Podczas pracy silnika jego ruchome elementy podlegają tarciu. Proces ten obniża sprawność mechaniczną układu napędowego, a w dłuższej perspektywie jest główną przyczyną utraty mocy.

Według różnych źródeł na tarcie w pojazdach samochodowych zużywa się około 20-30% mocy silnika. Obecnie panujące światowe trendy, a także zwiększająca się świadomość ekologiczna sprawiają, że konstruktorzy tworzą silniki wykazujące znaczny wzrost mocy, przy jednoczesnym obniżeniu ich pojemności, przez co są to jednostki mocno obciążone cieplnie i mechanicznie. W związku z tym bez zapewnienia odpowiedniej ochrony przeciwzużyciowej oraz termicznej doszłoby do zatarcia i zniszczenia jednostki napędowej.
Tworzenie cienkich warstw olejowych na powierzchni tarcia, tzw. filmów olejowych, powoduje obniżenie tarcia i zwiększa odporność na ich zużycie. Dlatego tak ważnym elementem każdego węzła tarcia jest środek smarny.
Olej silnikowy to produkt wielofunkcyjny, a każda jego funkcja jest równie istotna. Oprócz smarowania bardzo ważnym zadaniem stawianym przed olejem jest chłodzenie, a więc odbieranie ciepła z najbardziej obciążonych podzespołów silnika, ochrona przeciwkorozyjna, a także właściwości dyspergująco-myjące.
Oleje silnikowe różnią się zarówno składem chemicznym, jak i właściwościami fizykochemicznymi. Podstawową, a zarazem najbardziej znaną klasyfikacją olejów jest podział na mineralne, półsyntetyczne i syntetyczne. Oleje mineralne to takie, których formulacja opiera się na mineralnych olejach bazowych, a więc otrzymywanych w procesie przerobu ropy naftowej. Oleje syntetyczne to te, w których bazy stanowią oleje z gr. IV i V, a więc otrzymywane w procesach syntezy chemicznej. Oleje półsyntetyczne to mieszaniny olejów mineralnych i syntetycznych.
Mineralne oleje smarowe, mimo swych niewątpliwych zalet, w ekstremalnych warunkach pracy nie rozwiązują problemów zaniku filmu olejowego w strefie tarcia, a także tych związanych z tzw. zimnym startem, który występuje szczególnie przy rozruchu w ujemnych temperaturach. Z racji budowy chemicznej i nienasyconego charakteru wiązań występujących w olejach bazowych szybciej ulegają też degradacji związanej z utlenianiem, przez co szybciej starzeją się oraz wykazują mniejszą stabilność termiczną.
Odpowiedzią producentów olejów na potrzeby rynku stały się syntetyczne oleje bazowe PAO. Niewątpliwą zaletą olejów na bazie polialfaolefin są ich doskonałe właściwości niskotemperaturowe, które chronią silnik zaraz po uruchomieniu nawet w bardzo niskich temperaturach. Dzięki bardzo niskiej temperaturze płynięcia olej taki szybciej dociera do wszystkich elementów silnika, zapewniając lepsze smarowanie i znacznie mniejsze zużycie. Kolejną zaletą olejów formułowanych na PAO jest bardzo wysoka stabilność termiczna, dzięki której silnik jest chroniony w całej rozciągłości pracy. Właściwości wysokotemperaturowe opisywane są za pomocą parametru HTHS (High Temperature High Shear). Określa on zachowanie oleju w warunkach pracy silnika. Im wyższa wartość, tym lepsza ochrona.
Nasycony charakter wiązań pomiędzy atomami węgla w łańcuchach PAO sprawia, że oleje sformułowane na ich bazie utleniają się znacznie wolniej, co pozwala z kolei na wydłużenie interwałów pomiędzy wymianami.
