Blog motoryzacyjny

Czym jest olej silnikowy? 80% to baza olejowa, a reszta to dodatki. Ostatnimi czasy, od kiedy wzrosła świadomość i wiedza kierowców, temat baz olejowych zrobił się gorący jak powierzchnia słońca.

Nie wnikając w szczegóły, sytuacja według wielu internautów wygląda tak, że poza olejami na bazach PAO lub estrowych, wszystkie inne to oleje mineralne, czyli zło w najczystszej postaci.

Jak wiecie, obecnie w każdej gałęzi przemysłu motoryzacyjnego czai się spisek. Nie inaczej jest w olejach. Szczerze mówiąc, jak czytam niektóre komentarze w internecie to ręce i nogi mi opadają. Podzielę się więc z wami swoimi spostrzeżeniami dotyczącymi baz olejowych. Jak przeczytacie całość, możemy podyskutować w komentarzach. :)

Kto zgadnie jaka to jest baza olejowa? A może to nie baza?

Kto zgadnie jaka to jest baza olejowa? A może to nie baza?

RODZAJE OLEJÓW SILNIKOWYCH

Zacznijmy od podzielenia olejów na grupy…

Grupa I

Są to oleje posiadające mniej niż 90% nasyconych wiązań węglowodorowych. Brzmi skomplikowanie, ale zaraz wyjaśnię o co chodzi. Mają też ponad 0,03% siarki i wskaźnik lepkości 80-120 (UWAGA! Nie mylić z klasą lepkości podaną na opakowaniu! Wskaźnik lepkości znajdziecie w karcie charakterystyki oleju). Oleje grupy pierwszej mogą pracować w temperaturach 0-50 °C, czyli z naszego punktu widzenia można je pominąć.

Grupa II

Te oleje mają ponad 90% nasyconych wiązań węglowodorowych i mniej niż 0,03% siarki. Wskaźnik lepkości, tak jak w przypadku olejów grupy pierwszej zawiera się w przedziale 80-120. Te oleje uzyskuje się poprzez hydrokraking. To też zaraz wyjaśnimy. Podpowiem, że te oleje są dużo bardziej odporne na utlenianie.

Grupa III

Tu również mamy do czynienia z ponad 90% nasyceniem i mniejszą od 0,03% zawartością siarki. Wskaźnik lepkości to już ponad 120. Te oleje są kilkukrotnie poddawane hydrokrakingowi. Wszystko to w celu uzyskania jak najczystszej bazy. Oleje tej grupy produkowane są oczywiście z ropy naftowej, ale opisywane są jako syntetyzowane węglowodory. Możemy zaryzykować, że te oleje bazowe są najpopularniejsze.

Grupa IV

Tu pojawia się PAO, czyli lek na całe zło. PAO to polialfaolefiny. Są to bazy powstające w wyniku syntetyzacji. Stąd ich nazwa, syntetyczne. Wskaźnik lepkości może wynosić ponad 145. Są one całkowicie nasycone i teoretycznie nie zawierają siarki.

Grupa V

Ogólnie mówiąc są to estry i wszystko, co nie mieści się w pozostałych grupach. Estry są doskonale stabilne temperaturowo. Mają za to jedną bardzo poważna wadę. Są słabymi rozpuszczalnikami, więc trzeba do baz estrowych dodawać inne bazy, żeby dało się rozpuścić w nich pakiety dodatków. Bazy estrowe najlepiej sprawdzają się w olejach przekładniowych, które wbrew pozorom, bywają dużo bardziej obciążone i zaawansowane od olejów silnikowych.

CZYM SIĘ RÓŻNIĄ BAZY OLEJOWE?

Czuję, że już emocje rosną. Teraz czas na wyjaśnienia. Po pierwsze, co to znaczy, że olej posiada nasycone wiązania węglowodorowe? To znaczy, że składa się tylko i wyłącznie z węgla i wodoru. Nie ma w nim wolnych wiązań. Nie byłem najlepszy z chemii, ale rozumiem to tak, że nie ma żadnego wolnego wiązania, do którego może przyłączyć się cząsteczka tlenu. Oznacza to bardzo wysoką odporność na utlenianie. Ha! Zwolennicy PAO są w siódmym niebie.

Zapłonie czy nie zapłonie? Badanie palności oparów oleju.

Zapłonie czy nie zapłonie? Badanie palności oparów oleju.

HYDROKRAKING

Czym jest hydrokraking? Co to za cudo? Przeciwnicy mówią, że to taka ściema i tuningowanie oleju mineralnego, które nic nie zmienia i olej według tych osób nadal pozostaje olejem mineralnym.

Okazuje się, że kraking to nie jest taki prosty zabieg. Po raz pierwszy komercyjnie użyto tego zabiegu w 1927 roku w celu uzyskania benzyny syntetycznej z węgla brunatnego… Nie pytajcie jak. To już dla mnie za trudne.  Nie wnikając w szczegóły można powiedzieć, że hydrokraking polega na oddziaływaniu temperaturą (250-450 °C) i wodorem pod ciśnieniem (5-30 MPa) na oleje powstałe w wyniku rafinacji ropy naftowej.

