آشنایی با شاخص گران روی روغن موتور
روان‌کننده‌ها و روغن‌ها در کنار بنزین، شریان اصلی موتورهای اتومبیل‌های بنزینی امروزی را تشکیل می‌دهند. این مایعات به‌ویژه از نظر طول عمر و عملکرد، تأثیر بسزایی بر روی کارکرد موتور دارند. در واقع عملکرد بی‌عیب‌ونقص موتور خودروی شما به سطح روان‌کاری روغنی که در آن می‌ریزید، وابسته است. همچنین این روغن‌ها بر طول عمر ماشین‌آلات تأثیر می‌گذارند. موتورهایی که از روغن مناسب استفاده می‌کنند عمر طولانی‌تری دارند و می‌توانند کارایی بالاتری را در گذر زمان داشته باشند؛ اما در انتخاب روغن موتور مناسب برای اتومبیل باید به چه موضوعاتی توجه کنیم؟ یکی از جنبه‌های کلیدی انتخاب روغن موتور مناسب، گران‌روی یا ویسکوزیتۀ آن روغن است. هنگامی که شما به‌طور منظم از روان‌کننده‌های موتور با شاخص ویسکوزیتۀ مناسب برای موتور خودروی خود استفاده می‌کنید، هزینه‌های تعمیرونگهداری موتور هم بهینه می‌شوند. حال بیایید با شاخص گران روی روغن موتور بیشتر آشنا شویم.
گران‌روی و شاخص گران روی روغن موتور چه هستند؟
خب، ابتدا بیایید با معنای گران‌روی آشنا شویم! ویسکوزیته یا گران‌روی (Viscosity)، همان مقاومت سیال در برابر جریان‌یافتن است. ویسکوزیتۀ بالاتر به‌معنی جریان کندتر و سیال غلیظ‌تر است. ویسکوزیتۀ کمتر هم به معنای سیالی رقیق است که به‌سادگی می‌تواند جاری شود. برای‌مثال، عسل ویسکوزیتۀ بالایی دارد (به‌سختی جاری می‌شود)، در حالی که آب، ویسکوزیته پایین‌تری دارد (به‌سادگی جریان می‌یابد). این خاصیت فیزیکی مایعات برای روغن‌های موتور توسط سازندگان به‌عنوان شاخص گران روی روغن موتور اعلام می‌شود که در ادامه به آن خواهیم پرداخت؛ اما فعلاً بیایید بر روی همان ویسکوزیته تمرکز کنیم!
همانطور که گفتیم، به زبان ساده، گران‌روی میزان اصطکاک داخلی یک مایع را اندازه‌گیری می‌کند یا مقاومت آن در برابر جریان‌یافتن را نشان می‌دهد. محدودۀ ویسکوزیتۀ روان‌کار معمولاً با استفاده از یک سیستم درجه‌بندی سینماتیکی و دینامیکی نشان داده می‌شود. مانند آنچه که توسط انجمن مهندسین خودرو (SAE) یا سازمان بین‌المللی استاندارد (ISO) ایجاد شده است.
الزامات موردنیاز برای روغن موتورهای بنزینی و دیزلی، شامل طبقه‌بندی ویسکوزیتۀ روغن موتور SAE J-300 و طبقه‌بندی خدمات موسسه نفت آمریکا (API) می‌شوند. این آزمایش‌ها با توجه به تکرارپذیری مقدار گران‌روی یک روغن در شرایط عملیاتی خاص طراحی شده‌اند و به فرمول‌سازان، سازندگان تجهیزات اصلی (OEM) و مصرف‌کنندگان اجازه می‌دهند تا ویژگی‌ها و محدودیت‌های عملکردی هر نوع روغن موتور را درک کنند.
اکنون برای درک بهتر شاخص گران روی روغن موتور باید با دو اصطلاح دیگر آشنا شویم: Kinematic viscosity و Dynamic (absolute) viscosity.
