Lepkość, gęstość i pompowalność oleju silnikowego
W przypadku oleju silnikowego możemy wyróżnić wiele jego parametrów, czego przykładem jest lepkość i pompowalność. Potocznie mówimy także o „gęstości” oleju, jednak nie jest to określenie poprawne z punktu widzenia technicznego. Jaka jest zależność pomiędzy tymi pojęciami i na ile w rzeczywistości oddają one to, co dzieje się z olejem w określonych temperaturach?
Lepkość jest wielkością określającą łatwość przepływu oleju przy określonej temperaturze. Im wyższa lepkość tym większy opór wewnętrzy, czyli ciecz wolniej płynie. Gęstość zaś jest określeniem ciężaru właściwego i nie ma wiele wspólnego z lepkością oleju. Przykładem może być porównanie oleju do wody. Woda ma wyższą gęstość od oleju silnikowego, a ma znacznie niższą lepkość od oleju silnikowego w temp. pokojowej. Lepkość olejów dostępnych na rynku oznaczana jest według norm Stowarzyszenia Inżynierów Samochodowych (SAE). Klasyfikacja olejów dzieli się na zimowe (opisywane liczbami i literą „W”) oraz letnie (opisywane samymi liczbami).
„Współcześnie do samochodów używa się olejów wielosezonowych – stąd na opakowaniach można znaleźć dwie liczby oddzielone literą „W”. Pierwsza oznacza klasę zimową i płynność oleju w niskich temperaturach – dla przykładu olej Quartz 0W-20 znacznie szybciej rozprowadza się po silniku w niskich temperaturach, co przekłada się na mniejsze zużycie elementów silnika przy rozruchu oraz pomaga obniżyć zużycie paliwa. Druga liczba (po „W”) oznacza klasę letnią – im wyższa jest cyfra po literze „W”, tym olej jest bardziej lepki w wysokich temperaturach. Oznacza to, że film olejowy jest grubszy, ma większą wytrzymałość, ale wraz ze wzrostem lepkości wzrastają opory wewnętrzne w silniku, co może powodować spadek mocy i wzrost zużycia paliwa. Dodatkowo oleje o wyższych lepkościach gorzej chłodzą silnik, co jest bardzo istotne w najnowszych, wysilonych silnikach” – wyjaśnia Andrzej Husiatyński – kierownik Działu Technicznego TotalEnergies Marketing Polska.
W kontekście prawidłowego rozprowadzenia oleju po silniku równie ważna jest jego pompowalność. W przypadku oleju mówimy przede wszystkim o pompowalności niskotemperaturowej MRV. Określa ona z jakimi oporami olej może przepływać przez kanały olejowe w silniku w niskiej temperaturze. Testy laboratoryjne symulują takie warunki, które pozwalają skonfrontować właściwości oleju z wymaganiami stawianymi przez konstruktora silnika. Warto wspomnieć także o parametrze lepkości wysokotemperaturowej HTHS, mierzonej przy 150 °C. Niższa lepkość wysokotemperaturowa to mniejsze zużycie paliwa. Wyższa lepkość zapewnia lepszą ochronę przed tarciem półsuchym a więc zużyciem, ale za cenę większego zużycia paliwa i spadku mocy.
„Aby zapobiec negatywnym skutkom obniżania lepkości HTHS w miejscach gdzie występują bardzo wysokie naciski jak pomiędzy krzywką rozrządu a popychaczem stosuje się w oleju zaawansowane pakiety aktywnych dodatków przeciwzużyciowych, które reagując odpowiednio z powierzchniami trącymi tworzą bardzo wytrzymały film smarny. Dzięki tym dodatkom możemy znacznie zmniejszyć lepkość HTHS bez niekorzystnego wpływu na żywotność silnika, a tym samym zmniejszając opory wewnętrzne, zwiększając moc i oszczędność paliwa i dodatkowo poprawić chłodzenie tłoków i pierścieni, co jest bardzo istotne w przypadku silników o dużej mocy osiąganych z małych objętości” - wyjaśnia Andrzej Husiatyński.
Warto wspomnieć o tym, że różnice w zachowaniu oleju ujawniają się tak naprawdę dopiero po jakimś czasie, wraz ze wzrostem temperatury. Zaraz po zalaniu go do silnika nie są one widoczne, stąd początkowo można odnieść wrażenie, że olej o takiej lub innej lepkości tak samo dobrze działa w przypadku danego silnika. Nie jest to prawda. Wyższa temperatura to szybsza utrata właściwości przez olej silnikowy (przyspieszone utlenianie). Utlenianie oleju pogarsza parametry smarne i pompowalność oleju. Proces ten prowadzi do zagęszczenia oleju jak i zakwaszania oleju, podnoszenia się jego liczby kwasowej i generowania szlamów, które mogą osadzać się na elementach silnika czy w kanałach olejowych. Ostatniemu zjawisku sprzyja z kolei nitrowanie oleju. Jest to niepożądany stan, który wskazuje na nasycenie oleju związkami tlenków azotu. Ich reakcja z węglowodorami, będącymi w składzie oleju silnikowego, powoduje powstawanie azotanów organicznych. Ma to destrukcyjny wpływ na działanie dodatków uszlachetniających w oleju, które są stopniowo niwelowane. Z tego względu bardzo ważne jest stosowanie olejów o parametrach jakościowych i lepkościowych dokładnie takich, jakie przewidział producent samochodu.