Úloha motorového oleje při úspoře pohonných hmot
Úsporu pohonných hmot posilují dva faktory, jedním je ekonomika, vyjádřená cenou ropy a vysokým daňovým zatížením paliv, a druhým nutnost ochrany životního prostředí a snížení emisí. Motorový olej má schopnost přispět k úspoře paliva, která vyplývá z jeho funkce potlačit tření. Odborníci tvrdí, že tento potenciál není zcela využit. Výrobci automobilů proto bojují o každou kapku, kterou lze omezením třecích ztrát získat.
Snížení emisí a spotřeba pohonných hmot
EU schválila postupné snižování emisí CO2 pro nová vozidla na 130 g/km od r. 2012, s cílem dosáhnout 95g/km v r. 2020. Přepočtem na spotřebu paliva to je 5,2 l benzínu a 4,5 l nafty na 100 km v příštím roce, resp 4,1l a 3,6 l v r. 2020.
Ztráty energie ve vozidle
Spotřeba pohonné hmoty ve vozidle závisí kromě jiného na účinnosti konverze energie paliva na energii kinetickou. Nejvíce dodané energie, cca 63%, se vynaloží na ztráty v motoru v důsledku překonávání tření. Obecně platí, že písty a ložiska pracují v režimu hydrodynamického mazání a rozvody ventilů pracují v režimu smíšeného nebo mezného mazání. Zjednodušeně lze vyvodit, že úspory paliva lze dosáhnout nižší viskozitou (pro oblast pístů a ložiska) a efektivním modifikátorem tření (pro rozvody ventilů).
Viskozita motorových olejů
Viskozitní vlastnosti motorových olejů jsou klasifikovány normou SAE J300. První verze tohoto standardu byla vydána již v roce 1911 v USA sdružením automobilových techniků SAE. Měla pět stupňů - 10, 20, 30, 40, 50, podle průtoku v sekundách při 100 °C. Sekundy byly brzy nahrazeny standardními jednotkami pro měření viskozity, centisto-ke (1cSt = 1 mm2/s). Během let norma prošla mnoha revizemi, poslední uvádí následující tabulka.
Tabulka 1: SAE J 300 revize 12. 1. 2009
1. ASTM D 5293
2. ASTM D 4684
3. ASTM D 445
4. ASTM D 4683, CEC L-36-A-90 (ASTM D4741), nebo ASTM D5481
Evropské požadavky ACEA akceptují pro viskozitní charakteristiku motorových olejů výše uvedenou normu kromě drobných rozdílů pro dynamickou viskozitu při vysoké teplotě a vysokém smykovém spádu (HTHSV). ACEA předepisuje test dle normy CEC-L-36-A-90 a nevyžaduje v žádné kategorii vyšší hodnotu než min.3,5 mPa.s.
Posun hranic viskozity
Následující obrázek ilustruje možné úspory paliva snížením viskozity a snížením hranice dynamické viskozity při vysoké teplotě a vysokém smykovém zatížení (HTHSV).
Obr.1.: Závislost úspory paliva na viskozitě oleje
Úspory paliva při stejné HTHSV je dosahováno nižší kinematickou viskozitou základového oleje. Ještě vyšší úspory paliva umožňuje pouze snížení dynamické HTHS viskozity. Některé východní automobilky (např.Honda, Toyota) používají již několik let pro první náplň oleje SAE 0W-20 s HTHS viskozi-tou 2,6 mPa.s, požadavky výrobců jdou však dále.
V současné době jsou v komisi pro změny normy J300 projednávány návrhy významných změn, týkající se rozšíření nískoviskozních tříd o SAE 5, 10 a 15.
Diskusi vyvolává zejména snížení a definování hranic HTHSV pod 2,6 mPa.s a srozumitelnost pro uživatele, protože tyto oleje nebudou vhodné do většiny stávajících motorů.
Testy motorových olejů pro hodnocení úspory paliva
Pro žádoucí formulaci oleje je nezbytné co nejvěrněji posoudit a změřit vliv motorového oleje na úsporu paliva. Poznání, že olej ovlivňuje spotřebu paliva, je staré více než 30let. První standardní test byl vyvinut v USA v r.1985 a nazván Sequence VI. Dnešní verze tohoto testu je Sequence VID, používá motor GM objemu 3,6l, srovnávací olej je SAE 20W-30. Test Sequence VID (ASTM D7589) je zahrnut v nejnovějších výkonnostních kategoriích olejů API SN a ILSAC GF-5.
Tabulka 2: Požadavky API SN a GF-5 na úsporu paliva v testu Sequence VID
V evropských specifikacích ACEA se používá test MB111FE (CEC L-093-04). Jedná se o zážehový 4V motor, objem 2l. Srovnávací olej je SAE 15W-40. Na výsledek testu má vliv jak viskozita, tak přítomnost modifikátoru tření. Test nezkouší olej po stárnutí. CEC (koordinační rada pro vývoj testů motorových olejů) vydala informaci o testování oleje po stárnutí na dieselovém motoru Ford, který by reprezentoval výměnnou lhůtu 30 000km. Zjistilo se, že v tomto testu výše úspory paliva závisela pouze na HTHSV a úloha modifikátoru tření byla jen malá.
Maziva šetřící palivo hodnotí automobilky také vlastními testy na dynamometru podvozku a tyto testy jsou zahrnuty ve firemních specifikacích olejů (VW PV1451,Opel GME 8331TP M54FE).
Výsledky je třeba posuzovat vždy s ohledem na daný test.
Tabulka 3.: Požadavky evropských specifikací na úsporu paliva , příklady
Spalovací motory ještě dlouho nebudou úplně nahrazeny, proto automobilky stále posouvají hranice jejich efektivnosti. Motorové oleje s viskozitou nižší než SAE 20 jsou součástí tohoto konceptu. Současné základové oleje umožňují takové oleje připravit, penalizací je však vyšší odparnost. Vyšší odparnost povede k častějšímu doplňování oleje, které by na oplátku mohlo částečně kompenzovat negativní vlivy provozu a zachovat dlouhé výměnné lhůty. Definování nízkoviskozních olejů z pohledu zajištění spolehlivé ochrany motoru proti opotřebení nebude snadné a může, možná naposledy po 100 leté historii, zásadně změnit podobu viskozitní klasifikace SAE J300.
Kolona destilace hydrokrakových olejů v Kolíně
Přehled zkratek
ACEA Assotiation des Constructeurs Européens d'Automobiles
API American Petroleum Institute
ASTM American Society for Testing Materials
CEC Conseil Europeén de Coordination
FE Fuel Economy
HTHSV High Temperature High Shear Viscosity
ILSAC International Lubricant Standardization and Approval System
MB Mercedes-Benz
SAE Society of Automobile Engineers
VW Volkswagen
Text: Ivana Václavíčková
