Bazy olejowe

Bazy olejowe Adobe Stock – Sergey Ryzhov
Bogdan Kruk
16.3.2023

Oleje silnikowe są zwykle mieszankami olejów bazowych i dodatków, które wpływają na ich właściwości. Dzięki zawartym detergentom zapewniają odpowiednie smarowanie oraz ochronę silnika przed korozją i tworzeniem się osadów.

  • Jaką funkjcę w olejach silnikowych pełnią oleje bazowe
  • Główne grupy olejów bazowych
  • Najważniejsze trendy na rynku baz olejowych dla olejów silnikowych
  • Olej mineralny, olej syntetyczny czy olej półsyntetyczny - jak dokonać wyboru
  • Jak często wymieniać olej

Powiązane firmy

Shell Polska Sp. z o.o.

Obecnie produkowane silniki samochodowe potrzebują olejów, które są trwałe i wystarczą na pokonanie tysięcy kilometrów między przeglądami. Oleje różnią się od siebie proporcjami poszczególnych składników, które zostały użyte do ich produkcji. Ilość i proporcje dodatków zależą od tego, do jakiego silnika olej jest przeznaczony i jakie ma spełniać specyfikacje. Dominującym składnikiem oleju silnikowego jest olej bazowy, który może być wytwarzany z różnych surowców, m.in. ropy naftowej, gazu ziemnego, nafty lub olejów roślinnych.

Oleje bazowe

Oleje bazowe pełnią funkcję smarującą, chronią silnik przed zużyciem i korozją oraz pomagają odprowadzić ciepło z elementów silnika. Karolina Pantera z działu badań i rozwoju firmy ORLEN OIL zwraca uwagę także na kluczowy wpływ olejów bazowych na jakość smarowania, właściwości, wyższy poziom wydajności oleju silnikowego, co bezpośrednio przekłada się na pracę silnika.

Należy zaznaczyć, że oleje bazowe są głównym składnikiem oleju silnikowego, stanowią aż 75–80% gotowego produktu. Pozostałe 20–25% oleju silnikowego stanowią dodatki uszlachetniające idealnie dobrane do danego poziomu jakości – mówi Karolina Pantera.

Dodatki te mogą być stosowane w różnych kombinacjach, w zależności od wymagań technicznych danego silnika i norm jakościowych. Ich zastosowanie zapobiega osadzaniu się zanieczyszczeń oraz zwiększa ochronę przed zużyciem oleju, co przekłada się na wydłużenie żywotności silnika.

Generalnie dodatki odpowiadają za wzmocnienie właściwości oleju bazowego, a ponadto generują dodatkowe korzyści w zależności od poziomu jakości i przeznaczenia oleju silnikowego – dodaje Karolina Pantera.

Klasyfikacja baz olejowych

Bazy olejowe zostały sklasyfikowane w 5 głównych grupach olejów bazowych. Są podzielone w zależności od ich pochodzenia, metody rafinacji oraz właściwości.

Grupa I – bazy olejowe pozyskiwane z ropy naftowej za pomocą procesów rafineryjnych, które zapewniają podstawową czystość oleju. Oleje mineralne wyprodukowane na tej bazie charakteryzują się niską jakością i niską wydajnością. Udział nasyconych wiązań węglowodorowych wynosi poniżej 90%, siarki – ponad 0,03%, a ich wskaźnik lepkości zawiera się między 80 a 120.

Grupa II – bazy olejowe są poddawane dalszym procesom rafineryjnym, w których wyniku uzyskuje się lepszą jakość i wydłużoną żywotność w porównaniu z bazą grupy I. Mają ponad 90% wiązań węglowodorowych, poniżej 0,03% siarki i wskaźnik lepkości w granicach od 80 do 120.

Grupa III – bazy olejowe, które są poddawane bardziej zaawansowanym procesom rafineryjnym i charakteryzują się lepszą jakością, większą odpornością na utlenianie i lepszymi właściwościami smarnymi (w stosunku do bazy grupy II). Zawartość siarki wynosi poniżej 0,03%, nasycenie ponad 90%, a wskaźnik lepkości prze­kracza 120.  Bazy olejowe grupy III są najczęściej stosowane w wysokiej jakości olejach silnikowych i smarach przemysłowych.

Grupa IV – bazy olejowe syntetyczne (polialfaolefiny = PAO), powstają w procesie zwanym syntetyzacją z monomerów lub innych źródeł węglowodorów. Charakteryzują się wysoką wydajnością i stabilnością w szerokim zakresie temperatur, co sprawia, że idealnie nadają się do zastosowań w ekstremalnych warunkach.

