Obvykle se říká, že motorové oleje, které zvyšují úsporu paliva, umožňují menší tření a prodlužují životnost motoru. Cílem tohoto článku je zpochybnit konvenční moudrost, zejména pokud jde o moderní (GF-3 ILSAC/API Starburst) motorové oleje.
Úspora paliva:
Nejprve bychom se měli vyrovnat se skutečností, že americký spotřebitel se obvykle nezajímá o úsporu paliva, s výjimkou těžkých ekonomických časů. Nejprodávanějším osobním vozem je Ford F-Series Pickup. Pět z deseti nejprodávanějších vozidel jsou nákladní automobily a nákladní automobily překonávají osobní automobily.
Některým nákladním automobilům se říká sportovně-užitková vozidla, jinak známá jako SUV, protože jejich majitelé nechtějí přiznat, že jsou to nákladní automobily. Hmotnost (rozměry, hmotnost) těchto vozidel nepřispívá k velké úspoře paliva.
Obrázek 1: Hmotnost těchto vozidel. Opotřebení ložisek
Dále je třeba vzít v úvahu způsob jízdy většiny vozidel. Každý, kdo pomalu zrychluje nebo jede omezenou rychlostí, aby šetřil energií, ohrožuje sebe i ostatní řidiče, kteří spěchají mnohem více.
Výrobci automobilů se na druhou stranu starají o úsporu paliva. Výrobci hrozí vysoké pokuty, pokud jím vyrobený vozový park nesplní požadavky na průměrnou spotřebu paliva (CAFE), které na ně klade federální vláda.
Pochod k řidším olejům
Řidší oleje se v dnešní době používají ze tří důvodů: Šetří palivo v testovacích motorech, změnila se pravidla pro viskozitu a výrobci doporučují řidší druhy.
Test Sequence VI-B se používá k vyhodnocení spotřeby paliva pro specifikaci GF-3. Zkušební motor VI-B je vybaven válečkovou vačkou, zatímco ve starém testu Sequence VI se používala vačka s kluzákem. Starý test Sequence VI dobře reagoval na modifikátory tření, ale Sequence VI-B reaguje na řidší oleje.
V testu Sequence VI-B se palivová účinnost testovaného oleje porovnává s palivovou účinností referenčního oleje. Aby testovaný olej vyhověl, musí zlepšit spotřebu paliva o jedno až dvě procenta v závislosti na viskozitní třídě. SAE 5W-20 musí dosahovat vyšší relativní palivové účinnosti než SAE 5W-30.
Zajímavé je, že referenčním olejem je plně syntetický olej PAO SAE 5W-30. Aby se obyčejné minerální oleje kvalifikovaly do třesku GF-3, musely překonat spotřebu paliva plně syntetického referenčního oleje. (Zdá se, že na spotřebě paliva se podílí více než kouzelný základový olej.)
Dalším faktorem ovlivňujícím spotřebu paliva je dočasný střih polymerů. Tyto polymery jsou aditiva známá jako látky zlepšující viskozitní index (nebo modifikátory). Polymery jsou plasty rozpuštěné v oleji, které zajišťují víceviskózní vlastnosti. Stejně jako jsou některé plasty pevnější, křehčí nebo odolnější vůči teplu než jiné, mají různé polymery různé vlastnosti.
Polymery jsou obrovské molekuly s mnoha větvemi. Při zahřívání se odvíjejí a rozprostírají. Větve se proplétají s větvemi jiných molekul polymeru a zachycují a ovládají mnoho drobných molekul oleje. Proto může mít relativně malé množství polymeru obrovský vliv na viskozitu oleje.
Při tlačení oleje mezi ložisko a čep má mnoho polymerů tendenci se vzájemně vyrovnávat, trochu jako hnízdící lžičky. Když k tomu dojde, viskozita klesá. Když pak olej postupuje ložiskem, molekuly polymerů se opět zapletou a viskozita se vrátí k normálu. Tento jev se označuje jako dočasný smyk.
Protože zkouška sekvence VI-B reaguje na snížení viskozity, spoléhají výrobci olejů na smyk polymerů, aby zkouškou prošli. Díky polymeru stabilnímu ve smyku je absolvování testu GF-3 mnohem náročnější.
