Oleje do silników zasilanych gazem

Duże doświadczenie w badaniach i ocenie jakości olejów silnikowych ma krakowski Instytut Nafty i Gazu, który od początku lat 90. współpracuje z rafineriami, wykonując badania środków smarnych stosowanych w motoryzacji. W ramach tej współpracy wykonano badania olejów silnikowych pod kątem ich zachowania w silnikach zasilanych LPG. Badania wykonano, aby określić jakie zmiany zachodzą w oleju silnikowym gazowej jednostki napędowej. Uzyskane w ten sposób doświadczenia mogą służyć do opracowania formulacji olejowych bardziej skutecznych w silnikach zasilanych gazem, ponieważ, jak wcześniej wspomniano, nie ma specjalnych wymagań jakościowych dla tego typu produktów.

Analizie porównawczej poddano m. in. olej mineralny klasy SG (jest to olej stosunkowo niskiej klasy, obecnie najwyższa klasa jakościowa to SM) użytkowany w samochodzie z zamontowaną najprostszą instalacją I generacji. Przy zasilaniu gazem, olej wyczerpał wszystkie istotne właściwości po przebiegu 15 tys. km. Stopień jego zużycia był porównywalny ze zużyciem oleju w silniku zasilanym wyłącznie benzyną po przebiegu 20 tys. km. Innym przykładem jest przeprowadzona analiza oleju półsyntetycznego, także klasy SG, który pracował w silniku zasilanym przez układ gazowy II generacji. Przy zasilaniu gazem w przedziale przebiegu pomiędzy 10 a 15 tys. km olej silnikowy wyczerpał swoje właściwości w zakresie odporności na utlenianie, po przebiegu powyżej 10 tys. km olej utracił zdolność do zobojętniania substancji kwaśnych oraz zaobserwowano utratę właściwości przeciwkorozyjnych.

Z powyższych przykładów wynika, że utrata właściwości tradycyjnych olejów (specyfikowanych w oparciu o wymagania dla jednostek benzynowych) w silnikach zasilanych LPG z wykorzystaniem systemów starszej generacji następuje po okresie, w którym powinna nastąpić jego wymiana (przy stosunkowo niskiej klasie jakościowej SG). W przypadku zastosowania oleju wyższej klasy, utrata właściwości byłaby z pewnością wolniejsza. Podobnie w przypadku obecnie najczęściej stosowanych systemów gazowych IV generacji, charakteryzujących się dużo bardziej precyzyjnym dawkowaniem paliwa (nie występuje niekontrolowany wzrost temperatury w komorach spalania, związany ze zubożeniem mieszanki i występująca w tych warunkach skłonność oleju do utleniania), należy oczekiwać dużo wolniejszej utraty właściwości oleju silnikowego, tym bardziej, że nowoczesne silniki wymagają olejów o znacznie wyższych parametrach jakościowych, zawierających bardziej efektywne pakiety dodatków.

Obserwacje przeprowadzone przez INiG potwierdziły konieczność opracowania specjalnych wymagań dla olejów smarujących silniki zasilane gazem, czyli stosowania specjalnych pakietów dodatków, które wydłużają przebiegi, po których następuje utrata istotnych właściwości oleju silnikowego.

Wymieniając olej w silniku zasilanym LPG mamy wrażenie, że nie jest on zużyty. Jest przezroczysty, co wynika przede wszystkim z braku cząstek stałych (sadzy) w spalinach silników zasilanych LPG. W świetle doświadczeń INiG wygląd oleju nie świadczy o jego właściwościach. Stosując jednak olej silnikowy zgodny z wymaganiami jakościowymi i lepkościowymi, spełniający dodatkowo aprobaty konkretnego producenta silnika (lub przewyższający te wymagania) możemy być spokojni - olej wymieniany z właściwą częstotliwością (uwzględniającą intensywność eksploatacji) z pewnością spełni założone przez konstruktorów wymagania.

fot. MPK RzeszówPojazdy napędzane gazem ziemnym to głównie autobusy komunikacji miejskiej, eksploatowane w szczególnie trudnych warunkach. Tutaj odpowiedni dobór oleju silnikowego jest szczególnie istotny, ponieważ oleje do silników zasilanych CNG to zupełnie inne produkty niż środki smarne do silników benzynowych i Diesla. Dobór odpowiedniej formulacji takich olejów jest bardzo trudny i wymaga spełnienia często sprzecznych wymagań

Silniki zasilane CNG

Zasilanie gazem ziemnym jest szczególnie popularne w pojazdach komunikacji publicznej i innych służb miejskich.

