OLEJE

Oleje stanowią niewielka część całości produktów naftowych (poniżej 2% w stosunku do ropy poddanej przeróbce), ale odgrywają bardzo ważną rolę w wielu dziedzinach przemysłu, w transporcie czy usługach. W odniesieniu do całości olejów używanych w świecie ponad 50% stanowią oleje silnikowe.

Odpowiednia jakość oleju silnikowego jest niezbędnym warunkiem sprawnej i długotrwałej pracy silnika spalinowego. Olej wpływa również w dużym stopniu na hałaśliwość silnika, emisję toksycznych składników spalin i zużycie paliwa.

Wybór najlepszego oleju silnikowego to temat często powracający w dyskusjach niezależnie czy mowa jest o motocyklach czy samochodach. Artykuł ten nie ma na celu reklamowania określonych produktów jedynie ma pomóc w wyborze odpowiedniego rodzaju oleju.

Producenci olejów udostępniają informacje na temat swoich produktów zwane „typowymi właściwościami”. Są to uśrednione dane zawierające typowe właściwości fizyczne i niektóre z właściwości chemicznych. Dane te można bez problemu uzyskać od importera wybranego produktu i porównać z innymi.

Spójrzmy teraz na sześć najważniejszych dla użytkownika i łatwo dostępnych parametrów dotyczących olejów - lepkość, współczynnik lepkości, temperatura zapłonu, temperatura płynięcia, zawartość popiołu siarczanowego i zawartość cynku.

LEPKOŚĆ

Lepkość najogólniej definiowana jako miara tarcia wewnętrznego cieczy głównie kojarzy nam się z „płynnością” oleju. Generalnie oleje gęstsze mają większą lepkość od olejów rzadszych. Lepkość jest najważniejszym parametrem dla układu smarowania silnika. Olej o zbyt niskiej lepkości jest mniej odporny na zerwanie filmu olejowego /cienka otoczka oleju, która nie spływa/ w wysokich temperaturach. Olej o lepkości zbyt wysokiej w niskiej temperaturze może nie docierać do wszystkich elementów smarowanych, a jego film olejowy łatwo zrywa się przy wysokich prędkościach obrotowych.

Miarą tendencji do zmian lepkości oleju wraz ze zmiana temperatury jest...

WSPÓŁCZYNNIK LEPKOŚCI

Współczynnik lepkości wylicza się z lepkości oleju wyznaczonej w dwóch temperaturach: 40° C i 100^o C. Im wyższy wskaźnik lepkości, tym zmiana lepkości wraz ze zmianą temperatury jest mniejsza. Lepkość oleju w temperaturze 100^o C jest podstawą klasyfikacji lepkościowej olejów silnikowych opracowanej przez Society of Automotive Engineers. Aktualna klasyfikacja lepkościowa SAE wyróżnia sześć klas olejów zimowych: 0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W oraz pięć klas olejów letnich: 20, 30, 40, 50, 60

Klasyfikacja ta jest rozpowszechniona na całym świecie i stanowi jedno z podstawowych kryteriów stosowanych przy ocenie oleju. Z bardzo dużym przybliżeniem stwierdzić można, iż lepkość oleju w 100^o C odpowiada średniej lepkości oleju w trakcie normalnej eksploatacji silnika.
Drugim elementem wspomnianej wyżej klasyfikacji lepkościowej olejów silnikowych SAE jest lepkość oleju w ujemnych temperaturach. Umownie przyjęto jako graniczną wartość temperaturę, w której olej osiąga lepkość 3500 cP /miara lepkości dynamicznej/. Praktycznie jest to najniższa temperatura, przy której nie ma problemów z uruchomieniem silnika (stosując olej odpowiedniej klasy lepkościowej).

Przykładowo:

• Oleje klasy SAE 10W/X osiągają lepkość 3500 cP w temp. -20' C, co znaczy, iż do tej temperatury nie powinny wystąpić kłopoty rozruchowe silnika wywołane olejem.

• Oleje klasy SAE 15W/X osiągają lepkość 3500 cP w temp. -15 C. Im niższa jest temperatura, w której olej osiąga tę lepkość, tym olej może być stosowany w "ostrzejszym" klimacie.

