Paliwa i oleje

Nawet w małych i niedrogich samochodach coraz trudniej znaleźć silniki wolnossące. Moda na downsizing trwa w najlepsze, jednostki stają się coraz mniejsze, a klienci oczekują możliwie dużej mocy. Oczywiście te pozornie sprzeczne wymagania da się pogodzić, ale oznacza to jedno – rosnące obciążenia elementów silnika i oleju silnikowego.

Z jednostek wolnossących rezygnują nawet te marki, które były do nich niezwykle przywiązane, np. Porsche. Dziś w niemal wszystkich wersjach modeli takich aut, jak Cayman, Boxster, 911, Macan czy Cayenne, montowane są silniki z turbodoładowaniem. Wolnossące stosowane są znacznie rzadziej. Inne marki zmniejszają liczbę cylindrów, silniki sześcio- czy ośmiocylindrowe należą do rzadkości. Coraz częściej nawet w dużych samochodach montowane są silniki o czterech czy nawet trzech cylindrach. Downsizing to oczywiście nie tylko moda, ale i sposób na spełnienie coraz bardziej wyśrubowanych norm emisji spalin czy zużycia paliwa.

Ponad 200 KM z litra
Pogoń za coraz większą mocą jest czymś powszechnym, ale nie każdy producent jest na tyle odważny, by „wyciskać” np. 180 KM z litra pojemności. Takiej odwagi nie zabrakło Mercedesowi, gdy wprowadzał na rynek modele napędzane dwulitrowym silnikiem o mocy 360 KM – A 45 AMG, CLA 45 AMG i GLA 45 AMG. Po 2 latach przyszła pora na kurację wzmacniającą – silnik M 133 zyskał kolejne 21 KM. Jak widać, konstruktorzy poszli krok dalej, w zupełnie nowym silniku M 139 przekraczając wynik 200 KM z litra pojemności. Do wyboru są dwie wersje: mocniejsza 421-konna, i nieco słabsza, bo 387-konna. 421-konna odmiana to najmocniejszy produkowany seryjnie czterocylindrowy silnik na świecie.
Nietrudno się więc domyślić, że podczas jego pracy, niezależnie od tego, czy ma 421 KM czy „marne” 387, panują ekstremalne warunki. Musi sobie z nimi poradzić olej silnikowy, który w odróżnieniu od poprzedniej jednostki M 133 ma lepkość 0W-20. Modyfikacja ta spowodowana jest nie tylko zmianą silnika na nowy, mocniejszy, lecz także tym, że seryjnie montowany jest filtr GPF.
By możliwe było osiągnięcie takiej mocy, w AMG opracowano lekki, ale niezwykle wytrzymały blok silnika, który jest w stanie znieść ciśnienie na poziomie znanym raczej z jednostek wysokoprężnych – sięga ono nawet 160 barów. Mercedes opatentował specjalną powłokę tulei cylindrów nazwaną Nanoslide. Zmniejsza ona tarcie i jest niezwykle wytrzymała. Tę samą powłokę można znaleźć także w silnikach stosowanych w bolidach zespołu Formuły 1 Mercedes- -AMG Petronas Motorsport.
Olej o lepkości 0W-20, stosowany w nowym silniku AMG, musi sobie poradzić w każdych warunkach, także podczas chłodzenia turbosprężarki, w której może panować temperatura nawet ok. 300°C. W porównaniu do silnika wolnossącego, w którym temperatura oleju rzadko przekracza 100°C, są to warunki ekstremalne.
Do silnika M 139 idealnie nadaje się olej Petronas Syntium 7000 0W-20. Dzięki technologii Cooltech™ obniża on temperaturę pracy silnika, co w przypadku tak wysilonej jednostki jest niezwykle ważne. Inne zalety oleju Syntium 7000 0W-20 to wysoka odporność na utlenianie i odparowywanie oraz stabilna lepkość, co skutecznie zabezpiecza silnik przed zużyciem.