Oczywiście mówimy tu o produktach potrzebnych nam do produkcji oleju silnikowego. Tą samą metodą można również uzyskać płynny gaz lub paliwo syntetyczne. Wszystko zależy od temperatury i ciśnienia wodoru. Oczywiście mocno tu upraszczam pewne procesy i raczej nie uda się nam uzyskać  bazy olejowej w piekarniku napompowanym wodorem ;-). Dzieciaki, nie próbujcie tego w domu!

Czym charakteryzuje się baza HC? Uporządkowaną strukturą, wysoką czystością. Jest zbliżona do bazy PAO. Tak zbliżona, ale to nie znaczy, że jest zła. O to tu chodzi. Jest inna. Pozwolę sobie tu na pewne porównanie, które może nam pomóc.

Jak wiecie, alkohol można produkować z różnych produktów. Dla naszych potrzeb porównajmy ten z ziemniaków i zboża. Na wejściu mamy dwa różne produkty, a na wyjściu? Ten sam skład chemiczny. Który jest lepszy? To już zależy od preferencji, ale idę o zakład, że ludzi będących w stanie rozpoznać, który jest który, jest niewielu.

A żeby było jeszcze weselej to zadam pytanie, na które od razu odpowiem. Skąd się biorą bazy PAO? Z syntezy gazu powstałego w wyniku rafinacji… tak, tak ropy naftowej. Jak widzicie wszystko powstaje ze sfermentowanych dinozaurów. ;-)

Pewnie powiecie sobie „przecież na moim oleju jest napisane „ful sintetik!”. Co to tak właściwie znaczy?

Podział na bazy olejowe mineralne i syntetyczne zawiera w sobie pewne uproszczenie. Tym uproszczeniem jest podział (umowny) na grupy baz olejowych wg standardu API, zamieszczony na początku tego artykułu.

Powyższy podział jest dlatego nazywany umownym, ponieważ dzieli bazy olejowe ze względu na zawartość siarki, procent nasycenia węglowodorów i zakres wskaźnika lepkości. Nie ma tu żadnych informacji o procesie pozyskania bazy olejowej.

Bardziej trafnym i częściej stosowanym podziałem baz olejowych jest podział na bazy konwencjonalne i niekonwencjonalne. Bazy konwencjonalne to bazy pozyskane z procesu próżniowej destylacji ropy naftowej – tu najczęściej mamy na myśli bazy mineralne. Bazy niekonwencjonalne to bazy olejowe, pozyskane przy wykorzystaniu specyficznych reakcji chemicznych do zmiany struktury cząsteczkowej materiałów wyjściowych – tu mówimy o bazach syntetycznych.

Jeżeli mówimy, że dany olej składa się ze składników w większości pozyskanych w sposób niekonwencjonalny, to możemy mówić iż taki olej jest olejem syntetycznym. Jednak należy mieć na uwadze, iż zastosowanie samej bazy olejowej, nawet najbardziej wyrafinowanej, nie wystarczy do wyprodukowania wysokiej jakości oleju. Jest to spowodowane dużym zróżnicowaniem warunków pracy olejów w silnikach czy skrzyniach biegów (np. wysoka stabilność oksydacyjna, dobre zdolności płucząco – czyszczące, odporność na pienienie, odporność na wysokie naciski, czy kompatybilność z uszczelnieniami silnika). Należy tak dobrać rodzaj bazy olejowej, aby współgrała ona z innymi substancjami, które składają się na olej, przy zachowaniu wymaganych przez technologów parametrów.

Mówiąc inaczej – kombinacja najlepszej jakościowo bazy olejowej ze słabej jakości dodatkami, będzie skutkowała tylko połowicznym sukcesem – taki olej nie będzie uzyskiwał wysokich wyników w testach wydajności. I odwrotnie. Dlatego nie powinno się mówić o jakości oleju patrząc tylko na bazy olejowe. Dużo lepszym sposobem na sprawdzenie jakości oleju jest przetestowanie jego parametrów w testach przemysłowych i silnikowych. Wtedy widzimy osiągi i parametry całej formulacji olejowej, na które składają się bazy olejowe, w kombinacji z dobrze dobranymi pakietami dodatków uszlachetniających.

Michał Izdebski, dział techniczny Castrol

Tak się bada oleje. Tysiące formulacji. Która jest najlepsza?

Tak się bada oleje. Tysiące formulacji. Która jest najlepsza?

PAO czy HC?

Teraz przechodzimy do dyskusji o wyższości świąt Wielkiej Nocy nad świętami Bożego Narodzenia. Który olej będzie lepszy? Ten na bazie PAO czy na HC? Jak zwykle prostej odpowiedzi nie ma.

Oczywiście, jeśli rozpatrywać będziemy same bazy, to PAO jest czystsza i stabilniejsza temperaturowo. Ma jednak, tak jak estry, pewne wady. Również jest słabym rozpuszczalnikiem.

