Allgemeine Anforderungen an Motorenöle
Synthetisches Motorenöl für Viertaktmotoren
Motoröl ist ein wichtiges Element der Motorkonstruktion. Es kann seine Funktionen nur dann lange und zuverlässig erfüllen und eine bestimmte Lebensdauer des Motors gewährleisten, wenn seine Eigenschaften genau den thermischen, mechanischen und chemischen Einwirkungen entsprechen, denen das Öl im Motorschmiersystem und auf den Oberflächen der geschmierten und gekühlten Teile ausgesetzt ist. Die gegenseitige Übereinstimmung der Motorkonstruktion, ihrer Betriebsbedingungen und Öleigenschaften ist eine der wichtigsten Voraussetzungen für das Erreichen einer hohen Motorzuverlässigkeit. Moderne Motorenöle müssen viele Anforderungen erfüllen, von denen die wichtigsten im Folgenden aufgeführt sind:
Einige Öle stellen spezielle, zusätzliche Anforderungen. So müssen beispielsweise Öle, die mit Makropolymer-Additiven verdickt sind, die erforderliche Beständigkeit gegen mechanische thermische Zerstörung aufweisen. Bei Schiffsdieselölen sind die Feuchtigkeitsbeständigkeit der Additive und die geringe Emulgierbarkeit mit Wasser besonders wichtig. für energiesparende - Antireibung, günstige rheologische Eigenschaften.
Für Zweitakt-Benzinmotoren werden speziell für sie entwickelte Öle verwendet - ein solches Öl wird in Verhältnissen von 1:20 bis 1:50 mit Kraftstoff vorgemischt. Für luftgekühlte Zweitaktmotoren (Werkzeugwerkzeuge, Rasenmäher, Kettensägen, Rasenmäher, handgeführte Traktoren, Mopeds, Roller, Leichtmotorräder, einige Benzinkraftwerke) ist 2T-Öl vorgesehen, und für Außenbordmotoren - Country Outboard-Öl, und sie sind nicht austauschbar, da sie für den Betrieb unter unterschiedlichen Bedingungen und Temperaturbedingungen ausgelegt sind.
Haupteigenschaften von Motorölen
Bewertung der Öleigenschaften
Die Eigenschaften von Ölen werden durch spezielle Labortests bewertet.
So wird die Bewertung der Waschmitteleigenschaften des Öls (seine Fähigkeit, das Auftreten von dunklen Lackablagerungen auf dem Schaft und der Seitenfläche des Kolbens zu verhindern) nach der Methode von Papok, Zarubin und Vipper in GOST (ELV) an einem speziellen Einzylinder-4-Takt-Motor mit einem Kolbendurchmesser von 52 mm durchgeführt, der vom Elektromotor mit einer Drehzahl von 2500 U/min gedreht wird. sowie das Öl selbst. Das Fassungsvermögen der Ölwanne eines solchen Motors beträgt 250 ml. Der ELV-Test wird 2 Stunden lang durchgeführt, basierend auf seinen Ergebnissen wird die Menge der Lackablagerungen auf dem Kolben in Punkten gemäß der Referenzskala geschätzt, die aus Standards mit unterschiedlichen Beschichtungsgraden mit Lackablagerungen besteht. 0 Punkte entsprechen einem völlig sauberen Kolben, 6 Punkte - demjenigen mit der maximalen Beschichtung von Lackablagerungen. Die Genauigkeit der Technik liegt bei etwa 0,5 Punkten. Eine weitere Verdeutlichung der Ergebnisse erfolgt durch die motorische Methode.
Im Ausland entwickelten McKee und Fritz eine Methode zur Laborbewertung der Waschmitteleigenschaften von Motorölen. Bei diesem Verfahren wurde die Lackbildung auf einer beheizten Kupferplatte bewertet, auf der das von einer Kolbenpumpe zirkulierte Öl 6 Stunden lang kontinuierlich zugeführt wurde.
Die korrosive Aktivität von Öl wird durch seine chemische Analyse beurteilt, die den Gehalt an Laugen, Säuren, Metallsalzen und anderen Substanzen aufdeckt, die Korrosionsprozesse katalysieren. Ein Test wird auch mit einer Bleiplatte durchgeführt, die einem Öl ausgesetzt wird, das in der Umgebungsluft auf eine Temperatur von 140 °C erhitzt wird. Das Korrosivitätsvermögen des Öls wird in g/m² bestimmt.
Betriebsbedingungen des Motoröls
Die Betriebsbedingungen des Motoröls in verschiedenen Bereichen des Motors variieren stark in der Temperatur und anderen Parametern. In der Regel gibt es drei charakteristische Bereiche des Motorölbetriebs: den Zylinderbrennraum, die Zylinder-Kolben-Schnittstelle und das Kurbelgehäuse.
Dauerhafte graue Kohlenstoffablagerungen am Auslassventil. M-21 Motor, 1961
In der Brennkammer, in die das Öl durch Undichtigkeiten in den Kolbenringen und Einlassventildichtungen eintritt, erreicht die Temperatur 2000 °C und mehr, während das Öl aktiv oxidiert und teilweise verbrennt, Asche und Koks bildet und sich teilweise mit harzigen Kraftstoffablagerungen vermischt, wodurch es feste koksartige Ablagerungen - Kohlenstoffablagerungen - an den Wänden der Brennkammer, an den Wänden der Brennkammer, an den Kolbenköpfen, Ventilen, Teilen der Zündkerzen, die in die Brennkammer hineinragen, und an den oberen Kolbenringen bildet.
