A hagyományos bölcsesség szerint az üzemanyag-takarékosságot növelő motorolajok kisebb súrlódást tesznek lehetővé és meghosszabbítják a motor élettartamát. Ennek a cikknek az a célja, hogy megkérdőjelezze a hagyományos bölcsességet, különösen a modern (GF-3 ILSAC/API Starburst) motorolajokkal kapcsolatban.
Az üzemanyag-gazdaságosság:
Először is szembe kell néznünk azzal a ténnyel, hogy az amerikai fogyasztót jellemzően nem érdekli az üzemanyag-takarékosság, kivéve nehéz gazdasági időkben. Az első számú eladott személygépkocsi a Ford F-sorozatú Pickup. A 10 legkelendőbb jármű közül öt teherautó, és a teherautókból több fogy a személygépkocsiknál.
A teherautók egy részét sport-utility vehicle-nek, más néven SUV-nak nevezik, mert tulajdonosaik nem akarják beismerni, hogy teherautók. Ezeknek a járműveknek a tömege (mérete, súlya) nem kedvez a nagy üzemanyag-takarékosságnak.
1. ábra. Csapágykopás
Egyébként vegyük figyelembe, hogy a legtöbb járművet hogyan vezetik. Aki az energiatakarékosság érdekében lassan gyorsít, vagy a sebességhatáron belül halad, az veszélyt jelent saját magára és a többi, sokkal jobban siető sofőrre.
Az autógyártók viszont aggódnak az üzemanyag-takarékosság miatt. A gyártó nagy bírságokkal néz szembe, ha az általa gyártott autópark nem éri el a szövetségi kormány által rájuk rótt CAFE (Corporate Average Fuel Economy) követelményeket.
A hígabb olajok felé való menetelés
A hígabb olajokat manapság három okból használják: A tesztmotorokban üzemanyagot takarítanak meg, a viszkozitási szabályok megváltoztak, és a gyártók hígabb minőségeket ajánlanak.
A Sequence VI-B az a teszt, amelyet a GF-3 specifikáció üzemanyag-fogyasztásának értékelésére használnak. A VI-B tesztmotor görgős vezérműtengelyt kapott, míg a régi Sequence VI teszt csúszós vezérműtengelyt használt. A régi Sequence VI teszt jól reagált a súrlódásmódosítókra, a Sequence VI-B viszont a hígabb olajokra reagál.
A tesztolaj üzemanyag-hatékonyságát a Sequence VI-B tesztben egy referenciaolaj üzemanyag-hatékonyságával hasonlítják össze. A megfeleléshez a tesztolajnak a viszkozitási fokozattól függően egy-két százalékkal kell javítania az üzemanyag-fogyasztást. A SAE 5W-20-nak magasabb relatív üzemanyag-hatékonyságot kell produkálnia, mint a SAE 5W-30-nak.
Érdekes megjegyezni, hogy a referenciaolaj teljesen PAO szintetikus SAE 5W-30. A GF-3 Starburst minősítéshez a közönséges ásványi olajoknak meg kellett verniük a teljesen szintetikus referenciaolaj üzemanyag-fogyasztását. (Úgy tűnik, az üzemanyag-takarékosság többről szól, mint egy mágikus alapolajról.)
Az üzemanyag-takarékosság másik tényezője az ideiglenes polimer nyírás. Ezek a polimerek viszkozitási indexjavítóként (vagy módosítóként) ismert adalékanyagok. A polimerek olajban oldott műanyagok, amelyek több viszkozitási jellemzőt biztosítanak. Ahogy egyes műanyagok keményebbek, törékenyebbek vagy hőállóbbak, mint mások, úgy a különböző polimerek is különböző tulajdonságokkal rendelkeznek.
A polimerek hatalmas, sok elágazással rendelkező molekulák. Ahogy melegítik őket, kitekerednek és szétterülnek. Az elágazások összefonódnak más polimermolekulák elágazásaival, és sok apró olajmolekulát csapdába ejtenek és irányítanak. Ezért egy viszonylag kis mennyiségű polimer óriási hatással lehet az olaj viszkozitására.
Amint az olaj a csapágy és a csapágycsap közé kényszerül, sok polimer hajlamos egymáshoz igazodni, mint a fészekrakó kanalak. Amikor ez megtörténik, a viszkozitás csökken. Majd amikor az olaj továbbhalad a csapágyon keresztül, a polimer molekulák ismét összefonódnak, és a viszkozitás visszatér a normál értékre. Ezt a jelenséget ideiglenes nyírásnak nevezik.
Mivel a Sequence VI-B teszt a viszkozitás csökkenésére reagál, az olajkészítők a polimerek nyírására támaszkodnak a teszt teljesítéséhez. Egy nyíróstabil polimer sokkal nagyobb kihívást jelent a GF-3 üzemanyag-takarékossági teszt teljesítése.
