Richtig die ideale Viskosität beträgt rund 20mm²/s und zwar bei allen Temperaturen. Nur gibt es ein Öl mit einer solchen konstanten Viskosität nicht.
Hat man ein mineralisches Grundöl, so hat es eine Viskositätsindex von 90-100, d.h. die kinematische Visko beträgt bei 40°C 110mm²/s und bei 100°C 11mm²/s. Das wäre dann ein Einbereichsöl und je nach Bedarf kann man die Viskosität verschieben. Um daraus ein Mehbereichsöl zu machen, werden dem Grundöl Vi-Verbesserer zugegeben. Damit hat ein 15W40 einen VI von 140. diese VI-Verbesserer sind aber nicht sehr scherstabil und werden förmlich aufgerieben. Am Ende des Wechselintervalls ist es u.U nur noch ein 15W20. Also zu dünn um bei hohen Temperaturen einen ausreichend dicken Schmierfilm bilden zu können.
Bei vollsynthetischen Ölen beträgt der VI 140-160, das obengenannte LM-Öl kommt fast ohne Vi-Verbesserer aus und ist auch nach 20TKm noch immer ein 5W40. Und somit dicker als das mineralische.

Dass das synth. 5W40 bei 20°C dünner ist als ein 15W40 spielt aber überhaupt keine Rolle, da es immer noch um den Faktor 10 dicker ist als das mineralische bei 100°C.

Was Du über das verkürzte Wechselintervall bei der Umstellung schreibst ist sehr richtig. Vermeiden kann man das wenn man vor dem Ölwechsel, also mit dem alten Öl einen Motorinnenreinigung macht. Dann gibt es auch keinen erhöhten Ölverbrauch nach dem Wechsel.