strona główna Materiałoznawstwo Jak powstaje nowy olej silnikowy
2013-06-10, ostatnia aktualizacja 2013-06-10 06:57

Jak powstaje nowy olej silnikowy

Centrum sterowania pracą hamowni

ExxonMobil

Centrum sterowania pracą hamowni

Oleje marki Mobil 1 powstają w centrum badawczym ExxonMobil Research and Engineering (EMRE) w Paulsboro w Stanach Zjednoczonych. Tam nad nowymi środkami smarnymi pracują zespoły naukowców i inżynierów.

Dobry i właściwie dobrany olej silnikowy zmniejsza zużycie paliwa, poprawia osiągi silnika oraz zapewnia odpowiednią ochronę jego części przed zużyciem.

Firma ExxonMobil w 1949 roku, gdy powstał w jej laboratoriach pierwszy syntetyczny olej polialfaolefinowy, nazywała się jeszcze Socony-Vacuum. Dziś produkuje rozmaite środki smarne przeznaczone do niemal wszystkich zastosowań – od samochodów po turbiny wiatrowe.

Wspomniany syntetyk miał przełomowe znaczenie dla rozwiązania problemu smarowania maszyn pracujących zarówno w bardzo niskich, jak i w bardzo wysokich temperaturach. W samochodach osobowych pierwsze zastosowanie znalazł dopiero w 1973 roku jako produkt o nazwie Mobil SHC. Jego opakowanie nawiązywało do słynnej kosmicznej kapsuły Apollo. Rok później na rynku pojawiła się znana do dzisiaj marka Mobil 1.

W laboratoriach Paulsboro

Praca nad nowym olejem zaczyna się w laboratorium od wyboru bazy olejowej o odpowiednio wysokiej jakości oraz optymalnego zestawu dodatków chemicznych. Przez eksperymentalne mieszanie wielu (niekiedy aż 20) składników w rozmaitych proporcjach tworzy się receptury, czyli tzw. formulacje smarne. Syntetyczne bazy olejowe w odróżnieniu od mineralnych łatwiej dają się dostosowywać do specyfiki warunków występujących w nowoczesnych silnikach, choć samo ich wytwarzanie jest procesem technologicznym znacznie bardziej skomplikowanym niż tradycyjna destylacja ropy naftowej.

ExxonMobil ExxonMobil

Urządzenie do pomiaru lepkości kinematycznej olejów w temperaturze 40°C

Laboratoryjne stanowisko blendingu olejów

Mieszanki olejowe uzyskiwane na poszczególnych stanowiskach laboratoryjnych poddawane są wielu badaniom fizycznym i chemicznym w celu określenia ich właściwości. Bardzo istotne znaczenie mają tu testy: reologiczne – lepkościowe, płynięcia oraz stabilności parametrów w wysokich i niskich temperaturach. Właściwości reologiczne oleju determinują bowiem jego klasę lepkości SAE.

Im niższa jest liczba poprzedzająca w jej oznaczeniu literę W (na przykład 0W-xx), tym olej silnikowy łatwiej przepływa przez silnik w niskich temperaturach. Z kolei liczba dwucyfrowa w członie xx określa płynność oleju w temperaturach wysokich.

ExxonMobil

Stanowiska laboratoryjne do:  automatycznego badania lepkości kinematycznej zgodnie z normą ASTM D445 (u góry z lewej), rotacyjnego badania lepkości według normy MRV – ASTM D4684 (u góry z prawej) i pomiaru temperatury płynięcia olejów według normy ASTM D97 (u dołu z prawej)

Prócz posiadania odpowiednich właściwości reologicznych nowy olej o konkretnym przeznaczeniu musi odznaczać się maksymalną kompatybilnością z uszczelnieniami elastomerowymi stosowanymi w danym układzie smarowania, co jest przedmiotem odrębnych testów laboratoryjnych.

