Firma Lotos Oil, będąca m.in. wieloletnim współorganizatorem serii wyścigów Kia Lotos Race, dokonuje różnorodnych analiz zachowania się olejów eksploatowanych w tej serii wyścigów
Oleje silnikowe do zastosowań sportowych zasadniczo spełniają dokładnie te same funkcje co oleje przeznaczone do seryjnie produkowanych samochodów osobowych, tj. smarowanie, uszczelnianie, chłodzenie, tłumienie drgań, utrzymanie elementów silnika w czystości, ochrona przed korozją.
W przypadku obu typów zastosowań ważne jest, aby w niskich temperaturach pracy (rozruch silnika) olej zachowywał lepkość na tyle niską, aby pozwalała ona na jego szybki dopływ do węzłów tarcia. W tym obszarze temperaturowym pracy silnika dodatkowo istotne są własności smarnościowe oleju, tj. jego zdolność do tworzenia trwałego filmu olejowego w warunkach występującego tarcia granicznego. Ważne zatem, aby uzyskać maksymalne skrócenie okresu niepełnego smarowania silnika podczas rozruchu, gdyż w tych warunkach może wystąpić największe tarcie i w konsekwencji największe zużycie.
Właściwości i zadania konwencjonalnego oleju silnikowego
Podczas pracy silnika olej styka się z obszarami o temperaturze przekraczającej nawet 150°C, istotne jest zatem, aby w takim wysokotemperaturowym obszarze pracy lepkość oleju była na tyle wysoka, aby tworzył ciągły film na gładzi cylindra. Wysokie temperatury sprzyjają procesom utleniania i termicznej destrukcji środka smarowego, stanowiącym przyczyny powstawania zanieczyszczeń smarowanych skojarzeń trących. Pożądane jest zatem, aby olej wykazywał wysoką stabilność termooksydacyjną oraz wysoką zdolność usuwania zanieczyszczeń z powierzchni elementów silnika.
W trakcie eksploatacji olej powinien dodatkowo gwarantować ochronę smarowanych elementów przed korozją, którą mogą powodować produkty spalania paliwa – substancje o charakterze kwaśnym, przedostające się do oleju z komory spalania. Nie powinien on wykazywać tendencji do tworzenia trwałych układów z wodą (emulsja) i powietrzem (piana), których skutkiem są: nieciągły film olejowy, chwilowe spadki ciśnienia w układzie smarowania i zaburzenia przepływu oleju.
Typowe oleje silnikowe są mediami wielosezonowymi. Producenci nowoczesnych silników samochodów osobowych najczęściej zalecają oleje klasy lepkościowej SAE 5W-30 i 5W-40, a ostatnio również 5W-20. Średni okres eksploatacji nowoczesnego środka smarnego w seryjnie produkowanym samochodzie osobowym wynosi obecnie ok. 20 000-30 000 km. Taki czas jest możliwy, pomijając zmiany w konstrukcjach silników, dzięki stosowaniu w formulacji olejów podstawowych grup III i IV oraz odpowiedniego pakietu dodatków uszlachetniających (zawierającego wiskozatory, depresatory, dodatki smarnościowe, inhibitory utleniania, inhibitory korozji, detergenty, dyspergatory, dodatki przeciwpienne). Najnowsze wymagania stawiane olejom silnikowym dotyczą dodatkowo konieczności ich kompatybilności z systemami oczyszczania spalin, w związku z tym wymaga się olejów zawierających w swoim składzie obniżoną zawartość siarki, fosforu i tzw. popiołów siarczanowych (oleje tego typu są określane terminem „low/mid SAPS”).
Co wyróżnia oleje do samochodów sportowych?
Podstawowa różnica pomiędzy olejami do samochodów produkowanych seryjnie a olejami do samochodów sportowych polega na tym, że te drugie mają chronić silniki pracujące przy wyższych prędkościach obrotowych i wyższych temperaturach. Inna różnica to fakt, że standardowe oleje silnikowe mają za zadanie chronić silnik przez okres kilkunastu lub nawet kilkudziesięciu lat przy zachowaniu określonych osiągów pracy samochodu eksploatowanego w mniej lub bardziej przewidywalny sposób, podczas gdy oleje do samochodów sportowych mają przede wszystkim zapewnić bezawaryjność pojazdu i możliwie najlepsze osiągi jedynie podczas zmagań sportowych. Pożądane jest, aby wkład środków smarowych w osiągi pojazdu przyczynił się do uzyskania przewag nad pojazdami konkurentów, co w prosty sposób prowadzi do odniesienia zwycięstwa w rywalizacji sportowej. W przeciwieństwie do olejów przeznaczonych do samochodów seryjnych, oleje do samochodów sportowych są zindywidualizowane ze względu na rodzaj silnika i warunki rywalizacji, a ich rozwój odbywa się w ścisłej współpracy z kierowcą rajdowym i jego zespołem technicznym.
