Wzajemnemu przemieszczaniu dociskanych do siebie części zawsze towarzyszy tarcie. Smarowanie ma na celu oddzielenie od siebie powierzchni roboczych współpracujących ze sobą części maszyn poprzez wprowadzenie oleju pomiędzy ich naturalne nierówności, które są nieuniknionym następstwem każdej obróbki mechanicznej.
Dzięki temu olej tworzy warstwę oddzielającą dwie współpracujące części.
Poza ograniczaniem zużycia części z powodu tarcia olej spełnia w systemie smarowania samochodowego silnika spalinowego następujące funkcje:
- usuwa ze współpracujących powierzchni drobne opiłki metalu i cząstki stałych produktów procesu spalania (nagaru);
- zabezpiecza metalowe elementy silnika przed czynnikami korozyjnymi (aktywnymi składnikami spalin i pary wodnej);
- odprowadza nadmiar ciepła z silnika do atmosfery;
- uszczelnia współpracujące powierzchnie elementów (tłok-pierścień-ścianka cylindra oraz trzon zaworu-prowadnica).
Aby spełniać te funkcje, olej silnikowy musi posiadać następujące cechy fizykochemiczne:
- zdolność wytwarzania powłoki smarnej na współpracujących powierzchniach;
- odporność na utlenianie się;
- odpowiednią lepkość;
- trwałość wszystkich właściwości w szerokim zakresie temperatur roboczych.
Ze względu na ilość funkcji, jakie olej powinien spełniać w silniku, bardzo istotne jest dobranie właściwego oleju do odpowiedniego rodzaju silnika. Zależy to od wielu czynników, ale generalnie oparte jest na dwóch podstawowych kryteriach:
- lepkościowych – zależnych od warunków cieplnych pracy;
- jakościowych – zależnych od konstrukcji silnika, rodzaju paliwa, obciążeń temperaturowych.
Lepkość jest miarą oporu, jaką olej stawia podczas płynięcia. Większa lepkość oznacza większe straty w silniku. Mniejsza lepkość powoduje gorsze zabezpieczenie silnika. Lepkość powinna być więc dobrana na zasadzie kompromisu pomiędzy tymi skrajnymi wymaganiami.
Lepkość oleju maleje w miarę wzrostu temperatury, a rośnie wraz z jej spadkiem. Zależność lepkości od temperatury określa wskaźnik lepkości. Im zależność ta jest większa, tym mniejszy jest wskaźnik lepkości. Z kolei im mniejszy jest wskaźnik lepkości, tym gorszy jest olej. Ustala się go w zakresie temperatur od 40 do 1000C. W celu optymalnego doboru lepkości oleju do stosowania w określonych warunkach klimatycznych podzielono je na 11 klas według systemu klasyfikacji lepkościowej. Zgodnie z nim wyodrębniono 5 klas olejów letnich (według symboli 20, 30, 40, 50, 60) oraz 6 klas olejów zimowych (zgodnie z oznaczeniami 0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W). W obecnych warunkach przeważnie stosuje się oleje wielosezonowe np. 0W-40. Pierwszy człon oznaczenia określa lepkość w warunkach zimowych, czyli do jakiej temperatury poniżej zera olej zachowuje płynność gwarantującą właściwą pracę silnika. Jest to tzw. lepkość “niskotemperaturowa”. Im mniejsza liczba jest przed literą W, tym w niższej temperaturze olej będzie bardziej płynny, a tym samym rozruch silnika będzie łatwiejszy, a mniejsze zużycie podczas rozruchu. Drugi człon oznaczenia opisuje właściwości oleju przy wysokich temperaturach. Jest to tzw. lepkość “wysokotemperaturowa” i określa właściwości oleju przy temperaturze pracy silnika (około 100 0C). Wyższa liczba określa wyższą lepkość. Wprowadzenie olejów wielosezonowych do użytku gwarantuje zarówno rozruch w warunkach zimowych, jak i dobrą ochronę w warunkach wysokich temperatur pracy silnika.
Drugim istotnym kryterium doboru oleju do konkretnego silnika są parametry jakościowe, do których zaliczyć można własności smarne, myjące, antykorozyjne oraz odporność na starzenie. Zgodnie z tym kryterium powstała klasyfikacja jakościowa olejów silnikowych. Klasyfikacja ta daje możliwość łatwego i trafnego doboru oleju o właściwościach odpowiednich dla danego typu silnika. Obecnie stosowane są dwie klasyfikacje olejów silnikowych według parametrów jakościowych. Jedną z nich jest klasyfikacja amerykańska API. Zgodnie z nią poszczególne kategorie oznaczone są przy użyciu kodu dwuliterowego. Pierwsza litera określa przydatność oleju dla silnika ze względu na stosowane paliwo. Dla silników z zapłonem iskrowym przyjęto S, zaś dla silników z zapłonem samoczynnym C.
Druga litera określa poziom jakości oleju. Litera A określa klasę najniższą. Oleje uniwersalne spełniające wymagania zarówno dla silników benzynowych, jak i o zapłonie samoczynnym, oznaczane są podwójną klasą jakościową SF/CB.
