اطلاعات جامع در مورد روغن موتور خودرو

روغن موتور (motor oil) و یا روانکار موتور (engine lubricant)  در واقع حاصل ترکیب روغن و افزودنی های خاص آن است که برای روانکاری موتور های احتراق داخلی استفاده می شود.

روغن موتور می تواند از مواد مشتق شده از نفت خام و یا مواد مصنوعی شیمیایی باشد. روغن موتور های امروزی اکثرا ترکیبی از هیدروکربن هاhydrocarbons، پلی آلفا الفین ها polyalphaolefins (PAO) و پلی اینترنال الفین ها

 polyinternal olefins (PIO)هستند.

 

در حال حاضر روغنهاي موتور خودروها به ۳ نوع کلي تقسيم مي شوند :

الف) مينرال ( ارگانيک)

ب) سنتتيک

ج) نيمه سنتتيک (Premium)

 

الف) مينرال :

 

روغني است که بر پايه نفت خام ساخته مي شود. این روغن توانایی تحمل فشار مکانیکی کمتری نسبت به روغن موتور های سنتتیک ونیمه سنتتیک دارد. همچنین چون مولکول های آن دارای اندازه های متفاوتی هستند و همگن نیستند خواص روانکاری کمتری نسبت به روغن های سنتتیک دارند.

ب - سنتتيک :

 

روغني است که از ترکيبات شيميايي يا پوليمراسيون هيدروکربنها (Olefins ) توليد مي شود و نه با تصفيه نفت خام ، اين نوع روغن ، اولين بار براي موتورهاي جت بکار گرفته شد که بدليل مزايايي که اين نوع روغن نسبت به نوع مينرال داراست در ساليان اخير مصرف آن در خودروها نيز فزوني يافته است. روغنهاي سنتتيک انواع مختلف با مواد تشکيل دهنده متفاوتي دارند که اين امر آنها را از لحاظ کيفيت و نوع مصرف نيز با يکديگر متمايز مي سازد ، از بين صدها نوع روغن سنتتيک با فرمولاسيون هاي مختلف که هر يک محاسن و معايبي را نيز دارا هستند ، نوعي که بر پايه Polyalphaolefins يا به اختصار ( PAO ) ساخته مي شود و مقادير کمي هم Ester در خود دارد ، داراي کارآيي و مقبوليت بيشتري است.

از مزيت هاي اکثر روغن هاي سنتتيک مي توان موارد زير را ذکر کرد :

۱- کاهش مصرف روغن بدليل عمر بيشتر روغن

۲- غير خورنده و غير سمي بودن

۳- تبخير شوندگي پايين

۴- دماي سوختن بالا

۵- مقاومت در برابر اکسيداسيون بالا

۶- دارا بودن شاخص ويسکوزيته بالا به صورت طبيعي (عکس العمل سريع در مقابل تغييرات دما )

۷- کاهش مصرف سوخت تا 4 درصد

۸- نقطه روان شدن پايين

۹- قابليت استفاده از روغنهاي با گستره ويسکوزيته زياد بدون نگراني از شکست پليمرها عيب اين نوع روغنها نيز ، قيمت بالاي آنها و عدم تطابق کامل با موتورهاي با تکنولوژي قديمي است.

 

ج - نيمه سنتتيک :

  

مخلوطي است از روغن سنتتيک و مينرال، اين نوع روغن کيفيت روغنهاي سنتتيک را ندارد اما در شرايط سخت ؛ نظير دماهاي بالا و يا بار زياد عملکرد بهتري نسبت به نوع مينرال داراست و بيشتر براي وانتها و SUV ها مصرف مي شود و قيمت آن نيز کمي بيشتر از مينرالهاست.

براي آگاهي از اينکه کداميک از روغنهاي فوق براي خودروي شما مناسب است ، بهترين منبع و مأخذ دفترچه راهنماي خودرو يا برچسبهاي داخل محفظه موتور مي باشد ( در صورتيکه نوع روغن مشخص نشده ، معناي آن استفاده از همان نوع قديمي مينرال است ). استفاده از روغن مينرال يا نيمه سنتتيک براي موتوري که تنها استفاده از روغن سنتتيک در آن توصيه شده ، مي تواند براي موتور خطر آفرين باشد ، اما در مقابل استفاده از روغنهاي سنتتيک يا نيمه سنتتيک براي موتورهايي که براي استفاده از نوع مينرال طراحي شده اند ( موتورهاي قديمي ) با تمهيدات خاصي ، از نظر توليد کنندگان روغنهاي سنتتيک بلا مانع است.

