Print

Nízkoviskózní motorové oleje

-- 30.11.2015

POČÁTKY LEHKOBĚŽNÝCH OLEJŮ

Před 15 až 20 lety se za standardní považovaly motorové oleje s viskozitní třídou SAE 15W-40. Takové motorové oleje v našich klimatických podmínkách vyhovovaly snad každému motoristovi. Automobily mazané oleji SAE 15W- 40 pracují mnohdy dodnes, přinejmenším ve velkoobjemových dieselových motorech. Kdo však chtěl do svého automobilu „něco lepšího“, ten zvolil viskozitní třídu SAE 10W-40.

Koncem 90. let se začaly častěji prosazovat viskozitní třídy SAE 5W-40. Pak nastala éra prodlužování výměnných intervalů a koncern VW přišel s konceptem motorových olejů SAE 0W-30, které měly navíc sníženou vysokoteplotní HTHS viskozitu. V tu dobu to byl v našich končinách dost revoluční počin. To už začínalo 21. století, které bylo charakterizováno hlavně nástupem ekologických požadavků na automobilový provoz. Automobilky začaly být tlačeny k tomu, aby začaly zásadním způsobem snižovat spotřebu paliva v motorech. Byly předepisovány limity emisí oxidu uhličitého, které každý výrobce musel dodržovat. Tento stav panuje dodnes, limity pro emise oxidu uhličitého se stále snižují. Aby výrobci automobilů zachytili a dodržovali takový vývoj požadavků na motory, museli se chytat kdejakého stébla trávy. Jedním ze směrů, jak se vypořádat s požadavky na emise a spotřebu paliva, bylo snižování viskozity motorového oleje. Nižší viskozita znamenala menší odpor pohybujících se částí motoru a úspora paliva se pohybovala v desetinách až jednotkách procent.

MODERNÍ GENERACE MOTOROVÝCH OLEJŮ

V dnešní době je používání motorových olejů třídy SAE 5W-30 zcela běžnou záležitostí a už téměř všechny automobilky přešly na tuto viskozitní třídu při volbě prvních náplní motorového oleje ve výrobě. Ani oleje se sníženou HTHS viskozitou nejsou výjimkou. Pro pochopení dalšího vývoje je na tomto místě nutné připomenout, že běžnou HTHS viskozitou jsou hodnoty nad 3,5 mPa.s, oleje se sníženou HTHS viskozitou mají hodnoty těsně nad 2,9 mPa.s. Na tyto oleje se už mnozí dívají s mírným despektem a pochybami, zda je takový olej schopen umazat motor.

REVIZE NORMY SAE J300

Tlak ekologických opatření na automobilové emise byl již takový, že některé automobilky přistoupily na používání motorových olejů viskozitních tříd SAE 5W-20 nebo SAE 0W-20. Průkopníky v tomto trendu jsou zejména japonské automobilky Honda, Toyota, Subaru, Suzuki, z dalších třeba Ford, Chrysler nebo Hyundai (obr. 1). Většina nových automobilů těchto značek je naplněna motorovými oleji SAE 05W-20, u nichž se hodnoty HTHS viskozity pohybují nad 2,6 mPa.s. Oleje SAE 0W-20 pro tyto automobily se také začínají objevovat v nabídce některých olejářských firem na našem trhu.

Trend snižování viskozity motorových olejů je tedy zřejmý. Podívejme se na tabulku 1 převzatou z viskozitní normy SAE J300, která definuje viskozitní vlastnosti motorových olejů zařazených do příslušných viskozitních tříd. V letech 2013 a 2015 byla norma dvakrát revidována a byly do ní nově zařazeny letní viskozitní třídy s nezvyklým označením SAE 16, SAE 12 a SAE 8 (tabulka 1).

BUDOU NOVÉ OLEJE JEŠTĚ MAZAT?