A SAE viszkozitási osztályok hidegáramlási követelményeit meghatározó új szabályok (SAE J300) 2001 júniusában léptek hatályba. Az autógyártók attól tartottak, hogy a modern befecskendező rendszerek lehetővé teszik, hogy a motor alacsonyabb hőmérsékleten induljon el, mint amilyen hőmérsékleten az olaj az olajszivattyúba áramolhat. Következésképpen az új szabályok hígító hatással voltak az olajra.
Az autógyártók most vékonyabb olajokat ajánlanak a járműveikhez, mint korábban. Évekkel ezelőtt a SAE 10W-40 volt a leggyakrabban ajánlott viszkozitási fokozat, amely később átment SAE 10W-30-ra. Most a SAE 5W-30 a legnépszerűbb, de a Ford és a Honda a SAE 5W-20-at ajánlja. Valószínű, hogy az SAE 5W-20 és más vékony olajok szélesebb körű elterjedésére kerülhet sor a CAFE-követelmények teljesítése érdekében.
A hidegáramlási követelmények változása és az üzemanyag-fogyasztási teszt miatt, amely a formulázókat a viszkozitási fokozat aljára szorítja, a mai SAE 10W-30 olajok inkább a tegnapi (GF-1 specifikációjú) SAE 5W-30 olajokra hasonlítanak. Ráadásul az autógyártók egyre inkább a vékonyabb osztályokat ajánlják. Ez nevetségesnek tűnik. A terepjáróknak és teherautóknak, a természetüknél fogva kevésbé hatékony összkerékhajtásukkal és téglafalas aerodinamikájukkal erős, benzinfaló motorokra van szükségük ahhoz, hogy a tömegüket gyorsan mozgatni tudják. Erre válaszul az autógyártók híg olajok használatát javasolják az üzemanyag-megtakarítás érdekében. Hihetetlen!
Viszkozitás és kopás
A vékonyabb olajoknak kisebb a légellenállása, ezért kisebb a súrlódás és a kopás. Ugye? Talán a tesztmotorban vagy a normál működést tapasztaló motorokban. De a valamivel vastagabb olajok nagyobb védelmet nyújthatnak a súlyosabb műveleteknél, mint például a hegyeken való áthajtás, csónakhúzás, poros körülmények, rövid utak, magas fordulatszám, túlterhelés, túlmelegedés és túlhűtés.
2. ábra. Gyűrűkopás
Az olajfilm vastagságával megegyező vagy annál nagyobb koptató részecskék kopást okoznak. A szűrőkre azért van szükség, hogy a szennyeződéseket kicsiben tartsák. Az egyenlet másik oldala az olajfilm vastagsága. A vastagabb olajfilm nagyobb szennyeződéseket képes befogadni.
A hőmérsékletnek nagy hatása van a viszkozitásra és a filmvastagságra. Összehasonlításképpen, a viszkozitás egy SAE fokozatú növekedése szükséges a motor hőmérsékletének 20°F-os növekedése hatásának leküzdéséhez. Egy adott referenciaponton körülbelül 20°F. különbség van a SAE 30, 40 és 50 viszkozitási fokozatok között. Az SAE 20 valamivel közelebb van a 30-hoz, mint a többi ugrás, mivel az SAE 30-nak 30°F-tal magasabbnak kell lennie, mint az SAE 20-nak, hogy nagyjából azonos viszkozitású legyen.
Más szóval, egy SAE 20 190°F-on körülbelül ugyanolyan kinematikai viszkozitású, mint egy SAE 30 220°F-on, ami körülbelül ugyanolyan viszkozitású, mint egy SAE 40 240°F-on. Ez a közelítés jól működik a 190°F és 260°F közötti hőmérséklet-tartományban. Meglepő lehet, hogy milyen csekély a különbség az egyenes viszkozitású és az azonos hátsó számmal rendelkező több viszkozitású olajok között (például SAE 30, SAE 5W-30 és SAE 10W-30).
Ha egy SAE 50 olaj 260°F-on ugyanolyan vékony, mint egy SAE 20 olaj 190°F-on, képzelje el, milyen vékony lesz az olajfilm, ha SAE 5W-20-at használ, és a motor túlmelegszik. Amikor egy motor túlmelegszik, az olajfilm veszélyesen vékony lesz, és megrepedhet.
A Ford a CAFE-követelményekkel ütközik, és SAE 5W-20-as olajat ajánl a legtöbb motorjához az Egyesült Államokban. Azt állítja, hogy a SAE 5W-20 optimális az üzemanyag-hatékonyság és a kopás szempontjából.
Hogy megállapítsák, hogy a SAE 5W-20 olajok ugyanolyan szintű védelmet nyújtanak-e, mint a SAE 5W-30 olajok, az angliai Dagenham Motors-t, Európa egyik legnagyobb Ford-kereskedőjét kérdezték meg. Angliában garanciális okokból kötelező a SAE 5W-30, és a SAE 5W-20 nem is kapható. Ha az SAE 5W-20 mind az üzemanyag-fogyasztás, mind a kopás szempontjából jobb lenne, akkor a Ford miért nem ezt ajánlaná ugyanezekhez a motorokhoz Európában?