Testy silnikowe

Po badaniach na stanowiskach laboratoryjnych przygotowana nowa formulacja oleju przechodzi serię testów w konkretnym samochodowym silniku, którego praca kontrolowana jest na hamowni. W ten sposób sprawdza się, co należy zmienić w opracowywanej formulacji, by zapewnić silnikowi optymalne osiągi. Jeden taki cykl badawczy na hamowni silnikowej kosztuje około 40 000 dolarów, ponieważ symulowane są w nim rozmaite warunki zewnętrzne, w tym między innymi skrajnie niskie i skrajnie wysokie temperatury. Regularnej kontroli podlegają też procesy zużywania się smarowanych olejem części. Odbywa się to za pomocą przyrządów pomiarowych, takich jak profilometry i boroskopy, a więc bez rozbiórki silników, która wykonywana jest w celach badawczych dopiero po całkowitym zakończeniu testu.

ExxonMobil

Badanie rozpuszczalności olejów metodą tworzenia próbnych roztworów

W obu tych rodzajach operacji kontrolno-pomiarowych bada się także czystość różnych kontaktujących się z olejem powierzchni metalowych. Na przykład: zwęglone osady na tłokach mogą sygnalizować zużycie i degradację środka smarnego, a to oznacza cofnięcie prac nawet do etapu przygotowania formulacji, co nie jest proste, bo zmiana jednego składnika może mieć znaczący wpływ na inne parametry. W trakcie cykli testowych, trwających przeważnie 100 godzin, po każdych dwudziestu godzinach są pobierane i analizowane próbki testowanego oleju.

W ekstremalnych warunkach

Po zakończeniu testów silnikowych formulacje smarne przechodzą sprawdzian na hamowniach podwoziowych, gdzie dokonuje się badań dynamometrycznych całego samochodu w poszczególnych okresach sięgających 24 godzin. W sumie samochody różnych producentów, których standardy musi spełnić olej Mobil 1, pokonują podczas tych testów dystans od 160 000 do 360 000 km w symulowanych warunkach normalnej eksploatacji. Na przykład ruch miejski odzwierciedlają testy wykonywane przy prędkościach nieprzekraczających 65 km/h i przy częstych zmianach biegów. Próbki oleju są pobierane wielokrotnie podczas każdego okresu serwisowego w celu monitorowania zmian jego jakości.

ExxonMobil

Silnik GM Ecotec w trakcie testów; elementy testowanego silnika (głowica i mechanizm zaworowy) zdemontowane po zakończeniu próby oraz stanowisko do wizualnej oceny czystości tłoków wymontowanych z testowanego silnika

Najtrudniejszym poligonem doświadczalnym dla środków smarnych jest tor wyścigowy. Mobil 1 jest partnerem technologicznym takich zespołów, jak Vodafone McLaren Mercedes (Formuła 1) i Stewart-Haas Racing (seria NASCAR). Współpraca z zespołami wyścigowymi jest czymś znacznie więcej, niż sponsoringiem i platformą do pokazania marki. Stwarza wiele warunków do testowania nowych produktów Mobil 1.

ExxonMobil

Samochód na hamowni podwoziowej odtwarzającej w cyklu testów rzeczywiste warunki pracy oleju podczas długiego przebiegu (200–300 tysięcy km)

Najbardziej wymagającą próbą są tu wyścigi cyklu Grand Prix. Podczas każdego z nich zespół specjalistów Mobil 1 ocenia wpływ środków smarnych na osiągi bolidów Vodafone McLaren Mercedes. Wyniki analiz próbek oleju silnikowego pobranych bezpośrednio na torze wyznaczają charakter i zakres poprawek danej formulacji oleju.

ExxonMobil

Bolid Vodafone McLaren Mercedes na torze wyścigu Formuły 1

Restrykcyjne regulaminy obowiązujące w sportach motorowych niezwykle rzadko dotyczą środków smarnych, co pozwala specjalistom Mobil 1 znacząco poprawiać osiągi samochodów. Dzięki temu wzrosła także rola środków smarnych używanych przez zespół Vodafone McLaren Mercedes, gdyż syntetyczne oleje silnikowe Mobil 1 oraz oleje przekładniowe coraz skuteczniej odprowadzają ciepło, a bolidy, nie potrzebując zbyt rozbudowanych systemów chłodzenia, stają się lżejsze.

Droga konkretnej formulacji oleju z laboratorium na tor wyścigowy czasami trwa aż sześć miesięcy. Jednak po jej zakończeniu zdobyte doświadczenia mogą być wykorzystane również do produkcji środków smarnych Mobil 1 dostępnych w ogólnej sprzedaży.



Wasi dostawcy

Podobne

Polecane