HTHS și vâscozitatea uleiului de motor – ce înseamnă 0W-20, 5W-30, 5W-40 și HTHS 2,9 / 3,5?

Atunci când alegem un ulei de motor, vedem în primul rând o clasificare precum 0W-20, 5W-30, 0W-40 sau 5W-40. Aceasta este clasificarea SAE a vâscozității, dar nu spune singură totul despre comportamentul uleiului într-un motor încins și puternic solicitat.

Un parametru foarte important este HTHS – High Temperature High Shear viscosity, adică vâscozitatea dinamică măsurată la temperatură ridicată și rată mare de forfecare. HTHS încearcă să reproducă mai bine condițiile întâlnite în zone puternic solicitate ale motorului, precum lagărele, zona segmenților și alte contacte în care pelicula de ulei este foarte subțire.¹²

Din acest motiv, două uleiuri 5W-30 pot avea aceeași clasă SAE, dar valori HTHS semnificativ diferite. Unul poate fi formulat în jurul unei valori de aproximativ 2,9–3,0 mPa·s, în timp ce altul poate avea 3,5–3,7 mPa·s. Ambele pot fi SAE 5W-30, dar nu sunt neapărat destinate acelorași motoare sau acelorași specificații.

Cuprins

• Ce este vâscozitatea?
• Vâscozitate cinematică vs vâscozitate dinamică
• Ce înseamnă 0W-20, 5W-30 sau 5W-40?
• Ce înseamnă litera W?
• Ce este KV100?
• Ce este HTHS?
• Cum se măsoară HTHS?
• Cum pot două uleiuri 5W-30 să aibă HTHS diferit?
• Limitele HTHS în SAE J300
• HTHS în specificațiile ACEA
• HTHS 2,9 vs 3,5 – care este diferența?
• HTHS și grosimea peliculei de ulei
• HTHS și consumul de combustibil
• HTHS mai mare înseamnă automat protecție mai bună?
• HTHS pentru condus sportiv și track day
• HTHS vs stabilitatea permanentă la forfecare
• HTHS vs indicele de vâscozitate
• HTHS vs NOACK
• HTHS și presiunea uleiului
• Mituri despre HTHS
• Întrebări frecvente
• Bibliografie

Ce este vâscozitatea?

Vâscozitatea descrie rezistența unui fluid la curgere și deformare. În limbaj simplificat, un fluid cu vâscozitate mai mare opune o rezistență mai mare la curgere decât unul cu vâscozitate mai mică.

În cazul uleiului de motor lucrurile sunt însă mai complexe, deoarece vâscozitatea se modifică puternic cu temperatura și poate fi măsurată în condiții foarte diferite.

Un ulei poate fi caracterizat, printre altele, prin:

• vâscozitatea cinematică la 40°C – KV40;
• vâscozitatea cinematică la 100°C – KV100;
• vâscozitatea CCS la temperatură joasă;
• pompabilitatea MRV la temperatură joasă;
• vâscozitatea dinamică HTHS la 150°C;
• indicele de vâscozitate – VI.

De aceea, o singură valoare de vâscozitate nu poate descrie complet comportamentul unui ulei în toate zonele și la toate temperaturile motorului.

Vâscozitate cinematică vs vâscozitate dinamică

Aceste două noțiuni sunt deseori confundate.

Vâscozitatea cinematică

KV40 și KV100 sunt exprimate de regulă în mm²/s, unitate numeric echivalentă cu centistokes – cSt.

Aceste valori descriu comportamentul fluidului în condiții de forfecare redusă și sunt utilizate, printre altele, pentru clasificarea vâscozității la temperatură ridicată în SAE J300.

Vâscozitatea dinamică

HTHS este o vâscozitate dinamică și este exprimată în mPa·s. Numeric, 1 mPa·s este egal cu 1 centipoise – cP.²

Prin urmare:

• cSt și cP nu reprezintă aceeași proprietate;
• KV100 și HTHS nu pot fi comparate pur și simplu ca două numere;
• un ulei cu KV100 mai mare nu este garantat să aibă proporțional și HTHS mai mare.

