Print

Oleje pro užitkové automobily a stroje

-- 24.06.2019

Skupinou olejů, která je neustále v kvalitativních změnách, je oblast motorových olejů pro automobily. V této přednášce se budu zabývat nejnovějšími trendy v oblasti motorových olejů pro naftové motory užitkových automobilů a strojů. V průběhu posledních let zde zejména z důvodu legislativních změn limitů výfukových plynů došlo k výrazným změnám v oblasti vlastností, požadavků a chemického složení.

Legislativa a konstrukce motoru

Už od konce 80. let minulého století je hlavní technickou hybnou silou v oblasti spalovacích motorů legislativní omezení produkovaných výfukových plynů. V tabulce 1 je patrné, k jakým obrovským změnám u jednotlivých hodnocených součástí výfukových plynů za poslední období došlo. Všechny tyto výrazné změny měly vliv na konstrukci pohonné jednotky a samozřejmě i na motorový olej. Velký skok na hraně možného se odehrál právě mezi parametry pro EURO V a VI. Došlo, jak je patrné z tabulky, minimálně k 50% redukci.

Parametr

EURO V

EURO VI

Změna

Použité systémy

HC g/kWh

0,46

0,13

–72 %

Oxidační katalyzátor

Nox g/kWh

2,0

0,40

–80 %

EGR (recirkulace výfukových plynů

SCR (selektivní katalytická redukce)

PM g/kWh

0,02

0,01

–50 %

Filtr částic

PN/kWh

-

8,0 × 1011

 

Filtr částic

Tabulka 1: Charakteristika změn vyvolaných legislativními požadavky na emise výfukových plynů (https://www.infineuminsoght-2017/lower-emisions-by-design, 12. dubna 2017

Do konstrukce vstupují zejména systémy úpravy výfukových plynů – oxidační katalyzátory, speciální částicové filtry, využití SCR (selektivní katalytická redukce). V konstrukci motorů se uplatňují zejména velice přesné a rychlé elektronické systémy zajištující spolu se sofistikovanými mechanickými částmi velice přesné a pro výfukové plyny vhodné spalovací podmínky. Uplatňují se i systémy zpětné recirkulace výfukových plynů do sání motorů. Všechny tyto systémy výrazně ovlivňují složení motorových olejů.

Vyžadovány jsou zejména vysoká odolnost vůči oxidačním dějům z důvodu zvýšených teplotních nároků na motorový olej, stabilita viskozitních vlastností pro bezporuchový chod rozvodových částí motorů pro zajištění optimálních podmínek spalování, vysoká kontrola tvorby vysokoteplotních i nízkoteplotních úsad v kontextu teplot v pístové skupině, recirkulace výfukových plynů a obsahu biosložky v motorové naftě, kontrola odparnosti oleje pro výrazné snížení kontaminace výfukových plynů ze strany odpařeného motorového oleje, kontrola chemického složení pro zajištění bezporuchové a dlouhodobé funkce katalytických systémů.

Složka

ACEA E6-16

ACEA E9-16

Sulfátový popel % hmotnosti

≤ 1,0

≤ 1,0

Fosfor % hm.

≤ 0,08

≤ 0,12

Síra % hm.

≤ 0,30

≤ 0,40

Tabulka 2: Změny ve složení motorových olejů (https://www.infineuminsoght-2017/lower-emisions-by-design, 12. dubna 2017

V předcházející tabulce (tabulka 2) jsou prvky, které podléhají kontrole, ve složení motorového oleje jsou omezeny a rozhodují o použitelnosti konkrétního oleje v nejnovějších typech dieselových (naftových) motorů. Nové požadavky vedly tvůrce legislativy (specifikace a klasifikace) k doplnění a ke změnám testů pro motorové oleje, viz tabulka 3.

Test

ACEA E6-16

ACEA E9-16

CEC L-109 (kontrola oxidace s palivem s biosložkou)

++

+

OM646LA (kontrola opotřebení)

++

+

OM501LA (čistota pístu)

++

+

OM646 Bio (čistota pístu s palivem s biosložkou)

++

+

Cummins ISM (opotřebení způsobené sazemi)

N/A

++

Mack T12 (korozivní opotřebení)

+

++

Tabulka 3: Změny v požadavcích na vlastnosti motorových olejů (https://www.infineuminsoght-2017/lower-emisions-by-design, 12. dubna 2017

Pro splnění těchto podmínek se na trhu objevila nová aditiva se sníženým obsahem kontrolovaných prvků a se zvýšeným důrazem na požadované vlastnosti, zejména v oblasti vysokých teplot. Nejnovější typy motorových olejů používají téměř výhradně oleje skupiny II, III, IV a V (dle API) s nízkou odporností a vysokou oxidační stabilitou.

Klasifikace, specifikace motorových olejů pro HD dieselové (naftové) motory

Nové požadavky na motorové oleje se promítají nejen do složení olejů, ale zejména do specifikací, klasifikací a OEM norem pro motorové oleje.

