Oleje silnikowe budowa i funkcje

Transkrypt

1 Oleje silnikowe budowa i funkcje Podstawowe funkcje oleju silnikowego: zmniejsza tarcie i zużycie chłodzi poruszające się części TEMPERATURA niska wysoka uszczelnia ruchome elementy utrzymuje silnik w czystości zapobiega wewnętrznej korozji Dodatki Przeciwzużyciowe Redukcja zużycia Zapobieganie kontaktom metal-metal Pakiet związków metalicznych zmniejszający ścierne i adhezyjne zużycie silnika, ale również obniżający skuteczność systemów filtracyjnych DEPRESATORY Oleje bazowe ok. 80% mineralne syntetyczne mineralno-syntetyczne Umożliwienie płynności oleju przy bardzo niskich temperaturach Utrzymanie wysokiej lepkości w wysokich temperaturach Modyfikatory lepkości ok. 10% Pakiet dodatków ok. 10% Modyfikatory tarcia Redukcja tarcia i zużycia Redukcja ilości zużywanego paliwa Modyfikatory Lepkości Utrzymanie stałej lepkości mimo zmiany temperatury Detergenty Redukcja osadów Neutralizacja kwasów Kolor oleju udowadnia jak ciężką pracę wykonuje olej, wypełniając funkcję myjącą. Większość z tych zanieczyszczeń pochodzi z produktów ubocznych spalania: sadzy, żywic, laków oraz kwasów, które pokrywają komponenty silnika i zatykają kanały olejowe. Antyutleniacze Spowolnienie starzenia się oleju Mniejsze formułowanie się dopozytów Minimalizacja wzrostu kwasowości Powodem, dla którego olej staje się czarny w silniku benzynowym jest utlenianie, które oznacza spalanie i jest skutkiem działania płomieni, wysokiej temperatury, gazów spalinowych i obciążeń występujących w okolicy komory spalania. Im wyższe temperatury pracy oleju, tym szybsze utlenianie. Powodem zabarwienia oleju na czarno w silnikach wysokoprężnych jest inny czynnik wysoka zawartość sadzy. Czy wiesz, że? Luksusowy wycieczkowiec Queen Elizabeth II pływał na olejach Castrol. Dodatki Antypienne Lepsze wypieranie powietrza Zapobieganie tworzenia się piany Dyspersanty Gwarancja czystości silnika Minimalizacja wzrostu lepkości wywołanego obecnością sadzy Podczas gdy detergenty powstrzymują tworzenie się zanieczyszczeń wewnątrz oleju poprzez wymywanie osadów, dyspersanty działają w celu neutralizacji osadów, które już się uformowały i muszą pozostać w oleju w formie zawiesiny.

2 Specyfikacja API API Amerykański Instytut Naftowy (ang. American Petroleum Institute) Specyfikacja API określa kategorie olejów smarnych za pomocą symbolu składającego się z dwóch liter. Pierwsza litera służy do określenia silnika, do jakiego olej jest przeznaczony, druga natomiast oznacza poziom jakości gwarantowany przez dany olej smarny. Silniki wysokoprężne: CA, CB, CC, CD, CE, CF, CF-4, CG-4, CH-4, CI-4, CD II, CF-2, CJ-4 Silniki benzynowe: SA, SB, SC, SD, SE, SF, SG, SH, SJ, SL, SM oraz SN Kolejne klasy były wprowadzane wraz ze zmianą konstrukcji silników w kolejnych latach. Czy wiesz, że? Nazwa firmy Castrol pochodzi od pierwszych olejów bazujących na oleju rycynowym (ang. castor oil). SILNIKI BENZYNOWE S Spark Ignition SA (1920) SA (1930) SL SN SD (1967) (2002) (2008) SF (1979) SH (1994) SM SC (1963) SE (1971) SG (1989) SJ (1997) (2005) KLASA jakości Silnik diesla Silnik SN CF benzynowy KLASA jakości SILNIKI DIESLA C Compression Ignition CC (1951) CA (1940) CB (1949) CD (1955) CE (1985) CF CL-4 (1994) (2002) CL-4+ (2004) CJ-4 (2007) API SM API CF-4 Sadza Zapolerowanie gładzi cylindra Układy wydechowe Oszczędność paliwa Zużycie silnika Osady Ochrona korozyjna Układy wydechowe Zużycie silnika Osady Porównanie norm API SM do silników benzynowych i API CF-4 do silników wysokoprężnych. API SM kładzie nacisk na ochronę przed utlenianiem, zaś API CF-4 na ochronę korozyjną i czystość silnika. Wymagania specyfikacji API można porównać z tymi stawianymi przez producentów samochodów (OEM) oraz Stowarzyszenie Europejskich Producentów Pojazdów ACEA. Utlenianie Czystość silnika Utlenianie Czystość silnika