Ce înseamnă 0W-20, 5W-30 sau 5W-40?

Clasificarea SAE J300 definește uleiurile de motor în principal din punct de vedere reologic, adică după comportamentul vâscozității. SAE precizează explicit că J300 nu clasifică alte caracteristici de performanță ale uleiului.¹

Într-un ulei multigrad precum 5W-30:

• 5W descrie cerințele la temperatură joasă;
• 30 descrie clasa de vâscozitate la temperatură ridicată.

Acest lucru înseamnă că un 5W-30 trebuie să îndeplinească simultan cerințele asociate clasei 5W la rece și cerințele clasei SAE 30 la cald.

Ce înseamnă litera W?

W înseamnă Winter, nu „Weight”.

Clasa W este determinată prin teste de temperatură joasă precum:

• CCS – Cold Cranking Simulator, care evaluează comportamentul în timpul pornirii;
• MRV – Mini-Rotary Viscometer, utilizat pentru pompabilitatea la temperaturi foarte joase.

De exemplu, un 0W trebuie să satisfacă cerințe la temperaturi mai joase decât un 5W, iar un 5W la temperaturi mai joase decât un 10W.

Numărul înainte de W nu spune direct cât de gros este uleiul la temperatura normală de funcționare.

Astfel, un 0W-40 poate fi semnificativ mai vâscos la temperatură ridicată decât un 10W-30, chiar dacă primul are un număr W mai mic.

Ce este KV100?

KV100 reprezintă vâscozitatea cinematică măsurată la 100°C.

Această valoare este esențială pentru partea „caldă” a clasificării SAE.

Observăm imediat ceva important: există un interval întreg în interiorul fiecărei clase SAE.

Un 5W-30 cu KV100 de 9,5 cSt și un alt 5W-30 cu 12,2 cSt sunt ambele SAE 30 la temperatură ridicată, deși diferența dintre ele este semnificativă.

Ce este HTHS?

HTHS = High Temperature High Shear viscosity.

Este o măsurare a vâscozității uleiului în condiții care combină:

• temperatură foarte ridicată;
• rată foarte mare de forfecare;
• un film foarte subțire și mișcare rapidă între suprafețe.

În metoda ASTM D4683-25, vâscozitatea este măsurată la:

• 150°C;
• 1,0 × 10⁶ s^-1 rată de forfecare.

ASTM arată că vâscozitatea măsurată în aceste condiții este corelată cu vâscozitatea care contribuie la lubrifierea hidrodinamică în motoare auto și heavy-duty în condiții severe și este de asemenea relevantă pentru consumul de combustibil.²

HTHS este exprimat în mPa·s sau, echivalent numeric, în cP.

Astfel:

HTHS 3,5 mPa·s = HTHS 3,5 cP.

Cum se măsoară HTHS?

Există mai multe metode standardizate pentru determinarea HTHS. Una dintre cele mai cunoscute este ASTM D4683, care utilizează un Tapered Bearing Simulator.

Uleiul este supus simultan temperaturii de 150°C și unei rate de forfecare foarte ridicate, iar rezistența fluidului este utilizată pentru determinarea vâscozității dinamice.²

Alte metode HTHS includ ASTM D4741 și ASTM D5481, folosind alte configurații de viscozimetru. ASTM D5481 subliniază la rândul său că temperatura și rata de forfecare ale testului sunt considerate reprezentative pentru condițiile severe din lagărele motoarelor auto.³

Cum pot două uleiuri 5W-30 să aibă HTHS diferit?

Pentru că SAE 30 nu reprezintă o singură valoare exactă de vâscozitate.

SAE 30 definește un interval pentru KV100 și o valoare minimă HTHS, dar în interiorul acestor limite formulările pot fi foarte diferite.

Un ulei poate utiliza:

• baze cu vâscozitate diferită;
• PAO;
• esteri;
• Group III;
• combinații de baze;
• cantități și tipuri diferite de viscosity index improvers;
• arhitecturi diferite de polimeri.

