Paliwa i oleje

Producenci środków smarnych mają coraz więcej produktów w ofercie. Wynika to m.in. z faktu, że we współczesnych układach napędowych często nie da się stosować tych samych olejów co jeszcze kilkanaście lat temu.

Obserwując otaczający nas świat, widzimy nieustanne zmiany. Pojazdy poruszające się na co dzień po drogach, w Polsce wciąż głównie spalinowe, wyglądają inaczej niż na początku wieku. Komfort jazdy i osiągi są wyższe, przy mniejszym zużyciu paliwa i oddziaływaniu na środowisko. Co więcej, znacznie wzrosło bezpieczeństwo. Ewolucja w motoryzacji trwa i jest nierozerwalnie związana z rozwojem konstrukcji silników czy skrzyń biegów. Są one wciąż smarowane olejem. Należy mieć świadomość, że w tej dziedzinie również następuje postęp.

Jaki olej do silnika?
Pod maską współczesnego samochodu osobowego zazwyczaj kryje się niewielkich rozmiarów jednostka napędowa. Chociaż w ostatnich latach idea downsizingu podlegała krytyce, to montowane silniki nadal mają znacznie mniejszą pojemność przy większej mocy w porównaniu ze stosowanymi w latach 90. ubiegłego wieku czy na przełomie wieków. Duży moment obrotowy przy niskich obrotach sprawia, że gdy mocno wciśniemy gaz, pojazd nieźle przyspiesza. Każdy pasjonat motoryzacji ma świadomość, że wysokie osiągi silnika o niewielkiej pojemności często są związane z turbosprężarką. Wynalazek ten na stałe zadomowił się w komorze silnika. Cały mechanizm jest umieszczony na gorącym kolektorze wydechowym, a spaliny napędzają wirnik. Obraca się on z zawrotną prędkością, tłocząc powietrze do komór spalania. Łożyskowanie jest smarowane olejem, który przechodząc przez wąskie kanaliki i przewody, ma też zadanie odprowadzić sporą ilość ciepła. Ponieważ temperatura istotnie wpływa na utlenianie środka smarnego, to powinien on zawierać bardzo wysokiej jakości oleje bazowe czy znaczną ilość dodatków nazywanych antyutleniaczami.
Ze względu na normy ograniczające emisję spalin w układzie wydechowym znajdują się systemy oczyszczania. Jednym z ich elementów jest filtr cząstek stałych. To urządzenie drogie i wrażliwe na skład spalin. Na jego zapychanie wpływa popiół siarczanowy. Ten związek chemiczny emitowany jest na skutek spalania oleju. Im mniej popiołu, tym lepiej dla DPF-a. Obecne w układzie wydechowym układy selektywnej redukcji katalitycznej są wrażliwe na siarkę i fosfor. Mniejsza ilość tych pierwiastków przedłuża efektywne działanie komponentów SCR. Takie postawienie sprawy wymusiło stworzenie nowych technologii dodatków stosowanych podczas produkcji środków smarnych, związanych z pojęciem „low” lub „medium” SAPS. Chodzi o ograniczenie zawartości: SA (sulphated ash, czyli popiołu siarczanowego), P (phosphorus, czyli fosforu) i S (sulphur, czyli siarki). W ostatnich latach zaobserwowano również związek pomiędzy występowaniem zjawiska LSPI (Low-speed pre-ignition – spalanie stukowe przy niskich prędkościach obrotowych i dużym obciążeniu) a ilością wapnia, pochodzącego z dodatków.
W silnikach o zapłonie samoczynnym emitowana jest duża ilość sadzy. Dodatkowo często są one wyposażone w układy recyrkulacji spalin. W takim przypadku gazy wydechowe są kierowane z powrotem do komór spalania. Jako że na ścianach tulei cylindrowej zawsze jest olej, sadza wchodzi z nim w reakcję. Powoduje to tworzenie się szlamu. Cząstki osadów mają tendencję do gromadzenia się i budowania coraz większych struktur. W konsekwencji powoduje to zwiększenie lepkości, a w krytycznej sytuacji problemy z prawidłową cyrkulacją. Dlatego środek smarny musi zawierać znaczną ilość dodatków nazywanych dyspergatorami. Powodują one utrzymywanie wspomnianego osadu w zawiesinie, dzięki czemu ryzyko usterki zostaje zminimalizowane. Nowoczesny olej zawiera oczywiście również inne dodatki, dzięki którym skutecznie czyści boczne powierzchnie tłoka z nagaru i efektywnie chroni smarowane elementy.
W przypadku pojazdów użytkowych, dzięki zachowaniu silnika w czystości i ograniczeniu zużycia ściernego, koszty serwisowania są mniejsze, rzadsze są również awarie, które oznaczają nieprzewidziany postój maszyny, generując straty. Warto poruszyć też zagadnienie dolewek. Oleju może ubywać, co może mieć wiele przyczyn. Jedną z nich jest odparowywalność opisywana parametrem o nazwie „odparowywalność wg Noacka”. Im jest on niższy, tym lepiej. Producenci pojazdów mają ściśle określone wymagania co do jego wartości. Podobnie jest z innymi właściwościami oleju. Dziś jego skład powstaje w oparciu o kilkadziesiąt wytycznych, niekiedy niezwykle restrykcyjnych. Silniki w samochodach osobowych czy pojazdach ciężarowych mają inne oczekiwania względem środka smarnego. Różne marki pojazdów stosują odmienne rozwiązania konstrukcyjne, czasem inne materiały, z których wykonane są podobne elementy silnika.
Niemal każdy producent ma swoje specyficzne normy. Pewną cechą wspólną jest wymuszanie coraz większej energooszczędności, tak aby ograniczyć zużycie paliwa i emisję CO2. Przekłada się to na niższe klasy lepkości, na przykład 0W-20 w osobówkach czy 5W-30 w ciężarówkach. Jednak pomiędzy normami występują duże różnice i dlatego nie ma oleju uniwersalnego, pasującego do samochodu każdej marki. W ofercie firmy Fuchs jest kilka produktów wspomnianych klas lepkości. Przykładowo TITAN GT1 LONGLIFE IV SAE 0W-20 idealnie sprawdzi się w najnowocześniejszych silnikach osobowych volkswagenów wymagających normy VW 508 00/509 00. Z kolei TITAN CARGO PRO 228.61 SAE 5W-30 to rozwiązanie przeznaczone dla użytkowych mercedesów z silnikami oczekującymi normy MB 228.61. Oba produkty oprócz spełnienia wyśrubowanych wymagań są bardzo trwałe, zachowują stosowne parametry w przewidzianym okresie pomiędzy wymianami.

