Az új termékek piacon tartási időtartama 1996-tól 3 év vagy rövidebb. Az 1998-ban közzétett követelmény rendszer mindössze egy évig volt érvényben, vagyis előbb kivonták a forgalomból, még mielőtt a jellemzők minősített határértékei nyilvánosságra kerültek volna. Az analógia alapján fel kell vetni azt a kérdést, hogy a karterolajok ilyen eszeveszett ütemű fejlesztése során – a gyógyszerekhez hasonlóan – nem lehetnek-e káros mellékhatások? De igen lehetnek és vannak is, ezért javasolom, hogy a kenőolaj alkalmazásba vétele előtt kérdezze meg tribológusát vagy a termékforgalmazó szakasszisztenciát. Azt a mostanában kialakulóban lévő rossz gyakorlatot, amely szerint az orvos mindig a legolcsóbb gyógyszert írja fel a betegeinek, ne vegyük át a kenőanyag kiválasztásánál. Ne a legolcsóbb, vagy ne a legdrágább olajat válasszuk és használjuk a gépeink kenésére, hanem „csak a megfelelőt”, mert a gépek drágák, vigyázzunk rájuk!

A cikkben elméleti alapon, a motorolajok minőségi jellemzőivel és az adott motorokhoz való megfelelőségi problémákkal foglalkozom – rámutatva néhány fejlesztési anomáliára is – gyakorlati szempontok alapján.

2. A karterolajok minősítési rendszere

A karterolajokat – hasonlóan egyéb más olajokhoz – a reológiai tulajdonságaik – viszkozitási osztályozásuk – és az összes funkcionális tulajdonságot, képességet kifejezésre juttató teljesítmény osztályozás alapján minősítjük. Vannak nemzetközileg elterjedt-, nemzeti-, gyártói- és felhasználói szabványosítási rendszerek és előírások, amelyekkel elég pontosan behatárolhatók az adott termékek minősége és alkalmazástechnikai tulajdonságaik. (Itt jegyezem meg, hogy a „minőség” fogalma nem használható önmagában a műszaki értékelésre. A gyakorlati kenéstechnikában a minőséget a megbízhatóság gyűjtőfogalommal jellemezzük, ami a minőségi időfüggő változását fejezi ki.)

A továbbiakban Európában – így Magyarországon is – a legelterjedtebben alkalmazott motorolaj viszkozitási és teljesítmény szerinti osztályozási rendszerekkel és értelmezésükkel foglalkozunk részletesebben.

3. A motorolajok minősége és alkalmazástechnikai jellemzőik

A kenőanyagok – köztük a motorolajok – nem definiálható termékek, ezért minőségi jellemzők kísérletileg megállapított határértékeivel határozzuk meg a minőségét. A minőség itt az adott motor ismert üzemi körülmények közötti megfelelőséget és az időfüggő jellemzőket figyelembe véve a motor megbízható működését jelenti. Vegyünk egy példát, a DaimlerChrysler MB 229.5 minőségű, SAE 0W-30-as olaj ma egy csúcstermék, mondjuk, hogy a piac legjobb karterolaja. Ha ezt az olajat betöltjük egy 1966 előtt gyártott LADA jól elhasznált motorjába, akkor – az olaj nem megfelelősége miatt – 100 km-en belül garantáltan csapágyolvadás következik be. A megfelelőség fogalmát – ahogy ezt már definiáltuk – a

-    viszkozitási- és a

-    teljesítmény szint

szerinti osztályba sorolás alapján értelmezzük.

3.1. A motorolajok viszkozitási osztályozása

A motorolajok ma érvényben levő viszkozitási osztályozását a SAE J 300/1999 szabvány rögzíti, amit a világon mindenhol egységesen és kizárólagosan használnak (1. táblázat.)