Przy tak pojmowanej koncepcji olejów do samochodów sportowych nie ma również ograniczeń kosztowych przy wyborze komponentów do ich formulacji – najczęściej zatem oleje sportowe wykorzystują najbardziej zaawansowane i najdroższe dostępne technologie i komponenty. Konfiguracja olejów do zastosowań sportowych jest zatem bardzo różnorodna, w zależności od typu wyścigu i miejsca jego rozgrywania stosuje się oleje w klasach lepkości SAE 5W-50, 10W-60 i 10W-50 (rajdy), 0W-20 (wyścigi), a nawet syntetyczne oleje jednosezonowe.
W przeciwieństwie do olejów przeznaczonych do samochodów seryjnych, ze względu na potrzebę uzyskania większej ochrony przeciwzużyciowej, w formulacjach olejów do samochodów sportowych nie ogranicza się zawartości siarki, fosforu i popiołów siarczanowych (SAPS).
W tabeli 1 przedstawiono porównanie podstawowych charakterystyk dwóch typowych olejów do seryjnie produkowanych samochodów osobowych pozycjonowanych rynkowo w kategorii premium: olej syntetyczny poprzedniej generacji, tj. olej o standardowym poziomie SAPS, oraz olej o charakterze sportowym do stosowania w rajdach.
Parametrami odnoszącymi się do zapewnienia efektywności smarowania w niskich temperaturach są: lepkość strukturalna w temp. -30°C (-25 dla lepkości SAE 10W-50), lepkość kinematyczna w temp. 40°C oraz temperatura płynięcia – w tym zakresie wszystkie oleje wypadają porównywalnie, przy czym własności użytkowe oleju w niskich temperaturach nie zawsze mają istotne znaczenie w rywalizacji sportowej.
Parametrami odnoszącymi się do efektywności smarowania w wysokich temperaturach są w tabeli: lepkość kinematyczna w 100°C, wskaźnik lepkości oraz test Noack (skłonność do odparowywania) – ten obszar pracy w przypadku zastosowań sportowych ma największe znaczenie, co znajduje wyraz zarówno w wysokiej wartości lepkości kinematycznej oznaczanej w 100°C, którą charakteryzuje się olej o lepkości SAE 10W-50, jak również najniższej wartości odparowalności.
O zdolności do utrzymywania silnika w czystości i pośrednio o zdolności do ochrony przed korozją mówi całkowita liczba zasadowa (TBN) – w tym zakresie widać wyraźną różnicę pomiędzy olejem sportowym a obecnie uważanymi za najbardziej zaawansowane olejami do samochodów seryjnych – charakteryzującymi się obniżoną zawartością SAPS. Warto dodać, że konwencjonalne oleje są opracowywane z myślą o silnikach zasilanych paliwami o ograniczonej zawartości siarki, które mogą się różnić od paliw dopuszczanych do poszczególnych rywalizacji sportowych.
Tabela 1
Tabela 2
Oleje do zastosowań sportowych, w ograniczonym stopniu, są charakteryzowane za pomocą ogólnobranżowych specyfikacji jakościowych i specyfikacji własnych OEM, a ich formulacja oparta jest na odpornych na utlenianie, syntetycznych bazach olejowych o wysokich wskaźnikach lepkości, które minimalizują konieczność stosowania wiskozatorów – polimerowych dodatków poprawiających wskaźnik lepkości, ale mających wpływ na proces degradacji oleju podczas jego pracy w wysokoobrotowych silnikach sportowych. Dodatkowo przed niepożądanym spadkiem lepkości oleju w silniku sportowym chroni wysoka wyjściowa lepkość kinematyczna oleju.
Firma Lotos Oil, będąca m.in. wieloletnim współorganizatorem serii wyścigów Kia Lotos Race, dokonuje różnorodnych analiz zachowania się olejów eksploatowanych w tej serii wyścigów. Przykładem takich badań jest przedstawiona w tabeli 2 seria oznaczeń dla konwencjonalnego oleju o jakości API SL/CF w klasie lepkości SAE 0W-20 w samochodzie Kia Picanto podczas trzech rund wyścigowych w sezonie 2012. W tym okresie samochód był okazjonalnie eksploatowany poza torem wyścigowym, a około półlitrowe pobory próbek do badań były uzupełniane olejem świeżym. Wyniki przedstawione w tabeli wskazują co prawda na lekki proces degradacji, jakkolwiek potwierdziły przydatność tego oleju do stosowania w wyścigach przy interwale wymiany ograniczonym do jednej rundy (zawartość sodu wynika ze składu dodatków uszlachetniających).
Podsumowując, rozwój olejów do silników samochodów osobowych, implikowany względami ekologicznymi i ekonomicznymi, powoduje coraz większy rozdźwięk pomiędzy olejami do samochodów produkowanych seryjnie, nawet tak zaawansowanych technologicznie jak Lotos Synthetic 504/507 SAE 5W-30, przeznaczony przede wszystkim dla samochodów produkowanych przez Grupę Volkswagen i samochodów eksploatowanych w warunkach sportowych, pozycjonując te ostatnie w kategorii olejów wysoce specjalistycznych. Z drugiej jednak strony zastosowania sportowe to obszar dający największe możliwości dla komórek badawczych firm olejowych.
Firma Lotos Oil ma szerokie możliwości technologiczno-badawcze w tym obszarze, więc każdego partnera traktuje w sposób indywidualny.
Piotr Niemiec, Lotos Oil
Komentarze (0)