Paliwa i oleje

ATF (Automatic Transmission Fluid) pełni w automatycznej skrzyni biegów wiele istotnych funkcji. Jest środkiem smarnym, chłodzi i czyści skrzynię oraz, w przypadku ASB z przekładnią hydrokinetyczną, bierze udział w przekazywaniu momentu obrotowego, czyli umożliwia przemieszczanie się pojazdu.

Charakteryzujące się wysoką lepkością oleje ATF zapewniają lepszą ochronę elementów mechanicznych ASB przed zużyciem (lepkość wpływa na lepsze parametry pracy elementów ciernych skrzyni i wiąże się z płynnością zmiany przełożeń, czyli quality shift proces). ATF o niskiej lepkości stosowane są np. w celu spełnienia wymagań podyktowanych normą emisji spalin lub potrzebą szybszej zmiany przełożeń, np. olej stosowany w ASB montowanych przez Mercedes-Benz. Z kolei ATF charakteryzujące się wyższą zdolnością do odprowadzania ciepła zapewniają lepszą ochronę ASB przed pracą w zbyt wysokiej temperaturze i przegrzaniem.

Olej ATF najlepiej spełnia swoje funkcje, kiedy charakteryzują go:

• wysoki wskaźnik lepkości,
• duża odporność na ścinanie,
• mała ściśliwość,
• wysoka odporność na utlenianie,
• właściwości przeciwkorozyjne i ochronne,
• właściwości smarne (powinny zabezpieczać elementy przed zużyciem, minimalizować współczynnik tarcia i straty energii na pokonanie oporów tarcia),
• odporność na emulgowanie (powinien być stabilny wobec wody, od której powinien oddzielać się szybko i zupełnie),
• odporność na pienienie (powietrze w układzie hydraulicznym powoduje błędną, niestabilną pracę oraz jest przyczyną uszkodzeń mechanicznych),
• brak niszczącego działania na tworzywa, z którego wykonane są uszczelnienia, okładziny cierne sprzęgieł i hamulców wielotarczowych mokrych oraz inne elementy.

Według niektórych producentów współczesnych automatycznych skrzyń biegów ASB to zespoły bezobsługowe, które nie wymagają okresowej wymiany płynu ATF, a co najwyżej uzupełniania. Przeczą temu wyniki badań eksperymentalnych.
W biuletynie WAT (za: T. Dziubak, P. Szczawiński, P. Szczepaniak, Wpływ przebiegu eksploatacyjnego płynu ATF na jakość pracy i trwałość automatycznych skrzyń biegów (ASB) samochodów osobowych) autorzy wskazują, że w ASB uszkodzeniom ulegają najczęściej sprzęgła i hamulce wielotarczowe mokre, a najistotniejszym czynnikiem prowadzącym do nich jest przeciążenie termiczne, za które może odpowiadać m.in. uszkodzenie chłodnicy ATF lub właśnie degradacja parametrów oleju.
Według autorów ATF starzeje się, a więc traci swoje właściwości fizykochemiczne, na skutek utleniania, czyli reakcji pewnych składników oleju z tlenem, w wyniku których w oleju wytrącają się kwasy, żywice, asfalteny, karbeny, karboidy. Efektem utleniania są wzrost zanieczyszczenia oleju i degradacja jego właściwości smarnych, co skutkuje wzrostem temperatury pracy ASB. Na skutek wzrostu temperatury, która przyspiesza proces utleniania, oraz postępującego utleniania w wyniku reakcji tlenu z zawartymi w zanieczyszczeniach związkami następuje dalsza degradacja ATF.

Czynniki odpowiedzialne za przyspieszone utlenianie oleju ATF, w efekcie których następuje utrata oczekiwanych parametrów:

1. Zanieczyszczenia
Zużywające się tarcze sprzęgłowe to największe źródło zanieczyszczeń. Powstają one również na skutek pracy kół przekładni planetarnych, łożysk, sprzęgła hydrokinetycznego oraz utleniania się oleju.

2. Wysoka temperatura
Temperatura eksploatacyjna ATF wynosi około 80-90°C. W przypadkach niesprawności układu chłodzenia, dużego obciążenia, temperatura płynu ATF może przekraczać 100°C. W ekstremalnych sytuacjach pomiędzy tarczami sprzęgieł powstaje temperatura rzędu 400°C. W temperaturze pokojowej ATF praktycznie się nie utlenia. Wraz ze wzrostem temperatury do 300°C proces utleniania przyspiesza. Powyżej 300°C następuje rozkład termiczny połączony z osadzaniem się osadów węglowych na skutek spalania i koksowania.

3. Nieprawidłowy przebieg eksploatacji
Producenci samochodów określają zalecany czas wymiany płynu ATF. W sytuacji eksploatacji w ciężkich warunkach jazdy lub w wysokich temperaturach, kiedy następuje przyspieszona degradacja ATF, zaleca się skrócenie tego czasu. Dlatego moment wymiany płynu ATF należy dostosować do indywidualnych warunków eksploatacji samochodu, jakimi są jazda miejska lub po autostradach.

Przeprowadzony przez T. Dziubaka, P. Szczawińskiego i P. Szczepaniaka eksperyment wykazał, że przebieg eksploatacyjny do usterki skutkującej koniecznością przeprowadzenia naprawy ASB, wyniósł około 150 000 km. Eksperyment polegał na bezobsługowej eksploatacji ASB, której producentem jest ZF (z naklejką Filled for Life) do momentu przejścia skrzyni w awaryjny tryb pracy. Przy przebiegu około 150 000 km zaobserwowano nieprawidłowe załączanie przełożeń – nieprawidłowy czas zmiany przełożenia, nadmierny poślizg oraz zbyt mocne hamowanie skrzynią biegów. Problemy spowodowane były przeciążeniem termicznym sprzęgła wielotarczowego mokrego. Autorzy biuletynu uznali za fakt wpływ przebiegu eksploatacyjnego płynu ATF na jego lepkość oraz związek pomiędzy lepkością oleju a jakością pracy i trwałością automatycznej skrzyni biegów. Wg nich lepkość ATF oraz jego temperaturowa stabilność i odporność na utlenianie mają kluczowe znaczenie dla prawidłowej pracy oraz trwałości skrzyni biegów.