De aceea, două uleiuri cu KV100 apropiat pot avea HTHS diferit.

Aceasta este una dintre explicațiile pentru care simpla comparație „ambele sunt 5W-30” nu este suficientă.

Pentru o analiză a bazelor PAO și Ester vezi și articolul „Esterii în uleiurile de motor și transmisie – ce sunt și ce avantaje oferă?”.

Limitele HTHS în SAE J300

SAE J300 stabilește o valoare HTHS minimă pentru fiecare clasă de vâscozitate la temperatură ridicată.

Acestea sunt limite minime de clasă, nu valorile pe care trebuie să le aibă obligatoriu fiecare produs.

De exemplu, SAE 30 cere minimum 2,9 mPa·s, dar un 5W-30 poate avea HTHS 3,1, 3,5 sau chiar mai mult, dacă restul cerințelor sunt îndeplinite.

HTHS în specificațiile ACEA

Diferențele devin și mai clare atunci când analizăm specificațiile europene ACEA.

ACEA 2023 definește HTHS ca vâscozitate dinamică la 150°C și rată de forfecare 10⁶ s^-1.⁴

ACEA avertizează explicit că uleiurile A5/B5 și A7/B7 cu HTHS redus pot fi nepotrivite pentru anumite motoare și recomandă consultarea cerințelor constructorului.⁴

Acesta este motivul pentru care nu putem spune că HTHS mic sau HTHS mare este universal mai bun.

HTHS 2,9 vs 3,5 – care este diferența?

Diferența numerică dintre 2,9 și 3,5 poate părea mică, dar reprezintă aproximativ 21% raportat la valoarea de 2,9.

În regimul standardizat HTHS, un ulei de 3,5 mPa·s oferă o rezistență la curgere mai mare decât unul de 2,9 mPa·s.

În termeni generali:

Dar aceasta este doar fizica generală a vâscozității. Nu înseamnă că un motor proiectat pentru HTHS 2,6 este insuficient protejat.

Constructorul poate proiecta jocurile, pompa de ulei, răcirea, lagărele, materialele și strategiile de control pentru o anumită fereastră de vâscozitate.

HTHS și grosimea peliculei de ulei

În regim hidrodinamic și elastohidrodinamic, vâscozitatea este unul dintre parametrii care influențează grosimea peliculei de lubrifiant.

În condiții comparabile de temperatură, geometrie, viteză și sarcină, o vâscozitate mai mare tinde să favorizeze o peliculă mai groasă.

Dar într-un motor real intervin simultan:

• jocurile lagărelor;
• viteza relativă;
• sarcina;
• temperatura locală;
• debitul de ulei;
• presiunea;
• geometria pieselor;
• rugozitatea suprafețelor;
• aditivii antiuzură și friction modifiers.

Din acest motiv, HTHS nu reprezintă o măsurare directă a grosimii peliculei în motor, ci un parametru reologic foarte util pentru caracterizarea uleiului în condiții severe.

HTHS și consumul de combustibil

Reducerea HTHS poate reduce pierderile prin frecare vâscoasă în motor.

Lubrizol arată că un HTHS mai redus este urmărit de constructori tocmai pentru îmbunătățirea eficienței energetice, în combinație cu motoare proiectate pentru asemenea lubrifianți.⁵

ACEA reflectă aceeași evoluție. Categoria C7-23 utilizează un HTHS de 2,3 până sub 2,6 mPa·s și a fost introdusă pentru uleiuri 0W-16 destinate motoarelor proiectate și aprobate pentru acest tip de lubrifiant.⁴

Prin urmare:

HTHS mai mic poate reduce frecarea, dar trebuie utilizat numai într-un motor proiectat pentru el.

HTHS mai mare înseamnă automat protecție mai bună?

Nu.

Este una dintre cele mai frecvente interpretări greșite.

Dacă am compara doar două fluide în exact aceleași condiții, o vâscozitate mai mare poate contribui la o peliculă hidrodinamică mai groasă. Dar un motor nu este un banc simplu de laborator.