Die Kohlenstoffbildung ist bei Motoren mit niedrigen Temperaturen im Brennraum intensiver, was sowohl durch die Konstruktionsparameter als auch durch die Betriebsbedingungen bestimmt wird - wenn der Motor nur im Teillastmodus arbeitet, längere Erwärmungen, häufige Starts und Stopps, Abweichung der Zusammensetzung des Kraftstoffgemisches in Richtung Anreicherung und Unterkühlung des Motors, nimmt die Kohlenstoffbildung stark zu. In Motoren, die mit häufigen Starts und Stopps arbeiten, bildet sich eine spezifische Form von Kohlenstoffablagerungen, die eine dunkle Farbe, eine körnige Struktur und eine hohe Härte aufweisen. Dieser Ruß enthält eine große Menge an Metallpartikeln und Staub sowie Koks.
Bei hohen Temperaturen im Brennraum, insbesondere wenn der Motor in einem Modus nahe der vollen Leistung arbeitet, kommt es aufgrund der Verbrennung des Verbrennungsmotors zu einer Selbstreinigung von Kohlenstoffablagerungen. Bei Motoren, die längere Zeit bei hohen Drehzahlen und unter hoher Last betrieben werden, ist die Kohlenstoffablagerung locker pulverförmig, grau und die Dicke der Schicht überschreitet 1 mm nicht.
Bei Vorhandensein von Kohlenstoffablagerungen in der Brennkammer wird der Benzinmotor empfindlich gegenüber der Oktanzahl des Kraftstoffs, was die Verwendung von Benzin mit einer höheren Oktanzahl als in der Anleitung vorgeschrieben erfordert. Kohlenstoffablagerungen auf den Elektroden der Zündkerzen stören den Betrieb des Zündsystems, und seine festen Partikel, die in das Öl gelangen, insbesondere Sulfatasche mit hohen abrasiven Eigenschaften, die sich bei der Verbrennung einiger Additive (hauptsächlich Reinigungsmittel) bilden, erhöhen den mechanischen Verschleiß des Motors. In Gegenwart einer großen Menge Kohlenstoff kann aufgrund seiner isolierenden Wirkung die Temperatur der an die Brennkammer angrenzenden Teile so stark ansteigen, dass die Prozesse der Glühzündung (Selbstentzündung des Kraftstoffs) und der Detonation auftreten, wodurch es zum Schmelzen der Kolben und zum Durchbrennen der Auslassventile kommen kann.
Dieselmotoren sind weniger empfindlich gegenüber Kohlenstoffablagerungen. Aber auch bei ihnen kann eine starke Kohlenstoffbildung zur Verkokung der Injektoren, zum Verbrennen von Kolbenringen, zum Aufhängen und Durchbrennen von Ventilen führen, was zu einer Abnahme der Leistung und einer Erhöhung der Verschleißintensität führt.
In der Zylinder-Kolben-Schnittstelle liegt das Öl in Form eines dünnen Films vor, der relativ hohen Temperaturen (200-300° C) ausgesetzt ist. Leichte Anteile des Öls werden teilweise verdampft und teilweise oxidiert, wodurch sich dunkle Lackablagerungen auf dem Schaft und den Innenflächen des Kolbens, in den Rillen für die Kolbenringe und auf dem oberen Pleuelkopf bilden. Eine starke Zunahme der Lackbildung wird bei einem Durchbruch von Gasen aus der Brennkammer durch die Kolbenringe beobachtet. Lackablagerungen stören die Wärmeabfuhr aus den Teilen der Kolbengruppe, was zu einer Überhitzung und Verbrennung der Kolbenringe führt, was zu einem Abfall der Kompression führt, und bei einem Dieselmotor - schwieriges Starten bis hin zur völligen Unmöglichkeit des Startens. Bei der Arbeit mit Ölen ohne Waschmittelzusätze ist die Farbe der Lackablagerungen dunkelbraun bis schwarz, mit einer hohen Intensität der Lackbildung (4-6 Punkte). Öle mit Waschmittelzusätzen können eine moderate Menge an hellbraunem Lack hinterlassen (1-2 Punkte) und unter bestimmten Bedingungen die Lackbildung vollständig verhindern (0-1 Punkt).
Im Kurbelgehäuse des Motors beträgt die Temperatur in der Regel etwa 50 ... 100 °C, während das Öl praktisch keiner Oxidation unterliegt. Wenn sich das Öl jedoch auf bis zu 120 °C oder mehr erhitzt, was normalerweise aufgrund des Durchbruchs heißer Gase in das Kurbelgehäuse bei schlechter Funktion der Kurbelgehäuseentlüftung geschieht, beschleunigen sich seine Oxidationsprozesse stark, seine thermische Zersetzung und Verbrennung beginnt, und die Korrosivität des Öls nimmt aufgrund der Ansammlung von Oxidations- und Zerfallsprodukten darin zu. Gefährlich ist auch die Überkühlung des Öls im Kurbelgehäuse bei einer Betriebstemperatur des Motors unterhalb der Auslegungstemperatur (z. B. bei Fehlfunktion des Thermostats), da sich bei einem Temperaturabfall unter 35 °C Schlamm im Kurbelgehäuse des Motors und in den Ölkanälen ansammelt - eine klebrige, salbenartige Masse von graubrauner bis schwarzer Farbe. Schlamm besteht aus Öl, Kraftstoff und Oxidationsprodukten, Wasser, harzigen Substanzen, Ruß, Staub, Motorverschleißprodukten und dergleichen. Im schlimmsten Fall verstopft Schlamm das Öleinlassgitter, die Ölleitungen und die Ölfilter und unterbricht die Ölzufuhr. Durch das Eindringen von Wasser in das Öl kommt es zu einer starken Zunahme der Schlackenbildung, die unter anderem die Dampfkondensation bei niedriger Betriebstemperatur des Motors und einen längeren Leerlauf, insbesondere bei fehlerhafter oder unzureichend effektiver Kurbelgehäuseentlüftung, ist.
