Merüljünk le a motorolaj legmélyére, 4. rész

Sorozatunk eddigi részeiben már sok mindent megtudtunk a motorolaj technika rejtélyeiből. Közeledünk is a téma végéhez, előtte azonban még tegyük tisztába a viszkozitási osztály fogalmát, hogy az se csak “urbán legendaként” éljen a fejekben. Lássuk, milyen információk olvashatók ki abból a bizonyos két számból, és honnan tudjuk, mire is van nekünk – és motorunknak – valóban szükségünk. A legfontosabb pedig: mitől lesz valóban jó egy motorolaj? Azt már ugye tudjuk, hogy miből is épülnek fel a motorolajok. Nagyrészt alapolajból, plusz a hozzájuk adott adalékkomponensekből. Képzeletben megpróbálom most a kedves olvasót végig kalauzolni egy motorolaj elkészítésén – természetesen csak az érdekesebb dolgokra térve ki. Nos, vágjunk is bele.

Hideg-meleg

Szeretnénk egy olyan motorolajat készíteni, amely megfelel az mérsékelt éghajlati övünkben való használatra. Kora tavasztól késő őszig tartó rendszeres üzemről van szó, normál motorterhelésekkel, de nagy mértékű kopásvédő tulajdonságokkal. Beszéljünk általánosságban egy folyadékhűtéses japán motorkerékpárról és az ezeknek megfelelő motorolaj igényekről. Korábban már részletesen kitárgyaltuk a motorkerékpár motorolajok minőségi osztályzásait, besorolásaikat és jelentésüket. Ez az egyik fontos feltétele a megfelelő motorolaj kiválasztásának. A másik nagyon fontos dolog a viszkozitás szerinti osztályozás, amellyel az olaj “reológiai”, vagyis folyási tulajdonságait írják le. Ezzel úgy találkozhatunk a termék csomagolásán, mint például: SAE 10W-40, SAE 20W-50, stb. De miről is tájékoztatnak bennünket ezek az adatok?

A SAE, vagyis a Society of Automotive Engineers (Járműipari Mérnökök Közössége) a két legfontosabb közlekedési olajtípusra, a motorolajokra és a hajtóműolajokra állított fel viszkozitás alapú osztályozási rendszert. A SAE osztályok két felé oszthatók: hideg hőmérsékleti és meleg hőmérsékleti viszkozitási osztályokra. Sokan ezt téli- és nyári viszkozitási osztályokként emlegetik – nem túl helytállóan. Az alacsony hőmérsékleti (téli) viszkozitás a hidegindítás miatt fontos. A magas hőmérsékleti (nyári) pedig a nagy terhelés és a magas fordulatszám melletti teljesítmény szempontjából bír jelentőséggel. A hideg oldali viszkozitási osztályok, amelyeket a “W” betű különböztet meg a meleg oldalitól, az alacsony hőmérsékleti viszkozitásra (vastagságra) és a minimális szivattyúzhatósági hőmérsékletre vonatkozóan fogalmaznak meg előírásokat.

Miért fontos, hogy az alacsony hőmérsékleti viszkozitás ne menjen egy bizonyos szint alá? Elsősorban azért, hogy az indítómotor hidegben is be tudja indítani a motort a szükséges minimális indítósebességgel – és az olaj a lehető leggyorsabban el is jusson a kenési helyekre. A minimális szivattyúzhatósági hőmérséklet alatt ugyanis az olaj nem képes magától elfolyni a szivattyúig. Így viszont a szivattyú olaj helyett levegőt szállít – kenés nélkül hagyva a motort. A meleg oldali viszkozitási osztályok esetében a 100°C-on mért kinematikus és a 150°C-on, nagy terhelés mellett (HTHS) mért dinamikus viszkozitás számít. Nagy terhelés mellett akár 300°C is lehet a hőmérséklet a dugattyú tetején – ellentétben a “téli” kondíciókkal itt ez az a hőmérséklet, amit az olajnak bírnia kell (nem pedig a külső hőmérséklet).

Egy nem elég…

Korábban az alapolajok minősége és az adalék technológia fejletlensége miatt bizonyos olajok az alacsony viszkozitási indexük miatt nem voltak képesek egyszerre megfelelni egy hideg- és egy meleg oldali viszkozitási fokozat által támasztott követelményeknek. Ezek az olajok csak egy viszkozitási osztályba voltak besorolhatók – ezért hívták őket egyfokozatú olajoknak (pl. SAE 30). Egyfokozatú, vagy monograde motorolajok az SAE J 300 szerint: 10W, 20W, 40, 50 stb. Ezek az évszaktól függően alkalmazható motorolaj osztályok voltak. Főleg a múltban használták őket – mára már elavult termékek. Egyik nagy hátrányuk volt, hogy ősszel és tavasszal a motorolaj állapotától függetlenül cserélni kellett őket. Jelenleg már szinte kizárólag a több fokozatú, vagy multigrade olajok vannak alkalmazásban. Ezek a motorolajok az SAE J 300 szerinti viszkozitási osztályokra épülve (0W-XX, 5W-XX, 10W-XX, 15W-XX, 20W-XX) készülnek.