3 Lepkość oleju a temperatura i film olejowy Lepkość miara tarcia wewnętrznego w cieczy lub gazie. Rozróżnia się lepkość bezwzględną (absolutną), która może być wyrażona jako lepkość dynamiczna i kinematyczna, i względną, wyrażoną w różnych umownych jednostkach. Ze względu na jakość smarowania lepkość powinna być stała lub możliwie najmniej zależna od temperatury. Lepkość cieczy zależy głównie od temperatury i ciśnienia. Grubość filmu olejowego zależy głównie od lepkości. Wraz ze wzrostem lepkości film olejowy staje się grubszy, gwarantując ochronę przeciwzużyciową. W nowoczesnych olejach ochronę przeciwzużyciową wzmacnia się przy pomocy pakietu dodatków. Wraz ze wzrostem temperatury lepkość cieczy spada. Wraz ze wzrostem ciśnienia lepkość cieczy wzrasta. OBCIĄŻENIE poruszająca się powierzchnia film olejowy nieruchoma powierzchnia TEMPERATURA PRACY OLEJU SILNIKOWEGO C oksydacja ZJAWISKO lotność oleju optymalna temperatura pracy kondensacja wody osady węglowe powolne smarowanie olej bardzo gęsty zatarcie łożysk turbiny zużycie oleju, wzrost lepkości, zanieczyszczenia zużycie chwilowa utrata lepkości prawidłowa praca oleju problem wentylacji skrzyni korbowej emulsja majonezowa czarny szlam przyspieszone zużycie dodatków zużycie wałka, błękitne sworznie tłokowe utrudniony start SKUTEK wzrost grubości filmu olejowego zużycie wałka zwiększenie kwasowości korozja formowanie nagarów zakleszczenie pierścieni Nowoczesne oleje silnikowe charakteryzują się bardzo wysokim wskaźnikiem lepkości, czyli ich lepkość podlega mniejszym zmianom wraz ze zmianami temperatury. -40 olej zamienia się w smar brak smarowania TEMPERATURA niska wysoka Wraz ze wzrostem temperatury lepkość cieczy spada Czy wiesz, że? Na początku głównymi klientami firmy Castrol były kampanie kolejowe w Anglii i innych krajach Europy oraz w Kanadzie, Indiach, Afryce i Australii.

4 Specyfikacja SAE Klasyfikacja SAE dzieli oleje na podstawie parametrów użytkowych i wyróżnia 11 klas lepkości. W praktyce stosuje się klasy mieszane dla olejów wielosezonowych. SAE Stowarzyszenie Inżynierów Samochodowych USA (ang. Society of Automotive Engineers) Lepkość 50 C 40 C 30 C 122 F 104 F 86 F Najwyższy wskaźnik lepkości SAE 40 SAE 10W40 SAE 10W Temperatura C Wykres pokazuje zmiany lepkości pod wpływem temperatury. Im mniejsze zmiany, tym wyższy wskaźnik lepkości i lepsze parametry oleju. SAE 40 ARCTIC OIL SAE 15W40 SAE 15W30 20 C 10 C 0 C -10 C -20 C -30 C -40 C -55 C 68 F 50 F 32 F 14 F -4 F -22 F -40 F -67 F SAE 30 SAE 5W20 SAE 5W30 SAE 10W SAE 10W30 SAE wysokie temperatury pomiar lepkości w 100 C symuluje najczęstsze temperatury pracy panujące w silniku Ramy SAE 40 Niższa Niższa SAE W (W od Winter) pomiar lepkości wykonywany w niskich temperaturach Ramy SAE 10W 0W 5W 10W 15W 20W Wyższa Wyższa Klasy letnie SAE 20, 30, 40, 50, 60 Im lepsze własności niskotemperaturowe oleju, tym niższa liczba przy symbolu W Klasy zimowe SAE 0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W Klasy wielosezonowe np. SAE 10W-40, 15W-40, 0W-40

5 Wymagania dla olejów w motocyklach Olej w motocyklach pracuje w trzech odmiennych środowiskach, które często mają sprzeczne wymagania. Silnik wymaga wysokiej ochrony przeciwzużyciowej i chłodzenia. Sprzęgło natomiast najlepiej pracuje z olejem, który będzie je chłodził i zapobiegał poślizgom. Skrzynia biegów wymaga olejów wysokiej lepkości o dobrej ochronie przeciwzużyciowej. SKRZYNIA BIEGÓW Przekładnia narażona na niszczące uderzenia trybów oraz ścieranie, dlatego olej musi być odpowiednio wzmocniony, by chronić jej precyzyjne części przed zużyciem. SILNIK Ze względu na wysoką temperaturę, ogromne obciążenia i dużą prędkość tłoków niezbędne jest utrzymanie doskonałej płynności bez względu na warunki jazdy. SPRZĘGŁO Do płynnej i pewnej pracy motocykla potrzebne jest efektywne chłodzenie sprzęgła oraz idealny bilans między jego uślizgiem a dociskiem. Technologia Trizone zapewnia ochronę silnika, skrzyni biegów i sprzęgła jednocześnie.