Klassifizierung von Motorölen
Geschichte
Die erste Klassifizierung von Motorölen wurde 1911 von der American Society of Automotive Engineers (SAE) eingeführt. Darin wurden Öle je nach Viskosität in verschiedene Kategorien eingeteilt. In den Vorkriegsjahren waren fast alle Motorenöle reines Mineralöl ohne jegliche Zusätze, so dass die Information über die Viskosität des Öls für den Verbraucher völlig ausreichte, um seine Eigenschaften und seine Anwendbarkeit in einem bestimmten Motor zu beurteilen. Daher wurde diese Klassifikation erfolgreich verwendet und blieb bis Mitte der vierziger Jahre praktisch die einzige. Der Zweite Weltkrieg gab jedoch der Entwicklung der Petrochemie im Allgemeinen und der Schmierstoffchemie im Besonderen einen starken Impuls. Darüber hinaus erforderten moderne Motoren mit hohem Verdichtungsverhältnis, die in vielen Nachkriegsautos eingebaut waren, und Dieselmotoren, die sich bei Lastkraftwagen durchsetzten, fortschrittlichere und speziellere Öle. Additive zu Motorölen wurden weit verbreitet, die ersten Öle auf synthetischer Basis kamen auf den Markt. All dies erforderte eine Überarbeitung des bestehenden Ansatzes zur Klassifizierung von Motorölen, obwohl auch die SAE-Klassifizierung bis heute gefragt ist.
Im Jahr 1947 schlug das American Petroleum Institute (API) eine eigene Version einer solchen Klassifizierung vor, bei der die Öle in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Öls im Motor in Kategorien eingeteilt wurden, die sowohl von seinen Konstruktionsmerkmalen als auch von seinen Betriebsbedingungen bestimmt wurden. Insgesamt gab es drei Kategorien (Grade): Regular, Premium und Heavy Duty (HD). Reguläre Öle waren gewöhnliche Mineralöle ohne Zusätze, die für unzwängliche und leistungsschwache Motoren alter Modelle entwickelt wurden. Premium-Öle enthielten Verschleißschutz- und Antioxidationsadditive, die es ermöglichten, ihre Schutzeigenschaften zu verbessern und die Zeitspanne zwischen den Ölwechseln in modernen Hochleistungsmotoren zu verlängern. Heavy-Duty-Öle galten als für Heavy-Duty-Anwendungen konzipiert und enthielten neben Verschleißschutz- und Antioxidationsadditiven auch Reinigungsmittel, um die Bildung von Ablagerungen im Motor zu verhindern, und Dispergiermitteladditive (Dispergiermittel), um zu verhindern, dass Verunreinigungen das Öl ausfällen. In der Folge wurde eine Kategorie von Super Heavy Duty-Ölen eingeführt, die eine erhöhte Konzentration an Waschmittelzusätzen enthalten und für den Einsatz in schnelllaufenden Dieselmotoren bestimmt sind.
Im Jahr 1952 verabschiedete API in Zusammenarbeit mit ASTM eine Klassifizierung von Motorölen, die als ESCS (Engine Service Classification System) bezeichnet wurde und als erste das Konzept der Servicekategorie sowie die Trennung von Ölen für Benzin- und Dieselmotoren einführte. Demnach wurden Öle für Benzinmotoren in die Kategorien ML, MM und MS, Diesel - DG, DM und DS eingeteilt. Öle der Kategorie ML (L-Light) wurden für die Betriebsbedingungen in Motoren mit geringer Leistung und geringer Neigung zur Ablagerungenbildung bestimmt. MM (M - Mittel) - in Motoren mit mäßigen und schweren Betriebsbedingungen und hoher Temperatur im Kurbelgehäuse, anfällig für die Bildung von Ablagerungen und Korrosion von Lagern; MS (S - Schwer) - in Motoren, deren Konstruktionsmerkmale oder Kraftstoffeigenschaften besondere Anforderungen an Schmieröle stellen. Dieselöle wurden in ähnlicher Weise klassifiziert.
In den Jahren 1955 und 1960 wurden die Anforderungen dieser Einstufung präzisiert und überarbeitet, und in den Jahren 1958, 1964 und 1968 wurden neue Normen und Prüfverfahren für MS-Öle angenommen.
Die fünfziger und sechziger Jahre waren eine Zeit rasanter Fortschritte im Motorenbau, so dass sich schnell herausstellte, dass diese Einstufung nicht ganz zufriedenstellend war: Öle der höchsten MS-Kategorie, die ursprünglich für Betriebsbedingungen geschaffen wurden, die Anfang der fünfziger Jahre als "besonders schwer" galten, waren ein Jahrzehnt später selbst für gewöhnliche moderne Motoren kaum noch geeignet, während neue Motoren dringend Öle mit höheren Eigenschaften benötigten. Dies erzwang mehrere Überarbeitungen der Anforderungen an Öle der Kategorie MS in Richtung Verschärfung, was dazu führte, dass viele inkompatible Ausgaben der Norm auftraten und sich Öle, die nach ihren alten Versionen hergestellt wurden, trotz derselben MS-Bezeichnung als ungeeignet für moderne Motoren herausstellten, bei denen die Verwendung von Ölen dieser Kategorie vorgeschrieben war.