Ewolucja w motoryzacji trwa i jest nierozerwalnie związana z rozwojem konstrukcji silników czy skrzyń biegów. Są one wciąż smarowane olejem – w tej dziedzinie również następuje postęp

Co do skrzyni biegów?
Skrzynia biegów to po silniku najkosztowniejszy element układu napędowego. Na temat doboru olejów do jednostek napędowych powstało wiele opracowań, natomiast kwestia środka smarnego zastosowanego w przekładni jest często traktowana marginalnie. Warto przypomnieć, jakie funkcje pełni w niej olej oraz dlaczego trzeba go wymieniać po przejechanie określonego dystansu, pomimo częstych komentarzy producentów pojazdów, że nie jest to konieczne. Pod lupę weźmy najpierw „manuale”, a następnie „automaty”.
Zadania oleju w przypadku konwencjonalnych skrzyń manualnych są następujące: smarowanie przekładni zębatych, wyciszanie ich pracy (dotyczy hałasu związanego ze współpracą kół zębatych oraz zderzeniami zębów kół zębatych, aktualnie nieobciążonych), odprowadzanie ciepła, ochrona elementów przed zużyciem, czyszczenie oraz zapobieganie korozji, zapewnianie prawidłowej pracy synchronizatorów i trwałości uszczelnień. Aby te wszystkie funkcje były spełnione, olej musi mieć odpowiednie parametry. Są one uzyskiwane dzięki ściśle określonemu składowi chemicznemu, na który składają się bazy olejowe i dodatki. O tym, czy dany produkt nadaje się do konkretnego zastosowania, decyduje norma. Jak wspomniałem na początku, w miarę rozwoju motoryzacji zmieniają się konstrukcje układów napędowych. Widać to również w przypadku mechanicznych skrzyń biegów. Obecne konstrukcje są mniejsze, lżejsze, a równocześnie przenoszą z silnika do kół pojazdu większy moment obrotowy i moc. Taki rozwój generuje również większe wymagania odnośnie do oleju. Z punktu widzenia osoby dobierającej środki smarne będzie to widoczne w nowych normach. Dziś olej spełniający specyfikacje API GL-4 lub/i API GL-5 pokrywa jedynie część zastosowań. Coraz większego znaczenia nabierają normy producentów pojazdów lub skrzyń biegów, na przykład dla samochodów marki VW będzie to VW G 052 527, a dla pojazdów marki Ford: M2C200-C.
Pod oznaczeniami tego typu często kryje się wiele wymagań. Nie stosując się do nich, możemy mieć kłopoty. Przykładowo, jeżeli nie przywiążemy należytej wagi do tego, co wlejemy, to aplikując olej o zbyt dużej lepkości, stracimy na płynności zmiany biegów. Innym przykładem może być dobór produktu ze zbyt małą ilością dodatków typu „EP” – konsekwencją będzie przyspieszone zużycie zębów kół zębatych. Osoby powiązane z branżą motoryzacyjną powinny również mieć świadomość, że na rzeczywiste parametry środka smarnego wpływa proces produkcji. Normy określają pewne graniczne wartości. Stąd też w praktyce spośród wielu produktów o takich samych normach wskazanych na etykiecie jedne będą lepsze niż inne. W firmie Fuchs podstawową kwestią jest jakość. Oznacza to, że po pierwsze – składniki są najwyższej jakości, po drugie – kontrola jakości jest bardzo rygorystyczna. Chodzi o to, aby każdy wytworzony litr oleju miał powtarzalne parametry. Dzięki temu nasze produkty, takie jak TITAN SINTOFLUID SAE 75W-80, mają tak dobre opinie na rynku. Korzyści, jakie można wymienić, to zapewnienie niezawodnej pracy skrzyni biegów przy najwyższych obciążeniach, ochrona przed zużyciem, powstawaniem szlamów i korozją. Produkt ten przewyższa standardowe oleje przekładniowe, jeżeli chodzi o stabilność lepkości, dzięki czemu zapewnia bardzo dobre własności smarne w wysokich i w niskich temperaturach otoczenia. Co istotne, płynna zmiana biegów jest możliwa nawet w bardzo niskich temperaturach tuż po rozruchu pojazdu.
