Do niezawodności, którą w dużej mierze zawdzięczamy także olejom, przywykliśmy na tyle, że wozimy ze sobą kilka podstawowych narzędzi przydatnych głównie przy wymianie żarówki

Chcielibyśmy dziś zaprezentować wam historię równie ciekawą, co w powszechnej świadomości nieznaną. Historię, której początki sięgają wnętrz laboratoryjnych probówek, a finałem jest odwiezienie oleju do punktu recyklingu. Większość z nas zna jedynie jeden lub dwa epizody z całej tej opowieści, konkretnie zakup oleju a także jego wymianę. Tymczasem ilość pracy, jaka wkładana jest przez inżynierów w to, aby stworzyć olej zapewniający niezawodną pracę naszych motocykli przechodzi wyobrażenie ludzi z najbujniejszą nawet wyobraźnią. Zapraszamy do osobliwej opowieści, po przeczytaniu której z pewnością bardziej docenicie te kilka litrów płynów ustrojowych krążących niezmordowanie w waszym motocyklu.

Skąd bierze się olej?

Jeszcze nie tak dawno sprawa była prosta. Bazą do produkcji olejów od zawsze była ropa naftowa. Frakcjonując ten surowiec uzyskuje się kolejno poszczególne grupy węglowodorów, od najlżejszych, czyli gazu, przez lekkie i ciężkie benzyny, lekkie i ciężkie oleje napędowe, oleje smarne, smary, aż po asfalt. Ten uproszczony schemat jest podstawą produkcji paliw i smarów po dziś dzień, jednak wraz ze zmieniającymi się wymaganiami i rosnącymi obciążeniami silników, konstruktorzy zmuszeni byli rozejrzeć się za nowymi surowcami. W ten sposób światło dzienne ujrzały oleje półsyntetyczne i w pełni syntetyczne.

Z uwagi na coraz większe zaawansowanie olejów, klasyczna rafinacja ma dla wielu typów olejów coraz mniejsze, lub wręcz żadne znaczenie. Komponenty do produkcji środków smarnych są bowiem syntezowane w fabrykach chemicznych, gdzie prowadzona jest synteza zarówno węglowodorów, jak też polialfaolefin (PAO), poliolefin oraz estrów, stanowiących nawet do 20% objętości oleju. To właśnie opracowanie syntetycznych metod produkcji olejów pozwoliło na gwałtowny wzrost ich jakości i parametrów. Tylko w przypadku kontrolowanej w fabryce produkcji można utrzymać niezmienną jakość surowca oraz wprowadzać do składu składniki pożądane, jednocześnie eliminując te niechciane.

Labirynt oznaczeń

Dziś liczba zastosowań dla środków smarnych i wachlarz wymagań stawianych przed nimi jest tak szeroki, że w swoich ofertach gubią się nawet najlepsi sprzedawcy. Oznaczenia i dobór oleju to dziś zadanie przerastające często wiedzę statystycznego użytkownika pojazdu mechanicznego.

Klasyfikacji olejów jest kilka, ale najważniejsze są dwie. Jakościowa oraz lepkościowa. Tą pierwszą jest najbardziej znana klasyfikacja jakościowa API (American Petroleum Institut), która określa właściwości użytkowe oleju i jego przydatność do zastosowań w poszczególnych typach silników. W Europie stosuje się także klasyfikację ACEA, natomiast warsztaty obsługujące pojazdy posługują się także wewnętrznymi klasyfikacjami poszczególnych producentów.

Jeśli chodzi o klasyfikacje lepkościowe, to najpowszechniej stosowaną jest SAE. Na opakowaniu każdego oleju silnikowego znajdziecie oznaczenie lepkości według właśnie tej klasyfikacji (SAE - Society of Automotive Engineers). Dzieli ona oleje na podstawie parametrów użytkowych. SAE wyróżnia 11 klas lepkości:

• 6 klas zimowych oznaczonych liczbą i literą W: 0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W
• 5 klas letnich: 20, 30, 40, 50, 60

Nie chcemy was zanudzać opisami olejów, bo ich parametry oraz oznaczenia to temat na osobną, wielotomową rozprawę. Pragniemy jedynie zwrócić waszą uwagę, na fakt, że przy wyborze oleju najlepiej kierować się wytycznymi producenta silnika. Samodzielne „poprawianie” inżynierów projektujących jednostkę napędową może zakończyć się ślizgającym sprzęgłem, lub w skrajnych przypadkach stukającą korbą lub przyspawanymi w głowicy na sztywno wałkami rozrządu.