 روغنهاي سنتتيک در مقايسه با روغنهاي مينرال با لايه نازک تري بر روي قطعات موتور مي نشيند ( به همين خاطر فاصله قطعات ثابت و متحرک موتور هايي که با روغن سنتتيک کار مي کنند کمتر مي باشد ) از اينرو استفاده از اين نوع روغن براي موتورهايي که با تکنولوژي قديمي مينرال طراحي شده اند ، باعث نشتي پيستون خواهد شد. البته اين مورد از طرف سازندگان روغنهاي سنتتيک با دلايل قابل قبولي رد مي شود ، اما در عمل اين مشکل ، درباره خودروهاي قديمي ديده شده.

بنابر این بیشتر روغن موتور از کربن و هیدروژن تشکیل شده است. امروزه بیشتر روغن موتورها از روغن معدنی و افزودنی ها درست می شوند. هر مولکول از این نوع روغن ها دارای 18 تا 34 اتم کربن هستند. مهم ترین عملکرد روغن موتور پایدار نگه داشتن فیلم روغن بین قطعات متحرک موتور است و مهمترین عامل تاثیر گذار بر آن ویسکوزیته viscosity آن است. ویسکوزیته یک روغن، معیاری برای سنجش میزان مقاومت روغن در برابر جاری شدن است. ویسکوزیته روغن باید آنقدر بالا باشد که فیلم روغن بین قطعات پایدار باشد و باید آنقدر پایین باشد که  تحت هر شرایطی بین قطعات موتور در جریان باشد. هرچه ویسکوزیته روغن بالاتر باشد روغن مقاومت بیشتری برای جاری شدن دارد.

 

 

مقایسه نحوه روان کاری و عملکرد روغن معدنی (Mineral) و روغن سنتتیک:

 

 

 

 

کاربرد ها:

 

 کارکرد های اصلی روغن موتور را می توان در موارد زیر خلاصه کرد.

 

جلوگیری از سایش قطعات متحرک موتور

تمیز کردن مجاری و قطعات موتور از کثیفی ها

جلوگیری از خوردگی

جلوگیری از اکسایش و زنگ زدگی قطعات

خنک کاری موتور

آب بندی فواصل بین قطعات

 

 

در موتور خودرو قطعاتی وجود دارند که بر روی یکدیگر ساییده می شوند.چنانچه این اتفاق رخ دهد بخشی از نیرو مکانیکی ایجاد شده توسط موتور صرف سایش قطعات می شود و با تبدیل شدن به صوت و گرما از بین می رود. علاوه بر آن ایت سایش باعث خرابی قطعات و نهایتا از کار افتادگی سریع موتور می شود. علاوه بر این، قطعاتی که با روغن پوشانده می شوند در برابر اکسیژن هوا نیز محافظت می شوند.

روغن موتور با ایجاد یک لایه روانکار (lubricating film) تماس قطعات  و تولید گرما را به حداقل رسانده و از سایش قطعات جلوگیری می نماید. همچنین روغن با چرخش درون موتور و کارتر آن گرما را جذب می کند و با انتقال آن به کارتر از افزایش بیش از حد دما جلوگیری می کند. در حین گردش روغن کثیفی ها را در خود حل می کند و از ته نشین شدن آنها در کف کارتر نیز جلوگیری می کند. مواد به جا مانده از احتراق سوخت بر روی جداره سیلندر باعث کثیف شدن و سایش رینگ ها می شوند اما روغن موتور با حا کردن این مواد در خود از سایش قطعات موتور جلوگیری می کند. حل شدن این مواد در روغن سبب تغییر رنگ آن و تیره تر شدن روغن می گردد. دمای روغن موتور در بالا ترین رینگ پیستون  به حدود 160 درجه سانتیگراد می رسد و در موتور های دیزلی این دما به حدود 315 درجه سانتیگراد می رسد.

قطعات فلزی پس سایش با یکدیگر باعث جدا شدن ذرات فلزی یا اندازه های متفاوت می شون. یکی دیگر از کارکرد های روغن های نوین  (hi-technology) جلوگیری از گردش این گونه از ذرات در روغن است. زیرا این ذرات مانند سمباده روی سطوح قطعات را می سایند و باعث افزایش اصطکاک و مصرف سوخت می شوند. این اصطکاک معمولا خود را به صورت کاهش توان و شتاب خودرو و افزایش مصرف سوخت نشان می دهد. امروزه روغن موتور های نانو سرامیک زادو توانایی معکوس کردن سیکل سایش و ترمیم سطوح ساییده شده را دارند. همانگونه که در شکل می بینید با گذشت زمان میزان ذرات موجود در روغن موتور کاهش می یابد.

