahtevi gradacija viskoznosti
| Specifikacija:MIL-L-CID | 2104G | 2104G | 2104G | A-A-52039B | A-A-52039B | 2104G A-A-52039B |
| Gradacije viskoznosti | 10W | 30 | 40 | 5W30 | 10W30 | 15W40 |
| Najveća viskoznost (mPa.s)na niskim temperaturama
min. – max. |
3500na –25
3500 na –20 |
–
– |
–
– |
3500na –30
3500 na –25 |
3500na –25
3500 na –20 |
3500na –20
3500 na –15 |
| Granična niska temperatura (0C) pumpabilnosti kod max 30.000 mPas | – 25 | – | – | – 30 | – 25 | – 20 |
| Kinematička viskoznost (mm2)na 100 0C, min./max. | 5,6/7,4 | 9,3/12,5 | 12,5/16,3 | 9,3/12,5 | 9,3/12,5 | 12,5/16,3 |
| Index viskoznosti | – | 80 | 80 | – | – | – |
| HTHS viskoznost (mPa.s), max. | 2,9 | – | – | 2,9 | 2,9 | 3,7 |
| Tačka tečenja (0C) max. | – 30 | – 18 | – 15 | – 35 | – 30 | – 23 |
| Tačka paljenja (0C) min. | 205 | 220 | 225 | 200 | 205 | 215 |
| Gubitak isparavanjem (%), max | 18 | – | – | 20 | 17 | 15 |
Dugogodišnja ispitivanja su pokazala da viskoznost ulja u mnogome utiče na uštedu goriva. Od ukupne potrošnje goriva u nekom motoru oko 8% se upotrebljava za savlađivanje graničnog trenja, a oko 16% na unutrašnje (viskozno) trenje. Upotreba nisko viskoznih motornih ulja rezultira manjim viskoznim trenjem što umnogome utiče na uštedu goriva. Iz tog razloga danas su sve više u upotrebi ulja viskoznih gradacija SAE 0W-30 , 5W-30, 5W-40.