Typickým příkladem změn jsou doporučované viskozitní třídy dle SAE. Nejčastěji doporučovanou viskozitní třídou pro nejnovější typy motorů splňující normu EURO VI je SAE 5W-30. Doplňkovými viskozitními třídami jsou viskozitní třídy SAE 10W-30, 10W-40 a v nejmenší míře SAE 15W-40. Tabulka 4 charakterizuje nejnovější trendy ve viskozitních parametrech tzv. „lehkoběžných“ olejů. U HD dieselových (naftových) motorů se sice neprosazují, jak je tomu u malých benzínových motorů, viskozitní třídy SAE 0W-20 nebo 0W-16, ale to může být jen dočasný stav.

Změny se největší měrou promítly do výkonových specifikací, klasifikací a OEM norem. Na následujících řádcích jsou popsány nové specifikace pro HD dieselové (naftové) motory evropských výrobců automobilů ACEA a API, které jsou základem pro výrobce motorů a plně reflektují trendy změn. 

Specifikace evropských výrobců motorů ACEA 2016

E: Oleje pro Heavy Duty dieselové (naftové) motory

E4 – Stabilní, stay-in-grade olej udržující čistotu, zajišťující vynikající kontrolu čistoty pístů, opotřebení, zacházení se sazemi a oxidační stabilitu maziva. Doporučuje se pro vysoce zatěžované vznětové motory splňující požadavky na emise Euro I, Euro II, Euro III, Euro IV a Euro V a pracující za velmi náročných podmínek, např. při výrazně prodloužených servisních intervalech výměny oleje podle doporučení výrobce. Je vhodný pro motory bez filtrů částic a pro některé motory s EGR a rovněž pro motory vybavené systémem redukce emisí NOx. Doporučení se však mohou mezi výrobci motorů lišit.

E6 – Stabilní, stay-in-grade olej zajišťující vynikající kontrolu čistoty pístu, opotřebení, zacházení se sazemi a oxidační stabilitu maziva. Doporučuje se pro vysoce zatížené vznětové motory splňující požadavky na emise Euro I, Euro II, Euro III, Euro IV, Euro V a Euro VI a pracující za velmi náročných podmínek, např. při výrazně prodloužených intervalech výměny oleje podle doporučení výrobce. Je vhodný pro motory s EGR, s filtrem částic nebo bez nich a pro motory vybavené systémem redukce emisí NOx. Kvalita E6 se důrazně doporučuje u motorů vybavených filtrem částic a je určena pro použití v kombinaci s naftou s nízkým obsahem síry. Doporučení se však mohou mezi výrobci motorů lišit.

E7 – Stabilní, stay-in-grade olej zajišťující efektivní ochranu s ohledem na čistotu pístu a oleštění válce. Dále zajišťuje vynikající kontrolu opotřebení, zacházení se sazemi a oxidační stabilitu maziva. Doporučuje se pro vysoce zatížené vznětové motory splňující požadavky na emise Euro I, Euro II, Euro III, Euro IV a Euro V provozované za náročných podmínek, např. při prodloužených intervalech výměny oleje podle doporučení výrobce. Je vhodný pro motory bez filtrů částic a pro většinu motorů s EGR a většinu motorů vybavených systémem redukce emisí SCR NOx. Doporučení se však mohou mezi výrobci motorů lišit.

E9 – Stabilní, stay-in-grade olej zajišťující efektivní ochranu s ohledem na čistotu pístu a oleštění válce. Dále zajišťuje vynikající kontrolu opotřebení, zacházení se sazemi a oxidační stabilitu maziva. Doporučuje se pro vysoce zatěžované vznětové motory splňující požadavky na emise Euro I, Euro II, Euro III, Euro IV, Euro V a Euro VI a provozované za náročných podmínek, např. při prodloužených intervalech výměny oleje podle doporučení výrobce. Je vhodný pro motory s filtry částic nebo bez filtrů a pro většinu motorů s EGR a pro většinu motorů vybavených systémy redukce NOx na bázi SCR. E9 se důrazně doporučuje pro motory vybavené filtrem částic a je navržen pro použití v kombinaci s nízkosirným palivem. Doporučení jednotlivých výrobců se však mohou lišit.

V průběhu letošního roku se očekává další pokrok ve vývoji motorových olejů a vypsání nových specifikací. Změny se týkají zejména oxidační stability, tvorby úsad a opotřebení. V neposlední řadě vznikají specifikace pro motorové oleje vhodné do moderních, energii šetřících spalovacích motorů se změněnými viskozitními požadavky. Typické parametry a posloupnosti jsou na
následujících řádcích:

  • ACEA E6 → ACEA E8 (sulfátový popel 1%, P 0,08, S 0,3), navýšené požadavky na oxidační stabilitu → ACEA F8 navíc „lehkoběžné“ oleje (HTHSV 2,9–3,5 mPa.s)
  • ACEA E9 → ACEA E11 (sulfátový popel 1%, P 0,12, S 0,4), navýšené požadavky na oxidační stabilitu → ACEA F11 navíc „lehkoběžné“ oleje (HTHSV 2,9–3,5 mPa.s)

K obdobným trendům dochází i v klasifikacích dle API. Také tady dochází k významným změnám zaměřeným na životnost oleje a oleje podporujícího úsporu energie charakterizovanou oleji s viskozitními třídami SAE xW-30.