In den Jahren 1969-1970 entwickelten API, ASTM und SAE gemeinsam ein völlig neues Klassifizierungssystem für Motoröle, das in der Regel bis heute verwendet wird. Das Grundprinzip der neuen Klassifizierung bestand in der Ablehnung einer festen Anzahl von Kategorien, die je nach den Betriebsbedingungen des Öls ein für allemal zugewiesen wurden - stattdessen wurden mit dem Aufkommen neuer Motoren, die höhere Anforderungen an die Schmierstoffe stellten, neue, höhere Ölkategorien für sie eingeführt, denen wiederum der nächste Buchstabe des Alphabets zugewiesen wurde. Gleichzeitig wurden auch die bisherigen Kategorien beibehalten, bis sie völlig obsolet wurden und die entsprechenden Öle aus dem breiten Umlauf verschwanden. Dieser Ansatz war für die Betreiber viel bequemer, da er die Verwirrung beseitigte, die durch die vorherige Klassifizierung mit unterschiedlichen Normen für Öle derselben Kategorie verbunden war. In der neuen Klassifizierung waren die Ölkategorien eindeutig an das Baujahr eines bestimmten Fahrzeugs gebunden - zum Beispiel wurde für Fahrzeuge mit Benzinmotor, die zwischen 1968 und 1972 Modelljahr hergestellt wurden, die Verwendung von Ölen einer Kategorie vorgeschrieben, die nicht niedriger als SC ist.
Alle Motorenöle nach dieser Klassifizierung wurden in "Service" (S) - für Benzinmotoren und "Commercial" (C) - für Dieselmotoren unterteilt (in diesen Jahren wurden sie in den Vereinigten Staaten nur für Lastkraftwagen und andere Nutzfahrzeuge verwendet). Ursprünglich gab es acht Kategorien von Ölen: vier für Benzinmotoren - SA, SB, SC und SD und vier für Dieselmotoren - CA, CB, CC und CD. SA-Öle enthielten keine Additive, sie entsprachen den alten ML-Ölen "für leichte Betriebsbedingungen" und waren für Motoren sehr alter Produktion (1920er - 1940er Jahre) bestimmt. SB-Öle entsprachen älteren MM-Ölen und wurden bis Mitte der 1960er Jahre für Motoren empfohlen. Die SC-Kategorie entsprach dem MS in der Ausgabe 1964 und der SD-Kategorie von 1968, diese Öle waren für die modernsten Motoren der damaligen Zeit bestimmt, die vor bzw. nach 1967 produziert wurden. Höhere Kategorien wurden als abwärtskompatibel mit niedrigeren angesehen.
Seit 1972 wurde die SE-Kategorie eingeführt, speziell für Oberleitungsmotoren, die in den frühen siebziger Jahren in amerikanischen Autos auftauchten und höhere Anforderungen an Schmieröl stellten (ähnlich den sowjetischen "Zhigulev"-Ölen der Gruppe "G" nach GOST).
Die nächste Kategorie von Motorenölen, SF, wurde erst 1979-1980 eingeführt, aufgrund des massiven Übergangs der amerikanischen Hersteller zu fortschrittlicheren Motorkonstruktionen und der Verschärfung der Anforderungen an die Wirtschaftlichkeit und schädliche Emissionen in die Atmosphäre sowie einer Erhöhung des empfohlenen Intervalls zwischen den Ölwechseln auf 15.000 Meilen (24.000 km).
Trotz der bedeutenden Veränderungen auf dem Motorölmarkt, die seit den späten achtziger und frühen neunziger Jahren stattgefunden haben (die weit verbreitete Verwendung von synthetischen, "halbsynthetischen" und hydrocrackisierten Ölen, das Aufkommen neuer Schmierstoffkategorien wie energiesparend, langlebig usw.), ist die Notwendigkeit, die Kompatibilität mit modernen Umweltgeräten und neuen Arten von Kraftstoffen, einschließlich Bioethanol, zu gewährleisten.usw.) hat sich diese Klassifizierung in ihren allgemeinen Begriffen bisher nicht grundlegend geändert, mit Ausnahme der Einführung immer neuer Betriebskategorien von Ölen, die in den letzten Jahrzehnten mit großer Regelmäßigkeit erschienen sind und den raschen Fortschritt im Bereich des Motorenbaus und die ständige Verschärfung der Anforderungen an Umweltfreundlichkeit und Energieeinsparung widerspiegeln. Ab 2017 gelten die Kategorien SJ, SL, SM und SN als relevant. Die Kategorien SA – SH gelten derzeit als technisch veraltet – das heißt, es können Öle hergestellt werden, die ihren Anforderungen entsprechen, aber die API ist nicht in der Lage, ihre Qualität zu garantieren, da sie die entsprechenden Zertifizierungstestmethoden nicht mehr unterstützt.
In den frühen 1990er Jahren wurde auch die API-Grundölklassifizierung als Ergänzung zu den bestehenden Viskositäts- und API-Leistungsklassifizierungen von gewerblichen Motorenölen übernommen, indem die Grundöle in fünf Gruppen eingeteilt wurden, die auf Herkunft und Raffinationsmethode basieren, von Gruppe I bis Gruppe V. Bei den Bezeichnungen, in denen das Wort "synthetisch" verwendet wurde (synthetisch, semy-synthetisch, teilsynthetisch, synthetische Mischung usw.), vermied die API es, diesen Begriff in ihrer Einstufung der Grundöle insgesamt zu erwähnen, da er seine ursprüngliche chemische Bedeutung verloren und eine Marketingkonnotation erhalten habe, und unterteilte sie stattdessen in Gruppen mit einer erschöpfenden Beschreibung jedes einzelnen von ihnen.
