Goszczący nas w Centrum Technologicznym w Pangbourne (Wielka Brytania) przeprowadzają nieskomplikowany test, podczas którego każdorazowy kontakt metalu z metalem zamyka obwód elektryczny. Godzina pracy takiego silnika to aż 1,6 mln takich konfliktowych sytuacji – uzmysławia nam jeden z 300 pracujących tu technologów i inżynierów. Wizyta w kolejnych laboratoriach dowodzi, jak wiele receptur nie przechodzi dużo kosztowniejszych testów. Dlatego też najlepsze oleje zmniejszają już dziś ryzyko zerwania filmu o 25%, podnosząc limit przebiegu o – bagatela – 100 godzin.

To właśnie w Pangbourne powstają wszystkie produkowane obecnie środki smarne Castrol. Mieliśmy okazję przyjrzeć się, jak długa droga wiedzie od konceptu po produkt finalny, jakim jest idealnie skomponowana formuła oleju. Wniosek? Rację mają i ci, którzy powiedzą, że w podlondyńskim miasteczku wiele pomysłów nie będzie zwieńczonych sukcesem rynkowym koncernu. Dlaczego?
- Jako nieliczni na świecie jesteśmy w stanie samodzielnie wyprodukować olej, jednak nigdy taki nie trafi do sprzedaży, bo powstaje tylko i wyłącznie na własne potrzeby testów wewnętrznych. Tutaj też badamy próbki olejów zużytych. Mamy tu też dział testów mechanicznych – począwszy od najprostszych, bo działania metal – metal i filmu olejowego, po skomplikowane testy w pracujących silnikach – wyjaśnia David Taylor, Customer Relations Coordinator. - W Centrum Technologicznym Castrol w Pangbourne są opracowywane m.in. oleje silnikowe do samochodów osobowych, ciężarówek i motocykli. To największy i najważniejszy tego typu ośrodek. Tu najszerzej rozpatrujemy trendy, jakie mogą obowiązywać w przyszłości. Tu też badamy receptury, które przeszły pomyślne testy w pozostałych naszych centrach badawczych – w Niemczech, USA, Włoszech, Chinach, Indiach, Japonii i RPA.
Po krótkim wstępie mamy okazję powtórzyć sobie dylematy, nad jakimi głowią się każdego dnia specjaliści od środków smarnych. Redukcja tarcia to możliwie najlepszy, a więc niewrażliwy na zerwanie film olejowy. Stosuje się więc modyfikatory tarcia i dodatki przeciwzużyciowe, modyfikatory lepkości. Z kolei depresatory gwarantują płynność oleju przy bardzo niskich temperaturach. Są jeszcze antyutleniacze, detergenty, dyspersanty. Funkcji i wymagań jest tak wiele, że olej w czystej postaci trzeba wzbogacać. W motocyklach najczęściej skrzynia biegów i sprzęgło są smarowane jednym i tym samem olejem. Inaczej jest w pojazdach czterokołowych. W ciężarówkach przebiegi do kolejnej wymiany oleju są wiele większe (nawet 150 tys. km) – generalnie, jaki pojazd i styl jazdy kierowcy, tyle specyfikacji. Stąd i podział pracy między dedykowane laboratoria.

Stacjonarny „tor” wyścigowy
Na stanowisku do testów silników motocyklowych odwzorowano warunki istniejące na torach… Brands Hatch i Silverstone. W tym celu zarejestrowano wszystkie parametry, takie jak prędkość obrotowa silnika, przeciążenia czy momenty zmiany biegów, wprowadzono je do komputera, a następnie silnik „odtwarza” trasę pokonaną przez motocyklistę. Po ukończeniu testu silniki są rozbierane i kierowane do inspekcji, której może dokonać zaledwie ok. 40 specjalistów w tej dziedzinie na świecie. Praca na tym stanowisku obejmuje szczegółową obserwację i opis depozytów na tłokach i innych komponentach wraz z niezwykle dokładnym pomiarem zużycia przeprowadzanym w ściśle kontrolowanej temperaturze.