Un HTHS mai mare poate:

• crește rezistența vâscoasă;
• modifica debitul prin anumite zone;
• reduce avantajele de fuel economy;
• ieși din fereastra pentru care motorul a fost calibrat și validat.

În același timp, un HTHS prea mic pentru un motor care cere ≥3,5 mPa·s poate reduce marja de film vâscos pentru care motorul a fost proiectat.

HTHS pentru condus sportiv și track day

În utilizare sportivă, temperatura uleiului și sarcinile asupra lagărelor pot crește considerabil.

În asemenea condiții, HTHS devine un parametru deosebit de interesant, dar alegerea nu trebuie redusă la ideea:

„track day = aleg cel mai gros ulei posibil”.

Trebuie analizate:

• specificațiile permise de constructor;
• temperatura reală a uleiului;
• jocurile motorului;
• puterea și modificările motorului;
• durata sesiunilor;
• răcirea uleiului;
• presiunea reală a uleiului;
• HTHS;
• stabilitatea la forfecare;
• volatilitatea;
• stabilitatea la oxidare.

Un motor proiectat pentru un ulei low-HTHS nu trebuie trecut automat la un produs high-HTHS doar pentru că este utilizat sportiv.

HTHS vs stabilitatea permanentă la forfecare

Cuvântul „shear” apare în ambele concepte și poate crea confuzie.

HTHS măsoară vâscozitatea aparentă a uleiului în momentul în care acesta este supus unei rate mari de forfecare la 150°C.

Stabilitatea permanentă la forfecare descrie capacitatea formulării de a rezista pierderii permanente de vâscozitate, de exemplu prin degradarea mecanică a unor viscosity index improvers.

Sunt legate de reologia uleiului, dar nu sunt același test și nu reprezintă aceeași proprietate.

ACEA tratează separat:

• HTHS viscosity;
• shear stability;
• cerința ca uleiul să rămână „stay in grade” după testul de forfecare.⁴

HTHS vs indicele de vâscozitate – VI

VI – Viscosity Index indică modul în care se modifică vâscozitatea cinematică odată cu temperatura.

Un VI mare nu înseamnă automat HTHS mare.

Două uleiuri pot avea:

• KV100 similar;
• VI diferit;
• HTHS diferit;
• cantități diferite de polimeri VII;
• baze diferite.

Prin urmare, nu trebuie să folosim VI ca substitut pentru HTHS.

HTHS vs NOACK

NOACK măsoară volatilitatea uleiului în condițiile testului specific, în timp ce HTHS măsoară vâscozitatea dinamică sub temperatură și forfecare ridicate.

Sunt două proprietăți complet diferite.

Un ulei poate avea:

• HTHS ridicat și NOACK bun;
• HTHS ridicat și NOACK mai mare;
• HTHS redus și volatilitate foarte mică;
• HTHS redus și volatilitate mai ridicată.

Performanța depinde de formularea produsului.

HTHS și presiunea uleiului

Presiunea de ulei măsurată în motor nu este același lucru cu HTHS.

Presiunea este influențată de:

• vâscozitatea uleiului la temperatura respectivă;
• turația pompei;
• debit;
• jocurile motorului;
• supapa de reglare;
• temperatura;
• configurația sistemului de ungere.

Un ulei cu HTHS mai mare poate avea și o vâscozitate mai mare în anumite condiții, dar nu există o conversie simplă de tipul:

„+0,5 HTHS = +X bar presiune de ulei”.

De ce BOUTIQUE OILS separă unele uleiuri după HTHS?

În special la grade precum 0W-30, 5W-30 și 10W-30, simpla clasă SAE poate ascunde diferențe importante între formule.

De exemplu, două uleiuri SAE 5W-30 pot aparține unor filozofii foarte diferite:

• un produs orientat spre fuel economy, cu HTHS apropiat de 2,9 mPa·s;
• un produs high-HTHS, cu valoare de minimum aproximativ 3,5 mPa·s.