A motorolajok reológiai osztályozása a kenőolaj szorosan vett kenési funkciójának ellátásához szükséges tulajdonságok szerinti kategóriákat, azaz a különböző hőmérsékleti és terhelési viszonyok mellett mérhető viszkozitási értékeket határolja be. Az osztályozás kétféle fokozat-jelet használ; egy számot önmagában, ami a „nyári” olajokat- vagy a szám mellett még egy W-betűt, ami a „téli” olajokat jelenti. A számok betű nélkül a nyári olajokat jelzik. Reológiailag három olajtípust különböztetünk meg:

-   Egyfokozatú, ún. szezonális motorolajok, csak télen vagy nyáron használhatók. A fokozat jele egy szám magában (Pl. SAE 40 vagy W-vel, Pl. SAE 10W). (Gyakorlati jelentősége egyre csökken).

-   Többfokozatú ún. multigrade motorolajok. Egyaránt teljesítik a téli és nyári kategóriák előírásait, Pl. SAE 10W-40, 20W-20 stb.

-   Könnyű futást biztosító motorolajok, több fokozatú olajok, amelyek a teljes igénybevételi tartományban optimálishoz közeli kenést biztosítanak.

A kategóriákba soroláshoz használt négy különböző viszkozitás a motorolaj más-más igénybevételénél ad tájékoztatást az olaj kenési tulajdonságairól.

*Nyírási gradiens, D = 1/s , vagyis a kerületi sebesség (v) filmvastagságra (h) vonatkoztatott értéke Couette (ejtsd: cu''et) áramlás esetén.

A megadott viszkozitási értékeket a gyakorlatban csak tájékoztató adatokként szabad figyelembe venni. Felhasználás közben – különböző hatások miatt – a motorolaj viszkozitása megváltozhat. A motorolajok viszkozitás változását a leggyakrabban az alábbi okok idézik elő.

Hőmérséklet: Az olajok viszkozitása a hőmérséklet függvényében kétszeres logaritmus szerint változik, ezt az olajok természetes állapotának tekintjük. A viszkozitásváltozást a hőmérséklet függvényében az ún. viszkozitási index-szel vesszük figyelembe. A motorolajok viszkozitási indexe 120 < VI > 170 között van, de lehetnek ez alatti és efeletti értékek is.

Lenyíródás: A polimerrel sűrített motorolajok (ilyenek a többfokozatú olajok) viszkozitása a hőmérséklet növekedése mellett a nyíró igénybevétel hatására is csökken. A viszkozitás csökkenés lehet átmeneti (reverzibilis), amikor a nyíró igénybevétel megszűnte után az eredeti viszkozitás visszaáll. De lehet tartós (irreverzibilis), amikor a viszkozitás csökkenés maradandó. Általános követelmény, hogy a besorolás szerinti viszkozitás tartományon belül maradjon a motorolaj viszkozitása.

Hígulás: A motorolajat elszennyező üzemanyag elsősorban a viszkozitás- és a lobbanáspont csökkenés miatt káros.

Elvizesedés: Víz számos ok miatt kerülhet az olajba. Maguk a friss olajok sem vízmentesek, pl. a szigetelő olajok £ 15 mg/kg, a motorolajok ~  400 mg/kg vizet tartalmaznak. A víz hidratál a motorolajjal, aminek következtében a vízre érzékeny kémiai kötések kettészakadnak. Elsősorban a kopáscsökkentő adalékok, a növényi olajok és a szintetikus észterek károsodnak. A hidrolízist a vas- és a réz katalizálja. A víz és katalizátorok káros hatását az olajra a savtartalom változás nyomonkövetésével ellenőrizhetjük. Vagyis a víz, mind a gépelemre, mind a kenőolajok legfontosabb, legérzékenyebb elemeire erős károsító hatással van. Ezért a motorolajok víztartalmát folyamatosan ellenőrizni kell. A tényleges víztartalom a kenőolaj típus, a hőmérséklet és a relatív nedvesség függvénye.

