Najczęściej popełniane błędy przy doborze oleju silnikowego
Współczesne pojazdy są coraz bardziej zaawansowane, co przekłada się na wydajniejszą ich pracę i minimalizację kosztów eksploatacji. Nowoczesne konstrukcje wymagają jednocześnie odpowiedniego serwisu, wyszkolonych mechaników, specjalistycznych narzędzi oraz dedykowanych środków smarnych, które muszą precyzyjnie spełniać stawiane przed nimi zadania. Szeroka oferta olejów i płynów eksploatacyjnych z jednej strony pozwala na dopasowanie środków smarnych do wymagań konkretnego silnika, ale z drugiej strony zwiększa ryzyko zastosowania niewłaściwego produktu. Każdy olej ma swoją charakterystykę pracy i konsekwencje błędnego doboru też mogą być różne. Poniższy tekst skupia się na najpopularniejszych błędach doboru oleju silnikowego oraz omawia możliwe konsekwencje – te które mogą być uznane za pozytywne jak i te negatywne.
Na wstępie uprośćmy typy olejów silnikowych do rekomendacji zamieszczanych w książkach obsługi i serwisu pojazdów. Wyróżniamy tam dwa zasadnicze filary na których opierają się te rekomendacje – rekomendacja lepkości oleju oraz rekomendacja jego jakości. Omawiając błędy doboru oleju zastosujmy kryterium określone przez producenta pojazdu i to ono będzie tutaj uznawane za dobór właściwy oraz dodatkowo uzupełnimy te informacje możliwymi zagrożeniami związanymi z zastosowaniem innego oleju niż rekomendowany.
Pierwszym powszechnie znanym kryterium doboru oleju jest jego lepkość – czyli charakterystyka płynięcia oleju podczas zmiennych warunków i temperatur pracy silnika czyli tym samym zmiennych temperatur pracy oleju. Lepkość oleju silnikowego opisujemy klasyfikacją SAE, która różnicuje oleje pod względem ich przeznaczenia tzn. do pracy w niskich temperaturach (zimny rozruch) i pracy w wysokich temperaturach (po rozgrzaniu się silnika). Oleje tzw. „zimowe” np. SAE 0W, 5W, 10W, 15W itd. mają przy indeksie lepkości literę „W”. Nigdy nie powinniśmy stosować oleju z wyższym indeksem lepkości niż wymagany przez producenta pojazdu, gdyż olej taki będzie miał wyższą lepkość podczas rozruchu silnika, co może wpłynąć na jego zwiększone zużycie zarówno przy uruchamianiu jak i w pierwszych minutach pracy. Drugi indeks opisuje tzw. oleje „letnie”. Nie ma on żadnej litery przy indeksie lepkości, a najpopularniejszymi klasami są SAE 20, 30, 40, 50 oraz 60. Parametr lepkości SAE opisuje charakterystykę płynięcia oleju po rozgrzaniu silnika i w konsekwencji mówi o takich parametrach, jak grubość ochronnego filmu olejowego i ilość oleju dostarczanego do węzłów tarcia przez układ smarowania.
Często spotykanym twierdzeniem jest to, iż olej z wyższą lepkością np. SAE 5W-40 będzie lepiej chronił przed zużyciem silnik, niż olej z niższą lepkością np. SAE 5W-30. To może być prawdą, ale tylko w pewnych okolicznościach – weźmy pod uwagę właśnie ten przykład i rozważmy, kiedy to twierdzenie jest poprawne i jakie są pozytywne tego aspekty oraz kiedy to twierdzenie jest błędne i jakie pojawią się negatywne skutki takiej zamiany.