Grupa V – bazy olejowe, które nie zostały sklasyfikowane w grupach I–V. Typowymi olejami bazowymi grupy V są oleje estrowe i silikonowe. Oleje te doskonale znoszą wysokie temperatury i znajdują zastosowanie jako oleje do transformatorów.

Jak mówi Karolina Pantera, w niektórych krajach nadal Grupa IV (PAO) jest uważana za jedyny olej syntetyczny – mimo wydanego orzeczenia National Advertising Division of the Better Business Bureau z 1999 r., które zezwoliło na oznaczenie środków smarnych zawierających oleje bazowe Grupy III jako syntetyczne.

Karolina Pantera

Nadal jest zapotrzebowanie na oleje bazowe Grupy I, które wykorzystywane są do produkcji mineralnych olejów silnikowych. Mineralne oleje silnikowe zapewniają optymalną ochronę i warunki pracy silników starszej generacji.

Karolina Pantera
Dział badań i rozwoju, ORLEN OIL

 

Ciągły rozwój sprawił, że obecnie najnowocześniejsze oleje bazowe z Grupy III przewyższają PAO pod względem idealnej rozpuszczalności dodatków uszlachetniających, własności smarnych i przeciwzużyciowych. Prognozy dla olejów bazowych Grupy I mają systematyczną tendencję spadkową w Europie, Azji i Pacyfiku. Mimo że popyt na Grupę I rośnie w Ameryce Południowej i Środkowej. Natomiast popyt na oleje bazowe o wyższych właściwościach z Grupy IV, Grupy III i Grupy II dynamicznie wzrasta w Europie, Ameryce Północnej  i Azji. Należy zaznaczyć, że to niezależne sytuacje rynkowe są kluczowymi czynnikami wpływającymi na podaż i popyt olejów bazowych. Obecnie jest ich wiele i znacząco wpływają na zmienność rynku – mówi Karolina Pantera. – Każda z ww. baz olejowych ma charakterystyczne właściwości, które pozwalają na opracowanie formuł spełniających wymagania klasyfikacyjne i OEM. Obecnie zdecydowana większość środków smarnych formułowana jest w oparciu o oleje bazowe Grupy II i Grupy III.

Trendy rozwoju baz olejowych

Rozwój rynku olejów do aut osobowych odbywa sięi w Polsce zgodnie z trendami europejskim. Nowoczesne silniki o coraz mniejszych rozmiarach narażone są na większe obciążenia cieplne i stawiają przed producentami baz olejowych nowe wymagania. Dodatkowo wraz z wprowadzeniem nowych ograniczeń w emisji spalin wzrosło zapotrzebowanie na oleje o niższej lepkości.

Jak zauważa Patrycja Rzoska, specjalistka ds. marketingu w firmie Ravenol, globalny przemysł olejów silnikowych zmierza w kierunku olejów syntetycznych i pakietów dodatków uszlachetniających, które poprawiają osiągi, wydajność paliwową i żywotność silnika.

Oleje na bazie biologicznej również zyskują na popularności ze względu na ich mniejszy ślad węglowy. Jeśli chodzi o nasz kraj, zdecydowanie wolniej przyjmujemy zmiany z powodu dłuższych okresów eksploatacji samochodów oraz starych i często błędnych przyzwyczajeń – mówi Patrycja Rzoska.

Patrycja Rzoska

Globalny przemysł olejów silnikowych zmierza w kierunku olejów syntetycznych i pakietów dodatków uszlachetniających, które poprawiają osiągi, wydajność paliwową i żywotność silnika. Oleje na bazie biologicznej również zyskują na popularności ze względu na ich mniejszy ślad węglowy.

Patrycja Rzoska
Specjalistka ds. marketingu, Ravenol

 

Również Cezary Wyszecki, doradca techniczny w dziale Sprzedaży Dystrybucyjnej środków smarnych w firmie Shell Polska, jest zdania, że trendy nie zmieniają się od lat, a prace badawcze nieustannie koncentrują się nad doskonaleniem baz syntetycznych

Technologia produkcji olejów mineralnych praktycznie wyczerpała swoje możliwości spełniania coraz wyższych wymagań producentów pojazdów. I chyba już nic tego nie zmieni – dodaje Cezary Wyszecki.

Korzystniejsze dla silników wydają się bazy syntetyczne. Mają przewagę, ponieważ charakteryzują się lepszymi właściwościami smarnymi niż oleje mineralne. Cechują się również bardzo dobrą stabilnością termiczną, niską lepkością oraz odpornością na utlenianie i zużycie.

