Oleje do silników zasilanych gazem

fot. FuchsOlej Titan GT1 Progas 5W-40 jest przeznaczony do silników zasilanych LPG i CNG w pojazdach osobowych, niestety produkt ten nie jest oferowany w Polsce

Coraz bardziej restrykcyjne wymagania emisyjne powodują, że obecnie jedną z niewielu możliwości ich spełniania pozostaje zmniejszanie wymiarów głównych silników. Zmniejszają się gabaryty jednostki napędowej, a to bezpośrednio przekłada się na pojemności zbiorników oleju, zatem mniejsze ilości oleju silnikowego muszą sprostać coraz większym wymaganiom związanym z dużymi stopniami wysilenia jednostek napędowych.

Od oleju wymaga się również zmniejszenia oporów własnych silnika (mniejsze zużycie paliwa oraz emisja). Skłania to producentów do stosowania olejów o niskiej lepkości, tzw. lekkobieżnych. Z drugiej strony, użytkownicy samochodów oczekują zwiększenia przebiegów międzyobsługowych, przez co zwiększa się okres pomiędzy wymianami. Stawia to przed olejem silnikowym bardzo wysokie wymagania. Poszczególni producenci samochodów, opracowując swoje wymagania jakościowe, oczekują spełnienia ściśle określonych parametrów. Jeśli do tego dodamy zmianę rodzaju zasilania na gazowe, mamy obraz często sprzecznych wymagań, jakim muszą sprostać współczesne oleje silnikowe.

Na polskim rynku LPG jest bardzo popularnym nośnikiem energii, zatem różne aspekty eksploatacji silników zasilanych gazem powinny być znane. Niestety, wiedza na ten temat nie jest powszechna, szczególnie w zakresie olejenia takich jednostek napędowych.

Przyjęło się, nawet w branży olejowej, że dopisek na opakowaniu oleju „for gas” jest chwytem czysto marketingowym. Być może w niektórych przypadkach tak bywało, jednak w kontekście zgromadzonych informacji wynika, że olej do silników zasilanych LPG powinien mieć nieco inne właściwości niż produkty przeznaczone do silników zasilanych benzyną.

fot. FuchsWłaściwie wszyscy polscy producenci olejów oferują środki smarne do silników zasilanych LPG. Ich obecność wyłącznie na polskim rynku powoduje, że nie mogą pominąć rzeszy ponad 2,1 mln potencjalnych użytkowników

Silniki zasilane LPG

Silniki samochodów osobowych są alternatywnie zasilane LPG (paliwo bazowe stanowi benzyna), dlatego należy zapewnić odpowiednie parametry oleju silnikowego na obu paliwach.

Pomimo tego, że jednostki napędowe zasilane LPG są obecne na rynku od wielu lat, do tej pory nie powstały żadne wymagania określające wartości istotnych dla tych silników parametrów oleju silnikowego. Istniejące na rynku oleje silnikowe różnych producentów dedykowane do stosowania w silnikach zasilanych LPG są dowodem na to, że istnieje rynek na tego typu produkty. Oleje te są specyfikowane w oparciu o uniwersalne wymagania jakościowe i lepkościowe, a każdy z producentów interpretuje parametry istotne dla jednostek napędowych zasilanych gazem na swój sposób.

Paliwo gazowe jest w wielu aspektach bardziej przyjazne dla oleju silnikowego niż benzyna. Przede wszystkim nie wstępuje zmywanie filmu olejowego z gładzi cylindrowych, szczególnie w trakcie dochodzenia silnika do stanu równowagi cieplnej, ani związane z tym zjawisko rozrzedzania oleju silnikowego przez przenikające do miski olejowej paliwo. Nie obserwuje się zatem zmiany lepkości oleju oraz jego degradacji wskutek rozcieńczania paliwem. Mniejsza jest również skłonność do tworzenia osadów wysokotemperaturowych (nagaru) w komorach spalania.