Przyjrzyjmy się teraz automatom. Koncepcja zmiany przełożeń bez udziału kierowcy jest dobrze znana, na rynku od dawna obecne są tego typu rozwiązania techniczne. Przy czym dziś w świecie samochodów osobowych dynamiczny rozwój przeżywają przekładnie dwusprzęgłowe. Istnieją co najmniej dwie odmiany tego typu konstrukcji. Pierwsze, zwykle mniejsze, mają tak zwane sprzęgła suche. Przykładem jest DQ 200. W tym przypadku smarowane są przekładnie zębate wraz z synchronizatorami i łożyskami. Większe odmiany, jak DQ 250, mają sprzęgła chłodzone olejem. Przy dużych obciążeniach elementy cierne znacznie rozgrzewają się, więc trzeba szybciej odprowadzać temperaturę. Okazało się też, że parametry oleju mają znaczenie, jeżeli chodzi o skuteczne sprzęganie i rozsprzęganie tarcz. Dlatego obowiązują wymagania dotyczące właściwości ciernych środka smarnego. Jakby tego było mało, występuje wiele odmian skrzyń dwusprzęgłowych w zależności od producenta. Fabryki środków smarnych mają zatem sporo do roboty, jeśli chcą stworzyć produkty odpowiadające na konkretne wymagania. Przykładowo, Fuchs oferuje dziś serię wyrobów TITAN FFL.
W pojazdach użytkowych skrzynie automatyczne działają głównie na zasadzie znanej od kilkudziesięciu lat: przekładnie planetarne odpowiadają za odpowiednie przełożenie, a sprzęgłem jest przekładnia hydrokinetyczna. Sterowanie odbywa się za pomocą zaworów kierujących olej do odpowiednich tarcz ciernych. Środek smarny w tego typu konstrukcjach musi być nieco podobny do hydraulicznego. Chodzi głównie o małą skłonność do pienienia i szybkie wydzielanie powietrza. Innych wymagań też jest sporo, między innymi musi szybko płynąć, czyli mieć małą lepkość. Z tego względu produkty tego typu noszą często nazwę ATF (Automatic Transmission Fluid, co można przetłumaczyć jako płyn do automatycznej przekładni), a nie olejów. Ich parametry różnią się znacznie od do tej pory omówionych, z racji czego klasyfikowane są na podstawie norm Dexron. Przyjęło się, aby były barwione na czerwono, choć nie jest to regułą. Na dobrze dobranym produkcie pojazdy użytkowe z nowoczesnymi automatycznymi skrzyniami biegów potrafią przejechać ogromny dystans. Współczesnym rozwiązaniem jest przykładowo TITAN ATF 6400, spełniający Dexron VI.
Jak zatem widać, dobór środka smarnego to podstawowa sprawa, jeżeli chcemy cieszyć się niezawodnością skrzyni biegów. Następna kwestia dotyczy trwałości. Wielu producentów nie rekomenduje wymian oleju. Sugerujemy jednak tego dokonywać co pewien przejechany dystans. Jest to spowodowane faktem, iż warunki eksploatacji pojazdu mogą odbiegać, często znacznie, od założonych przez wytwórcę pojazdu. Przykładowo, liczba cykli zmiany biegów może być wielokrotnie większa, niż przewidział producent. Każda taka zmiana oznacza dodatkową pracę dla układu synchronizatorów, w trakcie której za każdym razem podlega obciążeniu pewna niewielka objętość oleju pomiędzy, np. pierścieniem synchronizatora a częścią synchronizującą na kole zębatym. Poruszając się pojazdem z bardzo dużą prędkością, wpływamy na temperaturę oleju – wyższa przyspiesza proces utleniania. Dodatkową kwestią jest fakt, że skrzynia biegów nie jest hermetyczna. W wyniku zmian temperatury objętość oleju w skrzyni biegów cyklicznie rośnie i maleje. Na skutek tego dostają się do niej niewielkie cząstki zanieczyszczeń i woda. Jeżeli użytkujemy samochód głównie na trasie, jeżdżąc z przepisowymi w Polsce prędkościami, możemy skłaniać się ku dłuższym okresom pomiędzy wymianami. Natomiast przy jeździe z bardzo częstą szybką zmianą biegów i znacznymi prędkościami warto rozważyć krótsze okresy pomiędzy wymianami.
Podsumowując, pamiętajmy przede wszystkim, aby zwrócić uwagę na to, jaki środek smarny dobieramy do skrzyni biegów. Jeżeli po zakupie używanego, kilkuletniego samochodu nie wiemy, czy olej w skrzyni był wymieniany, czy nie, dla pewności zróbmy to. Koszty są znikome w perspektywie kilkudziesięciu tysięcy kilometrów, zwykle kilku lat. Wybierając produkty klasy premium, mamy pewność, że sprawność skrzyni biegów jest na najwyższym poziomie, a my możemy cieszyć się płynną zmianą biegów.