Seit den 1990er Jahren gibt es viele alternative Klassifizierungen von Motorenölen, von denen die meisten im Vergleich zur "De-Facto-Standard"-Klassifizierung nach SAE/API strengere Anforderungen an sie stellen.
Im Jahr 1992 schlug das ILSAC (International Lubricant Standardization and Approval Committee) eine eigene Klassifizierung von Motorölen vor, die parallel zur API-Klassifizierung aktualisiert wurde. Die ILSAC-Ölkategorien (GF-1 bis GF-5) ähneln im Großen und Ganzen den API-Typen ab SH, weisen jedoch höhere Anforderungen an die Umweltverträglichkeit und Energieeinsparung auf und sind mit Kraftstoffen auf Bioethanolbasis kompatibel. Die ursprünglich für 2016 geplante Einführung der Kategorie GF-6 wurde auf Januar 2018 verschoben, da es keine Zertifizierungstestmethoden für neue Öle gab. Diese Klassifizierung wird hauptsächlich von amerikanischen und japanischen Herstellern verwendet.
Im Jahr 1996 wurde die erste Version der Motorölnorm ACEA (Association des Constructeurs Européens d'Automobiles) herausgegeben, deren Neuauflagen in den Jahren 1998, 1999, 2002, 2004, 2007, 2008, 2010, 2012 und 2016 veröffentlicht wurden. Im Rahmen dieser Klassifizierung werden Öle je nach Anwendungsbereich in mehrere Gruppen eingeteilt: A/B - gewöhnliche Öle für Benzin- und Dieselmotoren; C – Öle mit erhöhter Verträglichkeit mit Katalysatoren; E – Öle für Dieselmotoren mit hoher Last, die unter schwierigen Bedingungen betrieben werden. Besonderes Augenmerk wird auf die Einhaltung der europäischen Umweltstandards der Euro-Familie gelegt.
Im Jahr 1998 gab die JASO (Japanese Automotive Standards Organization) die Norm JASO T 903 heraus, die hauptsächlich für Öle verwendet wird, die für Viertakt-Motorradmotoren entwickelt wurden. Dies liegt daran, dass die API seit der Einführung der Leistungsklasse API SJ im Jahr 1995 keine Motorradmotorenöle mehr zertifiziert, insbesondere nicht die Eignung neuerer Leistungsklassen für den Einsatz in der "nassen" Lamellenkupplung garantiert, die in einem für Motorräder charakteristischen Ölbad betrieben wird. Die meisten Motorradmotorenhersteller sahen sich daher gezwungen, die Verwendung der veralteten SF-Öle zu empfehlen, deren Kompatibilität mit Ölbadkupplungen gewährleistet war. Nach der JASO-Norm können Motorenöle hergestellt werden, die in ihrer Qualität den Ölen moderner API-Kategorien ähneln (es werden Analoga der API-KATEGORIEN SG, SH, SJ, SL und SM bereitgestellt), aber gleichzeitig Reibungstests in der Nasskupplungsbaugruppe nach der JASO T 904-Methode bestanden haben und garantiert für den Einsatz in Viertakt-Motorradmotoren geeignet sind. Die aktuelle Version der Norm, JASO T 903:2006, wurde 2006 verabschiedet.
Für Motorenöle, die in Zweitakt-Motorradmotoren verwendet werden, wurde auch die Norm JASO M 345 eingeführt, die die spezifischen Anforderungen an solche Öle berücksichtigt, insbesondere ist die Neigung zur Kohlenstoffbildung und Rauchentwicklung während der Verbrennung standardisiert (bei Zweitaktmotoren wird dem Kraftstoff in der Regel Schmieröl zugesetzt und verbrennt nach Erfüllung seiner Aufgabe zusammen mit ihm im Brennraum).
Klassifizierung der Basis nach chemischer Zusammensetzung
Grundöle (schematischer Aufbau)
Abhängig von der chemischen Zusammensetzung und der Methode zur Gewinnung der Basis werden Schmieröle in zwei große Gruppen unterteilt - mineralisch (Erdöl) und synthetisch. Mineralische Grundöle werden direkt aus dem Öl durch Destillation hergestellt, gefolgt von Säure oder Säurekontakt (derzeit praktisch nicht verwendet) oder selektiver Reinigung der Ölfraktionen und in jüngerer Zeit durch Hydrotreating; synthetisch - durch organische Synthese, oft auch auf der Basis von Erdölprodukten (einschließlich Erdgas), aber mit einer viel tieferen Verarbeitung der Rohstoffe.
Da eine Vielzahl von Verbindungen durch organische Synthese gewonnen werden kann, können synthetische Öle in ihrer Zusammensetzung stark variieren, so gibt es beispielsweise synthetische Öle auf Basis synthetischer Kohlenwasserstoffe, darunter Polyalphaolefine (PAO, polymerisierte Olefine), Glykole (in der Regel Polyalkylenglykole, PAG), Polyorganosiloxane (siliciumorganische Polymere, Silikone), Ester (Dioctylsebacinat, Pentaerythritolester monobasischer Säuren) und so weiter, sowie Mischungen von ihnen in verschiedenen Anteilen. Alle von ihnen zeichnen sich durch eine hohe Beständigkeit gegen thermische Oxidation, chemische Stabilität und Viskositäts-Temperatur-Eigenschaften aus und hinterlassen nach der Zersetzung während des Erhitzens praktisch keine Ablagerungen auf den Motorteilen.
