OLEJE SILNIKOWE

Hasło opracowania:

olej jest konstrukcyjnym elementem każdego urządzenia.

1. Olej silnikowy - rola i funkcje w silniku:

Podstawową, ale nie jedyną funkcją oleju w silniku są jego WŁASNOŚCI SMARNE. Elementy poruszające się względem siebie muszą być oddzielone warstewką oleju o odpowiedniej grubości i wytrzymałości. Taka warstewka jest określona mianem „filmu” olejowego, którego rolą jest:

• oddzielenie od siebie współpracujących części silnika

• zmniejszenie tarcia

• zmniejszenie zużycia współpracujących elementów silnika.

Kolejną ważną funkcją spełnianą przez olej w silniku jest jego działanie jako czynnika odprowadzającego ciepło, które powstaje nie tylko w wyniku spalania paliwa, ale również tarcia. Badania wykazują, iż 5 - 10 % ciepła generowanego przez silnik powstaje w węzłach tarcia. Poza tym olej w wyniku pracy w silniku ulega procesom utleniania, starzenia i destrukcji mechanicznej.

Produkty utleniania i starzenia oleju tworzą szlamy, nagary i laki, które zmieniają własności fizyko-chemiczne oleju. Olej powinien być odporny na utlenianie, tworzenie się szlamów oraz utrzymywać silnik w czystości i chronić przed korozją.

Olej musi spełniać również funkcje uszczelniające, dobrze współpracować z uszczelnieniami z gum i tworzyw sztucznych.

Do oleju w trakcie eksploatacji silnika mogą dostawać się produkty spalania, m. in. woda, w związku z tym musi on posiadać bardzo dużą odporność na pienienie.

Wymagania wobec oleju, które stosunkowo łatwo zdefiniować, a zdecydowanie trudniej zrealizować, uwzględniając fakt bardzo dużej zmienności warunków pracy a uzależnionych od:

• konstrukcji silnika

• warunków klimatycznych

• sposobu eksploatacji silnika

• rodzaju stosowanego paliwa

• innych uwarunkowań.

1. Smarowanie

Natychmiast po uruchomieniu silnika olej powinien dotrzeć do wszystkich węzłów tarcia i wytworzyć „film” olejowy. Warunki, w których trące powierzchnie oddzielone są od siebie całkowicie „filmem” olejowym, nazywamy smarowaniem hydrodynamicznym.

Często powstają sytuacje, w których następuje utrata ciągłości „filmu” olejowego, czego konsekwencją jest występowanie lokalnych kontaktów metal-metal. Stan taki nazywamy smarowaniem granicznym.

Zjawisko smarowania granicznego występuje zawsze w trakcie rozruchu silnika. Własnością użytkową oleju odpowiedzialną za zachowanie się oleju w warunkach smarowania, zarówno hydrodynamicznego jak i granicznego, jest charakterystyka lepkościowa oleju. Wyróżniamy w niej:

• lepkość w 100⁰C - odpowiadająca warunkom pracy oleju w silniku i związana z warunkami klimatycznymi w jakich jest eksploatowany olej. Im wyższe temperatury zewnętrzne tym zalecana jest wyższa lepkość

• wskaźnik lepkości - jak zmienia się lepkość oleju wraz ze zmianami temperatury pracy. Im wskaźnik ten jest wyższy, tym zmiany są mniejsze.

• własności reologiczne - charakterystyka oleju mówiąca o jego zachowaniu w ujemnych temperaturach.

Olej w silniku spełnia cały szereg funkcji:

• zmniejsza tarcie

• zmniejsza zużycie silnika

• utrzymuje silnik w czystości

• chroni przed korozją i rdzewieniem

• odprowadza ciepło

• doszczelnia komory spalania

• inne.