Cezary Wyszecki również uważa, że korzystną bazą olejową niezmiennie jest baza syntetyczna. Firma Shell już ponad 10 lat temu wprowadziła na rynek nową jakościowo syntetyczną bazę olejową produkowaną w technologii GTL (gas to liquid). – Jest ona pozyskiwana z gazu ziemnego, najczystszego z paliw kopalnianych, który w wyniku procesów chemicznych przechodzi w ciecz. Nowa baza jest już podstawą praktycznie wszystkich gotowych silnikowych olejów syntetycznych. Dzięki technologii GTL produkty Shell Helix czy Shell Rimula wyróżniają się wydłużonymi interwałami między wymianami, a także jego zużyciem. Obniżają też spalanie paliwa – mówi Cezary Wyszecki.

Cezary Wyszecki

Trendy baz olejowych nie zmieniają się od lat, a prace badawcze nieustannie koncentrują się nad doskonaleniem baz syntetycznych. Technologia produkcji olejów mineralnych praktycznie wyczerpała swoje możliwości spełniania coraz wyższych wymagań producentów pojazdów. Wiele firm przygotowuje się do wykorzystania olejów z recyklingu z uwagi na rosnące koszty utylizacji i restrykcyjne przepisy. Nie jest to proste zadanie chociażby z uwagi na proces zbierania zużytego oleju, oczyszczania i przeróbki na gotowy produkt.

Cezary Wyszecki
Doradca techniczny w dziale Sprzedaży
Dystrybucyjnej środków smarnych, Shell Polska

Technologia opracowana przez Shell to przełomowy proces, który umożliwia uzyskiwanie z gazu ziemnego kryształowo czystego oleju bazowego, niezawierającego praktycznie żadnych zanieczyszczeń obecnych w ropie naftowej. Otrzymany w ten sposób olej bazowy zapewnia bardziej stabilną lepkość i ochronę przed tarciem oraz niższą lotność w porównaniu z powszechnie stosowanymi tradycyjnymi olejami bazowymi. Dzięki temu możliwe jest osiągnięcie wyższej żywotności silnika, zmniejszenie zużycia oleju, poprawa efektywności spalania oraz uzyskanie większej czystości silnika. Produkty GTL są bezbarwne, bezwonne i prawie nie zawierają zanieczyszczeń (siarki, związków aromatycznych i azotu), które występują w ropie naftowej.

Cezary Wyszecki zwraca też uwagę na przygotowywanie się wielu firm do wykorzystania olejów z recyklingu z uwagi na rosnące koszty utylizacji i restrykcyjne przepisy. 
Nie jest to proste zadanie, chociażby z uwagi na proces zbierania zużytego oleju, oczyszczania i przeróbki na gotowy produkt. Musi on spełniać te same wymagania jak dla olejów syntetycznych i jednocześnie mieć atrakcyjną cenę sprzedaży.

Oleje silnikowe

Podstawowy podział olejów silnikowych ze względu na zastosowaną bazę oraz wykorzystane dodatki uszlachetniające obejmuje oleje mineralne, syntetyczne i półsyntetyczne. Oleje mineralne są wykonywane z naturalnych surowców takich jak ropa naftowa i są najczęściej stosowane. Oleje syntetyczne są produkowane z syntetycznych związków chemicznych, co zapewnia im lepsze właściwości niż mają  oleje mineralne. Oleje półsyntetyczne powstają w wyniku wymieszania olejów mineralnych z syntetycznymi.

Jak mówi Patrycja Rzoska, oleje mineralne szybciej degradują się w wysokiej temperaturze i przy wyższych siłach ścinających, obniżając trwałość oleju. – Oleje mineralne mogą nie zapewniać tego samego poziomu wydajności i ochrony jak oleje syntetyczne lub półsyntetyczne. Oleje syntetyczne zostały opracowane z myślą o zapewnieniu doskonałych osiągów w ekstremalnych warunkach, zapewniając wyższą ochronę. Dzięki jednolitości lepiej znoszą wysokie temperatury i wyższe siły ścinające niż oleje mineralne. Oleje półsyntetyczne zapewniają lepszą ochronę silnika i oszczędność paliwa niż oleje mineralne, a jednocześnie nie są aż tak trwałe jak oleje syntetyczne – dodaje Patrycja Rzoska.