A rövid kitérő után térjünk vissza képzeletbeli laborunkba, ahol példaként a saját SAE 10W-40-es motorolajunkat szeretnénk elkészíteni. Motorkerékpár motorolajról beszélünk, amelynek az elvárásait már előzőleg megfogalmaztuk. Ehhez veszünk egy olyan hidegfolyási tulajdonságokkal rendelkező alapolajat, amely a 10W-s osztály előírásainak megfelel. Összefoglalva és egyszerűen megfogalmazva: a többfokozatú SAE 10W-40-es motorolaj olyan, amely alapját egy kis viszkozitású alapolaj alkotja, amely átmegy a -25°C-on végzett SAE 10W teszten. Mivel az ásványi alapolajok ezt már nem igazán tudják teljesíteni, ezért minimum egy API Group III-as osztályba sorolható rész-szintetikus alapolajat kell választanunk. Ennek tulajdonságai a jó hidegfolyási képesség, öregedés-állóság, hőstabilitás, és nem utolsó sorban az alapolajból fakadó természetesen magas viszkozitási index. Itt ismét álljunk meg egy rövid ismétlésre, mert megint előkerült a viszkozitási index (VI) fogalma.

Az index

A SAE J 300-as táblázatnak az értelmezéséhez segítségként nézzük meg az alábbi viszkozitási osztály hőmérséklet ábrát. Ez azt szemlélteti, hogy hogyan is jönnek össze az itt megadott egyfokozatú viszkozitási osztályok a most használt többfokozatú termékekkel. Igazából a két különböző osztály viselkedését egyesítik egy viszkozitási osztályban, így a többfokozatú motorolajunk hidegfolyási tulajdonságaiban úgy viselkedik, mint a SAE 10W-s, üzemmeleg állapotban pedig úgy, mint a SAE 40-es.

A viszkozitási index azt mutatja meg, hogy egy adott folyadék viszkozitása (folyási tulajdonságai) mennyire érzékeny a hőmérséklet változására. Az alapolaj természetes tulajdonságából fakadó magas VI tulajdonság sajnos hosszú távon nem helyettesíthető utólagosan belerakott adalékokkal. Ezért ma már elsősorban magas viszkozitási indexű alapolajok vannak használatban, mert ezek nagyobb mértékű hőmérsékletváltozás hatására is csak kis mértékben változtatják meg a viszkozitásukat. Így “viselkedésük” stabilabb, állandóbb.

Miért is volt ez a megjegyzés ennyire fontos? Azért, mert a kiválasztott 10W-s alapolajat olyan speciális polimerekkel kell adalékolnunk, amelyek a viszkozitási indexet növelni tudják. Hiszen el kell érjük a 100°C-on mért viszkozitási értékeket, amelyeket a SAE 40-es viszkozitási osztály előír. Célunk tehát, hogy a termékünk viszkozitása üzemmeleg állapotban (amelynek a szabványosítottan mért értéke 100°C-on van) teljesítse a SAE 40-es viszkozitási osztály viszkozitási értékét. Amely jelen esetben a 12,5 és <16,3 cSt vagy mm2/s értékhatár közé esik. Hétköznapi nyelven ez az érték, amely a motorolajunk filmvastagságát tükrözi vissza. Ezt követően a többi, gondosan kiválasztott és egyensúlyba hozott adalékot is hozzákeverjük a termékhez. Amellyel így el is készültünk. De azért ez nem megy ilyen egyszerűen a valóságban!

Mitől lesz valóban jó a motorolaj?

Sokan a fejlesztések során elkövetik azt a nagy hibát, hogy egy olcsó alapolajat csupán ezekkel a polimer adalékokkal próbálnak meg nagy mértékben feljavítani. Azonban amennyiben ezek az adalékok a nyírásstabilitásuk elvesztése miatt megsérülnek, akkor az eredeti funkciójukat már nem fogják tudni ellátni. Ez sajnos nem “öngyógyuló” és nem visszafordítható dolog. Vagyis a folyamat irreverzibilis: a polimerek véglegesen roncsolódnak. Így ez a pillanatnyi előny általában nem szokott az olajcsere-periódus végéig kitartani. Ekkor jelentkezik a viszkozitás drasztikus elvesztése, amely maga után hozza a megnövekedő olajfogyasztást, az olaj gyors leépülését és a túlzott mértékű kopások megjelenését. Így lehet a papíron jól teljesítő olcsó termékektől a végén egy ultra nagy pofont szenvedni.

Nézzünk meg egy konkrét példát. A SILKOLENE COMP 10W-40 XP termékünket a fentiekben említettekhez hasonló lépések alapján állítottuk össze. Viszont annak érdekében, hogy az alapolaj természetes tulajdonságából eredő magas VI tulajdonságokat tovább javítsuk, stabilizáljuk és extra kenőképességet is adjunk a motorolajunknak, szintetikus észter alapolajat adtunk hozzá. Ezzel nem hagyatkoztunk teljes mértékben csak a polimerek által adott viszkozitás módosító adalékok hatására. Ennek eredményeként egy olyan nagyszerű terméket sikerült létrehozni, amely az olajcsere periódus teljes egésze alatt biztosítja a megfelelő olajfilm vastagságot és a tökéletes kenést. Ez pedig az a különbség, amely sajnos kívülről nem látszik a motorolaj csomagolásán – csak a gyakorlatban derül ki a valós tudása. Sok esetben nem is csupán egy olajcsere-periódus alatt, hanem hosszabb távú használatot követően.

Sorozatunk utolsó részében a 2-ütemű motorkerékpár-olajok és kenőanyagok részleteibe fogunk elmerülni – hasonlóan izgalmas újdonságokkal.