Na rynku możemy wyróżnić zarówno pojazdy w których wyłącznie jedna lepkość jest polecana np. wcześniej wspomniane SAE 5W-30 oraz jest też wiele pojazdów, gdzie więcej niż jedna lepkość SAE jest wpisana w instrukcję obsługi i serwisu pojazdu. W silnikach gdzie wymagana jest wyłącznie jedna lepkość SAE 5W-30 należy zamianę na jakąkolwiek inną lepkość traktować jako niezgodną z wymaganiami producenta pojazdu gdyż silnik będzie nieprzystosowany do olejów o innej lepkości niż wskazana np. SAE 5W-30. Możemy się spodziewać, iż zastosowanie oleju o wyższej lepkości niż wymagana, załóżmy SAE 5W-40 spowoduje wzrost oporów zasysania i tłoczenia oleju przez magistralę olejową co może doprowadzić do zmniejszenia wydatku pompy oleju czyli spadnie ilości oleju dostarczanego do współpracujących elementów silnika (zakładając takie same warunki pracy, ciśnienie oleju i czas pracy). Jednocześnie po rozgrzaniu silnika wystąpią większe opory jego pracy czyli silnik będzie miał niższą sprawność, wygeneruje niższą moc i moment obrotowy oraz wzrośnie ilość spalanego paliwa. Być może jednocześnie tworzony film olejowy będzie grubszy i być może ochrona silnika będzie na wyższym poziomie, ale nie ma na to żadnej pewności, gdyż nie występuje takie potwierdzenie w normach i rekomendacjach producenta pojazdu i tym samym nie ma gwarancji czy zmiana taka będzie bardziej pozytywna czy negatywna dla silnika.
Podsumowując ten przypadek – nigdy nie powinniśmy stosować oleju o lepkości, która jest niedopuszczona do silnika, gdyż układ smarowania oraz pasowania silnika i zastosowane materiały i pary cierne są zaprojektowane na wybraną lepkość oleju.
Istnieje też wiele modeli pojazdów gdzie producenci rekomendują więcej niż jedną lepkość oleju. Takie przypadki możemy znaleźć w wielu Koreańskich i Japońskich pojazdach oraz kilku markach Europejskich takich jak Mercedes czy BMW. Najczęściej spotykanymi rekomendacjami są SAE 0W-30, 0W-40, 5W-30 oraz 5W-40 i taki przykład posłuży do rozpatrzenia tego scenariusza.
Rozpocznijmy to porównanie zaczynając od lepkości zwaną zimową czyli SAE 0W oraz 5W. Klasa lepkości SAE z literą W określa lepkość oleju w niskich temperaturach czyli w temperaturach zimnego rozruchu silnika. Oleje silnikowe bada się dla przedziału temperatur od -10°C do -40°C (Lepkość CCS, metoda ASTM D5293, Low Temp. Pumping Test metoda ASTM D4684). Tutaj z technicznego punktu widzenia rekomendacja może być tylko jedna – jeśli silnik wymaga oleju wielosezonowego to olej w klasie SAE 0W-X zawsze będzie lepszy dla silnika niż olej wyższej lepkości np. SAE 5W-X czy 10W-X. Oleje 0W-X odznaczają się najlepszą płynnością w niskich temperaturach co jednocześnie przekłada się na bezpieczniejszy każdy zimny rozruch silnika bez względu na to czy ma on miejsce w temperaturze -25°C, -10°C czy +5°C. Niższa lepkość oleju czyli łatwiejsza płynność oleju spowoduje mniejsze zużycie silnika w pierwszych sekundach i minutach jego pracy.
Druga składowa klasyfikacji lepkościowej SAE opisuje lepkość (płynność) oleju po rozgrzaniu silnika i bada się ją w 100°C oraz 150°C (Lepkość kinematyczna metoda ASTM D445, HTHS metoda ASTM D4683). W przypadku silnika którego producent dopuszcza kilka lepkości „letnich” np. SAE XW-30 lub XW-40 każda z nich będzie prawidłowa i może być zastosowana, choć nie będą te oleje tak samo pracowały. Zaletą oleju z lepkością letnią SAE XW-30 będzie to, iż olej ten będzie miał niższą lepkość czyli mniejsze opory pracy niż SAE XW-40. Z zalet z tego płynących warto wspomnieć o tym że silnik wygeneruje odrobinę wyższą moc i spali niższą ilość paliwa, ale jednocześnie bardziej „płynny” olej wytworzy cieńszy film olejowy co może odznaczać się większą konsumpcją oleju w silnikach które mają znamiona znacznego wyeksploatowania. Jednocześnie olej w klasie SAE XW-40 spowoduje nieznacznie wyższe opory pracy silnika niż olej SAE XW-30 i tym samym nie oszczędzi paliwa oraz silnik nie wygeneruje wyższej mocy, ale tutaj zaletą może być grubszy film olejowy który lepiej doszczelni silnik, jeśli ma on znamiona wyeksploatowania. Przełoży się to na mniejsze konieczne dolewki oleju podczas eksploatacji silnika co dla pewnej grupy kierowców może być kluczowe.
