Wymagania stawianie przed obecnie produkowanymi silnikami spalinowymi stale rosną. Jeszcze 30 lat temu priorytetem podczas konstruowania silnika była jego niezawodność i relatywnie wysoka dynamika. W dzisiejszych czasach zadania stawiane przed jednostkami napędowymi są sukcesywnie rozszerzane. Współczesny silnik spalinowy musi być dynamiczny, ma cechować się przy tym relatywnie dużą oszczędnością paliwa, a także możliwie najmniejszą emisją szkodliwych substancji. To wszystko wymaga od producentów ciągłego rozwoju prac badawczych – czego najnowszym osiągnięciem są jednostki spełniające normy emisji Euro 5, a niedługo Euro 6, wykonane w technice dowsizingu, wyposażone w jedną bądź dwie turbosprężarki.
Nie inaczej wygląda to dla olejów silnikowych. Olej już nie tylko smaruje i chłodzi silnik, lecz także musi spełniać wiele innych, często sprzecznych funkcji – musi obniżać zużycie paliwa przez silnik, nie może oddziaływać na skomplikowane układy wtórnej obróbki spalin, a także musi umożliwić możliwie największą stabilność temperaturową, zapewniając poprawne smarowanie elementów silnika w najszerszym możliwym zakresie temperatur. By przygotować wysokiej jakości olej silnikowy, nie wystarczą bardzo zaawansowane bazy olejowe. Na współczesne oleje smarowe składają się więc bazy olejowe i pakiet dodatków uszlachetniających. Bazy powstają w specjalnie do tego przygotowanych rafineriach ropy naftowej. W motoryzacji wykorzystuje się dwa podstawowe typy baz olejowych – bazy mineralne i syntetyczne. Bazy syntetyczne cechują się lepszymi parametrami fizykochemicznymi, dlatego też oleje powstałe z ich wykorzystaniem są dużo bardziej zaawansowane. Sama baza olejowa to nie wszystko. Finalne właściwości danych środków smarowych są nadawane po dodaniu odpowiednich dodatków uszlachetniających. W zależności od przeznaczenia, stopnia zróżnicowania i wymogów producentów silników stosuje się różne dodatki w różnych stężeniach.
Ważną grupą dodatków są dyspersanty, czyli dodatki pozwalające utrzymywać cząstki sadzy w formie zawiesiny w oleju. To dodatki szczególnie ważne w silnikach Diesla, ponieważ przeciwdziałają łączeniu się sadzy w duże skupiska – sadza oddziałuje podobnie do ziaren papieru ściernego, wywołując polerowanie czopów wałów korbowych i wszelkich współpracujących ze sobą powierzchni silnika. Ponadto dyspersanty niwelują negatywny wpływ sadzy zbierającej się na dnie miski olejowej i w kanałach olejowych. W efekcie nie dopuszczają do zmniejszenia się średnic kanałów olejowych i tym samym pogorszenia warunków smarowania. To dzięki temu dodatkowi w czasie wymiany oleju cała sadza jest usuwana z silnika, co zapobiega jej kumulowaniu się. Bardzo istotne są także modyfikatory lepkości, czyli dodatki poprawiające, a mówiąc precyzyjnie – stabilizujące lepkość oleju w wysokich zakresach temperatur. Najczęściej są to polimery o dużych masach cząsteczkowych. Modyfikatory muszą gwarantować możliwie wysoką lepkość środka smarowego w wysokich temperaturach – by był on w stanie tworzyć trwały film olejowy, który odpowiednio ochroni silnik. Co istotne, modyfikatory lepkości muszą być możliwie długo odporne na zjawisko ścinania polimerów w czasie pracy oleju w silniku, ponieważ od ich odporności zależy to, czy olej nadaje się na wydłużone przebiegi, czy też nie.
