Let op staat in kg dm bij C
4.3 Eigenschappen smeerolie
De belangrijkste eigenschappen met korte omschrijving zijn:
- De Viscositeit, vroeger werd deze vaak aangegeven in SAE
notatie. De SAE notatie wordt opgegeven bij 100 C. Tegenwoordig wordt steeds meer gebruik gemaakt van de Viscosity Grades (VG), deze wordt opgegeven bij 40 C. Voorbeeld: ISO VG 100, de olie heeft een viscositeit die ligt tussen de 90 en 100 cSt bij 40 C.
- Stolpunt
Vriespunt, als een olie veel paraffinen bevat, dan heeft deze olie een hoog stolpunt.
- Oxidatiebestendigheid
De gevoeligheid voor verouderen, aantasting door zuurstof.
- Neutralisatiegetal: BN nummer Base Number
Een vuistregel voor het Base Number is: BN = 7 + %S·11 Maximum circa 40, soms tot 55, afhankelijk van de motorleverancier. Tijdens bedrijf gaat de zwavel in de
brandstof over tot SO2 en SO3. Een deel van de SO2 en SO3
komt in aanraking met de smeerolie, dit doordat er altijd een kleine gaslekkage langs de zuigveren (= Blow By) aanwezig is. Zonder maatregelen verzuurt de smeerolie.
- Viscositeit Index, dit is het verloop van de viscositeit als functie
van de temperatuur. Vlampunt.
4.3.1 De viscositeit volgens SAE
De viscositeit van smeerolie moet hoog genoeg zijn om tijdens bedrijfssituaties een voldoende dikke smeerfilm te bezitten. Als de viscositeit te hoog is kan dit leiden tot meer wrijving en
warmteontwikkeling, in een vorig hoofdstuk hebben we gezien dat wrijving en warmteontwikkeling het mechanisch rendement nadelig beïnvloeden. De viscositeit werd, en wordt nog op veel plaatsen, opgegeven in SAE (Society of Automotive Engineers).
Bij SAE worden de oliën ingedeeld in grades, we kennen:
- Single grades, bijvoorbeeld SAE 20, SAE 30, SAE 40, SAE 50
en SAE 60
- Multi grades, bijvoorbeeld SAE 5W10, SAE 10W15, en 25 W30
Bij de SAE getallen van 20 tot en met 60, de Single grades, worden de
minimale en maximale viscositeit opgegeven in mm2/s bij een
temperatuur van 100 ºC.
Bij de Multi grades, bijvoorbeeld 5W15, wordt de maximale viscositeit gegeven bij –18 ºC, dit in milli Pascal seconde, terwijl de minimale
viscositeit wordt opgegeven in mm2/s bij 100 ºC.
U begrijpt dat dit voor de meesten zeer verwarrend is, vandaar dat de oliën tegenwoordig ingedeeld worden naar hun viscositeit in de zogenaamde viscosity grades (VG). De viscositeit wordt hier bij een
standaard temperatuur van 40 ºC gemeten en uitgedrukt in mm2/s of
centiStokes. Stel dat gegeven is dat de viscositeit van een olie opgegeven is als ISO VG 100, dan heeft deze olie bij 40 ºC een viscositeit die ligt tussen 90 en 100 cSt.
Sinds april 2013 is er voor kleine motoren, auto’s, een aparte revisie gemaakt, deze is in onderstaande tabel weergegeven. Nieuw is hier de codering 16. Het nummer 16 staat voor olie met een lager viscositeit en daardoor minder wrijving, dat vervolgens brandstofbesparing oplevert.
SAE J300 April 2013 Viscosity grades for engine oils SAE Viscositeit Low temperature cranking Viscosity in °C Low temperature pumping Viscosity in °C
Low shear rate kinematic Viscosity
Low shear rate Viscosity
mPa·s Max. mPa·s Max.
with no yeld stress
mm2/s at
100 °C Min. mm
2/s at
100 °C Max. 150 °C Min. mPa·s at
ASTM D 5293 ASTM D 4684 ASTM D 445 ASTM D 4683,
D 4741, D 5481 or CEC 1-36-90 0W 6200 at -35 60000 at -40 3.8 - - 5W 6600 at -30 61000 at -35 3.8 - - 10W 7000 at -25 62000 at -30 4.1 - - 15W 7000 at -20 63000 at -25 5.6 - - 20W 9500 at -15 64000 at -20 5.6 - - 25W 13000 at -10 65000 at -15 9.3 - - 16 - - 6.1 < 8.2 2.3 20 - - 6.9 < 9.3 2.6 30 - - 9.3 < 12.5 2.9 40 - - 12.5 < 16.3 3.5(1) 40 - - 12.5 < 16.3 3.7(2) 50 - - 16.3 < 21.9 3.7 60 - - 21.9 < 26.1 3.7
Op afbeelding 3 is op de verticale as de viscositeit van de olie uitgezet
in mm2/s, terwijl op de horizontale as de temperatuur is weergegeven
in graden Celsius. Duidelijk is te zien dat de viscositeit nu niet door een lijn wordt weergegeven maar door een balk, de balk geeft aan dat de viscositeit bij een zelfde temperatuur een maximum en een minimum viscositeit heeft.