Coraz niższa lepkość
Zdecydowana większość silników z doładowaniem jest smarowana olejami o niskiej lepkości, począwszy od 5W-30, aż po 5W-20, 0W-20 czy 0W-16. Warto jednak zaznaczyć, że oleje SAE 0W-16 nadają się wyłącznie do pojazdów, których silniki są konstrukcyjnie przystosowane do smarowania olejami o tak niskiej lepkości. Podobnie jak oleje klas 5W-20 i 0W-20, nowe środki smarne 0W-16 są nieodpowiednie do silników starszej konstrukcji, użycie ich w silniku do tego nieprzystosowanym może wywołać zwiększone tarcie i znacznie ograniczyć żywotność jednostki napędowej lub nawet doprowadzić do zatarcia najbardziej obciążonych elementów.
Wraz z wprowadzeniem klasy lepkościowej SAE 16 limit minimalnej lepkości przy temperaturze 100°C został zmieniony z 5,6 cSt na 6,9 cSt. Oleje klasy SAE 20 dotychczas nie uwzględniały tego przedziału, a obecnie limity dla klasy SAE 16 częściowo rozciągają się również na segment SAE 20. Aby olej mógł otrzymać oznaczenie klasy SAE 16, jego lepkość kinematyczna w temperaturze 100°C musi zawierać się w przedziale od 6,1 do 8,2 mm2/s, a jego lepkość HTHS (High Temperature, High Shear) musi wynosić co najmniej 2,3 mPa*s.
SAE rozważa wprowadzenie także klas 12, 8 i 4, o ile ze strony producentów samochodów pojawi się takie zapotrzebowanie. Zmiany te wskazują również prawdopodobny kierunek rozwoju środków smarnych: oleje będą coraz „rzadsze” (niższej lepkości), pod warunkiem że ich zaawansowane właściwości chemiczne gwarantować będą co najmniej równą albo nawet lepszą ochronę w porównaniu do ich starszych odpowiedników o wyższej lepkości.

Hybryda prawie jak turbosprężarka
Co ciekawe, oleje w samochodach hybrydowych także nie mają lekkiego życia, m.in. dlatego, że auta z tego typu napędem są wyposażone w system start-stop. Dodatkowo część z nich podczas ruszania korzysta wyłącznie z napędu elektrycznego, a silnik spalinowy (często także doładowany) uruchamiany jest nieco później.
System start-stop oznacza zwiększone obciążenia dla silnika czy oleju. Producenci olejów doskonale o tym wiedzą, dlatego stosują wysokiej jakości bazy olejowe i modyfikatory lepkości, by olej był płynny nawet w bardzo niskich temperaturach. Dzięki temu uruchamianie silnika podczas postoju na światłach nie ma wpływu na jego zużycie. Z kolei w temperaturze roboczej, gdy olejowi po wyłączeniu silnika grozi tzw. prażenie w turbosprężarce, modyfikatory lepkości zapewniają utrzymanie grubego i trwałego filmu, a przeciwutleniacze hamują utlenianie i starzenie się w wysokiej temperaturze. Wyłączanie silnika z reguły trwa najwyżej kilkadziesiąt sekund, więc nie ma ryzyka spływania oleju z newralgicznych elementów silnika. Jeśli coś może być problemem, to utrata ciśnienia oleju.
Także auta z napędem hybrydowym korzystają z olejów o niskiej lepkości i – dodatkowo – niskim wskaźniku HTHS. Właśnie te parametry są najistotniejsze, jeśli chodzi o energooszczędność oleju, a przy obecnie obowiązujących normach czystości spalin i limitach emisji CO2 jest to kluczowe dla producentów.
Stosując oleje o niskiej lepkości, umożliwiamy zmniejszenie strat energii na pokonanie oporów wewnętrznych silnika, co przekłada się bezpośrednio na redukcję zużycia paliwa. Oleje konwencjonalne posiadają HTHS na poziomie wyższym od 3,5 mPa*s. W przypadku olejów energooszczędnych lepkość ta zazwyczaj zawiera się w granicach 2,9-3,5 mPa*s, a oleje najnowocześniejsze i wybitnie energooszczędne mają HTHS nawet poniżej 2,9 mPa*s.
Takim olejem jest Petronas Syntium 7000 Hybrid 0W-20, produkt opracowany specjalnie do samochodów z napędem hybrydowym, zapewniający doskonałą ochronę przed przegrzewaniem się silnika, zużyciem i LSPI – niekorzystnym zjawiskiem przedwczesnego zapłonu mieszanki przy niskiej prędkości obrotowej.

Oleje 16W to nie koniec
W przyszłości trend zmniejszania lepkości będzie kontynuowany, co jest spowodowane koniecznością spełniania norm emisji spalin, które na chwilę obecną wymagają od oleju energooszczędności i kompatybilności z elementami wtórnej obróbki spalin umieszczanych w układzie wydechowym. Dalsze ograniczanie limitów dopuszczalnej emisji spalin poskutkowało stosowaniem filtrów cząstek stałych także w jednostkach benzynowych. Właśnie cząstki stałe są tym, na co zwracają uwagę producenci samochodów. DPF-y i GPF-y są coraz doskonalsze – zatrzymują cząstki o mniejszych wymiarach, niż niedawno było to możliwe.