Această diferențiere este utilă mai ales atunci când specificația motorului cere explicit o categorie ACEA cu HTHS redus sau ridicat.

Nu selecta însă uleiul exclusiv după HTHS. Verifică întotdeauna și:

• specificația OEM;
• ACEA/API;
• gradul SAE;
• compatibilitatea cu sistemele de post-tratare;
• cerințele specifice motorului.

Mituri despre HTHS și vâscozitatea uleiului

„5W-30 înseamnă că toate uleiurile 5W-30 au aceeași vâscozitate.”

Fals. SAE definește intervale. KV100 și HTHS pot varia semnificativ între produse.

„W înseamnă Weight.”

Fals. W provine de la Winter și se referă la cerințele de temperatură joasă.

„HTHS este măsurat la 100°C.”

Fals. HTHS standard pentru uleiurile de motor este determinat la 150°C în metode precum ASTM D4683.

„HTHS 3,5 este întotdeauna mai bun decât 2,9.”

Fals. Valoarea optimă depinde de proiectarea și specificația motorului.

„HTHS mic înseamnă că motorul se uzează.”

Nu automat. Motoarele proiectate și validate pentru uleiuri low-HTHS folosesc aceste lubrifiante pentru reducerea pierderilor prin frecare fără a abandona cerințele de durabilitate.

„HTHS mare nu are niciun dezavantaj.”

Fals. Creșterea vâscozității poate crește pierderile prin frecare și poate ieși din domeniul pentru care motorul a fost proiectat.

„KV100 și HTHS sunt practic același lucru.”

Fals. Sunt măsurări diferite, efectuate la temperaturi și regimuri de forfecare diferite și exprimate prin tipuri diferite de vâscozitate.

„Un ulei cu VI mai mare are automat HTHS mai mare.”

Fals. VI și HTHS descriu caracteristici diferite.

„HTHS arată stabilitatea permanentă la shear.”

Nu. Stabilitatea permanentă la forfecare este evaluată separat.

„Pentru un motor cu mulți kilometri trebuie automat HTHS cât mai mare.”

Nu. Uzura, jocurile, consumul de ulei și starea motorului trebuie evaluate individual, iar specificațiile producătorului rămân punctul de plecare.

Întrebări frecvente despre HTHS

Ce înseamnă HTHS?

High Temperature High Shear viscosity – vâscozitate la temperatură ridicată și rată mare de forfecare.

În ce unitate este exprimat HTHS?

În mPa·s. Numeric, aceasta este echivalentă cu centipoise – cP.

La ce temperatură se măsoară HTHS?

În metodele standard utilizate pentru uleiurile de motor, valoarea relevantă este măsurată la 150°C.

Ce rată de forfecare folosește ASTM D4683?

1,0 × 10⁶ s^-1.

Care este HTHS minim pentru SAE 20?

2,6 mPa·s.

Care este HTHS minim pentru SAE 30?

2,9 mPa·s.

Care este HTHS minim pentru 0W-40, 5W-40 și 10W-40?

3,5 mPa·s conform clasificării SAE J300.

Poate un 5W-30 avea HTHS 3,5?

Da. SAE 30 stabilește un minim de 2,9 mPa·s, nu obligă toate uleiurile SAE 30 să aibă HTHS apropiat de 2,9.

Poate un 5W-30 avea HTHS 3,7?

Da, dacă îndeplinește toate celelalte condiții ale clasei și ale specificațiilor declarate.

Care este diferența între ACEA A3/B4 și A5/B5 din punct de vedere HTHS?

A3/B4 necesită HTHS de minimum 3,5 mPa·s, în timp ce A5/B5 utilizează fereastra de 2,9 până la 3,5 mPa·s.

ACEA C3 are HTHS mare?

C3 cere minimum 3,5 mPa·s.

ACEA C2 are HTHS 2,9?

ACEA 2023 cere pentru C2 minimum 2,9 mPa·s. Valoarea exactă a produsului poate fi mai mare.

