Az üzemanyagok közül a kenőanyagként szolgáló motorolajjal kapcsolatban van a legtöbb félreértés, bizonytalanság, félretájékoztatás. Néhány gyakran felmerülő kérdés: "Melyik olaj lenne az autóm számára a legmegfelelőbb? Jó-e a >>tíznegyvenes<< vagy mást kellene, hogy használjak? Az ásványi olaj a jobb vagy a szintetikus?" A hat részből álló cikksorozat elolvasása után remélhetőleg mindenki tudni fogja ezekre a kérdésekre a helyes válaszokat. A sorozat első, bevezető részében a motorolajok általános feladatai, a motorolajokkal szemben támasztott követelmények kerülnek kitárgyalásra.
Belsőégésű motorok esetén folyékony kenőanyagként motorolajt használnak. A kenőanyag az egymáson elmozduló alkatrészeket szétválasztja, az elmozduló alkatrészek között filmet képez. A motorolaj összetevőit két csoportra, alapolajra és adalékokra különíthetjük el. Ásványi eredetű és szintetikus alkotókról beszélhetünk az alapolajoknál, ez határozza meg a motorolaj ásványi vagy szintetikus besorolását. Léteznek rész-szintetikus kenőanyagok is, ezekben az alapolaj részben szintetizált molekulákból épül fel, azonban az olaj bázisának döntő hányada ásványolaj. Az adalékanyagok az alapolaj tulajdonságait módosítják a gyártói kívánalmaknak és előírásoknak megfelelően.
A motorban alkalmazott kenőolajra extrém termikus, vegyi és mechanikai igénybevétel hat. Az üzemórák előrehaladtával az olaj öregszik, savasodik, kenőképessége csökken. Az olajból kivált gyanták, a levegőből belekerült por, a lekoptatott fémrészecskék, az oldódó égéstermékek eliszaposítják az olajt. Ez az iszap akadályozhatja a kenőanyag körforgását. Benzinmotoroknál a tüzelőanyag nagy forráspontú összetevői főként hideg motornál kerülhetnek az olajba, felhígíthatják azt. Diesel motoroknál a nagy légfelesleg következtében az olaj nagymértékű oxidációt szenved, besűrűsödik. Ezt a folyamatot a koromképződés is elősegíti. A vegyi hatások az olaj minőségének folyamatos romlásához vezetnek. A főtengelycsapokon fellépő nagy nyíróerő a kenőanyag szerkezetét károsíthatja, aminek hatására folyóssága megváltozhat. Röviden: a motorolajt számos károsító hatás éri a motor működése során, viszont ezen hatások ellenére szükséges és elvárt, hogy kenő- és védőképességét, feladatait maximálisan el tudja látni a teljes olajcsere-periódus alatt.
-
súrlódás, kopás csökkentése, kenés
-
képződött hő elvezetése (motor hűtése)
-
fém alkatrészek korrózióvédelme
-
keletkezett szennyeződések eltávolítása, azok lebegtetése (detergens és diszpergens hatás)
-
tömítés (dugattyú és hengerfal között, dugattyúgyűrűk)
-
zajcsillapítás
A motorolaj feladatai részletesen
A kenőképesség egy összetett tulajdonság, függ a kenőanyag fizikai-kémiai tulajdonságaitól és a kenési helyen uralkodó körülményektől, a szétválasztandó felületek egymáshoz képesti relatív elmozdulásától, a felületeket összenyomó erő nagyságától, a felületek közötti rés alakjától.
A legkedvezőbb kenési állapot a hidrodinamikai kenési állapot. Ekkor az egymáson elmozduló alkatrészeket a felületeik között lévő olajréteg elválasztja, a szűkülő résben tiszta folyadéksúrlódás lép fel. Ez a kenési állapot biztosítja a legkisebb súrlódást és kopást, mechanikai veszteséget és súrlódásból származó hőtermelődést. A motorok növekvő fordulatszáma, növekvő teljesítménye (nyomatéka) az olajokkal szemben is fokozottabb követelményeket támaszt. A kopások kialakulásának elkerüléséhez szükséges, hogy a megfelelő vastagságú, hordképességű kenőolaj-réteg az egymáshoz képest elmozduló felületek között minden üzemállapotban meglegyen. A motorban a legkritikusabb hely ebből a szempontból a vezérműtengely bütykeinek és a szelepemelő mechanizmus érintkező felületeinek a kenése. Ezen a helyeken kiemelkedően nagy a terhelés, az alkatrészek között nincs szűkülő rés és a relatív elmozdulás is aránylag alacsony sebességgel történik. Mivel általában az olajpumpától ezek a kenési helyek esnek a legtávolabb, ezért a hidegindítást követően ide jut el legkésőbb a kenőanyag, tovább növelve a kopás kialakulásának kockázatát. Az olajban található kopásgátló adalékok sem minden esetben tudják ellátni ezen a helyen feladataikat, főleg nem hidegindítást követő első néhány percben, mivel a motor egyik relatíve leghidegebb része a vezérműtengely, azonban a kopásgátló adalékok működési hőmérsékletének alsó határa 60-80 °C.
