Wyśrubowane nowe normy emisji CO2 i oleje niskolepkościowe, a po drodze do osiągania zadanych celów kilka problemów do rozwiązania. Mechanicy z nowoczesnych warsztatów zadają pytania, a reprezentanci branży olejowej i środków filtracyjnych spieszą z odpowiedziami. W takiej konwencji kolejny raz przybliżamy zmiany na rynku automotive.

- Gdzie upatruje się najlepszych rozwiązań zapewniających efektywną i paliwooszczędną pracę silników?
Producenci pojazdów liczą na redukcję emisji zanieczyszczeń przy spełnieniu wymagań dotyczących odpowiedniej mocy silników i ich trwałości eksploatacyjnej. W ostatnich latach trend zmierzający do zwiększenia oszczędności paliwa i tym samym obniżenia emisji zanieczyszczeń jest bardzo mocno zauważalny, czego wyrazem są nowe konstrukcje silników – downsizing, wtrysk bezpośredni (GDI) i turbosprężarki. Ten proces nie pozostaje bez wpływu na wymagania stawiane niskolepkościowym olejom silnikowym, które obok zapewnienia efektywnej i ekonomicznej pracy silnika muszą gwarantować trwałe smarowanie jego podzespołów przy niezmiernie małej tolerancji pracujących elementów i podwyższonej temperaturze pracy w najnowszych konstrukcjach. Te wymagania powodują, że stosowanie w pełni syntetycznych olejów o niskiej klasie lepkości SAE staje się koniecznością.

- Dlaczego tylko dzięki olejom syntetycznym można sprostać wyzwaniom współczesnej motoryzacji?
Oleje syntetyczne zapewniają lepszą niż oleje mineralne ochronę przeciwzużyciową, odporność na tworzenie szlamów i laków, odporność na utlenianie, cechuje je niższa skłonność do odparowywania, lepiej sprawdzają się też w ekstremalnie niskich i wysokich temperaturach. Jednym z problemów, który blokował postęp w opracowywaniu wysokiej mocy i małej pojemności silników, jest tzw. zjawisko LSPI (Low Speed Pre Ignition), tendencja do przedwczesnego zapłonu przy niskich prędkościach obrotowych, w których mieszanina powietrza i paliwa ulega przedwcześnie zapłonowi, powodując wzrost ciśnienia w cylindrach. Wysokiej mocy turbodoładowane silniki wykazują skłonność do LSPI. W łagodnych formach tego zjawiska możemy usłyszeć dodatkowe stuki w silniku, ale w poważniejszych przypadkach silnik może ulec zniszczeniu. Lepkość olejów silnikowych przesuwa się z obecnych 0W-20, 0W-30 w kierunku 0W-16. Producenci OEM badają w pełni syntetyczne oleje silnikowe o jeszcze niższej klasie lepkości – 0W-8. Kiedy nowa specyfikacja ILSAC wejdzie w życie? Wszystko wskazuje, że będzie to 2020 rok, oleje w pełni syntetyczne odegrają zdecydowanie bardziej znaczącą rolę również m.in. w przeciwdziałaniu niepożądanym zjawiskom.

- Czego możemy oczekiwać po specyfikacji ILSAC GF-6?
Oleje spełniające GF-6 będą umożliwiały uzyskanie znacznego obniżenia zużycia paliwa, lepszej ochrony przeciwzużyciowej i poprawy odporności olejów na powstawanie osadów w porównaniu do specyfikacji ILSAC GF-5. Oleje ją spełniające będą chroniły przed okresowym zużyciem łańcucha rozrządu i LSPI, stanowiącym potencjalne zagrożenie dla silników benzynowych z wtryskiem bezpośrednim (GDI). Nowe oleje silnikowe Texaco Havoline, które będą spełniać specyfikacje ILSAC GF-6 oraz API SP, zapewnią klientom korzyści wynikające m.in. z ochrony przed LSPI przy wyjątkowo niskiej skłonności do tworzenia szlamów i osadów, utrzymania energooszczędności i ochrony przed zużyciem. Chevron planuje wprowadzenie nowych olejów Havoline ProDS zaraz po wejściu w życie specyfikacji ILSAC GF-6A dla lepkości SAE 0W-20, 5W-20, 0W-30, 5W-30 kompatybilnej z wcześniejszymi specyfikacji API oraz dla ILSAC GF-6B dla lepkości 0W-16. ILSAC GF-6B nie będzie kompatybilna z wcześniejszymi specyfikacjami API z jednego choćby powodu. Otóż większość obecnie stosowanych silników nie jest zaprojektowana do pracy z olejem o tak niskiej lepkości. W konsekwencji na etykietach opakowań olejów GF-6B będą znajdzie się nowy znak certyfikacji. Więcej na poland.havoline.com lub texacopolska.pl. 