Das erste synthetische Motorenöl wurde bereits 1939 in Deutschland entwickelt, aber erst Anfang der 1950er Jahre auf den freien Markt gebracht, und die Massenverbreitung solcher Öle erfolgte in den 1990er Jahren, nach dem Aufkommen von Motoren, deren Konstruktion solche Eigenschaften vom Öl verlangte, die bei Verwendung einer mineralischen Basis fast unmöglich zu erreichen waren - vor allem eine Kombination aus guten Tieftemperatureigenschaften und hoher Arbeitsviskosität (z. B. Öle, die die Viskositätsklassen SAE 0W, 5W und 40, 50, 60 kombinieren, können fast ausschließlich auf synthetischer Basis oder unter Zusatz synthetischer Komponenten hergestellt werden.
An der Wende der 1990er und 2000er Jahre erschienen verbesserte Mineralöle, die durch Hydrocracken zusätzlich behandelt wurden und in ihren Qualitäten synthetischen Ölen nahe kommen - zu Werbezwecken können sie als synthetische Technologie usw. bezeichnet werden.
In letzter Zeit hat sich die GTL-Technologie (Gas to Liquids) etwas verbreitet, die es ermöglicht, Schmieröle aus Erdgas zu gewinnen - derzeit wird sie im industriellen Maßstab nur von der Raffinerie Pearl in Katar eingesetzt, die sich im Besitz von Royal Dutch Shell befindet.
Daneben gibt es sogenannte halbsynthetische Öle (halbsynthetische, teilsynthetische, synthetische Mischungen), deren Basis durch Zugabe einzelner Komponenten, die durch organische Synthese gewonnen werden, zu Mineralöl gewonnen wird. Tatsächlich sind diese Öle nicht "halbsynthetisch" im wörtlichen Sinne - sie enthalten nicht mehr als 30% synthetische Bestandteile. Eine korrektere Bezeichnung wäre "Mineralöle mit Zusatz synthetischer Bestandteile".
Gemäß der vom American Petroleum Institute (API) vorgeschlagenen Klassifizierung der Grundöle werden alle Grundmotorenöle in folgende Gruppen eingeteilt:
In Europa gibt es noch eine weitere Gruppe:
API vermeidet in seiner Klassifizierung grundsätzlich die Verwendung des Begriffs "synthetische Öle", da es sich bei diesem Begriff um ein reines Marketing ohne technische Bedeutung handelt. So können beispielsweise Motoröle, die aus Grundölen der Gruppe III gewonnen werden, bei denen es sich eigentlich um hochreine Mineralöle handelt, als "synthetisch" gekennzeichnet werden.
Die meisten modernen Öle basieren auf einer Mischung aus mehreren Gruppen von Grundölen und Additivpaketen, die es ermöglicht, die Mängel einzelner Gruppen von Grundölen auszugleichen (oder einfach die Produktionskosten zu senken). Zum Beispiel ist die Basis Öl der 1. Gruppe, aber es wird auch eine bestimmte Menge an Hydrocracking- und/oder PAO-Produkten hinzugefügt (was bereits das Recht gibt, ein solches Öl als "halbsynthetisch" oder sogar "synthetisch" zu bezeichnen).
Viskositätsklassifizierung von Motorölen (SAE)
Eine der Haupteigenschaften des Motoröls ist seine Viskosität und Abhängigkeit von der Temperatur in einem weiten Bereich (von der Umgebungstemperatur zum Zeitpunkt des Kaltstarts im Winter bis zur maximalen Öltemperatur im Motor bei maximaler Belastung im Sommer).
Die vollständigste Beschreibung der Übereinstimmung der Viskositäts-Temperatur-Eigenschaften von Ölen mit den Anforderungen an Motoren ist in der international anerkannten Klassifikation SAE J300 enthalten, deren erste Ausgabe 1911 eingeführt wurde und seitdem ständig Ergänzungen und Präzisierungen unterworfen wurde.
Diese Klassifizierung unterteilt Motorenöle in 17 Klassen von 0W bis 60: 8 Winter- (0W, 2,5W, 5W, 7,5W, 10W, 15W, 20W, 25W) und 9 Sommer- (2, 5, 7,5, 10, 20, 30, 40, 50, 60) Viskositätsklassen.
Der Buchstabe W hinter der Zahl bedeutet, dass das Öl für den Betrieb bei niedrigen Temperaturen (Winter - Winter) geeignet ist. Für diese Öle ist neben der Mindestviskosität bei 100 °C zusätzlich die Temperaturgrenze der Pumpfähigkeit des Öls unter kalten Bedingungen angegeben. Die Pumpfähigkeitsgrenze bezieht sich auf die Mindesttemperatur, bei der die Motorpumpe in der Lage ist, das Schmiersystem mit Öl zu versorgen. Dieser Temperaturwert kann als die Mindesttemperatur angesehen werden, bei der der Motor sicher gestartet werden kann.
Mehrbereichsöle werden durch eine doppelte Zahl bezeichnet, von der die erste die Höchstwerte der dynamischen Viskosität des Öls bei negativen Temperaturen angibt und die Starteigenschaften garantiert, und die zweite den Bereich der kinematischen Viskosität bei 100 °C und der dynamischen Viskosität bei 150 °C bestimmt, die für die entsprechende Viskositätsklasse des Sommeröls charakteristisch ist.
