Acta Univ. Agric. Silvic. Mendelianae Brun. 2010, 58(4), 203-208 | DOI: 10.11118/actaun201058040203

Změny viskozity motorového oleje během provozu spalovacího motoru

Libor Severa, Miroslav Havlíček, Jiří Čupera
Ústav techniky a automobilové dopravy, Mendelova univerzita v Brně, Zemědělská 1, 613 00 Brno, Česká republika

Určení správného intervalu výměny motorového oleje závisí na znalosti jeho fyzikálních a chemických vlastností. Tato práce je zaměřena na hodnocení a kvantifikaci vlivu provozu motoru na tokové vlastnosti motocyklového motorového oleje. Srovnávány byly tři druhy syntetického motorového oleje (MOTUL), a to olej nepoužitý, zajížděcí (po 650 km provozu po výbrusu válce) a olej vyjetý (po 6200 km provozu). Vzhledem k tomu, že je olej a priori považován za Newtonovskou kapalinu, nebyly sestavovány tokové křivky a sledována byla pouze teplotní závislost kinematické viskozity. Srovnávány byly hodnoty při třech referenčních teplotách - 0, 40 a 100 °C. Vzorky oleje byly zmraženy na teplotu a kontinuálně byla zaznamenávána hodnota kinematické viskozity v rozmezí -5 °C až +115 °C. Viskozita byla měřena rotačním digitálním viskozimetrem Anton Paar s měřicí geometrií souosých válců. Dle předpokladů kinematická viskozita všech vzorků nelineárně klesala s narůstající teplotou. Nejvýraznější rozdíly byly zjištěny u nižších teplot, kdy při 0 °C poklesla viskozita ze své původní hodnoty 1804 mm2/s (nepoužitý olej) na 29 % této hodnoty v případě vyjetého oleje a 44 % v případě zajížděcího oleje. Pokles při vyšších teplotách, např. 100 °C, byl mnohem méně výrazný, konkrétně došlo k poklesu na 78 a 88 % původní hodnoty u vyjetého a najížděcího oleje. Tokové vlastnosti olejů byly modelovány pomocí několika matematických modelů, konkrétně Arrhéniova modelu, exponenciálního a Gaussova vztahu. Nejvyšší shody mezi experimentálními a vypočtenými hodnotami bylo dosaženo v případě Gaussova vztahu, a to to konkrétně R2 = 0,997 a 0,992 pro zajížděcí a použitý olej. Detailní znalost tokového chování motorových olejů je kriticky významná pro hodnocení a inženýrské výpočty v oboru spalovacích motorů. Navržené modely mohou být použity pro predikci reologických charakteristik daného typu oleje.

viskozita, motorový olej, matematické modelování

Changes of engine oil flow properties during its life cycle

The work is focused on quantification of influence of operation on flow properties of motorcycle engine oil. Three different kinds of synthetic engine oil (MOTUL) were tested, namely unused oil, run-in oil (650 km after engine reboring) and regular engine oil (6200 km of motorcycle operation). The samples were frozen to below zero temperatures and kinematic viscosity was continuously monitored in the range of -5 °C and +115 °C. Consequently, the kinematic viscosity at reference temperatures of 0, 40 and 100 °C was compared. Viscosity was measured by digital viscometer with concentric cylinders measuring geometry. The biggest difference occurred in case of lower temperatures where e.g. at 0 °C decrease to 29 % and 43 % of its original value was detected for used oil and run-in oil respectively. Flow behavior was modeled using several mathematical models -Arrhenius equation, exponential, and Gaussian equation. The best match between experimental and computed data was received in case of Gaussian fit with R2 = 0.997 and 0.992 for run-in and used oil, respectively. The models are generally usable for description of rheological behavior of given engine oil.

Keywords: viscosity, engine oil, mathematical modeling
Grants and funding:

The work has been supported by research and development project EU COST 356 "Agricultural transportation and its environmental effects" and research plan No. MSM6215648905 "Biological and technological aspects of the sustainability of controlled ecosystems and their adaptability to climate change" financed by the Ministry of Education, Youth and Sports of the Czech Republic.