- Utarło się, że LSPI dotyczy tylko silników benzynowych. Czy słusznie?
Przedwczesny zapłon przy niskiej prędkości obrotowej silnika to nic innego, jak niekontrolowane spalanie. Pojawia się, gdy olej silnikowy miesza się w komorze spalania (na powierzchni cylindra) z paliwem oraz atomizuje, tworząc mieszaninę, która ściśnięta przez tłok zapala się, zanim świeca da iskrę. To skutkuje szybkim, niekontrolowanym wzrostem ciśnienia, który może uszkodzić tłoki, pierścienie, głowicę, korbowód. Niestety, coraz więcej nowoczesnych silników jest narażonych na zwiększone ryzyko wystąpienia LSPI. Efekt jest zawsze podobny – mieszanka paliwowo-powietrzna w komorze spalania zapala się jeszcze przed powstaniem iskry zapłonowej. Zjawisko to nie zostało jeszcze w pełni wyjaśnione. Na pewno rolę odgrywają tu zanieczyszczenia odkładające się wewnątrz silnika.

- Czy nowy dodatek Liqui Moly faktycznie zapobiega uszkodzeniu silnika i stanowi rekomendowany środek zapobiegawczy?
Dodatek Direct Injection Cleaner z serii Liqui Moly Pro-Line, linii produktów zarezerwowanej wyłącznie dla warsztatów, powstał z myślą o ochronie wysoko obciążonych układów wtryskowych, zwłaszcza umieszczonych bezpośrednio w komorze spalania, co naraża je na działanie wysokich temperatur, ciśnień i pozostałości po procesach spalania. W krótkim czasie na wylotach dysz tworzą się osady, które sprawiają, że paliwo nie jest już tak dokładnie rozpylane. Pogarsza to jakość spalania i zwiększa zużycie paliwa. Nowy Pro-Line Direct Injection Cleaner może być stosowany jako alternatywa dla Opla OEM (part number G 0000268471) podczas każdego przeglądu, jak określono w Biuletynie Technicznym Opla 3319.

- Jak często stosować dodatek?
Direct Injection Cleaner jest tak efektywny, że wystarczy dodawać go co 5000 kilometrów. Nadaje się do wszystkich samochodów z 4-suwowym silnikiem benzynowym z bezpośrednim wtryskiem paliwa, jak również do samochodów z instalacjami gazowymi z wtryskiem do kolektora dolotowego w fazie lotnej. Nowy dodatek oparty jest na technologii polieteroaminowej (PEA), co pozwala na utrzymywanie w czystości nie tylko wtryskiwaczy, ale także komory spalania i denka tłoka, co przyczynia się do eliminowania LSPI.

- W ciągu kilku ostatnich lat bardzo mocno widoczny jest trend związany z obniżaniem lepkości olejów samochodowych. Z czego ten trend wynika i jakie ma konsekwencje dla branży środków smarnych?
Branża motoryzacyjna stoi obecnie przed wieloma wyzwaniami. Kierowcy są coraz bardziej wymagający – potrzebują coraz mniejszych i bardziej ekonomicznych silników, które zagwarantują im tę samą moc co wcześniej. Kompensacja mniejszej mocy odbywa się najczęściej przez dodanie turbodoładowania. Nie bez wpływu na konstrukcję silnika są również obowiązujące normy związane z emisyjnością. W dobie zmian klimatycznych wszyscy chcemy, aby nasze samochody były jak najbardziej ekologiczne. To wszystko przekłada się również na branżę środków smarnych. Jednym z wyrazistszych trendów jest bez wątpienia dążenie do zmniejszania lepkości olejów. Dzięki temu środki smarne umożliwiają utrzymanie niższych oporów ruchu części w silniku, a tym samym dają większe oszczędności w zużyciu paliwa. Mniejsza lepkość wiąże się również z lepszym przewodnictwem cieplnym, co oznacza, że olej nagrzewa się szybciej, przez co silnik rozgrzewa się bardziej równomiernie. Konsekwencją tych zmian jest malejąca grubość filmu olejowego, który można wzmacniać dzięki nowoczesnych technologiom.