Die in die Bewertung der Öleigenschaften nach SAE J300 einbezogenen Prüfverfahren geben dem Verbraucher Auskunft über die maximale Öltemperatur, bei der der Motor durch den Anlasser gedreht werden kann und die Ölpumpe beim Kaltstart in einem Modus, der keine Trockenreibung in den Reibungseinheiten zulässt, Öl unter Druck pumpt.
Die Abkürzung HTHS steht für High Temperature High Shear Rate. Dieser Test misst die Stabilität der Viskositätscharakteristik des Öls unter extremen Bedingungen, bei sehr hohen Temperaturen.
Die meisten Motorenöle auf dem heutigen Markt sind Mehrbereichsöle, was bedeutet, dass sie die Anforderungen an die Viskosität sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Temperaturen erfüllen.
Für Mehrbereichsöl - doppelte Zahl. Die erste ist die Viskosität bei negativen Temperaturen. Die zweite ist die Viskosität bei Temperaturen über Null.
Indikatoren für die Viskosität bei niedrigen Temperaturen:
0W – Einsatz bei Temperaturen bis -35 °C
5W – bei Temperaturen bis zu -30 °C
10W – Einsatz bei Temperaturen bis zu -25 °C
15 W – Einsatz bei Temperaturen bis zu -20 °C
20 W – bei Temperaturen bis zu -15 °C
Indikatoren für die Hochtemperatur-Viskosität:
Die Hochtemperaturviskosität ist ein zusammengesetzter Indikator, der die minimale und maximale Viskosität eines Öls bei Betriebstemperaturen von 100-150 °C angibt. Je höher diese Zahl, desto höher ist die Viskosität des Motoröls bei hohen Temperaturen.
SAE-Ölviskositätstabelle (GOST 17479.1-2015)
SAE-Klasse |
Viskosität bei niedrigen Temperaturen |
Hochtemperatur-Viskosität |
|||
Drehend |
Pumpbarkeit |
Viskosität, mm2/s bei t = 100 °C |
Minimale Viskosität HTHS, mPa·s bei t = 150 °C und Schergeschwindigkeit 106 s−1 |
||
Maximale Viskosität, mPa·s, bei Temperatur, °C |
Min |
Max |
|||
0W |
6200 bei −35 °C |
60000 bei −40 °C |
3,8 |
- |
- |
5W |
6600 bei −30 °C |
60000 bei −35 °C |
3,8 |
- |
- |
10W |
7000 bei −25 °C |
60000 bei −30 °C |
4,1 |
- |
- |
15W |
7000 bei −20 °C |
60000 bei −25 °C |
5,6 |
- |
- |
20W |
9500 bei −15 °C |
60000 bei −20 °C |
5,6 |
- |
- |
25W |
13000 bei −10 °C |
60000 bei −15 °C |
9,2 |
- |
- |
16 |
- |
- |
6,1 |
< 8,2 |
2,3 |
20 |
- |
- |
5,6 |
< 9,3 |
2,6 |
30 |
- |
- |
9,3 |
< 12,5 |
2,9 |
40 |
- |
- |
12,5 |
< 16,3 |
3,5 (0W-40; 5W-40; 10W-40) |
40 |
- |
- |
12,5 |
< 16,3 |
3,7 (15W-40; 20W-40; 25W-40) |
50 |
- |
- |
16,3 |
< 21,9 |
3,7 |
60 |
- |
- |
21,9 |
< 26,1 |
3,7 |
Gemäß SAE J300-07 wurde seit 2007 die Mindestviskosität (HTHS) bei 150 °C und hoher Scherrate für SAE 0W-40, 5W-40 und 10W-40 von 2,9 mPa auf 3,5 mPa geändert. Die Begründung ist, dass der Übergang von SAE xW-30 zu SAE xW-40 zu einer erhöhten Lagerfilmdicke bei laufendem Motor führen sollte, was in der alten Version der Norm nicht vollständig widergespiegelt wird.
In neueren Versionen der Norm (1999 und später) hat SAE 20 eine höhere untere Viskositätsgrenze von 6,9 cSt, während niedrigviskose Öle mit einer Viskosität unter 6,9 cSt in separate Kategorien unterteilt werden - SAE 8, 12 und 16. Dabei handelt es sich um die sogenannten Energiesparöle.