Testy laboratoryjne

To właśnie w zaciszach laboratoriów powstają dziś nowe oleje. Wraz z rozwojem wymagań stawianych olejom przez silniki pojawiają się nowe, przełomowe technologie. Dodatki antykorozyjne, przeciwutleniające, obniżające temperaturę krzepnięcia, poprawiające smarność, przeciwdziałające poślizgowi sprzęgła oraz zapobiegające pienieniu oleju – właśnie na tym etapie zyskują swój udział w składzie prototypowych kompozycji.

Dwa główne kierunki prac laboratoryjnych, to ulepszanie istniejących receptur i komponentów oraz rozwój produktów pod kątem zupełnie nowych zastosowań wynikających z postępu techniki. Przykładowo, czy wiecie jak powstały oleje syntetyczne? Pojawiły się jako odpowiedź na zapotrzebowanie sygnalizowane przez przemysł lotniczy. Nowe typy silników turbinowych i odrzutowych wprowadzanych do eksploatacji w latach 50’ i 60’ oznaczały pracę przy dużo większych prędkościach obrotowych, niespotykanych wcześniej temperaturach oraz obciążeniach. W czasach, gdy po polskich drogach w nieodłącznym towarzystwie chmurki błękitnego dymu poruszały się Trabanty, Syreny oraz Wartburgi, oleje półsyntetyczne i w pełni syntetyczne były już w powszechnym użytku zarówno w lotnictwie wojskowym, jak i cywilnym. Dziś wszyscy możemy korzystać z tych zaawansowanych technologii w naszych motocyklach. A jak wygląda sama praca w laboratorium?

Testy silnikowe

Gdy po badaniach laboratoryjnych wybrane zostaną najlepsze formuły, najbardziej efektywne rozwiązania, gdy sprawdzone zostaną nowe technologie – olej trafia na stanowisko testowe. Najczęściej jest to silnik podłączony do różnych czujników mierzących wiele parametrów, kluczowych do oceny tego, jak sprawuje się środek smarny. Specyfika pracy silników motocyklowych stawia olejom bardzo wysokie wymagania. Jednostki napędowe współczesnych motocykli sportowych z łatwością osiągają 250 obrotów wału korbowego na sekundę! Co więcej, pracujące w kąpieli olejowej sprzęgła muszą przenosić przy tak wysokich obrotach moc jednostkową silnika wynoszącą ponad 200KM z litra pojemności skokowej.

Mamy tutaj zatem trudne do pogodzenia parametry. Z jednej strony olej nie może być zbyt gęsty i lepki, ponieważ utrudniałoby to jego prawidłowy obieg w silniku i generowałoby opory wewnętrzne. Z drugiej strony nie może być zbyt rzadki, ponieważ przy tak wysokich obrotach i obciążeniach uniemożliwiłoby to utrzymanie właściwego filmu olejowego na smarowanych częściach. To właśnie dlatego tak wielką rolę odgrywają wszystkie dodatki, o których mowa była w części laboratoryjnej. Po przeprowadzeniu całego cyklu badań silnik jest rozmontowywany, aby ocenić stopień zużycia.

Testy w motocyklu

Rzecz jasna próby na stanowisku testowym są tylko i wyłącznie preselekcją olejów, które trafią do kolejnych faz testów. Od niedawana kolejne etapy testowania powierza się robotom. Badania prowadzone są na prawdziwym motocyklu. Robot w przeciwieństwie do człowieka nie męczy się, nie jest subiektywny, wszystkie jego działania są dokładnie powtarzalne. Dzięki temu dane otrzymane na tym etapie badań są precyzyjniejsze i bardziej wiarygodne.

Testy drogowe

Żadne, nawet najlepsze testy laboratoryjne, próby dokonywane na stanowiskach pomiarowych, nie oddadzą warunków panujących na drodze. Dlatego też ostatnim etapem rozwoju oleju są jego testy na drogach przy wykorzystaniu motocykli do jakich jest on przeznaczony oraz kierowców testowych. Czynnik ludzki, który na wcześniejszych etapach inżynierowie starali się wyeliminować, tutaj nabiera istotnego znaczenia. Sposób pracy układu napędowego, charakter pracy sprzęgła, odgłosy wydobywające się ze skrzyni biegów, odczucia kierowcy – wszystko to są charakterystyki niemożliwe do zbadania przy użyciu komputerów i robotów. Doświadczeni kierowcy po odgłosie pracy silnika, a nawet zapachu generowanym w czasie jego pracy są w stanie powiedzieć, czy maszyna pracuje prawidłowo, czy też nie.