6 Uszkodzenia w wyniku złego doboru oleju w motocyklu Wysoka prędkość i wysilenie typowe dla silników motocyklowych bardzo obciążają układ napędowy. Silnik motocykla jest szczególnie wrażliwy na węglowe osady, zbierające się na denku tłoka oraz rowkach pierścieni tłokowych, jak i zagęszczanie się oleju powodowane utlenianiem. SKRZYNIA BIEGÓW SILNIK Optymalny olej motocyklowy efektywna ochrona przed pittingiem* Zastosowanie oleju samochodowego zaawansowany pitting* dowodzi niskiej ochrony przed zużyciem Optymalny olej motocyklowy efektywna ochrona przed pittingiem* Zastosowanie oleju samochodowego zanieczyszczony tłok z zablokowanym górnym pierścieniem SPRZĘGŁO Optymalny olej motocyklowy czysty silnik bez osadów i szlamów Zastosowanie oleju samochodowego ogromny wzrost lepkości oleju i zanieczyszczenia w silniku Odpowiedni olej do sprzęgła Gdy sprzęgło się ślizga z powodu nieodpowiedniego oleju, stalowe tarcze sprzęgłowe bardzo szybko niszczeją z uwagi na zużycie i przegrzanie, czego skutkiem jest przedwczesna konieczność wymiany sprzęgła. * Pitting charakteryzuje się zmęczeniem materiału i inicjacją pęknięć, a następnie rozprzestrzenianiem się ich w wyniku rozklinowującego działania oleju w efekcie na powierzchni elementu powstają charakterystyczne kratery, często w kształcie muszli.

7 Filtry cząstek stałych DPF (DPF od ang. diesel particulate filter lub FAP od fr. filtre particules) Filtr cząstek stałych - filtr montowany w układach wydechowych silników wysokoprężnych, oczyszczający gazy spalinowe z cząstek sadzy. Stosowanie rozpoczęto wraz z wprowadzaniem coraz bardziej restrykcyjnych norm emisji spalin Euro 4 i Euro 5. DLACZEGO OGRANICZA SIĘ EMISJĘ SUBSTANCJI I WPROWADZA NOWE NORMY EURO? Ponieważ samochody emitują substancje szkodliwe dla zdrowia: tlenki azotu blokują pochłanianie tlenu przez hemoglobinę. Węglowodory działanie rakotwórcze. Zaślepiony kanał wlotowy Wlot spalin silnika Przegrody porowate Podłoże filtra Zaślepiony kanał wylotowy Cząstki stałe nośniki związków, m.in. węglowodorów. Osiadają w płucach. Są rakotwórcze. Wylot gazów spalinowych Montowane w układach wydechowych silników wysokoprężnych, oczyszczają gazy spalinowe z cząstek sadzy. Wymagane jest stosowanie olejów niskopopiołowych Low SAPS, spełniających m.in. normę ACEA C. Zapewniają trwałość układów katalitycznych z filtrami DPF i trójdrożnymi katalizatorami TWC. Zawierają niski poziom siarki, fosforu i popiołów siarczanowych, dzięki czemu redukują blokowanie filtrów. Cykle czyszczenia filtra DPF Gromadzące się w filtrze cząstki sadzy powodują jego stopniowe zapychanie (A) i utratę wydajności. Sadza usuwana jest w procesie okresowego wypalania (B). Czy wiesz, że? Firma Castrol od 100 lat jest dostawcą smaru do kopyt końskich w angielskim dworze. Dzięki temu konie podczas defilad prezentują się elegancko. Filtr DPF Zapchany Filtr DPF Konwencjonalna technologia Zastosowanie oleju Low SAPS Osady gromadzą się na powierzchni filtra DPF 137 µm O 58% mniejsza ilość osadów 57,5 µm

8 Produkcja olejów mineralnych i syntetycznych ROPA NAFTOWA WIEŻA DESTYLACYJNA MODELOWANIE WŁAŚCIWOŚCI Główne różnice między olejami mineralnymi i syntetycznymi LPG ETYLEN Benzyny Lekki olej napędowy Ciężki olej napędowy Asfalt Synteza MINERALNA BAZA OLEJOWA Syntetyczna baza olejowa (PAO) Hydrocracking + pakiet dodatków Jakość porównywalna z olejami syntetycznymi (Hydrocracking) MOC PŁASZCZYZNA WSPÓŁPRACY olej syntetyczny MOC PŁASZCZYZNA WSPÓŁPRACY olej mineralny Nieregularne cząsteczki - większe tarcie Olej syntetyczny jest produkowany od podstaw w celu spełniania z góry określonych wymagań. Jego struktura jest jednolita i pozwala osiągnąć oleje o niższej lepkości. Olej mineralny powstaje poprzez modyfikowanie tego, co stworzyła Matka Natura. Jego struktura jest nieregularna i powoduje większe tarcie. Zalety stosowania olejów syntetycznych Wydłużenie czasu pracy oleju Zmniejszone spalanie oleju Nietoksyczne produkty spalania oleju Większa czystość silnika Łatwiejszy rozruch silnika Zmniejszenie oporów tarcia elementów Mniejsze zużycie paliwa Mniejsze zużycie elementów metalowych silnika Lepsze smarowanie w wyższych temperaturach