Podsumowując ten przypadek – jeśli producent pojazdu dopuszcza kilka klas lepkości zastosowanego oleju to warto wybrać taki który będzie miał najniższą dopuszczoną lepkość „zimową”, a klasę lepkości letniej warto dobrać w oparciu o stan techniczny silnika. Dla pojazdów nowych i z pomijalnie małym zużyciem warto stosować oleje względnie niskiej lepkości np. 0W-30 lub 5W-30, a w przypadku pojawienia się zużycia i tym samym wzrastającej konsumpcji oleju silnikowego możemy przejść na olej wyższej lepkości np. 0W-40 lub 5W-40 i tym samym doszczelnić silnik grubszym filmem olejowym.
Tabela nr. 1. Klasyfikacja lepkości olejów silnikowych SAE J300 (2015)
Różnice w olejach silnikowych pod względem jakości są trochę bardziej skomplikowane. Maksymalnie upraszczając to zagadnienie możemy podzielić je na cztery składowe na których opierają się najważniejsze różnice w jakości olejów silnikowych. Są to: Energooszczędność, czas eksploatacji oleju (Longlife), popiołowość (SAPS) oraz typ bazy olejowej. Omówmy kolejno te zagadnienia.
Energooszczędność oleju jest jedną z zalet obecną w technikach smarowania już od wielu lat. Obecnie znakomita większość producentów pojazdów rekomenduje do nowych konstrukcji silników oleje energooszczędne. Oleje te możemy rozpoznać na dwa sposoby – normą ACEA lub parametrem HTHS. Najłatwiejszym wyróżnikiem jest norma jakości jaką spełnia wybrany olej i tutaj ze szczególną pomocą przychodzi Europejska klasyfikacja ACEA gdyż klasy jakości wiąże z parametrem HTHS. Normy uznane za energooszczędne to ACEA A5/B5, A7/B7, C1, C2, C5, C6. Energooszczędność tę uzyskuje się poprzez modyfikowanie parametru oleju nazywanego HTHS (High Temperature High Shear) zazwyczaj oznaczanego metodą ASTM D4683. Jest to parametr który łączy w sobie lepkość oleju, wysoką temperaturę pracy, trwałość i grubość filmu olejowego oraz opory pracy silnika i można rozumieć ten parametr jako opis lepkości oleju silnikowego w wysokiej temperaturze po cyklach intensywnej pracy odznaczających się intensywnym ścinaniem oleju silnikowego. Przyjęło się dzielić oleje silnikowe w parametrze energooszczędności na trzy grupy:
- Oleje z parametrem HTHS ≥ 3,5 mPa*s uznawane są za oleje nieposiadające benefitu energooszczędności i zaliczane są do nich klasy ACEA A3/B3, A3/B4, C3, C4.
- Oleje z parametrem HTHS ≥2,9≤3,5 mPa*s uznawane są za oleje średnio-energooszczędne i są to klasy ACEA A5/B5, A7/B7, C1, C2.
- Oleje z parametrem HTHS ≥2,6<2,9 mPa*s uznawane są za oleje najbardziej energooszczędne i są to klasy ACEA C5 oraz C6.