Kres życia oleju

Gdy wał korbowy silnika wykona 36 milionów obrotów, gdy każdy tłok silnika pokona 10 tysięcy kilometrów we wnętrzu cylindra, z chwilą gdy pompa oleju przepompuje 50 tysięcy litrów spracowanego płynu – przychodzi czas na wymianę oleju. To oczywiście bardzo mocno uśrednione dane, ogromnie zależne od typu silnika w jakim pracuje olej. Dają one jednak wyobrażenie o tym, jak tytaniczną pracę musi wykonać sama jednostka napędowa, a wraz z nią płyny fizjologiczne umożliwiające jej prawidłowe funkcjonowanie.

Olej w chwili spuszczenia z silnika prezentuje się nieco inaczej, niż jego nowy odpowiednik. Zużyty produkt zawiera zanieczyszczenia związane z rodzajem eksploatacji. Degradacja oleju związana jest ze zmianą jego właściwości fizykochemicznych w wyniku oddziaływania wysokiej temperatury oraz tlenu z powietrza, w obecności katalitycznie oddziałujących metali oraz mechanicznych sił ścinających. W czasie pracy silnika następuje zanieczyszczenie oleju smarującego gazami spalinowymi oraz produktami spalania paliwa silnikowego. Oleje zawieszeniowe „łapią” wodę, która zamienia je w emulsję o znacznie zmienionych parametrach. Co ciekawe w emulsjach takich potrafi dojść do beztlenowego rozkładu mikrobiologicznego węglowodorów, czego efektem potrafi być bardzo przykry zapach wydobywający się z rozkręconej goleni widelca.

W silnikach zachodzące zmiany prowadzą do powstawania laków, żywic, wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych oraz do przekształceń chemicznych w dodatkach uszlachetniających. Skład chemiczny olejów przepracowanych jest skomplikowany i wysoce toksyczny, a reagujące między sobą pierwiastki, tworzą często niebezpieczne dla środowiska i człowieka związki. W olejach odpadowych obecne są również produkty rozpadu termicznego i mechanicznego polimerów oraz metale pochodzące ze zużycia elementów silnika.

Mając na uwadze powyższe fakty chcemy zwrócić waszą uwagę na dwa szalenie istotne fakty. Po pierwsze olej należy wymieniać regularnie, tak w silnikach, jak też skrzyniach biegów i zawieszeniach, zanim pogorszenie jego właściwości zacznie szkodzić zarówno pojazdowi, jak i ludziom z niego korzystającym. Po drugie wymiany oleju należy dokonywać w wyspecjalizowanych warsztatach, które w sposób bezpieczny dla ludzi i środowiska będą w stanie zadbać o przepracowany olej! Dość powiedzieć, że jedna kropla oleju silnikowego jest w stanie zanieczyścić 1000 litrów wody.

Odzysk olejów pozwala nie tylko odetchnąć środowisku naturalnemu, ale także daje nam, ludzkości, wymierne korzyści. Przepracowane środki smarne, które zamiast trafić do ścieków znajdują się w rękach profesjonalnych firm recyklingowych, znajdują bowiem szerokie zastosowanie. Te najpopularniejsze to:

• poddanie procesom oczyszczania i przywrócenie olejom ich pierwotnych właściwości poprzez filtrację, wirowanie, odparowanie pod próżnią, w celu ich późniejszego zastosowania zgodnie z pierwotnym przeznaczeniem lub jako środka smarowego niższej klasy jakościowej,
• ponowna obróbka - usunięcie z olejów odpadowych zanieczyszczeń mechanicznych i wody dla uzyskania komponentu paliwowego o jakości zgodnej ze specyfikacją paliwa zastępczego,
• regeneracja głęboka (re-rafinacja) - pozyskanie z olejów odpadowych surowców petrochemicznych, które mogą być użyte do produkcji nowych olejów smarowych lub np. lekkich olejów opałowych
• recykling - zastosowanie olejów zużytych jako surowca w rafinerii lub współpracującej z rafinerią instalacji w celu produkcji wysokiej klasy paliw lub olejów bazowych
• użycie olejów wprost jako paliwa

Pewnik

Dziś sprawne funkcjonowanie silnika bierzemy za pewnik. Wielu z nas wybierając się motocyklem na wakacje setki, a czasem nawet tysiące kilometrów od domu nawet nie dopuszcza do siebie myśli, że motocykl może ulec zatarciu, przegrzaniu albo uszkodzeniu. Do niezawodności, którą w dużej mierze zawdzięczamy także olejom, przywykliśmy na tyle, że wozimy ze sobą kilka podstawowych narzędzi przydatnych głównie przy wymianie żarówki. Mamy zatem nadzieję, że w tym materiale udało się nam przybliżyć ile pracy włożone zostało w zbudowanie w nas tej kojącej pewności.