ویسکوزیتۀ سینماتیکی
ویسکوزیته سینماتیکی مقاومت روان‌کار را در برابر جریان‌یافتن و برش ناشی از گرانش توصیف می‌کند. برای‌مثال، تصور کنید که در دو ظرف، از یک ارتفاع ثابت یکی را از آب و دیگری را با عسل پر می‌کنید. ویسکوزیتۀ سینماتیکی هر سیال، بر سرعت جریان آن حاکم است. از آنجایی که ویسکوزیتۀ سینماتیکی آب کمتر است؛ بنابراین سریع‌تر جریان می‌یابد و ظرف خود را پر می‌کند؛ اما برای عسل مدتی طول می‌کشد تا جاری شود و ظرف خود را پر کند.
ویسکوزیتۀ سینماتیکی که با استفاده از متودولوژی موجود در استاندارد ASTM D445 اندازه‌گیری می‌شود، درجۀ گران‌روی روغن SAE را در دمای بالا یا در دمای عملیاتی موتور تعیین می‌کند؛ مثلاً عدد 30 بعد از w در روغن موتور 5w-30.
تست ویسکوزیتۀ سینماتیکی تلاش می‌کند، ویسکوزیته را در شرایط عملیاتی معمولی برای یک خودروی سواری یا کامیون سبک شبیه‌سازی کند. بسته به سیستم درجه‌بندی مورد استفاده، این آزمایش در دمای 100 درجۀ سانتی‌گراد (212 درجۀ فارنهایت) و یا 40 درجۀ سانتی‌گراد (104 درجۀ فارنهایت) انجام می‌شود.
در دمای 100 درجۀ سانتی‌گراد برای تعیین درجۀ ویسکوزیتۀ SAE، مدت زمانی را که روغن به‌طور کامل از دستگاه ویسکومتر در دمای 100 درجۀ سانتی‌گراد به سمت پایین جریان می‌یابد اندازه‌گیری می‌کنند. زمان سپری‌شده بر حسب ثانیه به واحد سانتی‌استوک (cSt) تبدیل می‌شود. هرچه این عدد کمتر باشد، یعنی ویسکوزیتۀ روغن در آن دما کمتر است.
ویسکوزیتۀ دینامیکی (مطلق)
ویسکوزیته دینامیکی با مقاومت روغن در برابر جریان‌یافتن، اندازه‌گیری و تعریف می‌شود. به زبان ساده، مقدار انرژی مورد نیاز برای حرکت‌دادن یک جسم جامد (مثل قاشق) در یک سیال را تصور کنید؛ یعنی فرض کنید می‌خواهیم یک سیال را با یک قاشق هم بزنیم. حال، طبق همان مثال آب و عسل، مشخص است که در مقایسه با عسل، برای هم‌زدنِ آب، انرژی کمتری نیاز است؛ زیرا ویسکوزیتۀ دینامیکی آب، کمتر از عسل است.
ویسکوزیتۀ دینامیکی با آزمایش شبیه‌ساز میل‌لنگ سرد (CCS) در استاندارد (ASTM D5293)اندازه‌گیری می‌شود. ویسکوزیتۀ دینامیکی، درجۀ حرارت پایین (زمستان) یا عدد قبل از “W” روغن را تعیین می‌کند، مانند عدد 5 در روغن موتور 5w-30. هرچه این درجه کمتر باشد، روغن در هوای سرد، سریع‌تر جریان می‌یابد؛ یعنی در هنگام استارت‌زدن موتور، روغن راحت‌تر در آن می‌چرخد و موتور با انرژی کمتری روشن می‌شود.
تست ویسکوزیتۀ CCS میزان انرژی لازم برای راه‌اندازی موتور را در یک دمای مشخص ارزیابی می‌کند. هرچه درجۀ ویسکوزیته کمتر باشد، دمایی که در آن آزمایش انجام می‌شود کمتر است. این آزمون مقداری را برحسب سانتی‌پویز (cP) به هر روغن اختصاص می‌دهد که برای تعیین شاخص گران روی روغن موتور از آن استفاده می‌شود.
