Trh s motorovými oleji v České republice je nasycen. Zákazníci mají možnost vybrat si z široké nabídky maziv, a jsou proto vystaveni tlaku ze strany výrobců a prodejců, jejichž zájmem však je především maximální prodej. Poskytnuté informace jsou vždy do jisté míry zkreslující a vyzdvihující přednosti vlastních produktů na úkor konkurenčních.
V tomto článku proto přinášíme čtenářům alespoň základní informace týkající se parametrů mazacích olejů a základních veličin popisujících jejich složení tak, jak se s ním mohou setkat v technické dokumentaci, aby byli schopni výběru optimálního typu maziva pro dané podmínky provozu a typ stroje a nebyli plně odkázáni na informace poskytnuté prodejcem.
Základní vlastnosti
Mazací olej je směs skládající se ze 600 – 800 složek. Jeho působení v motoru lze posuzovat z několika pohledů, a proto požadavky kladené na mazací oleje mají často i protichůdný charakter. Nároky kladené na motorový olej lze vymezit následujícím způsobem:
Olej musí:
- dobře ulpívat na mazaném povrchu při všech provozních podmínkách, což je určeno jeho hlavní komplexní vlastností – mazací schopností,
- odolávat smykovým silovým polím, např. i u nejobtížněji mazatelné oblasti horní úvrati spalovacího motoru (rychlost pístu blízká nule, vysoké tlaky a teploty),
- dobře odvádět třecí a provozní teplo,
- odolávat co nejdéle (i za nepříznivých podmínek) stárnutí, jež se projevuje změnami v molekulové struktuře, převážně oxidací uhlovodíkových skupin,
- přispívat k těsnění pístů ve válci a to i za vysokých teplot, aby průnik plynu byl co nejmenší,
- chránit jak železné, tak barevné kovy před korozí, čímž je míněna především ochrana před vysoce korozivními produkty spalování,
- nečistoty vznikající otěrem a opalem co nejjemněji rozptylovat a zabraňovat jejich usazování,
- umožňovat provoz za extrémně nízkých i vysokých teplot,
- udržet si svoje tepelně viskozitní vlastnosti po celou dobu životnosti (tzv. STAY IN GRADE).
Olej nesmí:
- napadat těsnicí materiály, zejména pryž gufer,
- pěnit při provozu v motoru,
- vykazovat vysoké takzvané. karbonizační číslo, rovněž nesmí být náchylný k tvorbě studených kalů.
Olej by měl být:
- málo odparný. Tato vlastnost souvisí s viskozitními parametry a se spotřebou oleje,
- skladovatelný alespoň pět let v temnu a přiměřené teplotě,
- ekonomický v provozu, což souvisí s jeho cenou a výše uvedenými užitnými vlastnostmi,
- účelně balen a značen podle mezinárodně uznávaných specifikací,
- mísitelný s jinými oleji téže výkonové a viskozitní specifikace, bez ohledu na firemní původ.
Složení motorového oleje
Mazací olej se skládá ze dvou základních částí – základového oleje (base oil) a výkonnostní směsi přísad (package additive). Protože mazací nároky spalovacího motoru jsou natolik specifické, samotný základový olej je nemůže splnit (a ani to není snahou). Do oleje se přidávají v určitém množství přísady, tzv. aditiva, které určují a upravují jeho vlastnosti.
V souvislosti s výše uvedenými požadavky na motorový olej se aditiva dělí do následujících skupin podle vlastností, které musí v oleji zabezpečovat:
Inhibitory oxidace a koroze,
- přísady s protioděrovým působením, tzv. AW (Anti Wear) aditiva,
- detergenty a dispersanty, zkráceně též DD aditiva,
- zlepšovače viskozitního indexu, tzv. VII (Viscosity Index Improver),
- snižovače bodu tuhnutí, tzv. depresanty,
- protipěnicí přísady,
- přísady do olejů pro dvoudobé motory.
Sledované parametry motorových olejů
Těchto parametrů je celá řada, z hlediska uživatele je nejdůležitější viskozita, TBA (Total Base Number) a střihová stabilita.
