Paliwa i oleje

Nacisk na obniżanie norm emisji spalin, ekologię i rosnące ceny paliwa sprawiają, że zjawisko downsizingu przybiera na sile. Chociaż niektóre marki ograniczają ten trend, to silniki – z uwagi na swoją budowę – są dziś narażone na znacznie większe przeciążenia niż jeszcze dwie dekady temu. Z tego względu należy stosować w nich oleje silnikowe o określonej klasie jakościowej i lepkościowej, które zapobiegają szkodliwym zjawiskom, np. LSPI. Na czym polega to zjawisko i dlaczego jest tak niebezpieczne?

Europa jest kontynentem, który w największym stopniu – zaraz obok Ameryki Północnej i niektórych krajów azjatyckich – przyczynia się do zwiększania światowej emisji CO2 do atmosfery. Z tego powodu Unia Europejska zobowiązała m.in. producentów samochodów do wprowadzenia usprawnień w tym zakresie. Innym problemem jest emisja szkodliwych tlenków azotu, które powstają podczas spalania. Odpowiedzią na te kwestie są wszelkiego rodzaju filtry montowane w samochodach i wspomniany downsizing.
Celem downsizingu jest nie tylko zmniejszenie pojemności skokowej silnika, ale przede wszystkim zwiększenie napełniania cylindrów poprzez zastosowanie sprężarek mechanicznych czy turbosprężarki (wielostopniowych lub ze zmienną geometrią kierownicy). W połączeniu z dokładnym, dzielonym na kilka dawek bezpośrednim wtryskiem paliwa powoduje to wzrost sprawności silnika, mocy i momentu obrotowego przy niskich zakresach obrotowych. Efektem tego jest możliwość zbudowania silnika o większej mocy i mniejszej pojemności, którego nie trzeba będzie „wkręcać” na wysokie obroty w celu nabrania odpowiedniej prędkości. Naturalnie wpływa to na redukcję zużycia paliwa, a tym samym emisji spalin.
Chociaż główny zarzut przeciwników downsizingu ogranicza się zazwyczaj do tego, że nie chcą jeździć samochodem z silnikiem „o pojemności kartonu mleka”, zagrożenie może pojawić się gdzie indziej. Wynika ono z czysto technicznych przesłanek. W niskim zakresie obrotów (1500-2000 obr./min) przy dużym obciążeniu silnika i silnym doładowaniu dochodzi do zjawiska zwanego LSPI (low-speed pre-ignition), czyli przedwczesnego zapłonu przy niskiej prędkości obrotowej.
– W momencie wystąpienia LSPI spalanie przebiega w sposób stukowy. W skrócie polega to na tym, że mieszanina paliwa rozpuszczona w warstwie olejowej na gładzi cylindra odparowuje z tej przestrzeni i korony tłoka, a następnie ulega spalaniu. To zapala mieszankę paliwowo-powietrzną podczas suwu sprężania. Powoduje to gwałtowny wzrost ciśnienia w cylindrze do ponad 100 barów. Siły działające na tłok są prawie dwukrotnie wyższe niż przy normalnym procesie spalania, a kierunek ich działania jest nieprzewidywalny, zależy od miejsca inicjacji zapłonu LSPI. Tłoki z ogromną siłą uderzają wtedy o ściany cylindrów, co może doprowadzić do uszkodzenia tłoków, pierścieni uszczelniających, a nawet korbowodów – wyjaśnia Andrzej Husiatyński, kierownik działu technicznego w firmie Total.
Jak chronić silnik przed wystąpieniem tego zjawiska? Przyspieszanie z niskich obrotów, powodujące duże obciążenie silnika, jest przecież normalne dla wszystkich silników objętych downsizingiem. Jest to szczególnie widoczne w silnikach trzycylindrowych, montowanych już nawet w Citroënie C4 Cactus czy Škodzie Octavii. Odpowiedzią na to pytanie jest stosowanie oleju silnikowego o odpowiedniej klasie jakościowej i lepkościowej. Dlaczego może on uchronić naszą jednostkę napędową przed szkodliwym LSPI?
– Pierwsza sprawa to lepkość oleju. Teoretycznie im niższa lepkość, tym mniej pozostałości oleju w komorze spalania i w przestrzeni tłok – cylinder. Najważniejszy jest jednak skład bazy olejowej, który bezpośrednio warunkuje jakość oleju. Im lepsza baza, tym mniejsze jej utlenianie i mniejsze zmiany w strukturach wiązań, co może prowadzić do wzrostu cetanowości mieszaniny paliwowo-olejowej. Lepsza baza to także mniejsze odparowywanie środka smarnego. Przykładem olejów, które bardzo dobrze zapobiegają LSPI, są Total Quartz 0W-20 lub 5W-30, przeznaczone do wielu jednostek objętych downsizingiem, np. silników GDi – tłumaczy Husiatyński.
Oleje tego typu wyróżniają się zastosowaniem zaawansowanej bazy, tworzonej w technologii syntetycznej, co zapewnia mniejszą odparowalność i utlenianie (cetanowość). Należy unikać środków smarnych z dużą ilością dodatków wapniowych – bardziej pożądane są magnezowe. Niedopuszczalne są za to dodatki sodowe, których na szczęście jest już na rynku niewiele. Stosowanie środków smarnych o odpowiedniej klasie jakościowej i lepkościowej pozwoli zachować sprawność naszego silnika na dłużej oraz ograniczyć emisję spalin, co jest w interesie nas wszystkich.