به‌عنوان‌مثال برای یک روغن سری 5W-30، می‌توان گفت که ویسکوزیتۀ آن در 30- درجه سانتی‌گراد (22- درجه فارنهایت) نمی‌تواند بیشتر از 6600 سانتی‌پویز باشد تا بتواند درجۀ 5w را دریافت کند. هرچه عدد به‌دست‌آمده در این تست کمتر باشد، یعنی آن روغن، ویسکوزیتۀ سبک‌تری دارد.
گران‌روی و شاخص گران روی روغن موتور: تفاوت در چیست؟
گفتیم که ویسکوزیته، به نیروهای اصطکاک داخلی اشاره دارد که در برابر جریان‌یافتن مایع مقاومت می‌کنند. به‌عبارت‌دیگر، ویسکوزیته، غلظت و سفتی مایع را اندازه‌گیری می‌کند. ازطرف‌دیگر، شاخص گران روی روغن موتور معیاری است برای نشان‌دادن درجۀ تغییر ویسکوزیته با دما. به‌طورکلی، با افزایش دما، ویسکوزیته کاهش می‌یابد و بالعکس. وقتی این تغییر ویسکوزیته به‌دلیل اختلاف دما، کم باشد، می‌گویند شاخص گران روی روغن موتور بالا است. هرچه شاخص ویسکوزیته بالاتر باشد، روغن در دماهای پایین، قابلیت شروع بهتری دارد و روان‌کاری خود را در دماهای بالا به‌خوبی حفظ می‌کند؛ بنابراین، شاخص گران روی روغن موتور به‌عنوان یکی از معیارهای اصلی در تعیین کیفیت روغن موتور در نظر گرفته می‌شود. به یک بیان دیگر هم می‌توان گفت: شاخص گران روی روغن موتور، توانایی روغن را برای مقاومت در برابر رقیق‌شدن در دماهای بالا، و مقاومت در برابر سفت‌شدن در دماهای پایین اندازه‌گیری می‌کند.
برای اینکه بتوان شاخص گران روی روغن موتور را تغییر داد، روغن‌های معمولی از مواد افزودنی (معمولاً پلیمرهای پلاستیکی) استفاده می‌کنند. برخی از روغن‌های مصنوعی قادر به دستیابی به این تنوع، بدون نیاز به افزودنی‌ها هستند.
SAE (انجمن مهندسان خودرو) یک کد عددی برای نشان‌دادن ویسکوزیته روغن در دماهای سرد و گرم ایجاد کرده است که در آن، چیزی به شکل **w** را برای بیان گران‌روی روغن در دماهای مختلف می‌بینیم. عدد قبل از W نشان دهندۀ ویسکوزیتۀ روغن در دماهای پایین‌تر است. در حالی که عدد دوم (بعد از W) ویسکوزیته را در دمای کار موتور نشان می‌دهد. این بدان معنی است که؛ مثلاً روغن موتور 5w30 در مقایسه با 10w40 هم در دماهای پایین‌تر و هم در دماهای بالاتر ویسکوزیته کمتری دارد؛ یا مثلاً، روغن موتور با ویسکوزیتۀ پایین (0w20) سریع‌تر از روغن با ویسکوزیتۀ بالا (20w50) جریان می‌یابد. شما باید از تغییرات آب‌وهوایی منطقۀ زندگی خود آگاه باشید تا بهترین روغن موتور را با توجه به آن انتخاب کنید. در جدول زیر می‌توانید روغن توصیه‌شده برای دماهای مختلف محیطی را مشاهده کنید:
تفاوت بین روغن موتور تک‌درجه (monograde) و چنددرجه (multi-grade) چیست؟
محصولاتی که فقط با یک گرید عددی مانند SAE 10W، SAE 30 و SAE 40 مشخص شده‌اند، روغن موتورهای تک‌گرید نامیده می‌شوند. در حالی که محصولات با دو درجۀ عددی که با یک خط تیره از هم جدا شده‌اند، مانند 5w-30 و 10w-40، روغن موتور چنددرجه نامیده می‌شوند. ویسکوزیتۀ روغن چند درجه، برای سازگاری با محیط‌های با دمای کم و زیاد فرموله شده است. بر این اساس، در کشورهایی که فصول متمایز با دماهای متفاوت را تجربه می‌کنند (مثل ایران)، استفاده از روغن موتور چند درجه مناسب‌تر است.
