שמן מנוע

שמן מנוע הוא שמן תעשייתי המשמש לסיכה של מנועי בעירה פנימית. תפקידו העיקרי של שמן המנוע הוא סיכוך בין חלקי המנוע הנעים לשם הפחתת החיכוך, אך הוא מסייע גם לניקוי המנוע, למניעת קורוזיה, לשיפור האיטום בין הבוכנה לצילינדר ולקירור המנוע. שמני מנוע מבוססים על תוצרי זיקוק נפט או על תוצרים כימיים סינתטיים. המרכיב העיקרי בשמני מנוע הוא תרכובות אורגניות מסוג פחמימנים. שמן מנוע הכרחי לפעולתם התקינה של מנועי בעירה פנימית המותקנים בכלי רכב, כלי שיט, כלי טיס, ומיכון אחר. תפקידיו הם: הפחתת השחיקה המכנית של חלקי מתכת במנוע הנעים והבאים במגע זה עם זה. שחיקת החלקים פוגעת בביצועי המנוע, מגבירה צריכת דלק עד כדי כישלון כללי בהפעלת המנוע. הפחתת איבוד אנרגיה המומרת לחום בעת חיכוך בין חלקי המתכת במנוע. פיזור חום באמצעות הולכה בעיקר בין חלקי המנוע שבקרבת הבעירה אל חלקי המנוע החיצוניים, השמן מסייע גם בפינוי החום אל מערכת הקירור. מניעת חלודה וקורוזיה. שמן המנוע מבודד את חלקי המתכת מהאוויר ומונע את התחמצנותם. שיפור בקומפרסיה. חלקי המתכת שעליהם שכבת שמן מנוע אוטמים טוב יותר את החללים שביניהם הפרשי לחצים במהלך עבודת המנוע. נקיון המנוע. חלקיקי מתכת מיקרוסקופיים המשויפים מחלקי המנוע הנעים נאספים על ידי שמן המנוע. החלקיקים נעים עם זרימת השמן, מסוננים במהלך עבודת המנוע במסנן שמן וכך מורחקים מהמנוע. מלבד שמן המנוע, עשויים להיכלל במנוע שמנים נוספים שנבדלים ממנו ברמת הצמיגות בטמפרטורות שונות, במהירות התחמצנותם, בטווח הטמפרטורות היעיל ובתכונות אחרות. למשל שמנים לתיבות הילוכים אוטומטיות וידניות, תיבות העברה, מצמדים, דיפרנציאלים מוגבלי החלקה ועוד. התכונות הנדרשות משמן מנוע הן: טווח צמיגות מוגדרת בטמפרטורות העבודה של המנוע שתאפשר סיכוך יעיל וקצב זרימה מספק של שמן לחלקי המנוע. צמיגות גבוהה מותירה שכבת הגנה לזמן ממושך יותר של חלקי המתכת הפנימיים של המנוע. אך מנגד פוגעת בזרימת השמן בין חלקי המנוע השונים. ככל שהשמן צמיג יותר, נדרשת יותר אנרגיה לסחרר אותו ולכן שמן איכותי הוא זה שמשמר את תכונת הציפוי למרות דלילותו היחסית. עמידות יחסית בפני התחמצנות של השמן. התחמצנות משנה את תכונות השמן ומקצרת תקופת יעילותו. עמידות בפני הטמפרטורה המקסימלית בתחום העבודה של המנוע. למשל, בטמפרטורות של כ-160 מעלות צלזיוס באזור החיכוך בין טבעות הבוכנה לצילינדר במנוע בנזין ובכ-315 מעלות במנוע דיזל. שמירה לאורך זמן על מידת בסיסיות קבועה למרות חשיפתו לתוצרי בעירה במנוע. תכונה זו נמדדת ביחידת המידה TBN‏ (Total base number). ככל שערכו של ה-TBN גבוה יותר, השמן משמר לאורך זמן ארוך יותר את יכולתו לסייע במניעת שיתוך. תכונות השמן חשובות ליעילות המנוע ותקינותו. לכן ממליצים יצרני כלי הרכב לשמור על תדירות החלפה ועל סוג השמן המתאים למנוע ומתנים את אחריות היצרן בשימוש בשמן מנוע המאושר