Paliwa i oleje

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