Oleje wielosezonowe uzyskiwane są przez dodanie polimerów do lekkiej bazy /5W, 10W, 20W/ co zabezpiecza olej przed rozrzedzeniem wraz ze wzrostem temperatury. W niskiej temperaturze polimery związane są ze sobą ściśle pozwalając zachować płynność oleju zgodną z wybraną bazą. Wraz ze wzrostem temperatury polimery „rozwijają” się w długie łańcuchy uniemożliwiając rozrzedzenie oleju w stopniu w jakim rozrzedził by się bez ich zawartości. W uproszczeniu olej 20W-50 to olej 20, który nie rozrzedzi się bardziej niż olej 50 w temperaturze 100 stopni C. Wbrew powszechnym opiniom i reklamom należy używać olejów o najwęższym zakresie ponieważ część polimerów w trakcie eksploatacji ulega zerwaniu lub spaleniu tworząc osady i szlamy powodujące wiele problemów. Uwaga ta dotyczy w zasadzie olejów mineralnych i półsyntetycznych, ponieważ zawartość polimerów w olejach syntetycznych jest dużo mniejsza.\

TEMPERATURA ZAPŁONU

Temperatura zapłonu jest to najniższa temperatura, przy której w ściśle określonych warunkach następuje zapalenie par oleju od zewnętrznego źródła ognia. Im niższa temperatura zapłonu oleju tym większa jest jego tendencja do odparowywania przy wyższych temperaturach i spalania się na gorących ściankach cylindra i tłoka. Temperaturę zapłonu można uznać za wskaźnik jakości zastosowanej bazy oleju. Im wyższa temperatura zapłonu tym lepiej. Wartość 205 °C to minimum zabezpieczające przed wysokim zużyciem oleju. Mniejsza lotność olejów wykonanych na bazach syntetycznych powoduje także ich zmniejszone zużycie.

TEMPERATURA PŁYNIĘCIA

Jest to najniższa temperatura, w której olej znajduje się na granicy utraty płynności, pozostając nadal cieczą. Niektórzy producenci podają graniczną temperaturę pompowalności - jest to temperatura przy której olej w układzie potrafi zapewnić odpowiednie ciśnienie. Wielu producentów nie podaje tego parametru ale wygląda na to, że temperatura pompowalności zazwyczaj jest wyższa od temperatury płynięcia o około 7 stopni C. Parametr ten jest szczególnie ważny w zimie lecz jego ścisła zależność od zastosowanej bazy pomaga nam zobrazować jakość produktu.

Olej mineralny o klasie lepkości 15W/40 w temperaturze +20⁰C potrzebuje około 3 sekund, aby nasmarować najodleglejszą dźwigienkę zaworową. W warunkach zimowych natomiast, przy temperaturze -20⁰C, potrzeba aż 13 sekund, aby nasmarować najdalszy element w silniku. W takiej samej niskiej temperaturze oleje wykonane na bazach syntetycznych potrzebują tylko połowy tego czasu, aby nasmarować cały silnik.

ZAWARTOŚĆ POPIOŁU

Ten wyrażony w procentach parametr pokazuje ile cząsteczek stałych pozostaje po spaleniu oleju. Wysoki procent spopielenia powoduje powstawanie osadów znacznie skracających żywotność prowadnic zaworowych, zaworów i innych elementów silnika. Niska wartość tego parametru to zaleta, której należy szukać.

ZAWARTOŚĆ CYNKU

A dokładniej ditiofosforanów cynku. Zawartość także podawana w procentach określa ilość tego doskonałego dodatku zabezpieczającego przed zużyciem silnika. Jego działanie dotyczy rzadkich sytuacji gdy następuje kontakt metalu z metalem czyli podczas uruchamiania, zerwania filmu olejowego z powodu wysokich obrotów, bardzo wysokiej temperatury /silniki chłodzone powietrzem/ lub ekstremalnych obciążeń /np. turbo, nitro/. Zawartość 0.11% jest wystarczająca w normalnej eksploatacji. Najnowsza klasyfikacja jakościowa API SJ zmniejszyła dopuszczalną zawartość cynku o połowę z powodu jego negatywnego wpływu na katalizatory, także jeżeli szukamy szczególnego zabezpieczenia naszego silnika - szukajmy wśród klasyfikacji SG i SH. W silnikach spalających ponadnormatywne ilości oleju można zauważyć negatywny wpływ dużej zawartości cynku na świece zapłonowe.

Stały rozwój konstrukcji silników wiąże się ze wzrostem ich wysilenia. Obecne tendencje do konstruowania jednostek o mniejszych rozmiarach powodują, że współczesne silniki są narażone na większe obciążenia cieplne i mechaniczne. Warunki pracy sprawiają, że do wytworzenia współczesnych silników i ich elementów używa się materiałów o zwiększonych wymaganiach eksploatacyjnych. Te same warunki determinują zapotrzebowanie na oleje o coraz lepszych właściwościach.