Nová pravidla definující požadavky na viskozitní třídy SAE za studena (SAE J300) vstoupila v platnost v červnu 2001. Výrobci automobilů se obávali, že moderní vstřikovací systémy by mohly umožnit startování motoru při teplotách nižších, než je průtok oleje do olejového čerpadla. V důsledku toho měla nová pravidla vliv na ředění oleje.
Výrobci automobilů nyní doporučují pro svá vozidla řidší oleje než v minulosti. Před lety byl nejčastěji doporučovaným viskozitním stupněm olej SAE 10W-40, později se přešlo na SAE 10W-30. Nyní je nejoblíbenější SAE 5W-30, ale Ford a Honda doporučují SAE 5W-20. Je pravděpodobné, že může dojít k masovějšímu rozšíření SAE 5W-20 a dalších řídkých olejů, které pomohou splnit požadavky CAFE.
Z důvodu změny požadavků na průtok za studena a testu úspory paliva, který tlačí formulátory směrem ke spodní části viskozitního stupně, se dnešní oleje SAE 10W-30 podobají spíše včerejším olejům SAE 5W-30 (specifikace GF-1). Navíc se objevuje trend, kdy výrobci automobilů doporučují řidší třídy. To se zdá být směšné. Vozy SUV a nákladní automobily s přirozeně méně účinným pohonem všech kol a aerodynamikou ve tvaru cihlové zdi potřebují výkonné motory s velkým množstvím benzínu, aby se mohly rychle pohybovat. V reakci na to výrobci automobilů doporučují používat řídké oleje, aby ušetřili palivo. Neuvěřitelné!
Viskozita a opotřebení
Tenčí oleje mají menší odpor, a tudíž menší tření a opotřebení. Je to tak? Možná v testovacím motoru nebo v motorech, u kterých dochází k běžnému provozu. Ale poněkud hustší oleje mohou poskytovat větší ochranu při náročnějších provozech, jako je jízda přes hory, tahání lodi, prašné podmínky, krátké jízdy, vysoké otáčky, přetížení, přehřátí a přechlazení.
Obrázek 2. Opotřebení kroužku
Jakékoli abrazivní částice rovné nebo větší než tloušťka olejového filmu způsobí opotřebení. Pro udržení malých nečistot jsou nezbytné filtry. Druhou stranou rovnice je tloušťka olejového filmu. Silnější olejový film pojme větší nečistoty.
Teplota má velký vliv na viskozitu a tloušťku filmu. Pro představu, k překonání vlivu zvýšení teploty motoru o 20 °F je třeba zvýšit viskozitu o jeden stupeň SAE. V daném referenčním bodě je mezi viskozitními třídami SAE 30, 40 a 50 rozdíl přibližně 20°F. SAE 20 je o něco blíže k 30 než ostatní skoky, protože SAE 30 musí být o 30°F vyšší než SAE 20, aby byla viskozita přibližně ekvivalentní.
Jinými slovy, SAE 20 při 190°F má přibližně stejnou kinematickou viskozitu jako SAE 30 při 220°F, což je přibližně stejná viskozita jako SAE 40 při 240°F. Tato aproximace dobře funguje v teplotním rozsahu 190°F až 260°F. Někoho by mohl překvapit nepatrný rozdíl mezi přímou viskozitou a víceviskózními oleji se stejným zpětným číslem (například SAE 30, SAE 5W-30 a SAE 10W-30).
Jestliže je olej SAE 50 při 260°F stejně tenký jako olej SAE 20 při 190°F, představte si, jak tenký je olejový film, když používáte SAE 5W-20 a váš motor se přehřívá. Když se motor přehřeje, olejový film se nebezpečně ztenčí a může prasknout.
Ford naráží na své požadavky CAFE a doporučuje olej SAE 5W-20 pro většinu svých motorů ve Spojených státech. Tvrdí, že olej SAE 5W-20 je optimální z hlediska spotřeby paliva a opotřebení.
Pro zjištění, zda oleje SAE 5W-20 poskytují stejnou úroveň ochrany jako oleje SAE 5W-30, byla oslovena společnost Dagenham Motors v Anglii, jeden z největších prodejců Ford v Evropě. V Anglii je pro účely záruky vyžadován olej SAE 5W-30 a olej SAE 5W-20 není ani k dispozici. Pokud by byl olej SAE 5W-20 lepší jak z hlediska spotřeby paliva, tak z hlediska opotřebení, proč by jej společnost Ford nedoporučovala pro stejné motory v Evropě?