 

 

 

 

 

 

ویژگی ها ی مهم روغن موتور:

 

ویسکوزیته

همانگونه که گفته شد ویسکوزیته معیاری برای بیان مقاومت روغن در برابر جاری شدن است. هرچه ویسکوزیته پایین تر باشد روغن سریع تر در بین قطعات موتور گردش پیدا می کند اما لایه محافظ ایجاد شده توسط روغن مابین قطعات ضعیف تر است. از سوی دیگر، هرچه  ویسکوزیته بالا تر باشد لایه محافظ بین قطعات قوی تر ولی در عوض سرعت جاری شدن آن کم تر است. انجمن مهندسان خودرو  Society of Automotive Engineers برای ویسکوزیته مقیاسی را ایجاد کرده که از صفر شورع می شود و هر بار 5 درجه افزایش  می یابد تا به 60 برسد.  

روغن موتور ها را می توان به دو دسته کلی Mono-grade و Multi-grade تقسیم کرد.

روغن های مونوگرید فاقد افزودنیپلیمری   Viscosity Index Improver هستند و بر اساس استاندارد  SAE J300  دارای 11 گرید 0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W, 20, 30, 40, 50 و 60 می باشند.

 

روغن های مولتی گرید دارای دو عدد برای بیان ویسکوزیته خود هستند. در روغن های multi-grade 0 ، 5 ، 10 ، 15 ، 20 ، 25  اگر همراه با حرف W  بیایند نشان دهنده پایین ترین ویسکوزیته روغن موتور هستند و عدد دوم بیانگر ویزکوزیته بالاتر است. برای مثال 10W-40  نشان دهنده این است که ویسکوزیته این روغن در دمای پایین برابر 10 و در 100 سانتی گراد برابر 40 است. اگر از عدد کوچک تر 35 واحد کم کنیم سردترین درجه هوایی که این روغن در آن قابل استفاده است به دست می آید. با در نظر گرفتن مثال قبل 25- =35-10 یعنی اینکه این روغن در حداقل دمای 25- سانتی گراد قابلیت استفاده دارد.

 این نکته قابل ذکر است که چون نحوه درجه بندی کردن روغن های گیربکس، اکسل و دیفرانسیل با روغن های موتور متفاوت است روغن گیربکس  با عدد ویسکوزیته بالاتر لزوما ویسکوزیته بالاتری از روغن موتور ندارد. برای مثال نباید نتیجه گرفت که روغن گیربکس 80W-90 بسیار سفت تر از روغن موتور است. ویسکوزیته روغن های گیربکس، اکسل و دیفرانسیل بر اساس استاندارد SAE J306 صورت می پذیرد.

 

نقطه تبخیر و NOACK volatility

کمترین دمایی است که در آن روغن از حالت مایع به گاز تبدیل می شود و بخار می گردد. برای اندازه گیری آن از تست  NOACK volatility (ASTM D-5800) استفاده می شود. بر اساس استاندارد API SL حداکثر میزان تبخیر شدن روغن موتور باید 15 درصد باشد. برخی خودروسازان این میزان را برابر 10 درصد در نظر می گیرند.

 

Total base number

میزان موجود پتاسیم هیدروکسید ( بر حسب میلی گرم ) در هرگرم از روغن موتور نمونه را TBN آن روغن می گویند. در روغن موتورهای مخصوص خودروهای بنزینی  مقدار TBN بین 10 الی 7 mg KOH/g است.  اما در روغن موتورهای مخصوص خودروهای گازوئیلی  مقدار TBN بین 15 الی 10 mg KOH/g است. روغن موتور های مرغوب دیزلی TBN بیشتر از 15 دارند. هرچه عدد TBN  بالاتر باشد میزان جلوگیری از خوردگی قطعات توسط اسیدهای به وجود آمده کمتر خواهد بود.

 

افزودنی ها

 

به جز افزودنی Viscosity Index Improver ، افزودنی های دیگری نیز به روغن موتور اضافه می گردند.

افزودنی Extreme Pressure   گروهی از افزودنی ها هستند که از موتور در شرایط کاری سخت محافظت می کنند و  zinc dialkyldithiophosphate (ZDDP)   و   calcium sulfonates از این جمله افزودنی ها هستند.

گروه دیگر افزودنی ها ، افزودنی های antiwear additives هستند که جلوی تماس فلز با فلز را می گیرند و از سایش قطعات جلوگیری می کنند.