Velmi závažnou otázkou nových viskozitních tříd motorových olejů je vysokotlaká HTHS viskozita, která je měřená při 150 °C a je tak v určité relaci k síle mazacího filmu na tepelně exponovaných dílech motoru. Některé velké automobilky proto provedly několik laboratorních i dlouhodobých a spolehlivých provozních testů, při nichž testovali, kam až se může s HTHS viskozitou zajít, aniž by byla ohrožena spolehlivost a ochrana motoru. Většinou se shodli na tom, že v dnešních spalovacích motorech je možné jít s HTHS viskozitou až na hodnotu kolem 2,3 mPa.s (z dnešních 3,5 mPa.s) bez jakýchkoliv obav, že mazací systém motoru selže z důvodu nedostatečného mazání. K podobné hodnotě dospěli již před zhruba 20 lety v dřívějším výzkumném ústavu Benzina. Je ale pravdou, že další snižování HTHS viskozity už bylo spojeno se zvýšeným opotřebení některých nejvíce namáhaných dílů motorů, a to ovlivní zejména životnost motorů. Problémem olejů s nízkými viskozitami také zřejmě bude jejich vyšší odparnost, což se při provozu bude projevovat jejich zvýšenou spotřebou.

Podmínky mazání kritických míst v motoru jsou však trochu složitější a viskozita oleje přitom hraje někdy větší, jindy menší roli. Teorie tření rozlišuje čtyři oblasti (obr. 2):

  • dynamické tření – mezi dvěma povrchy je souvislá a silná vrstva oleje,
  • elastohydrodynamické (EHD) tření – mezi povrchy je tenká, ale ještě dostačující a souvislá vrstva oleje; na obrázku se jedná o úzkou oblast minimálního třecího koeficientu,
  • mezné (nebo smíšené) tření – mezi povrchy je nesouvislá a potrhaná vrstva oleje,
  • suché tření – povrchy jsou k sobě přitlačené natolik, že je veškerý olej vytlačen ven.

V ideálním případě by měly všechny třecí uzly pracovat v EHD oblasti, kde je mezi povrchy nejmenší tření. Nicméně čím viskóznější použijeme olej, tím více se v grafu posunujeme směrem doprava a tření spolu se spotřebou paliva vzrůstá. V motoru však existují také místa, kde jsou vysoké teploty (první pístní kroužek) nebo vysoké přítlačné tlaky (ventilová skupina). Tady pravidelně dochází k meznému až suchému třeni, kdy již mezi povrchy není žádný olej. Oblasti mazání obou třecích uzlů jsou vyznačeny na obr. 2 [1, 2, 3].

Teoreticky by za takových podmínek mělo dojít k zadření motoru. Avšak motorový olej se takovým podmínkám tření dovede bránit pomocí aditiv. Každý olej obsahuje dostatečné množství protioděrových aditiv, které na mazaných plochách vytváří tzv. tribovrstvu. Ta má tloušťku několik desetin mikrometru a zabezpečuje dostatečné mazání u teplotně a tlakově namáhaných míst. V některých zahraničních materiálech [1, 2] se uvádí, že až 40 % tření v motoru může probíhat právě za podmínek suchého či mezného tření. Je tedy vidět, že dnešní motorové oleje jsou již bez protioděrových přísad nemyslitelné, a to bez ohledu na viskozitní třídu olejů.

Ale abychom se vrátili zpět k problematice viskozity. Viskozitní třídy motorových olejů jsou důležité pro mazání některých třecích míst v motoru, kde panují běžné hydrodynamické podmínky tření. Tady se dosahuje úspory paliva pomocí moderních nízkoviskózních, lehkoběžných olejů. Tento fakt je také výrobci automobilů využíván jako jeden z příspěvků k plnění emisních limitů. Je ale také třeba říci, že příspěvek motorového oleje k úspoře paliva je ve srovnání s dalšími, většinou konstrukčními, zásahy do designu motoru spíše menší [4]. Předepisované limity úspory paliva jsou však tak přísné, že každý příspěvek k úspoře je vítaný (tabulka 2).

Pro mazání teplotně a tlakově extrémně namáhaných míst je viskozitní třída motorového oleje již méně důležitá. Suché či mezné tření v motoru probíhá, ať už je naplněn olej SAE 0W-20 nebo třeba SAE 10W-40. Viskozitní třída a HTHS viskozita pak možná rozhodují o tom, jestli v oblasti mezného a suchého tření bude pracovat o něco málo více či méně celkové třecí plochy. V žádném případě však nemůže dojít k zadření a havárii motoru.