Received: March 16, 2010; Published: September 15, 2014  Show citation

ACS AIP APA ASA Harvard Chicago IEEE ISO690 MLA NLM Turabian Vancouver
Severa, L., Havlíček, M., & Čupera, J. (2010). Changes of engine oil flow properties during its life cycle. Acta Universitatis Agriculturae et Silviculturae Mendelianae Brunensis, 58(4), 203-208. doi: 10.11118/actaun201058040203
Share...
Download citation
  • BibTeX (.bib)
  • Bookends (.ris)
  • EasyBib (.ris)
  • EndNote (.enw)
  • EndNote 8 (.xml)
  • ISI WoS (.isi)
  • Medlars (.medlars)
  • Mendeley (.ris)
  • MODS (.xml)
  • Papers (.ris)
  • RefWorks (.txt)
  • RefManager (.ris)
  • RIS (.ris)
  • MS Word (.xml)
  • Zotero (.ris)
    • Open full article

    References

    1. AGOSTON, A., OTSCH, C., JAKOBY, B., 2005: Viscosity sensors for engine oil condition monitoring-Application and interpretation of results, Sensors and Actuators A 121, 327-332. DOI: 10.1016/j.sna.2005.02.024 Go to original source...
    2. Albertson, W. C., Staley, D. R., Mc Donald, M. M., Pryor, B. K., 2008: Engine oil viscosity diagnostic systems and methods, United States Patent 20080223114.
    3. ANONYMOUS, 2006: On-line Fluid Condition Monitoring Technology. Practicing Oil Analysis Magazine 2, 15-21.
    4. ASTM Standard, 1996: Annual Book of ASTM Standards - Section 5 Petroleum Products, Lubricants, and Fossil Fuels, American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, Pennsylvania.
    5. DOWSON, D., 2000: Thinning films and tribological interfaces. Published by Elsevier, ISBN-13: 978-0-444-50531-6.
    6. Friso, D. and Bolcato, F., 2004: Rheological properties of some newtonian food liquids. Rivista di Ingegneria Agraria 2, 75-80.
    7. GUO, B., LYONS, W. and GHALAMBOR, A., 2007: Petroleim production engineering. Elsevier Science and Technology Books, ISBN 0750682701.
    8. Herzog, S. N., Hyndman, C. W. and Simko, R. P., 2009: Effect of Operation Time on Oil Viscosity and Pump Efficiency, RohMax Hydraulic Fluid Efficiency References No. 10.
    9. Hlaváč, P., 2007: The rheologic properties of dark beer, Proceedings of Research and Teaching of Physics in the Context of University Education, Nitra, 5-6. 6. 2007, pp.169-175.
    10. Hlaváč, P., 2008a: Dependencies of fermented brew rheological properties on temperature, Proceedings of Physics in Life Sciences, Prague, 22. 8. 2008, pp.22-27.
    11. Hlaváč, P., 2008b: Temperature and time of storing dependencies of dark beer rheological properties. Journal on Processing and Energy in Agriculture 3, 114-117.
    12. ISO 8217: 2005, Petroleum products - Fuels (class F)
    13. MAGGI, C. P., 2006: Advantages of Kinematic Viscosity Measurement in Used Oil Analysis. Practicing Oil Analysis Magazine 5, 38-52.
    14. MANN, D., 2007: Motor Oils and Engine Lubrication. Motor Oil Engineers, L.L.C., Detroit.
    15. NORIA COMPANY, 2008: Lubrication and Oil Analysis Dictionary, http://www.noria.com/dictionary/.
    16. SEVERA, L., HAVLÍČEK, M., KUMBÁR, V., 2009: Temperature dependent kinematic viscosity of different types of engine oil. Acta Universitatis Agriculturae et Silviculturae Mendelianae Brunensis 4, 95-102. DOI: 10.11118/actaun200957040095 Go to original source...
    17. SEVERA, L. and LOS, J., 2008: On the influence of temperature on dynamic viscosity of dark beer. Acta Universitatis Agriculturae et Silviculturae Mendelianae Brunensis 2, 303-307. DOI: 10.11118/actaun200856020303 Go to original source...
    18. SEVERA, L., NEDOMOVÁ, Š., BUCHAR, J., 2010: Influence of storing time and temperature on the viscosity of an egg yolk. Journal of Food Engineering 2, 266-269. DOI: 10.1016/j.jfoodeng.2009.07.020 Go to original source...
    19. SPEAROT, J. A, 1989: High-Temperature, High-Sheer (HTHS) Oil Viscosity Measurement and Relationship to Engine Operation, ASTM Publication, Philadelphia, ISBN: 0-8031-1280-7. Go to original source...
    20. Steffe, J. F., 1996: Rheological methods in food process engineering. East Lansing, MI: Freeman Press, East Lansing, USA.
    21. TAKATA, R. and WONG, V.W., 2006: Effects of lubricant viscosity on ring/liner friction in advanced reciprocating engine systems. Proceedings of ICEF06 ASME Internal Combustion Engine Division 2006 Fall Technical Conference November 5-8, 2006, Sacramento, California, USA, 1526-1535. Go to original source...
    22. Troyer, D., 2002: Understanding Absolute and Kinematic Viscosity. Practicing Oil Analysis Magazine 1, 15-19.
    23. Wikipedia contributors, 2009: "Motor Oil" Wikipedia, The Free Encylcopedia - English Version (accessed March, 2010).

    This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License (CC BY NC ND 4.0), which permits non-comercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original publication is properly cited. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.


    Return to the content