על ידם. עם השיפור באיכות הייצור של שמני מנוע, התארכו חיי המדף שלהם ותקופת השימוש המומלצת בהם. בעוד שבשנות ה-70 של המאה ה-20 התבקשה לעיתים ההחלפה לאחר כ-5,000 קילומטר, בעשור הראשון של המאה ה-21 מומלצת החלפת שמן בכלי רכב רבים לאחר כ-15,000 קילומטר או יותר. התכונה החשובה ביותר של שמן המנוע היא צמיגותו. מדד הצמיגות (Viscosity index) הוגדר על ידי ארגון SAE ‏(Society of Automotive Engineers). מדד זה מתאר את צמיגותו בטמפרטורות שונות ערך גבוה מסמל שונות נמוכה יותר ברמת הצמיגות בין טמפרטורות שונות. סוגי השמנים שהיו בשימוש בעת הגדרת המדד נשאו ערכים בין אפס למאה, אך שמני מנוע מודרניים (סינתטיים) עשויים לשאת ערכים הנעים בין 80 לבין 400. הארגון קבע לראשונה תקן סיווג לשמני מנוע ב-1911. התקן עודכן ב-1947 והמשיך להתעדכן עם ההתקדמות בפיתוח שמני מנוע. נכון ל-2009 התבצע הדירוג בערכים: 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50 או 60. לעיתים מצורפת למספרים האות W כדי לציין מדידת צמיגות בתנאי מנוע קר (W הוא קיצור המילה חורף באנגלית). דירוג השמן מתבצע באמצעות מדידת הזמן הדרוש לכמות שמן תקנית לזרום דרך פתח תקני. ככל שהזמן ארוך יותר, כך הצמיגות גבוהה יותר וערך הדירוג גבוה יותר. דירוג זה חל על שמני מנוע בלבד ואינו רלוונטי לשמנים אחרים כגון שמן תיבת הילוכים שערכי הדירוג שלו משתייכים לקבוצת מספרים אחרת. דירוג השמנים מוביל לחלוקתם לשתי קבוצות: חד-דרגתיים ורב-דרגתיים. שמנים חד דרגתיים הם שמנים בעלי צמיגות המשתנה באופן חריף עם שינוי טמפרטורה. קביעת דרגת הצמיגות מתבצעת בטמפרטורה של מאה מעלות צלזיוס. ככל שהצמיגות הנבחנת גבוהה יותר, כך דירוג ה-SAE המספרי גבוה יותר. ניתן גם לדרג שמן חד דרגתי במצב עבודה קר (W). שמנים חד דרגתיים הם בדרך כלל שמנים המזוקקים מנפט (מינרליים) ללא תוספים, המתאימים ליישומים בהם אין שינויים חריפים בטמפרטורת העבודה, כדוגמת מכסחות דשא. שמנים רב דרגתיים מתוכננים לגשר על השינויים הגדולים בצמיגות השמן החד דרגתי עם השינוי בטמפרטורה. הרכב שמנים אלו מכיל תוספים של פולימרים המכונים משפרי מדד צמיגות (Viscosity index improvers). דירוג שמנים אלו מציג שני מספרים: הגבוה מביניהם מציג את דרגת הצמיגות בעבודה במאה מעלות צלזיוס והנמוך (בסמוך לאות W) מציג את הצמיגות במצב קר. צמיגותו של שמן רב דרגתי עדיין משתנה עם השינוי בטמפרטורה, אך חריפות השינוי קטנה באופן משמעותי בהשוואה לשמן חד דרגתי. המספר הנמוך בדירוג שמן רב דרגתי אינו בודק צמיגות בטמפרטורה אחידה אלא קובע שהשמן עדיין מסוגל לזרום במנוע בטמפרטורה המותאמת לאותו מספר. לדוגמה, שמן 0W זורם במנוע בטמפרטורה של מינוס 35 מעלות צלזיוס בעוד ש-10W מותאם למינוס 25 מעלות ומעלה. מדיה וקבצים בנושא שמן מנוע בוויקישיתוף Engine Oil Viscosity Classifications--Past, Present, and Future, אתר SAE