API-Leistungsklassen für Ottomotoren
Kategorie |
Aktueller Stand |
Anwendungsdomäne |
SA |
Nicht unterstützt |
Reines Mineralöl ohne Zusätze; |
SB |
Nicht unterstützt |
Gilt nicht für die meisten Motoren, die nach 1951 gebaut wurden. |
ß |
Nicht unterstützt |
Gilt nicht für die meisten Motoren, die nach 1967 gebaut wurden. |
SD |
Nicht unterstützt |
Gilt nicht für die meisten Motoren, die nach 1971 gebaut wurden. |
SE |
Nicht unterstützt |
Gilt nicht für die meisten Motoren, die nach 1979 gebaut wurden. |
SF |
Nicht unterstützt |
Gilt nicht für die meisten Motoren, die nach 1988 gebaut wurden. |
SG |
Nicht unterstützt |
Gilt nicht für die meisten Motoren, die nach 1993 gebaut wurden. |
PST |
Nicht unterstützt |
Gilt nicht für die meisten Motoren, die nach 1996 gebaut wurden. |
SJ |
Wirklich |
Für Motoren von Fahrzeugen, die spätestens im Jahr 2001 hergestellt wurden. |
SL |
Wirklich |
Für Motoren von Personenkraftwagen, die nicht später als 2004 hergestellt wurden. |
SM |
Wirklich |
Für Pkw-Motoren, die spätestens 2010 hergestellt wurden. |
SN |
Wirklich |
Es wurde im Oktober 2010 eingeführt. |
SP |
Wirklich |
Eingeführt im Mai 2020 und entwickelt, um Schutz zu bieten Vorzündung bei niedriger Drehzahl (LSPI) Verschleißschutz der Steuerkette, verbesserter Kolbenschutz und Turbolader gegen Hochtemperaturablagerungen, und eine bessere Kontrolle der Ablagerung und des Kohlenstoffaufbaus. API SP mit Ressourcenschonung entspricht ILSAC GF-6A, Kombination von API SP-Leistung mit verbessertem Kraftstoffverbrauch, Schutz des Emissionskontrollsystems und des Motorschutzes, Betrieb mit ethanolhaltigem Kraftstoff bis E85. |
Klassifizierung von Motorölen nach GOST 17479.1-2015
Viskositätsklasse |
Kinematische Viskosität (cSt), bei Temperatur |
Analogon von SAE |
|
plus 100°C |
minus 18 °C, nicht mehr |
||
3z |
> 3,8 |
1250 |
5W |
4z |
> 4,1 |
2600 |
10W |
5z |
> 5,6 |
8000 |
15W |
6z |
> 5,6 |
10400 |
20W |
6 |
5,6… 7,0 |
- |
20 |
8 |
7,0… 9,3 |
- |
20 |
10 |
9,3… 11,5 |
- |
30 |
12 |
11,5… 12,5 |
- |
30 |
14 |
12,5… 14,5 |
- |
40 |
16 |
14,5… 16,3 |
- |
40 |
20 |
16,3… 21,9 |
- |
50 |
24 |
21,9… 26,1 |
- |
60 |
3z/8 |
7,0… 9,3 |
1250 |
5W-20 |
4Z/6 |
5,6… 7,0 |
2600 |
10W-20 |
5S/10 |
9,3… 11,5 |
8000 |
15W-30 |
5Z/12 |
11,5… 12,5 |
8000 |
15W-30 |
5Z/14 |
12,5… 14,5 |
8000 |
15W-40 |
6Z/10 |
9,3… 11,5 |
10400 |
20W-30 |
6Z/14 |
12,5… 14,5 |
10400 |
20W-40 |
6Z/16 |
14,5… 16,3 |
10400 |
20W-40 |
Motoröl-Gruppe |
Anwendungsdomäne |
API-Analogon |
Und |
Benzinmotoren und Dieselmotoren ohne Antrieb |
SB |
B1 |
Ottomotoren mit geringer Leistung, die unter Bedingungen betrieben werden, die die Bildung von Hochtemperaturablagerungen und die Korrosion von Lagern begünstigen |
SC |
B2 |
Dieselmotoren mit geringer Leistung |
CA |
In1 |
Benzinmotoren mit mittlerer Verladung, die unter Bedingungen betrieben werden, die die Öloxidation und die Bildung aller Arten von Ablagerungen begünstigen |
SD |
Frage2 |
Diesel mit mittlerer Aufladung und hohen Anforderungen an die Öleigenschaften |
CB |
G1 |
Hochleistungs-Ottomotoren für den Einsatz unter rauen Einsatzbedingungen |
SE |
G2 |
Hochleistungs-Saugmotoren oder Dieselmotoren mit mäßigem Druck |
CC |
D1 |
Hochleistungs-Ottomotoren, die unter schwierigeren Bedingungen als in der Gruppe G eingesetzt werden |
SF |
D2 |
Hochleistungs-Kompressor-Diesel |
CD |
E1 |
Hochleistungs-Ottomotoren, die unter schwierigeren Bedingungen als in der Gruppe D betrieben werden |
SG |
E2 |
Hochleistungsdiesel, die unter schwierigeren Bedingungen als in der Gruppe D betrieben werden, insbesondere mit Kraftstoffen mit hohem Schwefelgehalt |
CF-4 |
ILSAC Motorölkategorien
ACEA 2016 Europäische Ölsequenzen für Service-Fill-Öle[
A/B: Öle für Benzin- und Dieselmotoren:
C: Öle mit erhöhter Verträglichkeit mit Katalysatoren (Öle mit niedrigem Aschegehalt):
E: Hochleistungs-Dieselöle:
Klassifizierung von Motorradmotorenölen nach JASO T 903:2006
Alle Öle, die dieser Norm entsprechen, müssen die Anforderungen mindestens einer der folgenden Kategorien erfüllen:
Darüber hinaus werden die Öle auf der Grundlage der Ergebnisse des Lamellenkupplungstests im Ölbad nach dem Verfahren JASO T 904:2006 in vier Gruppen eingeteilt. Zu diesem Zweck werden drei Indikatoren verwendet: der Dynamic Friction Characteristics Index (DFI), der Static Friction Characteristics Index (SFI) und der Stop Time Index (STI).
Kategorie |
DFI |
SFI |
STI |
JASO MA |
1,45… 2,5 |
1,15… 2,5 |
1,55… 2,5 |
JASO MA1 |
1,45… 1,8 |
1,15… 1,7 |
1,55… 1,9 |
JASO MA2 |
1,8… 2,5 |
1,7… 2,5 |
1,9… 2,55 |
JASO MB |
0,5… 1,45 |
0,5… 1,15 |
0,5… 1,55 |
Klassifizierung von Ölen für Zweitaktmotoren nach der Norm JASO M 345