Vegyes súrlódás olyankor lép fel, ha a súrlódó felületek között nincs elegendően nagy relatív elmozdulás, vagy nincs megfelelő alakú szűkülő rés vagy túl nagy a felületeket összenyomó terhelő erő. Ilyenkor a súrlódás és a kopás mértéke megnő. Az ilyen határkenési állapot során fellépő károsodás ellen pl. cink dialkilditiofoszfát (ZDDP) adalékanyagot használnak.
Az olaj termikus igénybevétele a motor különböző alkatrészein fellépő magas hőmérsékletekből származik, például:
-
vezérműtengely: 80-110 °C
-
dugattyú-hengerfal-dugattyúgyűrűk: 180-300 °C
-
dugattyúcsapszeg: 140-220 °C
-
hajtórúdcsapágy: 115-185°C
-
főtengelycsapágy: 100-170 °C
-
olajteknő: 80-140 °C
A motor egyes alkatrészeinek hűtése csak belső hűtéssel oldható meg. Ilyen alkatrészek például a forgattyústengely csapágyai, a dugattyúfenék stb. Az olaj ezeken a helyeken a termelődött hőt felveszi, majd a kenőrendszer alacsonyabb hőmérsékletű részén leadja. A termikusan jelentősen terhelt olajok hűtésére olajhűtőt szoktak alkalmazni. Az olajhűtő lehet kettős hőcserélő is: a motor hűtővize hideg üzemben melegíti az olajt, meleg üzemben pedig hűti azt. Elterjedtek a hűtőkör vízhűtőjéhez hasonló olajhűtők is, ezek általában termosztáttal ellátottak amiatt, hogy a hűtőn átáramló menetszél csak az adott hőfok feletti olajt hűtse, ne növelje az üzemi hőfok eléréséhez szükséges időtartam hosszát vagy rosszabb esetben teljesen meggátolja azt. Lakk képződés és kokszosodási hajlam szempontjából a turbós motorok más követelményeket támasztanak az olajokkal szemben. Ennek magyarázata, hogy a motor leállítása után a turbó még tovább forog, azonban a kenéséhez/hűtéséhez szükséges olajmennyiséget szállító szivattyú a motor leállításával együtt megszűnik dolgozni. Ezért a feltöltő csapágyainak hőmérséklete rövid időre megközelítheti a motorolajok bomlási küszöbértékét (kb. 265-270 °C). Az olaj ezen a hőmérsékleten sem kokszosodhat, nem képződhet benne lerakódás, sem lakkbevonat.
A kenőanyagba működés közben számos korróziót elősegítő vegyület kerülhet, ilyen folyamatok és ezek vegyi "eredménye" például: benzinmotorok esetében a szegénykeverékes üzemmódban a magasabb NOx kipufogógáz-tartalom miatti fokozott salétromsav-képződés, dízel motornál a gázolaj kéntartalma miatt keletkező kénessav, EGR hatására létrejövő savas alkotók és lerakódások. Az ezek miatt fellépő korróziós károsító hatást bázikus adalékokkal semlegesítik. Természetesen a kenőanyag maga és átalakulási termékei sem okozhatnak korróziót a fémes felületen, átmeneti korrózióvédő hatást kell, hogy kifejtsenek a motor állása közben.
Szegénykeverékes üzemmódban a megnövekedett NOx képződés hatására az olajban számottevő iszapképződés indulhat meg. Meleg motornál a dugattyún számos reakciótermék képződhet, amik hidegüzemben szintén iszapképződést eredményezhetnek. Ezek az iszaplerakódások eltömíthetik, beszűkíthetik az olajjáratokat, hornyokat. Az olaj detergens (tisztántartó) és diszpergens (lebegtető) adalékainak nagyon fontos szerepük van, hiszen a keletkező korom és egyéb, olajban oldhatatlan termékeket lemossák a felületekről és lebegtetik, kolloid szuszpenzióban tartják azokat annak céljából, hogy ezeket az olajszűrőben le lehessen választani.
