Olej silnikowy to skomplikowany produkt. Dla większości użytkowników różni się jedynie oznaczeniem. W tym artykule postaram się przedstawić parę ważnych parametrów, które publikują najlepsze marki na rynku, pamiętając jednocześnie o tych, których producenci z różnych względów nie podają.
Podstawowe definicje
Lepkość SAE (Society of Automotive Engineers). Najogólniej definiowana jest jako miara tarcia wewnętrznego cieczy. W praktyce częściej używane jest pojęcie lepkości kinematycznej. Lepkość kinematyczna jest to stosunek lepkości dynamicznej danej cieczy do jej gęstości. Oczywiście zarówno lepkość dynamiczna jak i gęstość, muszą być wyznaczone w tej samej temperaturze. Jednostkę lepkości kinematycznej mierzymy w cST (centyStoki), podawana jest dla temperatury 100oC w oleju testowanym przed użyciem w silniku. Jest to odporność oleju na płynięcie.
Indeks lepkości (Viscosity Index). Współczynnik lepkości wylicza się na podstawie różnicy lepkości oleju wyznaczonej w dwóch temperaturach: 40°C i 100oC. Im wyższy indeks lepkości, tym mniejsza jest utrata lepkości wraz ze zmianą temperatury.
Parametry fizyko-chemiczne olejów silnikowych
1. Parowanie oleju (Volatility – Evaporation). Olej wraz ze wzrostem temperatur może odparować, stać się gęstszy i bardziej lepki, przez co silnik i skrzynia biegów zostają narażone na gorsze smarowanie. Bardziej lepki olej będzie wolniej krążył w układzie, miejscami nawet mogąc go zalepiać, podobnie bywa ze zużytym olejem, zaślepiającym mikro kanaliki. Im wyższa odporność na parowanie, tym lepiej. Niższa odporność zwiększa tarcie i zużycie paliwa. Test wykonuje się przy 250oC, czyli temperaturze panującej w strefie pierścienia na tłoku.
2. Odporność na ścinanie (Viscosity Shear Stability). Ten parametr pokazuje, na ile olej jest odporny na jego niszczenie przez tryby, czy też łożyska w silniku. Pamiętajmy, że olej z natury jest substancją niekompresowalną, czyli znajdując się między dwoma elementami nie dopuszcza do ich zetknięcia i w konsekwencji tarcia. Im bardziej lepki i gęsty jest olej, tym trwalsza jest ta bariera rozdzielająca i więcej wytrzyma. Zbyt gęsty olej przyniesie efekty opisane w akapicie o parowaniu. Dodatkowo gęstszy olej powoduje zwiększenie temperatury pracy silnika, a stawiany opór wzrost zużycia paliwa – większa energia jest potrzebna do poruszania elementów silnika. Dlatego nie ma sensu używania innego oleju, niż zalecany przez producenta.
3. Wysoka temperatura/wysokie ścinanie (HTHS – High Temperature High Shearing), czyli jeden z najważniejszych parametrów z racji temperatur panujących w silniku. Mierzy gęstość i lepkość oleju poddanego wysokiej temperaturze i dużym obciążeniom fizycznym (odporność na ścinanie). Wynik podawany jest w jednostkach lepkości (cP). Czym wyższy indeks, tym wyższa ochrona oferowana przez olej.
4. Punkt płynności (Pour Point), czyli najniższa temperatura, w której olej można, najprościej mówiąc, nalać i pozostaje on płynny.
5. Temperatura zapłonu (Flash point) jest to najniższa temperatura, przy której w ściśle określonych warunkach następuje zapalenie oparów oleju od zewnętrznego źródła ognia.
6. Odporność na spienianie (foaming tendency). Gdy w trakcie eksploatacji powstanie w układzie olejowym silnika piana, następuje „zerwanie filmu”, pęcherzyki powietrza w oleju przerywają osłonę trybów innych części mechanicznych – pękając mogą pozwolić stykać się tym częściom bezpośrednio, co może doprowadzić do wystąpienia zjawiska smarowania granicznego. Następuje zwiększone zużycia silnika, a w skrajnym przypadku zatarcie. Główną przyczyną tworzenia piany jest obecność w oleju wody lub płynu chłodniczego. Również podczas pracy silnika i skrzyni biegów pojawia się powietrze w oleju, co może prowadzi do powstania wspomnianej piany. Podczas, gdy sam olej nie może zapobiegać tworzeniu się piany, to już dodatki w nim zawarte mogą pomóc kontrolować jej poziom.
7. Koncentracja Cynku (Zinc concentration). Gdy filtr olejowy zawodzi i dochodzi do kontaktu elementów, dodatki do oleju stają się ostatnią linią obrony. Substancje te osadzają się na częściach i tworzą ochronną warstwę. Najczęściej są to właśnie cząsteczki cynku. Ich poziom mierzy się w ppm (parts per milion). Przeciętnie zawiera się w zakresie od 900-2400 ppm w olejach SAE 40 i 50. Innym dodatkiem bywa fosfor.
8. Utlenianie (Oxidation). Jak już wiemy, wysokie temperatury niszczą olej, sprzyjają też szybszemu utlenianiu i starzeniu się. Utleniony olej może wchodzić w reakcje z paliwem czy wodą, tworząc żrące związki. Stabilność utleniania jest jednym z krytycznych wskaźników.
Zadania oleju
– smarowanie części i oddzielanie trących elementów silnika i ich ochrona przed zużyciem
– utrzymywanie zanieczyszczeń i cząstek metalu w zawiesinie oleju tak, by nie opadały do miski olejowej, ale były filtrowane przez filtr oleju
– ochrona przed korozją wywołana przez powstałe podczas spalania kwasy (siarka z paliwa może zmieszać się z powietrzem i wodą, dając kwas siarkowy). Dobre oleje zawierają wystarczająco dużo wapna, magnezu i boru, by neutralizować te kwasy.
– chłodzenie. Standardowy wodny (zazwyczaj) układ chłodzenia, skupia się głównie na cylindrze i głowicy, odprowadza ok. 60% ciepła, resztę chłodzi m.in. olej. Skrzynia biegów oraz sprzęgło zbudowane są z dużą precyzją i muszą pracować w stabilnych warunkach tak, by ich części nie straciły właściwych tolerancji (wymiary, pasowanie). Obciążone silniki potrzebują chłodzenia również w strefie tłoka (od spodu) oraz w tak newralgicznych miejscach, jak bardzo obciążone łożysko korbowodu. Dlatego tak ważna jest stabilna lepkość olejów w wysokich temperaturach.
tekst: Jakub Werwicki