Koromtartalom: A dízelmotorolajok egyik legfőbb szennyezője a gázolaj égéstermékeként felhalmozódó korom. A korom erőteljes viszkozitásnövekedést idéz elő és felerősíti a kopási folyamatokat. Az égési folyamatjavító fejlesztések és a motorolaj csereperiódusának növelése miatt előállhat 30 000 km után, az az eset, hogy a karterben felhalmozódó korom gélszerkezetté alakul, amelynek megszűnik a folyási képessége, vagyis a karterben kialakul egy korom bázisú kenőzsír. Ez csapágyazás teljes tönkremeneteléhez vezet. Kutatásaim azt bizonyítják, hogy ha a használt olaj koromtartalma 27 tf% fölé kerül, akkor már megvan a gélszerkezet kialakulásának a veszélye, de 33 tf%-nál már biztosan bekövetkezik. Még károsabb a kifejlethez vezető út, mivel a növekvő koromtartalommal az olaj áramlási ellenállása exponenciálisn nő.

A motorolajok viszkozitásváltozása a motorok változó igénybevételének függvényében

Téli hideg reggelen, 0°C vagy ez alatti hőmérsékleten az olaj viszkozitása h = 1000…5000 mPas tartományban van. Indulás után a fordulatszám növekedésével a (D ezzel arányosan nő) egyfokozatú olaj esetén pl. SAE 40 a viszkozitás változatlan, többfokozatú olajnál pl. 10W-40 egy D = 10⁵ l/s érték után csökkenni kezd. Részben ebből adódóan az indulás utáni teljes átolajozás a SAE 40-es olaj esetén 7-8 min., míg SAE 10W-40-es olaj használatánál ez az idő 8 sec-ra – (azaz ~60-ad részére) csökken. Ezen folyamat hatásának jelentőségét akkor értjük meg, ha figyelembe vesszük azt a tapasztalati tényt, hogy a motorkopások 80%-a az indulást követő átolajozási időtartam alatt következik be. A járó motor hőmérséklete rohamosan nő, ezt követően vele összefüggésben a motorolaj viszkozitása még rohamosabban csökken, amíg be nem ál a 100 …160°C hőmérséklet intervallumba az olajfelhasználás optimális tartományába. Akkor van baj, ha az olaj viszkozitása h » 3,7 mPas érték alá csökken, mert ebben az esetben a csapágy terhelt szakaszában a kenőfilm elvékonyodik (h ~ 0,5 mm). A nyírási gradiens ilyen esetben D = 10⁵ 1/s érték fölé nőhet, ahol a viszkozitás tovább csökkenhet, akár 1,5 mPas-ra. Ilyenkor az olajnak a teherfelvevő és teherviselő képessége nullára csökken, amit a csapágy tönkremenetele követ. Néhány évvel ezelőtt éppen a mezőgazdaságban több csapágyolvadás is bekövetkezett ilyen okból kifolyólag. Ugyanakkor meg kell jegyezni, hogy amennyire nem kívánatos a siklócsapágyak biztonságos működése szempontjából a rendkívül kis viszkozitás, annál kedvezőbb a dugattyú gyűrűk hengerpersely kapcsolatában, ugyanis a 2,4 < h < 2,7 mPas viszkozitás tartományban a legkisebb a dugattyúgyűrű kopás (<5 mg/h) és legnagyobb az üzemanyag megtakarítás (elérheti a 3,5%-ot). Ugyanis a hengerpersely és dugattyúgyűrű között az optimális kenőfilmvastagság h £ 0,5 mm, .

3.2. Motorolajok teljesítményszint szerinti osztályozása

A teljesítmény osztályozások nemcsak a motorolajokra vonatkoznak, hanem a konstrukció- és üzemelés szerint behatárolt alcsoportjaira is, és a kenési jellemzők hosszú távú fennmaradását és stabilitását hivatottak biztosítani. Ilyen módon nemcsak a motorolajok szigorúan vett kenési jellemzőit, hanem azon túlmenően egyéb követelményeket is figyelembe vesz és vizsgálja. Ezek:

·       felületi jellemzők (habzás),

·       viszkozitás állandóság, olajélettartam,

·       káros anyagok keletkezése és semlegesítése,

·       külső és belső szennyeződés csökkentése és káros hatásainak eliminálása,

·       korrózió védelem,

·       kopásvédelem a teljes igénybevételi tartományban,

·       kis humán- és ökotoxicitás,

·       tömítőanyagokkal való összeférhetőség stb.