4.3.2 Stolpunt
Dit is de temperatuur waarbij de olie “bevriest”, met andere woorden de temperatuur waarbij de olie vast wordt. Naarmate een olie meer paraffine bevat wordt het stolpunt hoger.
4.3.3 Oxidatiebestendigheid
Dit is het vermogen van een smeerolie om zo min mogelijk door zuurstof te worden aangetast. Als een olie met zuurstof in aanraking komt dan zal de olie met de zuurstof reageren en zure bestanddelen gaan vormen. Deze zure bestanddelen noemen we ook wel lak, dit kan leiden tot verstoppingen van filters en tevens tot een verminderde smerende werking van de olie.
Vaak denken we dat zodra een olie zwart is de olie niet meer goed is, als we echter een carterdeur van de motor openen en op de deur is het zwart en we dit zwarte zo met onze handen kunnen afvegen dan is er over het algemeen niets aan de hand. Als echter deze zwarte afzetting hard is, (glazig) en niet te verwijderen dan is de olie zwaar verouderd en dient deze vervangen te worden.
4.3.4 Base Number (Neutralisatiegetal)
Vroeger werd het Total Base Number (TBN) gebruikt, dit is gewijzigd in het Base Number (BN).
Aan smeerolie wordt over het algemeen een antioxidant toegevoegd om de inwerking van zuurstof tot een minimum te beperken, er zijn echter andere factoren die “bederf” van de smeerolie tot gevolg
kunnen hebben. Denk hierbij aan motoren die op zware olie draaien, in zware olie is altijd een kleine hoeveelheid zwavel aanwezig. De zwavel in de brandstof reageert met zuurstof tot zwaveldioxide en
zwaveltrioxide. Dit zijn zure bestanddelen, zodra ze in de olie terechtkomen zal deze verzuren. Het Base Number is eigenlijk een maat voor het opnamevermogen van zuren. Smeerolie voor motoren die op HFO (Heavy Fuel Oil, zware olie, brandstof met een hoge viscociteit) draaien heeft een Base Number van 40 – 70, motoren die op LFO (Light Fuel Oil, brandstof met een lage viscociteit en laag zwavelgehalte) vereisen een Base Number van ongeveer 20 – 30. De reactievergelijkingen zijn als volgt:
S + O2 SO2 [Zwavel di oxide]
2SO2 + O2 2SO3 [Zwavel tri oxide]
Als SO2 omgezet wordt tot SO3 dan moet aan 3 voorwaarden zijn
voldaan:
1: voldoende zuurstof
2: voldoende hoge temperaturen t > 675 C
3: De aanwezigheid van de katalysator vanadium V2O5
Aangezien alle hierboven genoemde factoren aanwezig zijn bij een motor die op zware olie draait weten we zeker dat een deel van de zwaveldioxide overgaat tot zwaveltrioxide. Ongeveer 6% van alle
Om nu te voorkomen dat de olie verzuurt wordt aan de olie een hydroxide (= base) toegevoegd, deze base wordt over het algemeen uitgedrukt in milligram Kaliumhydroxide per gram olie.
Aan de smeerolie wordt als neutralisatiemiddel door de leverancier bijvoorbeeld KOH toegevoegd.
KOH = kaliumhydroxide.
De KOH is hier toegevoegd om de zwavelproducten te neutraliseren, zie hiertoe onderstaande vergelijkingen.
2KOH + SO3 → K2SO4 + H2O
2KOH + SO2 → K2SO3 + H2O
Na verloop van tijd neemt de hoeveelheid KOH in smeerolie af. 4.3.5 Viscositeit Index
Als smeerolie warmer wordt, dan wordt de olie dunner, het
tegenovergesteld gebeurd wanneer de olie kouder wordt, wordt de olie dikker. De viscositeitsindex geeft eigenlijk het verloop van de
viscositeit weer als functie van de temperatuur. Hoe minder de viscositeit verandert bij wijzigende temperatuur hoe hoger de viscositeitsindex is.
Afbeelding 4. Het verloop van de viscositeit als functie van de temperatuur.
Op afbeelding 4 geven de rode en de blauwe lijn het verloop van de viscositeit aan bij wijzigende temperatuur. Bij 40 ºC hebben ze beiden dezelfde viscositeit. Bij toename van de temperatuur neemt de viscositeit van olie 1 meer af dan die van olie 2. We zeggen nu dat de viscositeitsindex van olie 2 een hogere waarde heeft dan die van olie 1.
V isco si te it i n mm 2/s 40 ºC Temperatuur in ºC Olie 1 Olie 2
4.3.6 Vlampunt
Het vlampunt ligt bij smeerolie erg hoog, meestal 270 ºC of hoger, het moge duidelijk zijn dat de smeerolie in het systeem nooit tot
ontbranding mag komen, vandaar het hoge vlampunt. Verder moet de smeerolie een hoog vlampunt hebben om te voorkomen dat er zich afzettingen in de zuigerkroon vormen, dit met het oog op zuigers die door smeerolie gekoeld worden.