Kopásgátló tulajdonságok változása
A másik változás, amely a személygépkocsi motorolajokban a GF-2 és GF-3 olajokkal történt, a foszfor szigorúbb korlátozása, amely a cink-foszfát (ZDDP) kopásgátló adalék része. Az autógyártók attól tartanak, hogy a foszfor lerakódik a katalizátor felületein, és lerövidíti annak élettartamát.
Ez egy bonyolult kérdés, és a lerakódások az adott ZDDP kémiától és a kész olaj összetételétől függnek. Az ipar sikertelenül dolgozta ki az olaj katalizátor lerakódási hajlamát vizsgáló motortesztet. Ezért az autógyártók önkényesen 0,1 százalékos foszfor-határértéket állapítottak meg a motorolajok számára.
A kopásgátló adalékok fontosak hidrodinamikai film hiányában, például a szelephajtásnál. A kopásgátló adalékokat a súrlódási hő aktiválja, aminek hatására reakcióba lépnek a forró felülettel, és kémiai gátat képeznek a kopás ellen.
A foszforlerakódások kialakulásának mechanizmusa a katalizátor felületén nem teljesen ismert. Nem korrelál közvetlenül az olaj illékonyságával vagy az olajfogyasztással. Másrészt, ha a motor kopása az olajfogyasztás növekedését okozza, akkor drámaian megnő a foszforlerakódások kialakulásának kockázata a katalizátoron. Úgy tűnik, hogy a kopás és az olajfogyasztás megelőzésének kellene prioritást élveznie.
A múltban az olajkészítők egyszerűen több ZDDP hozzáadásával tudtak prémium terméket előállítani. Egy hasonló lépés ma olyan olajkészítményt eredményezne, amely nem támogatná az új autók garanciáját.
Rövid távú gondolkodás
A kopás növekedésével csökken a motor hatékonysága. A szelepsor kopása kissé megváltoztatja a szelepek időzítését és mozgását. A gyűrűk és a bélések kopása befolyásolja a kompressziót. A kopás eleinte észrevehetetlen mértékben rontja az üzemanyag-hatékonyságot és a teljesítményt, de aztán az SAE 10W-30 és SAE 5W-20 közötti üzemanyag-fogyasztásbeli különbség alig észrevehető. A hatékonyság a kopás előrehaladtával tovább csökken. Talán a kopásvédelem optimalizálása a módja annak, hogy a motor élettartama alatt csökkentsük az üzemanyag-fogyasztást.
A jelentős gyűrű- és béléskopáson átesett motorok számára biztosan előnyösek a vastagabb olajok. A vastagabb olajok használata kompressziónövekedést, teljesítményjavulást és csökkentett olajfogyasztást eredményez.
A nagy futásteljesítményű olajok a személygépkocsi-motorolajok viszonylag új kategóriája. Ezek a termékek jellemzően több detergens/diszpergáló és kopásgátló adalékot tartalmaznak, mint az új személygépkocsiolajok. Jellemzően tömítés duzzasztószert tartalmaznak, és vastagabb viszkozitású osztályokban kaphatók, mint amilyeneket a legtöbb új személygépkocsi számára ajánlanak. Úgy tűnik, hogy a “nagy futásteljesítményt” úgy határozzák meg, hogy “amint az autónak lejár a garanciája.”
Mit használjon
Bár a hígabb, kevesebb kopásgátló adalékot tartalmazó olajok a 96 órás üzemanyag-fogyasztási tesztben jobban teljesítenek a robusztusabb termékeknél, nem egyértelmű, hogy az ilyen termékek a motor hasznos élettartama alatt üzemanyagot takarítanak meg.
Minden folyadék egy kompromisszum. Úgy tűnik, hogy az autógyártók által ajánlott olajok kompromisszumot kötnek a súlyos körülmények közötti kopás elleni védelemmel szemben az üzemanyag-takarékosság és a katalizátor tartósságának növelése érdekében. Fontos felismerni, hogy egy olyan termék használata, amely nagyobb védelmet nyújt a kopás ellen, valószínűleg veszélyezteti a garanciát. A vastagabb olajok a hideg hőmérsékleten történő áramlást is veszélyeztetik, ami az éghajlattól és az évszaktól függően aggodalomra adhat okot.
A legjobb kopás elleni védelem valószínűleg egy kicsit vastagabb termék (például SAE 10W-30 vagy 15W-40), amely több kopásgátló adalékot tartalmaz, mint a garanciát támogató olajok. Az Ön járművéhez legmegfelelőbb olaj az Ön vezetési szokásaitól, a motor korától és az éghajlati viszonyoktól függ, de nem feltétlenül az az olajtípus, amely a használati utasításban szerepel vagy a mérőpálcára van bélyegezve.
Megjelölés