Czas eksploatacji oleju jest drugim parametrem w którym możemy popełnić błąd. Parametr ten zazwyczaj określany jest mianem LongLife dla olejów które mogą być eksploatowane w wydłużonym interwale (zazwyczaj dłużej niż 15 000km pomiędzy wymianami oleju) oraz oleje konwencjonalne które nie oferują możliwości eksploatacji dłuższej niż standardowe 15 000 km. Olej wykonany w technologii LongLife charakteryzuje się zdolnością lepszego rozpraszania sadzy, wolniej ulega zakwaszeniu oraz utlenianiu, bazy olejowe i dodatki modyfikujące lepkość są trwalsze i bardziej odporne na ścinanie a inhibitory korozji i detergenty są tak dobrane, aby utrzymywać silnik w najwyższej czystości nawet przez 30 000km. Te cechy oleju typu LongLife jednoznacznie udowadniają, iż tego typu środki smarne całkowicie pokrywają wymagania olejów do standardowych okresów eksploatacji i są tak skomponowane, aby móc pracować dłużej. Normy organizacyjne takie jak API, ACEA czy ILSAC nigdy nie definiują jaki jest dedykowany okres eksploatacji oleju pozostawiając tę decyzję producentom pojazdów. Zazwyczaj Ci producenci, którzy wykorzystują normy API, ACEA i ILSAC rekomendują eksploatację oleju w klasycznych 15 000km, jedynie nieliczni decydują się na wydłużenie do 20 000km. Oleje typu LongLife i eksploatacja przez 25 000 lub 30 000km są domeną tych producentów pojazdów, którzy wprowadzili własne normy jakości olejów i dopuszczają wydłużoną eksploatację tylko dla tych środków smarnych które spełniają wymagania wybranej normy. W aspekcie czasu pracy oleju, jego dobór i jego ewentualny błąd doboru może być dokonany na dwa sposoby. Jeśli pojazd jest dostosowany do oleju typu LongLife i taka właśnie będzie eksploatacja to możemy sobie wyobrazić, że błędem będzie zastosowanie oleju konwencjonalnego (nie Longlife). W takim przypadku niestety olej zostanie przedwcześnie całkowicie wyeksploatowany i mogą pojawić się poważne problemy związane z czystością silnika, jego ochroną przed zużyciem oraz ochroną antykorozyjną włącznie z ryzykiem poważnej awarii i jego całkowitego uszkodzenia. Kolejną możliwością jest zastosowanie oleju typu LongLife i wymiana jego po 15 000km, a nie jak rekomenduje producent pojazdu po 30 000km. W takim przypadku trudno jest mówić o jakimkolwiek błędzie technicznym, gdyż wcześniej zmieniony olej tylko poprawi ochronę silnika we wszystkich możliwych parametrach, ale możemy tutaj mówić o błędzie ekologicznym gdyż wcześniej wymieniony olej oznacza większą ilość odpadów generowanych przez pojazd związanych z większą ilością oleju przeznaczonego do utylizacji.
Nawet jeśli poprawnie dobierzemy olej do wymagań pojazdu pojawia się kolejne ryzyko – jakość paliwa ze szczególnym zwróceniem uwagi na zawartość siarki w paliwie. W bardzo wielu krajach świata paliwo dostępne w oficjalnym obiegu jest paliwem niskosiarkowym. Dzięki niskiej zawartości siarki olej silnikowy jest wolniej zakwaszany przez co może być eksploatowany dłużej. Ryzyko zatankowania paliwa z większą zawartością siarki jest bliskie zera kiedy tankujemy pojazdy np. w Europie lub US oraz dokonujemy tego na oficjalnych stacjach paliw. Niestety poza Europą – szczególnie w Afryce jakość paliw nawet w oficjalnej dystrybucji nadal poważnie odbiega od jakości paliwa Europejskiego i pozwala zawierać wielokrotnie więcej siarki co w przypadku eksploatacji pojazdu na takim paliwie od razu wyklucza tryb wymian oleju typu LongLife oraz może poważnie uszkodzić osprzęt silnika z największym ryzykiem dla katalizatora spalin. Poniższa grafika obrazuje lokalne wymagania prawne dotyczące jakości paliw.
Trzecią ważną cechą olejów pod względem jakości jest ich popiołowość (SAPS). Parametr ten oparty jest na dedykacji olejów silnikowych do tych wyposażonych w filtry cząstek stałych (PF, DPF, GPF). Popiołowość oleju bezpośrednio łączy się z jego składem i skupia się na trzech związkach: popiół siarczanowy, fosfor i siarka, (SAPS - Sulfated Ash, Phosphorus, and Sulfur). Pod względem sumy zawartości tych trzech związków w oleju możemy wyróżnić trzy grupy olejów:
- olej wysokopiołowy (HighSAPS) to olej który zawiera więcej niż 1,19% SAPS,
- olej średniopopiołowy (MidSAPS) zawiera pomiędzy 1,19% a 0,79% SAPS
- olej niskopopiołowy (LowSAPS) zawiera mniej niż 0,79% SAPS.