W związku z tym zawsze w olejach opartych o bazy PAO i ester jest też trochę baz mineralnych. A który olej będzie lepszy? Ten, który będzie miał lepsze właściwości fizykochemiczne. Można powiedzieć, że parametrem doskonale określającym jakość oleju jest współczynnik lepkości. Im wyższy tym lepiej. Zapytałem Michała, jak rozpoznać na jakiej bazie jest olej, patrząc na wskaźnik lepkości.

Rozpoznanie użytych baz olejowych nie jest sprawą prostą. Można to uczynić poddając olej specjalistycznym badaniom laboratoryjnym. Jeżeli jednak chcemy np. porównać ze sobą oleje silnikowe różnych producentów, można wykorzystać do tego celu współczynnik lepkości.

Informacja o współczynniku lepkości oleju jest podawana w kartach charakterystyki technicznej. Porównując tę wartość z tabelą API, można oszacować (z dosyć sporym błędem, niestety) jakiego rodzaju bazy olejowe zostały użyte w produkcji danego oleju. Wspomniany błąd jest również trudny do oszacowania, ponieważ na współczynnik lepkości mogą wpływać – i najczęściej wpływają –  inne składniki oleju, niż użyte bazy olejowe – np. modyfikatory lepkości, dodawane do olejów w celu poprawy ich stabilności temperaturowej. Można jednak przyjąć, iż indeks lepkości powyżej 130 dobrze świadczy o oleju (dobre jakościowo bazy olejowe), a powyżej 150 bardzo dobrze (bardzo wysokiej jakości bazy olejowe).

Dodatkowo, im wyższy współczynnik lepkości, tym wyższa stabilność oleju na zmiany temperatury.

PAO czy HC?

PAO czy HC?

CO WPŁYWA NA JAKOŚĆ OLEJU?

Czy jednak tylko baza wpływa na jakość oleju? Nie. Jakość determinują pakiety dodatków. Można to zauważyć porównując parametry olejów. Biorąc dwa oleje różnych producentów, oparte o bazy PAO.

Niech to będzie olej 0W40. Przy takiej klasie lepkości trudno o olej na innej bazie. Dla ułatwienia dodajmy, że obydwaj producenci deklarują, że oleje powstają właśnie na takich bazach. Teraz porównajmy ich parametry. Z czego wyniknie, że jeden jest lepszy od drugiego? Z technologii jaka stoi za producentami. Jeśli nie ma się zaplecza badawczego to można bazować tylko i wyłącznie na przepisach z „książki kucharskiej”. Jeśli chcesz stworzyć swój własny przepis to musisz mieć dużą „kuchnię”.

Drugim przykładem niech będą nowoczesne oleje mineralne. Na przykład J Castrol GTX. Olej ten spełnia wymagania jakościowe klasy ACEA A3/B3, A3/B4. Jeszcze niedawno takimi parametrami legitymowały się oleje syntetyczne. A tu się okazuje, że olej półsyntetyczny daje radę. Skoro jesteśmy przy olejach półsyntetycznych. Są to oleje w głównej mierze oparte o bazy mineralne. To tylko tak, jakby ktoś pytał ;-)

Skrzydło ważki, noga komara i jad żmii. Gotowe.

Skrzydło ważki, noga komara i jad żmii. Gotowe.

NIE KOMBINUJ

Podsumowując. Który olej będzie lepszy? To wiedzą tylko pracownicy laboratoriów, w których prowadzi się bardzo zaawansowane badania olejów. Pamiętamy też, że nie każdy olej sprawdzi się w każdym silniku. I tu jest pies pogrzebany.

Świat olejów nie jest czarno-biały. Olej zawsze musi być dobrany do wymagań producenta silnika i sposoby eksploatacji auta.

Myślę, że ciągnące się latami, internetowe dyskusje o wyższości jednych olejów nad drugimi są trochę stratą czasu. Żeby pozwolić sobie na żonglowanie olejami w silniku, trzeba mieć już sporą wiedzę. Najlepszym przykładem niech będzie coś, co przeczytałem na forum pewnej japońskiej marki. Otóż, kilku użytkowników pochwaliło się stosowaniem olejów o wysokiej lepkości. Problem jest taki, że do tych silników wymagane są oleje o niskiej lepkości. Wynika to z konstrukcji tych silników.

Stosowany przez nich olej, skąd inąd, bardzo wysokiej jakości, nie sprawdzi się. Po pierwsze, będzie wolniej przepływał przez węzły tarcia, a to spowoduje gorsze odprowadzanie z nich ciepła. Po drugie, to może być nawet ważniejsze, jeśli zastosujemy olej o zbyt dużej lepkości to będzie on narażony na przegrzanie.

Dlaczego? Lepkość charakteryzuje tarcie wewnętrzne płynu. Jeśli płyn o dużej lepkości będzie poddawany ścinaniu, to co powstanie? Otóż to! Powstanie ciepło. Olej będzie się szybciej utleniał. A tego nie lubimy w węzłach tarcia. Pomijam utrudnioną pompowalność oleju. Nie kombinujcie z olejami.

Niech PAO i HC będą z Wami!

Share on FacebookTweet about this on Twitter

Komentarze

Zobacz artykuły związane z produktami Castrol