Paliwa i oleje

Silnik to urządzenie cieplne, przetwarzające energię chemiczną spalania paliwa w energię kinetyczną, czyli ruch tłoków. Można powiedzieć: „urządzenie z piekła rodem”. Panują w nim ekstremalnie niesprzyjające warunki pracy: temperatury spalania sięgające prawie 1800°C, naciski sięgające ok. 100 barów (kg/cm2), prędkości obrotowe w normalnym silniku rzędu 6000 obr./min., czyli 100 obr./s. Przy tych obrotach tłok musi pokonać dystans góra-dół w cylindrze 100 razy na sekundę! Prędkość jego ruchu dochodzi do 20 m/s.

Wyobraźmy sobie, że silnik bez odpowiedniego smarowania „przeżyje” zaledwie kilkanaście minut. Dlatego od wielu lat działy badawcze koncernów naftowych pracują nad opracowaniem technologii olejów silnikowych, która zabezpieczy silnik przed zużyciem tak, aby wytrzymał on setki tysięcy kilometrów przebiegu i lata eksploatacji. Będzie to możliwe, jeśli olej wypełni postawione przed nim zadania.

Smarowanie - zadanie nr 1?

Smarowanie elementów trących o siebie, aby zapobiegać ich zużyciu i zatarciu, ale również maksymalnie obniżać współczynnik tarcia między nimi. Obecnie nie wystarczy zastosować oleju o odpowiedniej lepkości. Stosuje się specjalne polarne dodatki przeciwzużyciowe, aktywnie działające w miejscach, gdzie elementy ocierają się, naciskając na siebie z ciśnieniem sięgającym 100 barów. Dzisiejsze technologie dodatków przeciwzużyciowych są tak zaawansowane, że gwarantują długotrwałe działanie. Proces zużycia tych dodatków jest również na tyle powolny, że nie wpływa znacząco na okres pomiędzy wymianami, dzięki czemu mógłby on być znacznie dłuższy.

Olej odprowadza ciepło

Chłodzenie części silnika. Pierścienie i tłoki są bardzo obciążonymi termiczne elementami i to olej w kontakcie z nimi odbiera nadmiar ciepła. W bardziej zaawansowanych silnikach, aby chłodzić denko tłoka, natrysk oleju zaprojektowany jest od dołu. W tych miejscach olej rozgrzewa się nawet do 250°C. W tak wysokich temperaturach olej niskiej jakości ulega silnemu utlenianiu, rośnie jego lepkość, tworzą się w nim kwaśne i żywiczne związki. Mogą one np. osadzić się w rowkach pierścieniowych i zakleszczyć pierścienie. To w szybki sposób prowadzi do nierównomiernego ich zużycia i utraty kompresji. Jednakże stosując zaawansowaną bazę olejową otrzymaną w technologii syntetycznej, nie będziemy mieli zbyt dużego utlenienia i olej może „wytrzymać” dwa razy dłuższe przebiegi pomiędzy wymianami.

Utrzymanie wnętrza silnika w czystości jest jednym z najistotniejszych zadań, jakie stawiane jest olejom silnikowym. Proces spalania paliwa, nawet w nowoczesnych silnikach, jest niedoskonały, w wyniku czego powstaje dużo zanieczyszczeń. Jest to szczególnie widoczne w nowoczesnych silniach Diesla samochodów osobowych, gdzie spalanie ustawione jest w taki sposób, aby powstawała mała ilość tlenków azotu (NOx ). Tworzy się wtedy duża ilość cząstek stałych (jak sadza), które w krótkim czasie powodują silne zanieczyszczenie oleju silnikowego. Aby te rakotwórcze cząstki stałe nie wydostawały się na zewnątrz, w układach wydechowych montuje się specjalne filtry cząstek stałych DPF, których zadaniem jest ich wychwycenie, a następnie neutralizacja.

W starszych silnikach ze względu na niedoskonałość konstrukcji dochodzi również do bardzo silnego zanieczyszczenia oleju silnikowego ubocznymi produktami procesu spalania. Olej dodatkowo musi zmywać wcześniej powstałe, odłożone zanieczyszczenia i utrzymywać je w swojej objętości w sposób możliwe jak najbardziej rozproszony – zdyspergowany, aby nie odkładały się one w silniku. Olej ma ograniczoną zdolność do dyspersji – rozpraszania tych zanieczyszczeń. Jego zbyt duże zanieczyszczenie podczas wydłużonych przebiegów powoduje, że nie jest on w stanie rozpraszać zanieczyszczeń i tworzą się niejednorodne, kleiste zawiesiny w nim pływające.

Są one bardzo niebezpieczne i mają tendencję do klejenia się do czego tylko mogą. Potrafią zatkać filtr oleju, osadzać się na elementach silnika czy w drastycznych przypadkach zatkać kanały olejowe. W prosty sposób prowadzi to do zatarcia elementów silnika. Niewiele pomoże dodatkowa filtracja oleju czy dolewanie dodatków zwiększających właściwości dyspergujące zanieczyszczenia i neutralizujących kwaśne produkty spalania. Dodatki w oleju powodują zmianę jego kompozycji. Co istotne, nie smarują, a ich zbyt duża ilość może powodować, że będą ulegać spalaniu, w wyniku czego na tłoku i pierścieniach powstaną twarde popioły metaliczne, które spowodują zwiększenie zużycia tulei oraz pierścieni. I to jest główny powód, dla którego olej silnikowy należy wymieniać.

Zabezpieczenie przed korozją

Zabezpieczenie przed korozją wewnętrznych elementów silnika. Podczas spalania paliwa, które zawiera siarkę, do oleju przedostają się jej kwaśne związki. Rolą oleju jest neutralizowanie tych kwaśnych produktów, aby silnik od wewnątrz nie skorodował. Ma on ograniczoną zdolność do neutralizacji i utrzymywania alkaliczności na odpowiednim poziomie. Jest to drugi i nie mniej ważny powód, dla którego olej silnikowy należy wymieniać.
Dodatkowo wymagane jest, by olej miał odpowiednio niską temperaturę płynięcia i niskie opory tłoczenia, aby podczas rozruchu w niewysokich temperaturach nie było problemu z płynnością oleju i smarowaniem silnika.
Nagromadzenie zanieczyszczeń i zakwaszanie oleju są głównym powodem jego regularnej wymiany. Nie jest to wymysł działów marketingu koncernów naftowych. To po prostu technicznie uzasadniona konieczność.