A teljesítmény osztályozások alapvetően két jellegzetes vizsgálatcsoportra épülnek. Ezek

·       fizikai-, kémiai és géplaboratóriumi modell-,

·       motorfékpadi vizsgálatok.

A motorolajok minősítő vizsgálatait és a vonatkozó szabványokat nem ismertetjük, csupán két adat közlésére szorítkozunk. Egy motorolaj osztályba soroláshoz kb. 80 vizsgálatot kell elvégezni, köztük nem egy 400 óra feletti időtartamú, de van 2000 órás vizsgálat is. A minősítés teljes költsége 240.000 Euro, ezért sok olajcég a termékeit nem minősítteti, hanem a megfelelőségüket közvetett úton bizonyítja.

A motorolajok teljesítményi osztályba sorolásához a legfontosabb jellemzők és aktuális határértékek a következők:

- Dielektromos veszteségi tényező

- Iszapképződési hajlam

- Üzemanyag megtakarítás

- CEC-L-53-A-98 a legfontosabb 7 folyamatosan szigorodó vizsgálat és egyre szűkülő paraméter határértékek:

                        - Bütykös kopás (mm)

                        - Viszkozitás növekedés 40°C (%)

                        - Furat tükrösödés (%)

                        - Dugattyú tisztaság (érték szám)

                        - Motor lerakódások (érték szám)

                        - Henger kopás (mm)

                        - Olaj fogyasztás (kg/teszt)

3.2.1. API motorolaj teljesítmény szint szerinti osztályozása (USA)

Az API osztályozása az „S” szerviz kategóriába sorolt olajok fehasználhatóságát szabályozza, a szgk-, teherautó- és könnyű kamionok motorjaiba. A „C” sorozatú olajok pedig a jármű dízel- és nehézüzemű kamionok motorjait kategorizálja. Az olajok, ha az alábbi specifikus tulajdonság valamelyiknek megfelelnek, akkor megkapják a következő szimbólumok egyikét.

A motorolajok viszkozitási fokozatának megválasztásánál a járművek gépkönyvi ajánlatát kell figyelembe venni. A külső hőmérséklet függvényében az SAE viszkozitási fokozat megválasztására ad általános tájékoztatás a 4. táblázat. Traktor motorokhoz Magyarországon 10W-40, 15W-40, 15W-50, esetleg 20W-50-es, tübbfokozatú motorolaj használata javasolható.

3.2.2. ACEA motorolaj teljesítmény szint szerinti osztályozás (Európa)

Az első európai motorolaj teljesítményszint szerinti osztályozás a CCMC volt, amely 1972-1997-ig regnált. A CCMC-t az ACEA váltotta, amely még ma is érvényben van, de 2004. 10.25-ével lényeges átalakuláson ment ált.

4. A kenőanyagok elhasználódási folyamata

A kenőanyagok elhasználódási folyamatán mindazokat az üzem közben – beleértve az állási időket is – végbemenő fizikai és kémiai állapotváltozásokat értjük, amelyek elvezetnek a kenőanyag elhasználódásának végső fázisáig, amikor is lecserélésre kerülnek. A sok-sok hatás közül a járműveknél a motorolajok elhasználódását erősen befolyásoló tényező az üzemeltetési mód. Az olajok elhasználódását laboratóriumi és/vagy gyorsvizsgálati körülmények között követhetjük nyomon. Az olajlaboratóriumok által vizsgált tulajdonságok köre opcionálisan bővíthető, vagy szűkíthető az igényelt vizsgálat céljától, illetve az adott laboratórium felszereltségétől függően. Motorolajok elhasználódását jelző tapasztalati határértékeket a 5. táblázatban adjuk meg, különböző tüzelőanyagok alkalmazása esetén.