Ce HTHS are ACEA C5?

ACEA C5 utilizează intervalul ≥2,6 și <2,9 mPa·s.

Ce HTHS are ACEA C7?

ACEA C7 utilizează intervalul ≥2,3 și <2,6 mPa·s.

HTHS mai mare reduce consumul de ulei?

Nu există o relație universală. Consumul de ulei depinde de volatilitate, viscozitate, proiectarea motorului, segmenți, ghiduri de supapă, PCV, temperatură și starea mecanică.

HTHS mai mare crește presiunea uleiului?

Poate influența comportamentul vâscos al uleiului, dar presiunea motorului depinde de mult mai mulți factori. Nu există o relație directă și universală.

Ce contează mai mult: HTHS sau KV100?

Ambele descriu proprietăți utile și diferite. Pentru alegerea produsului contează în primul rând combinația dintre specificația OEM, SAE, ACEA/API și proprietățile uleiului finit.

Ar trebui să aleg uleiul cu cel mai mare HTHS?

Nu. Trebuie ales un lubrifiant compatibil cu cerințele motorului și cu utilizarea acestuia.

Concluzie

Clasificarea SAE precum 0W-20, 5W-30 sau 5W-40 este doar primul nivel de informație despre vâscozitatea unui ulei.

Pentru a înțelege mai bine comportamentul lubrifiantului trebuie diferențiate:

• CCS și MRV – comportamentul la rece;
• KV40 și KV100 – vâscozitatea cinematică;
• VI – variația vâscozității cu temperatura;
• HTHS – vâscozitatea dinamică la temperatură și forfecare ridicate;
• shear stability – rezistența la pierderea permanentă de vâscozitate;
• NOACK – volatilitatea.

HTHS este unul dintre cei mai utili parametri pentru a înțelege de ce două uleiuri cu același grad SAE pot avea comportamente și aplicații diferite.

Pentru aprofundare, vezi și articolele noastre despre uleiurile de motor Red Line și despre avantajele bazelor PAO/Ester.

Bibliografie și surse tehnice

1. SAE International. SAE J300 – Engine Oil Viscosity Classification. Standardul definește limitele pentru clasificarea reologică a uleiurilor de motor. SAE listează J300 ca standardul de referință pentru clasele de vâscozitate ale uleiurilor de motor.
2. ASTM International. ASTM D4683-25 – Standard Test Method for Measuring Viscosity of New and Used Engine Oils at High Shear Rate and High Temperature by Tapered Bearing Simulator Viscometer at 150°C. Măsurare la 150°C și rată de forfecare 1,0 × 10⁶ s^-1; unitatea utilizată este mPa·s.
3. ASTM International. ASTM D5481 – Standard Test Method for Measuring Apparent Viscosity at High-Temperature and High-Shear Rate by Multicell Capillary Viscometer. Metodă HTHS la 150°C; documentul discută relevanța condițiilor de test pentru lagărele motoarelor în regim sever.
4. ACEA – European Automobile Manufacturers' Association. 2023 ACEA Oil Sequences for Light-Duty Engines, Revision 0, September 2023, pp. 3, 5–6. Definițiile și limitele HTHS pentru A3/B4, A5/B5, A7/B7 și C2–C7.
5. Lubrizol. Why HTHS Viscosity Matters, 2019. Analiză privind relația dintre HTHS, pelicula de lubrifiant, fuel economy și proiectarea motoarelor moderne.
6. Lubrizol. Viscosity Grade vs HTHS Viscosity: What's the Difference and Why is it Important?, 2019. Explicație a diferenței dintre clasificarea SAE, vâscozitatea cinematică și HTHS și a motivului pentru care două uleiuri cu aceeași clasă SAE pot avea HTHS diferit.

Notă: SAE J300 clasifică proprietățile reologice ale uleiului și nu reprezintă singur o specificație completă de performanță. La alegerea uleiului trebuie respectate cerințele producătorului vehiculului și specificațiile API, ACEA sau OEM aplicabile.