Oleje o obniżonej zawartości SAPS umożliwiają przedłużenie żywotności filtra cząstek stałych i jego poprawną regenerację. Mechanizm regeneracji i wpływ poziomu popiołowości dokładnie opisano w innym artykule na platformie Fastscan który nosi tytuł „Filtr cząstek stałych i wpływ na degradację oleju silnikowego” z którym polecamy się zapoznać. Stosując zgodny z zaleceniem producenta pojazdu olej silnikowy mamy pewność, że najlepiej chronimy silnik i osprzęt silnika przed zużyciem lub awariami – włącznie z filtrem cząstek stałych. Rozpatrując błędy w doborze oleju możemy spotkać się z dwoma przypadkami – zastosowania oleju o zbyt niskiej lub zbyt wysokiej zawartości SAPS. Jeśli nasz silnik wymaga oleju o obniżonej zawartości SAPS np. w oparciu o normę ACEA C3 to zastosowanie oleju wysokopopiołowego np. z normą ACEA A3/B4 niestety wpłynie negatywnie na żywotność filtra cząstek stałych, gdyż zostanie on przedwcześnie wypełniony popiołami (SAPS). Popioły te podczas regeneracji filtra (wypalania) nie zostaną zredukowane do formy gazowej i tym samym trwale wypełnią filtr. W takim przypadku stosując olej wysokopopiołowy minimum dwukrotnie szybciej nastąpi zapełnienie filtra cząstek stałych i konieczność jego kosztownej wymiany. Możemy też spotkać się z przypadkiem, gdy zastosowano olej ze zbyt niską zawartością SAPS np. zastosowano olej niskopopiołowy ACEA C4 w pojeździe gdzie wymagany jest olej wysokopopiołowy ACEA A3/B4. W takim przypadku ryzyko awarii nie występuje w układzie wydechowym, ale może pojawić się niewielkie ryzyko ze zwiększonym zużyciem silnika lub niższą jego czystością, gdyż związki siarki i fosforu często są składnikiem detergentów i dodatków przeciwzużyciowych chroniących silnik (razem z innymi metalicznymi dodatkami wykorzystującymi wapń, magnez, sód oraz bar). Wzrost tego ryzyka jest stosunkowo niewielki, iż można je traktować nawet jako pomijalne, ale warto wymienić iż takowe występuje.
Ostatnim z możliwych błędów doboru oleju jest to związane z typem bazy olejowej. Oleje pod względem bazy olejowej dzielimy na syntetyczne, półsyntetyczne oraz mineralne. W znakomitej większości rekomendacji producentów pojazdów zbiór wymagań określonych dla wybranej normy jakościowej zazwyczaj determinuje użycie pewnego typu jakości baz olejowych. Dla bardzo prostych zastosowań najczęściej wybierane są mineralne bazy olejowe, dla zastosowań bardziej zaawansowanych pojawią się półsyntetyczne lub syntetyczne oleje silnikowe, a dla najbardziej wyszukanych wymagań najczęściej znajduje zastosowanie wyselekcjonowana syntetyczna baza olejowa lub inna która jest z jakiegoś powodu wymagana dla danej aplikacji. Z tego powodu znacznie ważniejszym jest wybór odpowiedniego oleju w oparciu o wymaganą jakość i lepkość oleju określoną w normach i specyfikacjach. Jeśli to zostanie dokonane możemy mieć pewność, że zastosowany olej silnikowy spełni wszystkie wymagania przed nim stawiane. Jeśli zdarzy się jednak, że rekomendacja producenta pojazdu jest na tyle szeroka że możemy spełnić te wymagania zarówno olejem mineralnym i/lub półsyntetycznym i/lub syntetycznym to zapewne warto wybrać produkt z bardziej zaawansowaną syntetyczną bazę olejową gdyż na pewno ona lepiej ochroni silnik. Tę decyzję powinniśmy traktować jako podejmowaną w drugiej kolejności po wcześniejszym spełnieniu wymagań producenta pojazdu. Występują w motoryzacji przypadki rekomendacji oleju silnikowego tylko wybranej bazy olejowej np. tylko olej mineralny lub tylko olej syntetyczny i jeśli taka rekomendacja występuje w pojeździe, do którego dobieramy olej, to oczywiście należy się do takiej rekomendacji bezwzględnie zastosować. Dodatkowo tutaj warto wspomnieć o pojazdach klasycznych i zabytkowych gdzie też powinniśmy trzymać się rekomendacji producentów pojazdu i mieć na uwadze że pojazdy te mogły być produkowane w czasie kiedy były dostępne wyłącznie oleje mineralne.