Změny vlastností proti opotřebení
Další změnou, ke které došlo u motorových olejů pro osobní automobily s označením GF-2 a GF-3, je přísnější omezení fosforu, který je součástí přísady proti opotřebení fosfátu zinku (ZDDP). Výrobci automobilů se obávají, že se fosfor bude usazovat na povrchu katalyzátoru a zkracovat jeho životnost.
Jedná se o složitou problematiku a usazeniny závisí na konkrétním chemickém složení ZDDP a složení hotového oleje. Průmyslu se nepodařilo navrhnout motorový test pro tendenci oleje k tvorbě úsad v katalyzátoru. Proto výrobci automobilů stanovili pro motorový olej libovolný limit 0,1 % fosforu.
Aditiva proti opotřebení jsou důležitá při absenci hydrodynamického filmu, například ve ventilovém rozvodu. Aditiva proti opotřebení se aktivují třením, což způsobuje, že reagují s horkým povrchem a vytvářejí chemickou bariéru proti opotřebení.
Mechanismus, jakým se tvoří usazeniny fosforu na povrchu katalyzátoru, není zcela objasněn. Nemá přímou souvislost s těkavostí nebo spotřebou oleje. Na druhou stranu, pokud by opotřebení motoru způsobilo zvýšení spotřeby oleje, riziko tvorby fosforových usazenin v katalyzátoru by se dramaticky zvýšilo. Zdá se, že prevence opotřebení a spotřeby oleje by měla být prioritou.
V minulosti mohli výrobci olejů vyrobit prémiový produkt prostým přidáním většího množství ZDDP. Podobný krok by dnes vedl k formulaci oleje, který by nepodporoval záruky na nová auta.
Krátkodobé uvažování
S rostoucím opotřebením klesá účinnost motoru. Opotřebení ventilového rozvodu mírně mění časování a pohyb ventilů. Opotřebení kroužků a vložek ovlivňuje kompresi. Opotřebení zpočátku neznatelně poškozuje účinnost paliva a výkon, ale pak je rozdíl ve spotřebě paliva mezi olejem SAE 10W-30 a SAE 5W-20 sotva znatelný. S postupujícím opotřebením se účinnost dále snižuje. Možná je optimalizace ochrany proti opotřebení cestou ke snížení spotřeby paliva po celou dobu životnosti motoru.
Jistěže motorům, u kterých došlo k výraznému opotřebení kroužků a vložek, silnější oleje prospívají. Použití silnějšího oleje vede ke zvýšení komprese, zlepšení výkonu a snížení spotřeby oleje.
Oleje s vysokou životností jsou relativně novou kategorií motorových olejů pro osobní automobily. Tyto výrobky obvykle obsahují více detergentních/disperzních a protioděrových přísad než nové automobilové oleje. Obvykle obsahují činidlo pro bobtnání těsnění a jsou k dispozici v silnějších viskozitních třídách, než doporučuje většina nových automobilů. „Vysoký kilometrový proběh“ je zřejmě definován slovy „jakmile vašemu vozu skončí záruka“.
Co používat
Ačkoli řidší oleje s menším množstvím přísad proti opotřebení překonávají robustnější produkty v 96hodinovém testu spotřeby paliva, není jasné, zda tyto produkty šetří palivo po celou dobu životnosti motoru.
Každá kapalina je kompromis. Zdá se, že oleje doporučované výrobci automobilů dělají kompromisy v ochraně před opotřebením v náročných podmínkách, aby dosáhly úspory paliva a trvanlivosti katalyzátorů. Je důležité si uvědomit, že použití produktu, který nabízí větší ochranu před opotřebením, s největší pravděpodobností ohrozí vaši záruku. Silnější oleje také zhoršují průtok při nízkých teplotách, což může být problém v závislosti na podnebí a ročním období.
Nejlepší ochranu proti opotřebení pravděpodobně představuje produkt, který je o něco silnější (například SAE 10W-30 nebo 15W-40) a má více přísad proti opotřebení než oleje, které podporují záruku. Nejlepší olej pro vaše vozidlo závisí na vašich jízdních zvyklostech, stáří motoru a klimatických podmínkách, ve kterých jezdíte, ale nemusí to být nutně typ oleje uvedený v návodu k obsluze nebo vyražený na měrce.