ZÁVĚR

Na nízkoviskózní motorové oleje si budeme muset v nejbližší době zvyknout. Určitě se snad již v závěru letošního roku budou používat motorové oleje SAE 0W-16 jako první náplň v japonských a možná i korejských automobilech, přidají se také americké automobilky; je pouze otázkou času, kdy tento trend dorazí i do Evropy. Cesta nízkoviskózních olejů do evropských autoservisů bude zřejmě trochu delší, ale i tam se tyto oleje začnou brzy objevovat. Uvažuje se o tom, že oleje SAE 0W-16 nebudou zpětně kompatibilní a budou se plnit pouze do nové produkce automobilek. Motorové oleje s ještě nižší viskozitou, tj. SAE 0W-12 a SAE 0W-8, by se měly používat zejména pro elektromobily nebo automobily s hybridním pohonem.

LITERATURA

[1] Taylor R.I. Predicting Friction&Wear in Lubricated Contacts, In Conference at Leeds University, June, 2005.

[2] Taylor R.I., Nagatzomi E., Doki S., Dixon R.T. Tribology and Energy Efficiency. In World Tribology Congress, Kyoto, September 2009. s04.static-shell.com/content/dam/shell-new/local/country/ind/downloads/pdf/tribology-and-energy-efficiency.pdf.

[3] Taylor R.I. Impact of Lubricants on Engine Friction and Durability. In Tribology Days in Trollhättan, November 2011. www.ltu.se/cms_fs/1.82748!/file/IanTaylor.pdf.

[4] Mukherjee B.: Fuel Economy Benefits from Low Viscosity Lubricants. In 46th Int. Symp. Goriva i Maziva, Poreč, October 2013. www.goma.hr/fileadmin/dokumenti/simpozij2013/MAZIVA-LUBRICANTS%2016.10.2013.zip.

Recenzent: Ing. Pavel Růžička, Ph.D., TOTAL Česká republika, s. r. o., Praha, certifikovaná osoba na funkci Technik diagnostik tribodiagnostik – kategorie III

Autor: Jaroslav Černý - Tribochem Praha, Ivana Václavíčková - Paramo, a. s.


Sponzorované odkazy

 
Aktuální vydání
Reklama

Navštivte rovněž

  •   Události  
  •   Katalog  

Události

Technology Days 2019
2019-06-17 - 2019-06-20
Místo: Výstavní a společenské centrum IDEON, Pardubice
Moderní technologie v potravinářství
2019-09-24 - 2019-09-24
Místo: Brno
Moderní technologie ve farmacii
2019-09-25 - 2019-09-25
Místo: Brno
Mezinárodní strojírenský veletrh 2019
2019-10-07 - 2019-10-11
Místo: Výstaviště Brno
MSV TOUR 2019
2019-10-07 - 2019-10-10
Místo: MSV, Brno

Katalog

Panasonic Electric Works Europe AG
Panasonic Electric Works Europe AG
Veveří 3163/111
616 00 Brno
tel. +420 541 217 001

Brady s.r.o
Brady s.r.o
Na Pantoch 18
831 06 Bratislava
tel. +421 2 3300 4862

ABB s.r.o.
ABB s.r.o.
Štětkova 1638/18
14000 Praha 4
tel. +420739552216

Schneider Electric CZ, s. r. o.
Schneider Electric CZ, s. r. o.
U Trezorky 921/2
158 00 Praha 5
tel. 00420737266673

všechny firmy
Reklama



Tematické newslettery






Anketa


Na horách/u moře
Na chalupě/chatě v tuzemsku
Co je to dovolená?

O nás   |   Reklama   |   Mapa stránek   |   Kontakt   |   Užitečné odkazy   |   Bezplatné zasílání   |   RSS   |   Partneři   |   Blogy   |   
Copyright © 2007-2019 Trade Media International s. r. o.
Navštivte naše další stránky
Trade Media International s. r. o. Trade Media International s. r. o. - Remote Marketing Továrna - vše o průmyslu Control Engineering Česko Řízení a údržba průmyslového podniku Inteligentní budovy Almanach produkce – katalog firem a produktů pro průmysl Konference TMI