- Jakie zaawansowane technologie można znaleźć w olejach Castrol?
Przykładem takiej technologii jest Fluid Titanium, który można znaleźć w Castrol Edge. Dzięki testom prowadzonym między innymi w naszych ośrodkach badawczych mogliśmy zaobserwować, jak olej zmienia swoją strukturę na poziomie molekularnym. Poddany wysokiemu ciśnieniu olej został zbadany za pomocą promieni rentgenowskich emitowanych przez elektrony poruszające się z prędkością bliską prędkości światła. Pokazało to, że Castrol Edge z Fluid Titanium fizycznie zmienia swoją strukturę – staje się mocniejszy w miejscach pod obciążeniem, tak aby zachować dystans pomiędzy metalowymi powierzchniami i zmniejszyć tarcie. Gdy ciśnienie spada, olej wraca do stanu płynnego. W ten sposób redukuje tarcie zmniejszające osiągi silnika nawet o 20%. Wszystko to sprawia, że linia Castrol Edge z technologią Fluid Titanium wyraźnie przewyższa możliwości poprzednich linii środków smarnych, dzięki czemu kierowcy otrzymują produkt o znacznie lepszych parametrach.

- Jakich zmian w zakresie lepkości możemy się spodziewać? Czy lepkość olejów wciąż będzie maleć?
W najbliższej przyszłości możemy spodziewać się, że trend związany z niższą lepkością będzie się umacniał. Na rynku dostępnych jest już kilka silników, które zostały opracowane pod kątem oleju o klasie lepkości 0W-16 i do których przygotowano odpowiednią specyfikację. To aktualnie najniższa lepkość, ale już opracowywane są silniki, które będą mogły pracować przy jeszcze niższych wartościach. Uznaje się, że 0W-8 to obecnie najmniejsza lepkość według skali SAE i najprawdopodobniej wystarczająca wartość w najbliższej przyszłości. Osiągnięcie takiego poziomu jest możliwe, ponieważ nie tylko lepkość olejów ulega zmianie, ale również ich formulacje i technologie, takie jak Fluid Titanium.

- Nowa sekwencja ACEA coraz bliżej – jak rozumieć taki komunikat?
ACEA to stowarzyszenie europejskich producentów samochodów (Association des Constructeurs Européens d'Automobiles), które zajmuje się między innymi definiowaniem minimalnych wymagań jakościowych dotyczących olejów serwisowych do samochodów. Najnowsza sekwencja ACEA z 2016 roku zobowiązała wszystkich producentów olejów silnikowych stosujących tę klasyfikację do spełnienia jej założeń przed 1.12.2018 roku.
Obecnie ACEA pracuje nad nową wersją sekwencji, aby zapewnić, że oleje silnikowe przeznaczone do użycia serwisowego będą odpowiadać rosnącym potrzebom współczesnych, zaawansowanych technicznie silników i systemów oczyszczania spalin. Na początku założenia nowej sekwencji miały być opublikowane z końcem 2018 roku. Jednak ze względu na zakres zmian prawdopodobnie zostaną ogłoszone w połowie 2020 roku. Nowe wymagania dla olejów silnikowych przeznaczonych do samochodów osobowych i lekkich dostawczych wyjdą naprzeciw takim problemom jak: LSPI, rosnącym wymaganiom OEM-ów odnośnie do ochrony przed zużyciem łańcucha rozrządu i powstawaniem osadów w turbosprężarkach.

- Co konkretnie przyniosą nowe wymagania?
Wyższe wymagania wprowadzą dwie nowe klasy olejów o roboczych nazwach ACEA C6 i ACEA A7/B7. Kategoria ACEA C6 będzie znacząco ulepszoną wersją normy ACEA C5. Dodano do niej trzy nowe testy silnikowe, badające wpływ oleju na LSPI, zużycie łańcucha rozrządu i tworzenie osadów w turbosprężarkach. Kategoria ACEA A7/B7 będzie zaktualizowaną wersją ACEA A5/B5 o takim samym wachlarzu testów silnikowych jak ACEA C6, ale w technologii o standardowym poziomie SAPS. W celu zachowania przejrzystości norm usunięte zostaną kategorie ACEA A3/B3, która jest używana do starszych pojazdów, oraz C1, która jest rzadko wymagana.