W warunkach zimowych olej silnikowy powinien cechować się możliwie najniższą temperaturą płynięcia, za co odpowiadają depresatory (polimery niskocząsteczkowe – odwrotnie do modyfikatorów lepkości). Przeciwdziałają one wytrącaniu się parafiny z olejów mineralnych, dzięki czemu zapewniają dobrą płynność olejów w niskich temperaturach, co sprawia, że można łatwiej i w krótszym czasie uruchomić silnik zimą. Dodatkami bardzo pożądanymi, zwłaszcza zimą, są emulgatory, których zadaniem jest wiązanie cząstek wody i odparowywanie jej na zewnątrz układu. W warunkach zimowych często obserwuje się zwiększone absorbowanie wilgoci przez olej silnikowy, więc ważne jest, aby pakiet dodatków emulgujących mógł sobie z nią poradzić w sposób bezpieczny dla silnika. Producenci olejów stosują także przeciwutleniacze. Utlenianie jest procesem bardzo niestabilnym temperaturowo – można je porównać do reakcji łańcuchowej, która degraduje olej i narasta wykładniczo wraz z podwyższaniem temperatury pracy oleju co 10ºC, a rozpoczyna się już od 93ºC. Proces utleniania jest bardzo szkodliwy dla silnika – jego skutkami mogą być: nadmierne zaszlamienie skrzyni korbowej, zakleszczenie pierścieni tłokowych i utrata kompresji silnika z powodu nagarów powstających w czasie tego procesu. Bardzo ważne jest jednak, aby skład pakietu dodatków przeciwutleniających był wyważony, ponieważ przy zbyt dużym ich stosunku do reszty dodatków uszlachetniających może on wpływać negatywnie na resztę składników pakietu. Warto również wiedzieć, że jakość pakietu dodatków antyutleniających bezpośrednio wypływa na możliwość wydłużenia przebiegów między wymianami – im są one wyższej jakości, tym olej lepiej nadaje się do przebiegów typu „Longlife”.
Ważne są również dodatki antykorozyjne, czyli pakiet alkanosulfonianów neutralizujących związki kwasopochodne występujące w silniku, które sprzyjają korozji elementów wewnętrznych. Związki kwasowe w silniku powstają poprzez połączenie się niespalonych cząstek siarki, która jest składnikiem każdego paliwa, z wilgocią w silniku podczas jego dłuższych przestojów. Bardzo ważne jest, aby dodatki antykorozyjne neutralizowały związki kwasowe w sposób całkowity. Pamiętajmy, że wraz ze wzrostem długości czasu eksploatacji oleju w silniku dodatki antykorozyjne tracą swoją skuteczność, dlatego konieczna jest regularna wymiana oleju. Tak samo jak w przypadku dodatków przeciwutleniających należy rozsądnie wyważyć proporcje dodatków antykorozyjnych w stosunku do całego pakietu dodatków uszlachetniających. Proces blendowania (mieszania) wszystkich składników olejów silnikowych ze sobą jest procesem bardzo złożonym. Od jego przebiegu zależy jakość końcowa danego oleju. Wszyscy producenci olejów mają własne procesy blendowania. Aby wyprodukować tak zaawansowany olej silnikowy, jakim jest Castrol EDGE wyposażony w technologię FST, należy zmieszać ze sobą ok. 40 różnych substancji. Co ważne, należy przy tym utrzymywać założoną temperaturę. Brak kontroli nad temperaturą może doprowadzić do zniszczenia danej partii produkcyjnej oleju. Tak może się stać przy dodawaniu poszczególnych dodatków bezpośrednio z dozowników, w których panuje niższa temperatura niż w mieszalniku. W przypadku produkcji olejów silnikowych bardzo często korzysta się z tzw. pakietów wielofunkcyjnych (przygotowanego wcześniej odpowiedniego pakietu dodatków). Trzeba pamiętać, aby zachować odpowiednie proporcje składników, gdyż pomyłki nawet na poziomie kilkudziesięciu PPM potrafią doprowadzić do powstania olejów, których jakość i parametry będą nieodpowiednie. To dyskwalifikuje dany olej.
Michał Izdebski
Dział techniczny Castrol
Komentarze (1)