Viskozita
Viskozita mazacích olejů není konstantní v závislosti na okolních podmínkách. Toho se dociluje záměrně, aby olej vyhovoval mazacím nárokům motoru při všech teplotních režimech. Během činnosti motoru dochází ke změnám teploty a tlaku a je třeba, aby se viskozita oleje v těchto podmínkách měnila co nejméně. Obecně je závislá na těchto faktorech:
- teplota,
- tlak,
- druh proudění,
- uhlovodíkové složení, resp. obsah aditiv,
přičemž nejdůležitější je právě závislost na teplotě.
Závislost viskozity na teplotě
Viskozita mazacího oleje se vzrůstající teplotou snižuje, tzn. olej řídne. Mluvíme teď čistě o viskozitně teplotní závislosti mazacího oleje. Z hlediska činnosti motoru by se však viskozita oleje měla měnit co nejméně. Snahou je, aby olej vykazoval dostatečnou viskozitu i v nejnáročnějších teplotních režimech. Proto je aditivován zlepšovači viskozitního indexu (VII), které kompenzují pokles viskozity s teplotou. Neovlivňují totiž viskozitu oleje při chladných, ale až teprve při pracovních teplotách oleje v motoru (80 – 120 °C). Jsou to polymery, makromolekulární látky, které mají při nízkých teplotách tvar spirály. Vykazují ovšem vazební flexibilitu a při zvýšení teploty dochází k jejich rozvinování a vzájemnému proplétání, čímž se olej zahušťuje. Právě stabilita těchto polymerů (termochemická i střihová) je důležitou veličinou ovlivňující schopnost oleje uchovat si viskozitní parametry po celou dobu svého technického života. Průvodním jevem destrukce těchto látek je zdánlivě bezdůvodné zvýšení spotřeby oleje po určité době provozu.
Závislost viskozity na teplotě je vyjádřena viskozitním indexem (VI). Čím je hodnota VI vyšší, tím lépe si olej zachovává svoje viskozitní vlastnosti při změnách teploty v motoru a tím je také kvalitnější. Pro zjištění viskozitně teplotní závislosti se standardně měří tři body křivky, která ji vyjadřuje: kinematická viskozita při 40 a 100 °C a dynamická viskozita při 0 °Fahrenheita (cca –18 °C).
Posledně jmenovaná hodnota vyjadřuje tzv. hranici čerpatelnosti (pumpability). U běžných motorových olejů se totiž za tuto hranici považuje viskozita 3000 – 3500 mPas (miliPascalsekund), která právě odpovídá přibližně teplotě –15 °C. Někdy je tedy proto možno se setkat i s údajem teplota při 3000 mPas.
TBN
Hodnota TBN (Total Base Number) udává tzv. alkalickou rezervu oleje. Je to schopnost oleje neutralizovat kyselé produkty spalovacího procesu. Číselně je vyjádřena v mg KOH/g oleje (KOH = hydroxid draselný). Hodnota TBN může být vzata v úvahu při posuzování kvality oleje, přičemž platí, že čím vyšší hodnotu TBN olej vykazuje, tím je kvalitnější. Tato hodnota se někdy používá jako obchodní argument. V praxi ovšem postačuje hodnota přibližně 10 mg KOH/g, protože např. po proběhu celé motorové zkoušky v trvání 400 motohodin klesla hodnota TBN u 200kW vznětového motoru Tatra přibližně o 2 jednotky (10 – 8). Vyšší hodnoty TBN jsou obecně požadovány u olejů pro vznětové motory, které produkují oproti zážehovým více kyselých zplodin v důsledku síry obsažené v palivu. Oproti tomu dvoutaktní motory nekladou vysoké nároky na TBN. Za krajní limit poklesu hodnoty TBN se pokládá pokles o 50 % původní hodnoty. Na tvorbě TBN se podílí především detergenty (Ca, Mg-sulfonáty a Ca, Mg-salicyláty).
Střihová stabilita
Stabilita ve střihu je další vlastnost přímo ovlivňující viskozitu oleje. Charakterizuje zlepšení viskozitního indexu a spočívá v jeho schopnosti odolávat velkým střihovým napětím, kterým je olej během provozu vystaven, především v oblasti horní úvratě, kde se teplota pohybuje na úrovni 250 °C a rychlost pístu se blíží nule.V důsledku vysokého tepelného a střihového zatížení může dojít k destrukci dlouhých molekul polymerů, což má za následek nevratnou ztrátu viskozity, zhoršení mazacích podmínek a zvýšení spotřeby oleje.
Jaromír Martinec