Warunki pracy silnika w autobusie komunikacji miejskiej są szczególnie trudne. Przyspieszenia i hamowania oraz poruszanie się w korkach ulicznych powodują, że olej silnikowy pracuje w ekstremalnych warunkach. Dodatkowo, zastosowanie CNG jako paliwa silnikowego powoduje znacznie większe obciążenia cieplne. Wynika to z podobnych do LPG właściwości (wyższa temperatura i bardziej przewlekły proces spalania, brak efektu chłodzenia zaworów mieszanką). Wszystkie te cechy powodują, że elementy silników zasilanych gazem ziemnym (głowica, zawory, pierścienie tłokowe) są narażone na wysokie obciążenia cieplne.

Nieszczelności w układzie tłokowo-korbowym są przyczyną bezpośredniego kontaktu produktów spalania gazu z olejem silnikowym. Powstające w procesie spalania kwaśne substancje przedostające się do oleju przyspieszają korozję wnętrza silnika, szczególnie zaś stopów stosowanych w łożyskach ślizgowych silnika.

Dlatego skład oleju stosowanego w silnikach zasilanych gazem ziemnym musi uwzględniać wszystkie te cechy. Oprócz tego olej musi być odporny na zanieczyszczenia w postaci amoniaku i wody zawartych w paliwie.

W zakresie olejów do silników zasilanych gazem ziemnym także nie ma szczegółowych wymagań co do specyfikacji istotnych parametrów. Określają je poszczególni producenci silników zasilanych gazem. Ich procedury testowe są dość wymagające i obejmują badania stanowiskowe i drogowe. Próby są dość rygorystyczne i nie wszystkie oleje są w stanie sprostać tym wymaganiom, dlatego liczba dostępnych na rynku olejów do silników zasilanych CNG nie jest duża.

fot. FuchsTerminowa wymiana oleju w silniku zasilanym LPG jest szczególnie istotna. Brak klasyfikacji jakościowej dla tego typu jednostek napędowych powoduje, że najczęściej używane są oleje do silników benzynowych. Z uwagi na nieco inne warunki spalania LPG, większą zawartość siarki, związaną z obecnością substancji nawaniających, degradacja takiego oleju następuje nieco szybciej. Producent samochodu podając przebiegi pomiędzy wymianami oleju zakłada oczywiście pewien zapas, dzięki czemu nawet przy wykorzystaniu gazu nie trzeba tego okresu skracać

Z reguły producenci silników określają minimalne parametry jakościowe dla takich olejów silnikowych. Wymaga się od nich także spełnienia szeregu istotnych parametrów, m. in. odparowalności wg Noacka (parametr mówiący o potencjalnych ubytkach oleju w trakcie eksploatacji), niskiej zawartości popiołów siarczanowych (odpowiadający za trwałość katalitycznych systemów oczyszczania oraz tworzenie osadów wysokotemperaturowych w komorach spalania - nagaru) czy odpowiedniej wartości TBN - Total Base Number (zdolność do neutralizacji kwaśnych produktów spalania).

Oleje do silników zasilanych gazem ziemnym opierają się na formulacjach znacząco różniących się od typowych olejów silnikowych. Wynika to z w. w. parametrów, które często są sprzeczne. Dla przykładu, uzyskanie wysokiej wartości TBN i bardzo małej zawartości popiołów siarczanowych nie jest możliwe do osiągnięcia w klasycznym oleju silnikowym przy zapewnieniu bardzo rygorystycznych wymagań przeciwzużyciowych, czystościowych oraz ograniczeniu powstawania osadów nisko- i wysokotemperaturowych.

Dlatego użytkując samochód zasilany gazem ziemnym należy zwrócić szczególną uwagę na rodzaj stosowanego oleju. Powinien to być to środek smarny dostosowany do eksploatacji przy zasilaniu gazem ziemnym. Są to zupełnie inne oleje niż stosowane w silnikach benzynowych czy Diesla. W przypadku LPG nie jest to aż tak bardzo istotne - zastosowanie markowego oleju o określonych przez producenta silnika wymaganiach jakościowych i lepkościowych jest wystarczające. Jeśli zastosujemy olej dedykowany do silnika LPG, zakładając rzetelność jego producenta, możemy warunki pracy naszego silnika jeszcze poprawić.