Gázüzemű motoroknál a normál vizsgálati körbe tartoznak még:

·       a teljes savszám (TAN mgKOH/g (határértékét a TAN-hoz kell viszonyítani),

·       az erős savszám (SAN) mgKOH/g (SAN = 0 mgKOH/g),

·       ipH (iniciale pH) (ipH ³ 4,5).

Az utóbb felsorolt vizsgálatok elvégzésére a legtöbb olajlaboratórium felkészült, ennek ellenére nem végzik el, ha a megrendelő külön nem kéri azokat.

5. Összefoglaló

A cikkben igyekeztem felhasználói logika mentén bemutatni a motorolajok funkcionális szerepét, felépítését a minősítési rendszereiket, ill. azok felgyorsult módosításait. A globalizálódó világban a fejlesztések már inkább piaci megfontolások alapján és nem a jól megfogalmazott műszaki célok érdekében történnek. Ennek következménye, hogy a felhasználó nem mindig érzékeli az újabb, drágább termékek műszaki előnyeit (néha nincs is), de egyre gyakoribbá válnak az úgymond „mellékhatásokból” adódó elváltozások, meghibásodások, károk.

A legtöbb olajgyártó csak közvetetten bizonyítja a terméke minőségét a tényleges vizsgálat-sorozatot nem végezteti el. Újabban az olajcégek nemcsak a saját fejlesztésű és gyártású termékeiket forgalmazzák. Egy sikeres terméket több olajcég is nagytételben vásárolja és a saját kiszerelésében, a saját emblémájával forgalmazza. Így előfordulhat, hogy 4-5 olajforgalmazó más-más színű dobozban ugyanazt a terméket kínálja, néha 2000 Ft árkülönbséggel. Megdöbbentő, hogy a felhasználók a drágább olajat választják abból a meggyőződésből, hogy a drágább a jobb. A cikkből remélem kiderült, hogy ez nem így van, mindig az adott üzemállapotú, adott márkájú és korú motorokhoz a viszkozitás és teljesítményszint szerint megfelelő olaj a legjobb. Szükséges a háttérbe szorult szakmai ismereteket előtérbe helyezni, ugyanis a kenőanyagok szakeladást igényelnek. Ugyanakkor bizonyos mértékig szakembernek kell lennie a vevőnek is, hogy ha nem akar rosszul járni.

Felhasznált irodalom

1. Vámos, E.: (szerkesztő) Tribológiai Kézikönyv, Műszaki Könyvkiadó, Bp. 1983.

2. Valasek, I.: Kenéstechnológia és korrózióvédelem a mezőgazdaságban. Mezőgazdasági Kiadó Bp. 1986.

3. Valasek, I.: Tribológiai Kézikönyv, Tribotechnik Kft. Bp. 1996.

4. Valasek, I.: (szerkesztő) Üzemanyagok és felhasználásuk. Tribotechnik Kft, Bp. 1998.

5. Valasek, I.- Gál, P.: Járműtribológia, Tribotechnik Kft. Bp. 2003.

6. Valasek, I. - Auer, J.: Kenőanyagok és vizsgálataik, Tribotechnik Kft, Bp. 2003.

7. ACEA European Oil Sequences 24/01/02. Brussels 2002

8. API Engine Oil Classification

9. SAE J 300/1999. Viscosity Classification.

Dr. Valasek István

egyetemi magántanár

Szent István Egyetem,

Gépészmérnöki Kar,

Gépipari Technológiai Intézet

1. táblázat: Motorolajok viszkozitási osztályba sorolása SAE J 300/1999 szerint

*   : SAE 0W-40, 5W-40 és 10W-40 fokozatok esetén

** : SAE 40, 15W-40, 20W-40 és 25W-40 fokozatok esetén

2. táblázat: A legkisebb külső hőmérséklet függvényében ajánlott SAE viszkozitási fokozat

3. táblázat: A motorolajok elhasználódását jelző tapasztalati határértékek