فروشگاه نوبخت فعال در زمینه طراحی ، تولید و پخش محصولات ایران خودرو و سایپا می باشد.
بیایید به‌عنوان یک مثال، به تجزیه‌کردن ویژگی‌های روغن موتور 10w-30 بپردازیم. طبق جدول، روغن‌های چند درجه‌ای که با 10w شروع می‌شوند دارای ویسکوزیته‌ای معادل 7000 mPa.s یا کمتر در دمای 25- درجه سانتی‌گراد با دمای پمپاژ مرزی معادل 30- درجه سانتی‌گراد یا کمتر هستند. روغن‌هایی با گریدهای ویسکوزیتۀ SAE که به 30 ختم می‌شوند دارای ویسکوزیته‌ای بین 9.3 تا 12.5 m²/s در 100 درجه سانتی‌گراد با ویسکوزیتۀ HTHS (مخفف برش زیاد در دمای بالا) معادل 2.9 mPa.s یا کمتر در 150 درجه سانتی‌گراد هستند. این بدان معناست که روغن موتور در دماهای پایین، نسبتاً رقیق خواهد بود تا قابلیت استارت در هوای سرد را بهبود بخشد و همچنین در دماهای بالا هم خیلی غلیظ نخواهد بود تا بتواند یک لایۀ روغن روان‌کنندۀ مناسب را درون موتور تشکیل دهد. از آنجایی که ویسکوزیتۀ این روغن براساس دما، قابل انطباق است، روغن گرید 10w-30 برای استفاده در مکان‌هایی که اختلاف دما قابل توجه است مناسب است.
انتخاب ویسکوزیتۀ مناسب برای خودرو به عوامل محیطی، شرایط موتور و عادات رانندگی شما و موارد دیگر بستگی دارد؛ بنابراین بهتر است ابتدا به دفترچۀ راهنمای خودروی خود مراجعه کنید یا از یک مکانیکی، مشاوره بگیرید. به‌طورکلی روغن‌های 5w-30 و 5w-40 و 10w-30 و 10w-40 پرمصرف‌ترین روغن‌های موتور دنیا هستند. با این حال، اگر در شهری با زمستان‌های سخت با دمای معمولاً زیر صفر زندگی می‌کنید، توصیه می‌کنیم از روغن موتور با ویسکوزیتۀ کم مانند 0w-30 و 0w-40 استفاده کنید.
هر چه تفاوت بین ویسکوزیته در دماهای پایین و بالا بیشتر باشد، روغن موتور محدودۀ دمایی بزرگتری را می‌تواند تحمل کند. با این حال، اگر مقدار ویسکوزیته در دماهای بالا بیش‌ازحد لازم باشد، بر راندمان خودرو، راحتی رانندگی و تمیزی موتور تأثیر منفی می‌گذارد.
سخن پایانی
شاخص گران روی روغن موتور یک فاکتور بسیار مهم در هنگام انتخاب روغن موتور مناسب برای خودروی شماست. به‌طور خلاصه، با توجه به آب‌وهوایی که در آن زندگی می‌کنید، روغن موتور باید بتواند در حداقل دمای هوای محل زندگی شما به‌راحتی در هنگام استارت‌خوردن خودرو جاری شود و در گرم‌ترین روزهای سال هم خیلی رقیق نشود تا بتواند روان‌کاری مناسبی را برای موتور خودرو ارائه دهد.
مقالات بیشتر