1. Własności fizyko-chemiczne

W obowiązującym układzie jednostek miar SI jednostkami lepkości są:

1. dla lepkości dynamicznej:

• 1 Pascalosekunda ( 1 Pas )

• 1 miliPascalosekunda ( 1 mPas )

1. dla lepkości kinematycznej:

• 1 mm²/s - 1 mm²/s = 1 cSt (lepkość 1 cSt posiada woda w temperaturze 4⁰C)

4. Podstawowe własności olejów

Lp.	Własność	Charakterystyka
1.	Lepkość w 100^0C	odpowiada w przybliżeniu lepkości oleju w normalnych warunkach pracy silnika
2.	Wskaźnik lepkości	mówi o tym, jak zmienia się lepkość oleju wraz bezwymiarową, wyznaczany w dwóch temperaturach 40^0C i 100^0C
3.	Lepkość w ujemnych temperaturach	mówi o warunkach zimnego startu silnika
4.	Temperatura płynięcia	temperatura, poniżej której olej ulega zestaleniu
5.	Temperatura zapłonu	miara zawartości lotnych składników w oleju
6.	Odparowalność (wg NOACKA)	miara potencjalnych strat oleju przez odparowanie w czasie pracy w silniku
7.	Liczba zasadowa (TBN)	określa zdolności myjące i neutralizacyjne oleju

5. Systemy klasyfikacyjne olejów

W celu stworzenia możliwości porównywania między sobą różnych olejów, opracowano cały szereg systemów ich klasyfikacji. Klasyfikacje te, w miarę rozwoju techniki, ulegały ciągłym ulepszeniom i modyfikacjom, także obecne ich formy różnią się w sposób zasadniczy od pierwowzorów.

Wyróżnić można dwie grupy klasyfikacji:

1. Klasyfikacje lepkościowe dla:

1. olejów silnikowych SAE J300APR97

2. olejów przekładniowych samochodowych SAE J306OCT91

3. olejów przemysłowych (przekładniowych, hydraulicznych, sprężarkowych, turbinowych) ISO 3448

1. Klasyfikacje jakościowe dla olejów silnikowych:

1. wg ACEA (CCMC), klasyfikacja europejska

2. wg API, cywilna klasyfikacja amerykańska

3. wg MIL-L, wojskowa klasyfikacja amerykańska

4. wg producentów silników, np. Mercedes Benz, Volkswagen, Volvo, MAN, Ford etc.

5. inne

Klasyfikacja lepkościowa olejów silnikowych opracowana przez Socjety of Automotive Engineers (SAE) dzieli oleje silnikowe na 12 klas:

• sześć klas „zimowych” (W): 0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W

• sześć klas „letnich”: 20, 30, 40, 40, 50, 60.

Przykład 1:

SAE 10W/40

• lepkość w -20⁰C max. 3500mPas

• pompowalność w -30⁰C max. 60000 mPas

• lepkość w 100⁰C min. 12. 5 mm²/s, max. 16. 3 mm²/s

• HTHS min. 2. 9 mPas

(HTHS) - minimalna lepkość w temperaturze 150⁰C i obciążeniu ścinającym = 10⁶ sec^-1, dwie klasy „letnie” SAE 40 - różnią się jedynie wartością HTHS.

Przykład 2: - klasyfikacja jakościowa wg API

Klasyfikacja opracowana przez American Petroleum Institute dzieli oleje na dwie zasadnicze grupy:

1. oleje do silników benzynowych ( S )

2. oleje do silników wysokoprężnych ( C ).

W każdej z tych grup wyróżnia się kilka klas jakościowych, oznaczonych kolejnymi literami alfabetu: A, B, C itd. Kpl określenie klasy jakości oleju wg API przykładowo wygląda następująco:

• SD - olej średniej klasy do silników benzynowych

• CD - olej wysokiej klasy do silników wysokoprężnych

• SG/CD - olej uniwersalny wysokiej klasy, przeznaczony do silników benzynowych, z poprawionymi własnościami wysokoprężnymi, co umożliwia stosowanie go również w silnikach Diesla.

Przykładowe oznaczenia olejów smarowych:

• SELEKTOL SPECJAL SD SAE 20W/40

• APUS SF/CC SAE 15W/40

• LOTOS CITY SF/CC SAE 15W/40

• LOTOS SYNTETIC SJ/CF/EC SAE 5W/40

Literatura:

Andrzej Dudek „OLEJE SMAROWE RAFINERII GDAŃSKIEJ”

Opracował:

Andrzej Tadeusz Grabowski

Zespół Szkół Nr 2

Nowy Dwór Gdański

.

Rys.1 Smarowanie hydrodynamiczne

Rys.2 Smarowanie graniczne

---