Zazwyczaj użytkownicy samochodów odróżniają oleje silnikowe po ich lepkości (np. 5W-30, 0W-20 czy 5W-40) uważając ten parametr jako wyznacznik jakościowy. Nie jest to wystarczający czynnik mający uzasadnić kompatybilność oleju z silnikiem. Dlatego w instrukcji obsługi pojazdu wymienione są normy jakościowe. Te normy są określane przez międzynarodowe stowarzyszenia motoryzacyjne: europejskie ACEA, amerykańskie API oraz japońsko-amerykańskie ILSAC. Ta ostatnia jest bardzo często stosowaną przez japońskich czy koreańskich producentów. ILSAC od ponad 30 lat udoskonala i zaostrza wymagania w swoich specyfikacjach jakościowych. Aby otrzymać ILSAC olej przechodzi kilkanaście testów laboratoryjnych i na hamowni, na 5 różnych silnikach.
Powyższa grafika przedstawia ewolucję norm olejowych stowarzyszenia ILSAC GF-6 wobec GF-5. Narożniki poszczególnych obszarów (fioletowego, zielonego i pomarańczowego) obrazują 7 kryteriów. To wzrost lepkości, wpływ oleju na ekonomikę jazdy, utrzymanie ekonomiki pracy silnika, zapobieganie tworzeniu się osadów wysokotemperaturowych, odparowalność oleju, zużycie łańcucha rozrządu oraz występowanie zjawiska LSPI.
Różnica między tymi wymaganiami dla normy GF-5 (kolor zielony) a GF-6 (kolor pomarańczowy) ukazuje niebywały rozwój technologiczny silników spalinowych w ciągu ostatnich kilku lat, a co za tym idzie wzrost wymagań co do stosowanych olejów.
W dzisiejszych czasach bardzo powszechne stało się stosowanie dowsizingu. Mniejsze silniki osiągają duże moce. To zaś oznacza zwiększone obciążenie termiczne oleju. Olej ma wtedy tendencję do utleniania i wzrostu lepkości. Wymaganie to znacząco ogranicza możliwość wzrostu lepkości, co musi oznaczać stosowanie lepszych baz, dodatków przeciwutleniających i dyspersję sadzy.
Olej ma za zadanie obniżać tarcie w silniku. Stosowanie odpowiedniej lepkości, modyfikatorów tarcia czy obniżonego współczynnika HTHS ma się przyczynić do obniżenia tarcia w silniku i wzrostu jego sprawności co przekłada się na obniżenie zużycia paliwa.
Tu ważne kryterium zaostrza wymagania, że pomimo długiej i ciężkiej pracy silnika, olej spełniający najnowszą normę GF-6 powinien dalej zapewniać zmniejszone zużycie paliwa.
Nagar, laki to specyficzne rodzaje osadów wysokotemperaturowych. Z oczywistych względów najbardziej narażone miejsca silnika to okolice pierścieni tłokowych oraz okolice zaworów wylotowych czy turbo. W tym wypadku również odpowiedniej klasy oleje mogą ograniczać to zjawisko.
Najnowsza norma GF-6 zapewnia najmniejszą odparowalność oleju z komory spalania. Wpływa to na zmniejszenie zanieczyszczeń zaworów dolotowych i wylotowych oraz katalizatora.
W przypadku łańcuchowych napędów rozrządu, łańcuch jest smarowany olejem silnikowym, który również musi zapewnić jego ochronę, chłodzenie i czyszczenie. Przykładowo sadza, która również powstaje w silnikach benzynowych z wtryskiem bezpośrednim, ma tendencje do osadzania się w różnych miejscach silnika, m.in. właśnie na łańcuchu rozrządu. Jest to szczególnie szkodliwe w obszarze sworzni łączących ogniwa łańcucha, ponieważ powoduje ich wycieranie, a to z kolei doprowadza do wydłużenia jego długości.
Coraz powszechniejszym problemem, z którym zmagają się konstruktorzy silników spalinowych jest zjawisko przedwczesnego zapłonu LSPI. Zjawisko to szczególnie nabrało na sile wraz z nadejściem technologii downsizingu i bezpośredniego wtrysku w doładowanych silnikach benzynowych. Można go zaobserwować najczęściej w zakresie niskich obrotów (1500-2000 obr/min), przy mocnym obciążeniu silnika i silnym doładowaniu powietrzem. Przedwczesny zapłon spowodowany jest m.in. obecnymi w komorze spalania niedopalonym paliwem i żarzącymi się cząstkami oleju. LSPI skutkuje uderzeniami płaszcza tłoka o tuleję cylindra, a to prowadzi do poważnych uszkodzeń silnika. Oleje redukujące zjawisko LSPI mają formułę ograniczającą powstawanie wspomnianych cząstek, które w obrębie cylindra mogą się żarzyć i dodatkowo działają gasząco na paliwo rozcieńczone w warstwie oleju na gładzi czy pierścieniach.
Najnowsza norma ILSCA GF-6 dzieli się na dwa rodzaje: GF-6A oraz GF-6B. Norma ILSCA GF-6A (przykładowo: ELF Evolution FULL-TECH VSX 0W-20, ELF Evolution FULL-TECH VCX 0W-20, ELF Evolution 900 USX 5W-30) cechuje się:
- wsteczną kompatybilnością ze starszymi silnikami
- większą zdolnością do łagodzenia zjawiska LSPI
- dobrą ekonomicznością pracy silnika (testy VIE).
Norma GF-6A jest stosowana w lepkościach SAE 0W-20, 5W-20, 0W-30, 5W-30 oraz 10W-30. Dla XW-20, minimalne HTHS = 2.6; dla XW-30, minimalne HTHS = 2.9 *
- brakiem wstecznej kompatybilności ze starszymi silnikami
- większą zdolnością do łagodzenia zjawiska LSPI
- dobrą ekonomicznością pracy silnika (testy VIF)
Norma ta jest stosowana tylko w lepkości SAE 0W-16 przy minimalnym HTHS = 2.4 *.
Nowe rozwiązania konstrukcyjne silników, normy emisji spalin, zwiększone ilości biokomponentów w paliwie spowodowały, że przez ostatnie kilka lat bardzo zaostrzyły się wymagania co od jakości olejów silnikowych. Kierowanie się przy doborze oleju do silnika tylko lepkością oleju jest już stanowczo nie wystarczające. Bardzo istotnym jest sprawdzenie w instrukcji obsługi lub na stronie producenta oleju jaka jest wymagana specyfikacja czy homologacja oleju i dobór odpowiedniego oleju spełniającego daną normę. Bez tego nie tylko skrócimy żywotność silnika ale możemy doprowadzić do jego szybkiego zniszczenia przez groźne zjawisko LSPI – powiedział Andrzej Husiatyński z Działu Technicznego TotalEnergies.
* HTHS – (High Temp High Shear) jest to miara lepkości dynamicznej w temp 150 stC przy bardzo wysokich obrotach. Mierzy się opór ścinania warstw olejowych. Im niższy HTHS tym niższy opór. Przekłada się to na wyższą sprawność silnika i niższe zużycie paliwa. Jednakże mniejszy HTHS to również „cieńszy” dynamiczny film olejowy. Dlatego silnik swoją konstrukcją (pasowania, pompa olejowa, rolkowe popychacze, itd) musi być dopasowany do niskich HTHS. Olej musi być wzbogacony o dodatkowe powierzchniowoczynne dodatki przeciwzużyciowe. Oleje o niskim HTHS nie są wstecznie kompatybilny ze starszymi homologacjami i silnikami.
Źródło: TotalEnergies