Nové klasifikace dle API

API CK-4 popisuje oleje pro použití ve vysokorychlostních vznětových motorech s čtyřdobým cyklem, které jsou navrženy tak, aby splňovaly standardy emisí výfukových plynů typu modelů roku 2017, stejně jako motorů předchozích modelových roků. Tyto oleje jsou určeny pro použití ve všech aplikacích s dieselovými palivy s obsahem síry do 500 ppm. Používání těchto olejů s obsahem síry vyšším než 15 ppm však může mít vliv na životnost katalyzátoru výfukových plynů nebo na interval výměny oleje. Jsou oleje obzvláště
účinné při udržení životnosti systému řízení emisí, kde se používají filtry částic a další pokročilé katalytické systémy. Jsou navrženy tak, aby poskytovaly zvýšenou ochranu proti oxidaci oleje, ztrátám viskozity v důsledku smyku a provzdušňování oleje a také ochranu proti znehodnocení katalyzátoru, zablokování filtrů částic, opotřebení motoru, tvorbě úsad na pístu, degradaci oleje za nízkých a vysokých teplot a proti nárůstu viskozity související se sazemi. Oleje API CK-4 překračují výkonnostní kritéria API CJ-4, CI-4 s CI-4 PLUS, CI-4 a CH-4 a mohou účinně mazat motory vyžadující tyto kategorie služeb API.

API FA-4 charakterizuje oleje s viskozitními třídami dle normy SAE XW-30 speciálně vyvinuté pro použití ve vybraných vysokorychlostních vznětových motorech s čtyřdobým cyklem, které jsou navrženy tak, aby splňovaly emisní standardy 2017 pro skleníkové plyny (GHG). Tyto oleje jsou připraveny pro použití v silničních aplikacích s obsahem síry v motorové naftě do 15 ppm. Oleje API FA-4 jsou formulovány s HTHS 2,9 cP – 3,2 cP, což pomáhá snižovat emise skleníkových plynů. Tyto oleje jsou obzvlášť účinné při udržování životnosti systému řízení emisí, kde se používají filtry částic a další pokročilé katalytické systémy. Oleje API FA-4 jsou navrženy tak, aby poskytovaly zvýšenou ochranu proti oxidaci oleje, ztrátě viskozity způsobené smykem a provzdušňováním oleje, ochranu proti poškození katalyzátoru, zablokování filtrů částic, opotřebení motoru, tvorbě úsad na pístu, degradaci oleje za nízkých a vysokých teplot a proti nárůstu viskozity související se sazemi. Oleje API FA-4 nejsou vzájemně zaměnitelné ani zpětně kompatibilní s API CK-4, CJ-4, CI-4 s oleji CI-4 PLUS, CI-4 a CH-4. Informace o tom, zda jsou oleje API FA-4 vhodné pro použití, je možné najít v doporučeních výrobců motorů.

Závěr

Závěrem je možné charakterizovat základní trendy v oblasti motorových olejů pro užitkové automobily a stroje.

  • Jednoznačný trend směrem k „lehkoběžným“ olejům SAE xW-30, úspora energie a paliva
  • Vysoká kontrola oxidace a tvorby úsad
  • Vysoká kontrola mazání a tvorby úsad při kontaminaci palivem (biosložkou) a produkty ze spalovacího procesu (sazemi)
  • Vysoká spolehlivost oleje v souvislosti s funkcí rozvodů motoru, parametry oleje pod kontrolou i při vysoké kontaminaci oleje.

Recenzent: doc. Ing. Petr Kozák, CSc., OMV Česká republika, s. r. o.

Autor: Jiří Klapka, certifikovaný tribodiagnostik


Sponzorované odkazy

 
Aktuální vydání
Reklama

Navštivte rovněž

  •   Události  
  •   Katalog  

Události

FORMY a PLASTY 2020
2020-10-07 - 2020-10-08
Místo: Brno
Výrobný manažment
2020-10-13 - 2020-10-14
Místo: Holiday Inn Žilina
ÚDRŽBA 2020 - „Efektivnost aplikace Průmyslu 4.0 do managementu údržby“
2020-10-14 - 2020-10-15
Místo: Konferenční centrum AV, zámek Liblice
Konference kvality 2020
2020-10-22 - 2020-10-22
Místo: Praha
Bezpečnost v průmyslu
2020-11-04 - 2020-11-04
Místo: 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

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

ABB s.r.o.
ABB s.r.o.
Vyskočilova 1561/4a
14000 Praha 4
tel. +420739552216

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 © 2007-2020 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