Stosowane do tej pory w motoryzacji oleje mineralne, tzn. oleje oparte na bazach pochodzących z przeróbki ropy naftowej, osiągnęły kres możliwości technicznych i nie są w stanie spełnić dużych wymagań stawianych im przez silniki spalinowe. Wymaganiom takim mogą sprostać praktycznie tylko oleje syntetyczne, czyli oleje wykonane na bazie syntetycznej, powstałej w wyniku procesów chemicznych z surowców różnego pochodzenia; najczęściej są to polialfaolefiny i estry.

Bazowe oleje syntetyczne oferują znacznie lepsze właściwości smarne od olejów na bazie mineralnej dzięki wyjątkowym zdolnościom przeciwutleniającym przy wysokich temperaturach, wyjątkowo mocnemu filmowi olejowemu, niewielkiej tendencji do tworzenia osadów i szlamów, bazie o stabilnej lepkości i dobrej płynności przy niskich temperaturach. Zalecany przez producentów czasokres wymiany przewidziany dla użytkowania w normalnych warunkach /zalecana temperatura silnika, prędkości podróżne, niskie zapylenie otoczenia/ wynosi zazwyczaj około 10tys. km. Nie dotyczy to jednak przebiegów w warunkach miejskich, wysokiej temperaturze i przy dużych obciążeniach. W takiej eksploatacji trwałość olejów na bazie mineralnej /mineralne i półsyntetyki/ zmniejsza się co najmniej dwukrotnie. Syntetyki dzięki swojej znacznej przewadze zapewniającej utrzymanie wymaganych właściwości /min. odporności na starzenie i oddziaływanie tlenu/ przez 2-3 krotnie dłuższy /od minerałów/ okres eksploatacji nie wymagają takiego zwiększenia częstotliwości wymian. Nie reagują one z produktami spalania paliwa do tego stopnia jak zwykły soczek z dinozaurów, a to rekompensuje użytkownikowi ich wyższą cenę.

Parę uwag:

• Każdy z syntetyków opartych na bazie estrowej /Motul, Mobil 1, Amsoil/ oferuje zalety na których Castrol opiera swoją kampanię reklamową Magnatec`a. Zwiększone zdolności przylegania do powierzchni metalowych na skutek polaryzacji cząsteczek są naturalne dla bazy estrowej i nie są wyjątkowe dla składu oleju Castrol.

• Nie powinno się stosować dodatków do olejów. Producenci olejów zawierają w swoich produktach odpowiednie ilości dodatków, a niektóre z nich współdziałają w odpowiednich proporcjach aby zwiększyć ich efektywność. Dodawanie czegoś na własną rękę może zakłócić tą równowagę i pogorszyć właściwości oleju.

• Bazy syntetyczne mają niższy współczynnik tarcia w porównaniu z olejami mineralnymi, co powoduje zwiększenie mocy silnika i poprawę takich parametrów, jak przyśpieszenie pojazdu i zmniejszenie do ok. 5% zużycia paliwa.

• Badania laboratoryjne dowiodły, że zastosowanie półsyntetycznego oleju zmniejsza jego zużycie w silniku o 14%, a oleju syntetycznego nawet o 40%.

• Oleje mineralne i syntetyczne można mieszać. Dawno temu /lata 70-te/, pierwotne syntetyki zawierały glikol, który powodował totalną inkompatybilność z innymi olejami - powodował zżelowanie w przypadku wymieszania ze standardowym olejem. Od wielu lat glikol nie jest stosowany, a syntetyki produkowane są na bazach polialfaolefinowych i estrowych. Są one bez wątpienia mieszalne z olejami konwencjonalnymi a na rynku znajdują się produkty, które de-facto są mieszankami olejów syntetycznych z mineralnymi. Najlepiej jednak jest mieszać oleje o tej samej klasyfikacji jakościowej - zapewnia to kompatybilność dodatków, a tym samym zachowanie ich efektywności

• Inne badania wykazały następujące korzyści stosowania olejów syntetycznych w stosunku do olejów mineralnych:

• około1,5-krotne zmniejszenie oporów tarcia smarowanych elementów,

• obniżenie zużycia paliwa (o 3-4%) i około 50% zużycia oleju w silniku,

• około dwukrotne zmniejszenie zużycia smarowanych elementów silnika, w tym również krzywek wałka rozrządu,

• polepszenie czystości elementów silnika,

• wydłużenie czasu pracy oleju do wymiany

Damian Sapiński

---