A motorolaj feladata a dugattyú-dugattyúgyűrű-hengerpalást között az átfújás megakadályozása. A tömítettség ugyan nem hermetikus, de jó műszaki állapotú, nem kopott motornál kisebb lehet 1%-nál. Kopott motornál ez az érték magasabb.
Az olaj, mint kenőanyag jó rezgés és zajcsillapító hatású. A különböző olajoknak más és más zajcsillapítási tulajdonságaik vannak, amik az olaj fáradásával együtt változhatnak.
A motorolajnak a feladata elvégzéséhez különböző, gyakran egymással ellentétes követelményeknek kell megfelelnie, ellentétes tulajdonságokkal kell rendelkeznie. A főbb követelmények:
-
rendelkezésre állás a megfelelő viszkozitási fokozatban
-
jó viszkozitás-hőmérsékleti viselkedés, magas viszkozitásindex
(hidegen ne legyen túl viszkózus, melegen ne legyen túl hígfolyós - megjegyzés: a viszkozitás nem keverendő össze a sűrűséggel!)
-
nagy teherviselő képesség (jó kenési tulajdonság)
-
jó kenőképesség kis viszkozitás esetén is (üzemanyag-takarékosság)
-
kedvező súrlódási jellemzők széles igénybevételi tartományban
-
jó kopáscsökkentő hatás
-
alacsony dermedéspont
-
magas lobbanáspont
-
jó hidegoldali tulajdonságok
-
jó tapadóképességgel rendelkezzen
-
jó adalékérzékenység
-
az alkotók egymásban jól oldódjanak, ne váljanak szét frakciókra
-
kis habzási hajlam
-
kénmentesség vagy legalább alacsony kéntartalom
-
nagy hő- és oxidációs stabilitás a teljes működési tartományban
-
kis illékonyság
-
kémiai stabilitás
-
jó detergens-diszpergens hatás
-
jó hidrolitikus stabilitás
-
korróziógátló hatás
-
ne legyen mérgező
-
tiszta, lehetőleg hamumentes égés
-
összeférhetőség szerkezeti anyagokkal
Teljesítőképesség növekedéséből származó követelmények:
-
sokszelepes motorok elterjedésének hatására felmerülő követelmény a szelepek korai elhasználódásának megakadályozása a kenőanyag segítségével
-
megfelelő hűtési tulajdonság (lásd a feladatoknál)
-
megfelelő ellenálló képesség a kokszosodási hajlam ellen (lásd a feladatoknál)
hamuképződési hajlam csökkentése
-
hengerpersely tükrösödésének megakadályozása
Egyéb követelményeket kielégítő tulajdonságokkal is rendelkezniük kell:
Környezetvédelemmel kapcsolatos tulajdonságok:
-
alacsony párolgási veszteséggel bírjon (összefüggésben áll az illékonysággal)
-
komponensei nem deaktiválhatják a katalizátort, nem ronthatják annak hatásfokát
-
csökkentett mennyiségű környezetkárosító adalékokat tartalmazzon
Komfort követelmények
Gazdaságossági követelmények:
-
motorok károsodásának megelőzése
-
súrlódási veszteség és tüzelőanyag-fogyasztás csökkentő hatás
-
előállítása ne legyen túl költséges
A következő részekben ezeknek a tulajdonságoknak a részletesebb tárgyalásáról lesz szó.
Felhasznált irodalom:
1, Belsőégésű motorok folyamatai - dr. Kalmár István, dr. Stukovszky Zsolt
2, BME - Közlekedésmérnöki Kar - Műszaki kémia - órai jegyzet
3, Környezetbarát motorolajok - Baladincz Jenő - Hancsók Jenő - Magyar Szabolcs - Pölzcmann György
Nyilatkozat:
Az oldalon közzétett információk tájékoztató jellegűek és felelősségvállalás nélkül kerültek közlésre. Eltérés esetén a gépjármű és a kenőanyag gyártójának álláspontja az irányadó. Az Engine Oils program használatából eredő bárminemű közvetett vagy közvetlen kárért nem terheli felelősség a program készítőjét. Az Engine Oils szoftver - és másolatainak - tulajdonjoga a program készítőjét illeti meg. A program használatával a felhasználó a felelősségvállalási kritériumokat és a tulajdonjoggal kapcsolatos információkat tudomásul veszi. |
- Minden jog fenntartva! ::.