Ze względu na zbyt duże różnice w konstrukcjach silników i warunkach klimatycznych wprowadzono dla rynku europejskiego nieco odmienną klasyfikację jakościową olejów silnikowych ACEA. Klasyfikacja ta obejmuje tylko współcześnie stosowane oleje wysokojakościowe. Zgodnie z tym podziałem występują trzy grupy olejów. Kod składa się z dwóch znaków: litery i cyfry. Litera określa rodzaj silnika, a cyfra poziom jakości oleju. Im wyższa cyfra, tym wyższa jakość oleju. Litera A (cyfra od 1 do 5) określa przydatność oleju do silników benzynowych, B (cyfra od 1 do 5) do silników z zapłonem samoczynnym samochodów osobowych i lekkich dostawczych, natomiast E (cyfra od 1 do 4) do silników z zapłonem samoczynnym samochodów ciężarowych.
Poza tymi przyjętymi dwoma klasyfikacjami uznani światowi producenci silników stworzyli własne klasyfikacje i zalecają stosowanie olejów do swoich silników według podanych kryteriów.
Ciągłe zmiany konstrukcyjne silników (wzrost mocy, wysokie prędkości obrotowe) spowodowały wzrost obciążeń cieplnych i mechanicznych silnika, a tym samym pogorszenie warunków pracy oleju. Tak więc postęp w dziedzinie rozwoju konstrukcji silników spalinowych wymusił postęp w technologii olejów silnikowych. Pierwszym krokiem dostosowania oleju do wyższych wymagań było dodawanie do bazy oleju mineralnego zestawu dodatków uszlachetniających i poprawiających właściwości oleju bazowego. Stosowane dodatki mają na celu zwiększenie właściwości myjących oleju, zwiększenie wydajności przenoszenia zanieczyszczeń, poprawę charakterystyki lepkościowo-temperaturowej, podwyższenie skuteczności ochrony oleju przed utlenianiem, a elementów silnika przed zużyciem. Drugim, jeszcze lepszym sposobem dostosowania olejów silnikowych do wysokich wymagań okazała się zmiana bazy olejowej z mineralnej na syntetyczną. Olej syntetyczny jest więc olejem, którego baza jest syntetyczna, czyli stworzona została w wyniku różnych procesów chemicznych. Dzięki tym procesom powstają związki o budowie i właściwościach z góry ustalonych i zaplanowanych. Oleje syntetyczne posiadają bardzo dobrą charakterystykę lepkościową zarówno w niskich, jak i w wysokich temperaturach. Mają one znacznie lepsze właściwości myjące i większą odporność na starzenie. Dzięki temu silnik jest dłużej utrzymywany w stanie należytej czystości. Także lepsze właściwości smarne olejów syntetycznych wpływają znacząco na zmniejszenie zużycia elementów silnika, a tym samym powodują wzrost żywotności i niezawodności działania silnika. Wszystkie te zalety związane są jednak z wysoką ceną tego typu oleju. Cena oleju syntetycznego jest średnio 3, 4 razy wyższa od oleju mineralnego. Nielogiczne jest więc stosowanie oleju syntetycznego w silniku wyeksploatowanym (wymagającym częstego uzupełniania oleju).
Ponieważ w ofercie handlowej firm olejowych dostępnych jest obecnie bardzo dużo gatunków olejów silnikowych, użytkownicy pojazdów stają przed sporym dylematem, na jaki olej się zdecydować. Dokonując wyboru oleju silnikowego w pierwszej kolejności należy zapoznać się z zaleceniami i sugestiami zawartymi przez producenta pojazdu w fabrycznej instrukcji obsługi pojazdu. Można stosować olej klasy wyższej niż jest zalecany przez producenta pojazdu, lecz nie będą widoczne żadne korzyści, a straty będą spore ze względu na koszt zakupu. Bezwzględnie natomiast należy unikać używania oleju klasy niższej niż zalecana. Klasa lepkości oleju powinna być raczej dobrana do przewidywanych warunków klimatycznych użytkowania pojazdu. W naszych warunkach klimatycznych najkorzystniejszy jest olej wielosezonowy 15W-40. Stosowanie oleju o wyższej lepkości niż zalecana fabrycznie nie ma w praktyce logicznego uzasadnienia.
Zjawiskiem nieuchronnym przy eksploatacji pojazdu samochodowego jest zmiana właściwości oleju silnikowego, spowodowana jego starzeniem. Wpływ na to mają stopień utleniania składników oleju oraz intensywność zanieczyszczenia oleju (opiłki metalu, płyn chłodzący). Ilość zanieczyszczeń w oleju zależna jest przede wszystkim od warunków eksploatacji i stanu technicznego silnika. Przeciętny użytkownik pojazdu nie ma możliwości jednoznacznie stwierdzić, czy olej jest już na tyle przepracowany, że trzeba go wymienić na nowy. Każdy producent silnika podaje bezpieczny dla niego okres wymiany oleju. Należy bezwzględnie przestrzegać okresu wymiany, ponieważ przy zbyt długiej eksploatacji silnika bez wymiany oleju zostają poważnie zakłócone funkcje usuwania zanieczyszczeń powstałych na skutek pracy (opiłki metalu, cząstki produktów spalania) oraz zabezpieczenia elementów przed korozją. Dodawane do oleju substancje chemiczne, służące jako inhibitory korozji, z czasem się zużywają, więc nie zachodzi proces ochrony elementów przez olej przed korozją. Najniebezpieczniejsze dla systemu smarowania jest jednak to, że z powodu zbyt długich okresów między kolejnymi wymianami oleju zakłócona zostaje funkcja usuwania zanieczyszczeń (opiłków metalu, nagaru). Skutkiem tego jest proces tworzenia się szlamu i laku, pokrywającego nieruchome i ruchome powierzchnie elementów silnika, co w efekcie końcowym może doprowadzić do poważnego uszkodzenia silnika.

mgr Andrzej Kowalewski