Na początku olej sprawdzany jest na małych wycinkach różnych materiałów tworzących rozmaite pary trybologiczne, by móc określić jego wpływ na zmniejszenie tarcia. Urządzenia laboratoryjne imitują zachowanie substancji w prawdziwych warunkach eksploatacyjnych. Na potrzeby takich badań wykorzystuje się tu próbki oleju oraz niewielkie fragmenty części silnikowych. Wielokrotnie powtarzane pozwalają laborantom stwierdzić, czy olej spełnia przyjęte założenia i czy można przekazać go do dalszych testów. Do dyspozycji specjalistów Castrol jest oczywiście stanowisko z mikroskopem elektronowym. Próbki analizowane przy jego pomocy obejmują depozyty, zużyte cząstki lub metalowe powierzchnie, dzięki czemu można znaleźć przyczynę nietypowych usterek. Na przykład, kiedy jeden z zespołów rajdowych zgłosił zablokowanie filtra oleju, filtr został wymieniony, a depozyt usunięty przy pomocy rozpuszczalnika. Substancja została następnie zbadana pod mikroskopem, a kiedy poddano ją analizie, w próbce stwierdzono znaczne ilości krzemu. Odpowiedzialny był za to… piasek, obecny na każdym etapie rajdu. Wystarczyło poprawić filtrację powietrza, by wyeliminować ten problem w przyszłości.
Wszystkie nowe oleje, zanim trafią do silników i na półki w sklepach, poddawane są morderczym testom. Wiele badań jest przeprowadzanych wspólnie z partnerami Castrol – producentami aut. Są wśród nich takie marki, jak: Audi, Volkswagen, Škoda, Seat, Honda, Jaguar, Land Rover, Volvo i Ford. Bada się między innymi skład oleju, kontrolując zawartość pierwiastków śladowych. Dzięki temu można sprawdzić jakość bazy olejowej, ilość dodatków uszlachetniających, a także poziom zużycia silnika, który zdradza obecność w oleju takich metali jak żelazo, aluminium, miedź i molibden. Testy silnikowe przeprowadzane są m.in. na stanowisku badawczym, w komorze klimatycznej i na hamowni. Różnią się długością, przebiegiem czy obciążeniami.. Niektóre są tak długie, że w czasie ich trwania zużywa się ok. 40 tys. litrów paliwa.
Testy sekwencyjne
Pozwalają zmierzyć m.in. temperaturę, ciśnienie i skład spalin emitowanych przez silnik, a dzięki nim można szybko i niedrogo zbadać środki smarne, zanim zostaną przeprowadzone kosztowne testy silnikowe. W jednej z prób mierzy się zużycie, poruszając pierścieniem po tulei cylindra i odzwierciedlając pracę tych elementów w silniku. W ten sposób bardzo szybko można ocenić tendencję zużycia i porównać wiele różnych próbek oleju. Inny test bada wydajność oleju przekładniowego i jest określany jako test czterokulowy. Polega na pracy czterech stalowych kulek pod rosnącym ciśnieniem. Gdy film olejowy zostanie przerwany, kulki zgrzeją się ze sobą. Olej, który nie przechodzi tego testu, mógłby spowodować poważną awarię, na przykład podczas podjazdu pod górę załadowanej ciężarówki.
W Pangbourne można przeprowadzić 25 różnych testów sekwencyjnych. Najciekawiej wyglądał ten… najprostszy, podczas którego wykorzystuje się zjawisko przepływu prądu między metalem, badając częstotliwość zerwania się filmu olejowego w jednostce czasu.
- Porównując konkurencyjne oleje, dowodzimy w prosty sposób, że ten kontakt może być 45% rzadszy w przypadku naszego produktu! To dowód, że najnowsza technologia jest w stanie spełnić obowiązujące limity z zapasem. Oleje Castrol EDGE z technologią Titanium FST wydłużają limity oznak zużycia z 550 godzin do 650 godzin pracy silnika, redukując przy tym tarcie o 15% – dowodzi zwieńczonych sukcesem wysiłków Paul Beasley, Regional Technology Manager. - Co innego, że niektóre testy są tak żmudne, że w czasie ich trwania zużywa się ok. 40 tys. litrów paliwa.
Nieraz próbki oleju do analizy pobiera się w czasie trwania testu, w innych przypadkach silnik jest po zakończeniu testu rozbierany, a jego elementy są sprawdzane pod kątem czystości i zużycia. Podczas testów silnikowych liczba zmiennych w jednostce napędowej musi być możliwie mała. Wykończenie powierzchni, tłoki, uszczelki czy nawet momenty dokręcania poszczególnych śrub przy montażu – wszystko to powinno być powtarzalne. Tylko wtedy będzie można dokładnie zbadać sam olej. Sam test musi odbywać się w ściśle określonej temperaturze i wilgotności, a paliwo powinno mieć zawsze takie same parametry.
W Pangbourne przeprowadza się także testy zużycia wałka rozrządu. Próba wykonywana na silniku Nissan KA24-E stanowi podstawę oceny niemal każdego oleju na rynku. Castrol zmodyfikował ją, sprawdzając oleje w cięższych niż standardowe warunkach, a dla niektórych produktów, jak np. Magnatec, dodatkowo opracowano wewnętrzne standardy.