Na parametry oleju silnikowego stosowanego do smarowania silników zasilanych LPG największy wpływ ma temperatura pracy, która jest wyższa niż w silniku zasilanym benzyną. Wzrost temperatury wynika przede wszystkim z właściwości paliwa gazowego i konieczności zapewnienia większej wartości współczynnika nadmiaru powietrza. Na zwiększenie obciążeń termicznych w silniku zasilanych gazem ma wpływ także brak efektu chłodzenia zaworów dolotowych, który obserwujemy przy zasilaniu benzyną. Rozpylona benzyna pozostaje jednak cały czas w stanie ciekłym i omywając zawory przyczynia się do ich chłodzenia (w szczególności zaworów dolotowych). Dodatkowo proces spalania mieszanki gazowo-powietrznej jest bardziej przewlekły, co powoduje, że ścianki komory spalania są wystawione na działanie wysokich temperatur przez dłuższy czas (w porównaniu z benzyną). Zwiększone temperatury w komorach spalania skutkują również zwiększeniem średniej temperatury silnika, co może przyczyniać się do zwiększenia zużycia oleju. Na podniesienie temperatury w komorach spalania może mieć wpływ również niedokładne dawkowanie LPG realizowane przez układy zasilania gazowego I i II generacji. Są to już jednak systemy powoli ustępujące miejsca instalacjom wtrysku gazu (IV generacja), charakteryzującym się bardzo wysoką precyzją dawkowania paliwa. Zubożenie mieszanki może doprowadzić do zwiększenia temperatur w silniku. W konsekwencji w oleju silnikowym może nasilić się odkładanie osadów szlamowych i zmniejszenie działania dodatków antykorozyjnych.

fot. LotosMineralny olej Lotos Gas jest jednym z wielu środków smarnych oferowanych na polskim rynku do silników zasilanych LPG

Wysokie temperatury sprzyjają także szybszemu utlenianiu i innym procesom degradacji oleju silnikowego. Utlenianie oleju następuje szczególnie silnie w cienkich warstwach, np. na tulejach cylindrowych czy w łożyskach ślizgowych (panewkach). Przekroczenie przebiegu pomiędzy wymianami oleju silnikowego może przyczynić się w takich warunkach do osłabienia nośności filmu olejowego i skłonności do jego zrywania. Zerwanie wytworzonej warstwy oleju powoduje przyspieszone zużycie warstwy honowanej, a tym samym dodatkowe zmniejszenie zdolności do utrzymywania filmu olejowego. Skutkuje to zwiększonym zużyciem gładzi cylindrowych i występującym w związku z tym podwyższonym zużyciem oleju silnikowego.

Równie niekorzystnie na gorący olej silnikowy oddziałują gorące gazy spalinowe. Olej degraduje się w zakresie właściwości myjąco-dyspergujących i pojawiają się substancje kwaśne, które mogą powodować korozję elementów silnika. Dodatki myjąco-dyspergujące, mające na celu zobojętnianie tych substancji, szybko się zużywają. Konsekwencją jest spadek liczby zasadowej oleju (więcej o badaniach olejów).

Od olejów do silników zasilanych LPG, obok ograniczenia tarcia pomiędzy współpracującymi elementami silnika, wymaga się maksymalnego wydłużenia trwałości przy zachowaniu założonych właściwości w całym okresie pomiędzy wymianami. Olej silnikowy nie może również negatywnie wpływać na poziom emisji szkodliwych składników spalin, również w zakresie trwałości systemów katalitycznej obróbki spalin.

Osiągnięcie takich własności wymaga stosowania baz olejowych o mniejszej naturalnej skłonności do utleniania. Z tego powodu coraz częściej używane są bazy syntetyczne, uzupełnione o pakiet dodatków olejowych niwelujących zachodzące w silniku zasilanym gazem w. w. procesy. Wśród dodatków muszą znaleźć się bardziej efektywne niż w przypadku benzyny inhibitory utleniania, zoptymalizowany pod kątem zasilania LPG pakiet dodatków myjąco-dyspergujących, zapewniający jednak niską zawartość popiołów siarczanowych, wymaganą w silnikach o ZI (benzynowych), odpowiedni pakiet inhibitorów korozji, modyfikatorów lepkości, dodatków przeciwzużyciowych i przeciwzatarciowych oraz smarnościowych.