Pisząc o przewadze olejów formułowanych nad olejami PAO, należy wspomnieć o znacznie niższej odparowalności w stosunku do olejów mineralnych. Zjawisko to jest określane parametrem odparowalności wg Noacka i ściśle związane z ubytkami oleju podczas eksploatacji, co przekłada się na koszty związane z dolewkami.
Jednak oleje PAO nie są też pozbawione wad. Największą z nich jest z pewnością to, iż polialfaolefiny są bardzo słabymi rozpuszczalnikami. Aby zniwelować tę niedoskonałość, producenci mieszają oleje PAO z olejami z grupy V. Są to oleje niesklasyfikowane w żadnej wcześniejszej grupie olejów bazowych. Do najczęściej wykorzystywanych w przemyśle środków smarowych zaliczają się poliestry, polialkilenoglikole (PAG), estry fosforanowe czy sylikony. Stosowanie olejów poliestrowych znacznie poprawia rozpuszczalność dodatków uszlachetniających w syntetycznych olejach bazowych. Poza poprawą rozpuszczalności estry wykazują doskonałe właściwości smarne, ochronę przeciwzużyciową, poprawiają wytrzymałość filmu olejowego nawet w ekstremalnych warunkach pracy. Posiadają też doskonałe parametry reologiczne w niskich temperaturach oraz bardzo dobrą stabilność oksydacyjną i termiczną.
Poza stosowaniem olejów poliestrowych niektórzy producenci mają w swojej ofercie oleje z dodatkiem alkilonaftalenów (AN). Alkilonaftaleny również zaliczają się do płynów należących do grupy V według Amerykańskiego Instytutu Naftowego (API). Szczególnie nadają się do stosowania jako mieszanina z polialfaolefinami podczas blendowania syntetycznych olejów smarowych. Dzięki swojej aromatycznej strukturze doskonale rozpuszczają dodatki uszlachetniające. Zapewniają lepszą stabilność termiczną i oksydacyjną w porównaniu z innymi płynami z grupy V, nie wykazują także oddziaływania na uszczelnienia układu napędowego w odróżnieniu do PAO i estrów. Dodatek alkilonaftalenu do olejów silnikowych poprawia również ich właściwości przeciwzużyciowe, przeciwzatarciowe i wysokotemperaturowe.
Zastosowanie syntetycznych olejów silnikowych znacznie obniża współczynnik tarcia i związane z nim procesy zużyciowe. Jednak w przypadku olejów przeznaczonych do sportów motorowych, gdzie jednostki napędowe narażone są na nagłe skoki mocy oraz ekstremalne obciążenia mechaniczne i termiczne, ciągle poszukiwane są nowe rozwiązania wspomagające ochronę silnika. Powstało wiele prac naukowych poświęconych modyfikowaniu olejów smarowych za pomocą makro- i nanocząstek metali w celu zmniejszenia zużycia silnika. Najczęściej stosowanym dodatkiem do olejów silnikowych jest związek aktywnych cząsteczek molibdenu. Cząsteczki molibdenu wypełniają defekty strukturalne na powierzchni metalu części współpracujących w silniku, dzięki czemu silnik pracuje ciszej i wykazuje większą moc. Wytworzony przez cząsteczki molibdenu film olejowy charakteryzuje się niezwykle niskim współczynnikiem tarcia, ograniczając zużycie, a tym samym zwiększając żywotność silnika.
Na zakończenie warto dodać, że oleje syntetyczne są bardzo rozwinięte technologicznie, nowoczesne, ciągle udoskonalane. Charakteryzują się większą trwałością, stabilnością oksydacyjną, wykazują też lepszą ochronę. Pomimo niewątpliwych zalet wynikających z zastosowania olejów syntetycznych należy dodać, że stając przed wyborem odpowiedniego oleju silnikowego, warto pamiętać, aby zdecydować się na ten, który będzie odpowiadał wymaganiom lepkościowym i jakościowym producenta.

Łukasz Rodak
technolog produkcji Venol Motor Oil Sp. z o.o.