- Jakie zmiany czekają silniki pojazdów użytkowych? 
W obszarze olejów do pojazdów użytkowych ACEA skupia się na zastąpieniu specyfikacji E6 i E9 nowymi kategoriami E8 i E11. Zmiany będą polegały na wprowadzeniu do sekwencji nowych testów silnikowych opracowanych dla API CK-4. Normy ACEA E4 i E7 pozostaną. Spodziewane jest także dodanie nowych klas olejów ACEA F8 i F11, które będą wymagały niższej lepkości HTHS w zakresie od 2,9 do 3,2 mPa*s, aby zapewnić dodatkowe oszczędności paliwa przy tym samym poziomie ochrony silnika.
Na podstawie zmian, jakie czekają nas wraz z ogłoszeniem nowej sekwencji ACEA, widać wyraźnie trend przemysłu motoryzacyjnego, który polega na dostarczeniu na rynek olejów trwalszych, bardziej odpornych na utlenienie i jeszcze lepiej chroniących nasze silniki przed zużyciem. Niezależnie od ostatecznego wyglądu nowych norm ACEA, firma Fuchs skupia swoje działania na opracowywaniu i ciągłym rozwoju środków smarnych, tak aby dostarczać swoim klientom najwyższej jakości produkty, przewyższające wymagania obecnych i przyszłych norm.

- Jak zmienia się technologia filtracji olejów?
Nowe normy emisji CO2 przyjęte przez państwa członkowskie UE, które będą wprowadzane w życie pomiędzy 2021 i 2030 rokiem, mają ogromny wpływ na rozwój technologiczny silników. Celem jest zmniejszenie ich rozmiarów i poprawa parametrów w zakresie zużycia paliwa i emisji spalin, bez utraty mocy. Zmiany te wpłyną również w pewnym stopniu na dotychczasową formulację olejów i na technologię filtracji. Rozwój rynku idzie w stronę olejów syntetycznych wysokiej klasy, a jednym z kluczowych parametrów dla producentów jest lepkość. Określa ona przydatność produktu do danych warunków i dynamikę przepływu przez silnik. Jeśli lepkość jest za wysoka, to ciepło wytworzone w silniku jest odprowadzane zbyt wolno, a jeśli jest za niska, to olej ścieka zbyt szybko i nie wytwarza odpowiedniego ciśnienia. Przy czym olej zachowuje się inaczej w zależności od pory roku. Uzyskanie niższej lepkości w chłodniejszych temperaturach pozwoli na zmniejszenie tarcia pomiędzy ruchomymi częściami silnika przy rozruchu.

- Gdy zapytać o medium filtracyjne, co będzie materiałem przyszłości?
Oleje o niskiej klasie lepkości są najlepiej dostosowane do wymagań wysoko wydajnych silników, a ich upowszechnienie oznacza dla producentów filtrów stopniowe odchodzenie od tradycyjnych wkładów papierowych i zastępowanie lub wzbogacanie ich o nowoczesne materiały na bazie włókna szklanego lub polimerów. Szczególnie ważne będą takie właściwości fizyczno-chemiczne jak cieńsze włókna tworzące gładsze powierzchnie o ograniczonym stopniu przyczepności sadzy oraz wysoki wskaźnik przepuszczalności umożliwiający mniejszy spadek ciśnienia w układzie.

- Nad czym jeszcze pracują inżynierowie firmy?
Oprócz odpowiednio dobranych wkładów, istotną rolę w prawidłowym funkcjonowaniu układu olejowego zaczynają odgrywać także zawory. W związku ze zmianami w konstrukcji silników konieczne będzie sprawniejsze zarządzanie fazami zimna, co będzie można osiągnąć dzięki umieszczeniu w module olejowym zaworu termostatycznego. Ten produkt to prawdziwa nowość, pozwoli on efektywniej zarządzać temperaturą oleju, a co za tym idzie – również zużyciem paliwa i mniejszą emisją CO2.
Nasza firmy wciąż prowadzi badania nad rozwojem nowych mediów filtrujących, a także we własnym zakresie produkuje zawory, dlatego jesteśmy przygotowani na nadchodzące zmiany. Obecnie testujemy również z naszymi klientami wysoko wydajne separatory służące do wyłapywania oparów oleju i ewentualnych zanieczyszczeń z wydmuchiwanego powietrza, które również przyczynią się do większej wydajności silników przyszłości.

Rafał Dobrowolski
Fot. Liqui Moly, Fuchs Oil, Ufi Filters