Nowoczesny środek smarny to...?
Jak widać, współczesne oleje przeznaczone do znacznej części montowanych obecnie w pojazdach układów napędowych są, po pierwsze, o wiele bardziej zaawansowane niż kilkanaście lat temu. Od strony chemicznej oznacza to wzrost udziału baz syntetycznych i ilości dodatków. Po drugie – większe znaczenie ma dopasowanie produktu pod konkretną normę, czyli do danego zastosowania, na przykład pod konkretny typ silnika czy skrzyni biegów. Tego typu trend widoczny jest w każdej dziedzinie motoryzacji. Nawet we współczesnych ciągnikach rolniczych pojawiają się automatyczne przekładnie wymagające oleju o bardzo precyzyjnych parametrach. Jego użycie gwarantuje, że będą działać prawidłowo.
Warto poszerzać wiedzę na temat środków smarnych, gdyż ich stosowanie staje się coraz bardziej skomplikowane. Dobór oleju powinien być przeprowadzany w oparciu o dokumentację pojazdu lub przy wykorzystaniu aplikacji wspomagającej, takiej jak tzw. Akademia Fuchs, dostępna na stronie internetowej firmy Fuchs. Zastosowanie odpowiedniego produktu daje nam pewność, że układ napędowy będzie pracował prawidłowo, a jego trwałość będzie maksymalna. Jak to się mówi, „klient będzie zadowolony”, więc wróci do warsztatu. I tego życzę wszystkim mechanikom czytającym ten tekst.

Lech Lasek
menedżer produktu ds. motoryzacyjnych środków smarnych Fuchs Oil Corporation