Oleje silnikowe dostępne są w różnych klasach lepkości zgodnych z wymaganiami producentów silników. Klasyfikacja olejów dzieli się na zimowe (opisywane liczbami i literą „W”) oraz letnie (opisywane samymi liczbami). Ponieważ współcześnie do samochodów używa się olejów wielosezonowych, na opakowaniach podaje się obie liczby oddzielone literą „W” (np. 0W-20).

Pierwsza oznacza klasę zimową i płynność oleju w niskich temperaturach. Im niższa liczba, tym niższa może być temperatura, przy której olej nie będzie tracił swoich właściwości. Liczby po literze „W” oznaczają lepkość przy wysokiej temperaturze. Im wyższa liczba, tym wyższa może być temperatura otoczenia, przy której można stosować dany olej.

W celu ochrony zaawansowanych technicznie silników używa się olejów o niskiej lepkości, którą można uzyskać dzięki zastosowaniu dodatków. Obecnie najniższa lepkość oleju silnikowego występującego na rynku japońskim z przeznaczeniem do silników benzynowych wynosi 0W8.

Regularna wymiana oleju

Aby olej spełniał swoje zadania przez cały okres użytkowania, musi być regularnie wymieniany. Według Cezarego Wyszeckiego z reguły olej silnikowy powinien być wymieniany co roku lub co 2 lata.

Przy wyborze oleju mamy stałe punkty. Po pierwsze, zalecenia producenta pojazdu. To on określa warunki co do klasy jakościowej i lepkości oleju. Po drugie, warto wybrać olej o lepszych parametrach smarnych, który może pracować w szerokim zakresie temperatur. I tu wskazanie padnie na syntetyki – mówi Cezary Wyszecki.
 – Znaczenie ma także sposób użytkowania samochodu. Jeśli na przykład jeździmy więcej po mieście, czyli często ruszamy i hamujemy, to wybierzmy olej o lepkości 0W-XX. W ofercie Shell flagowym produktem, który spełnia te wymagania, jest na przykład Shell Helix Ultra ECT C2/C3 0W-30. Charakteryzuje się on szybszym osiąganiem parametrów smarowania wymaganych przez silnik, a tym samym lepiej chroni przed zużyciem elementy jednostki napędowej i zmniejsza zużycie paliwa. Wysoki wskaźnik lepkości zapewnia stabilniejszą pracę ekstremalnie nagrzanego silnika, wspierając tym samym mniej wydajny układ chłodzenia – dodaje Cezary Wyszecki.

Wybór bazy olejowej

Wybór bazy olejowej powinien być uzależniony od specyfikacji i wymagań producenta silnika zastosowanego w samochodzie. Każda z baz olejowych ma zalety i wady, które należy uwzględniać podczas wyboru silnika.

Zdaniem Karoliny Pantery, jeśli samochód wyposażono w nowoczesny wysokowydajny silnik, powinniśmy zastosować syntetyczny olej silnikowy.
Taki olej wytwarzany jest na bazie syntetycznych olejów bazowych, które wpływają na większą oszczędność paliwa, wydajność, ochronę przed zużyciem, a także pozwalają zachować idealną czystość silnika i układów oczyszczania spalin. Ponadto przedłużają okresy miedzy wymianami oleju silnikowego dzięki wysokiej odporności termicznej i oksydacyjnej. Oleje silnikowe, które narażone są na zimne rozruchy i pracę w ekstremalnych temperaturach, także zawierają w swoim składzie syntetyczne oleje bazowe – mówi Karolina Pantera – Równocześnie nadal jest zapotrzebowanie na oleje bazowe Grupy I, które wykorzystywane są do produkcji mineralnych olejów silnikowych. Mineralne oleje silnikowe zapewniają optymalną ochronę i warunki pracy silników starszej generacji. Należy pamiętać, że stosując odpowiednio dobrany olej silnikowy, unikniemy kosztownych napraw jednostki napędowej. Aby dobrać odpowiedni poziom jakości oleju silnikowego do danego modelu samochodu, należy zapoznać się z instrukcją obsługi pojazdu. Dostępna na stronie https://www.orlenoil.pl/dobierzolej wyszukiwarka „Dobierz olej” zarekomenduje odpowiedni olej silnikowy na podstawie wprowadzonych danych (np. marki auta, roku produkcji, rodzaju silnika itp.) – dodaje Karolina Pantera.

 

Typowy skład oleju

 

Olej bazowy

Olej bazowy – jest mieszaniną olejów podstawowych. Oleje bazowe mogą składać się z olejów podstawowych jednego typu lub być mieszaniną olejów podstawowych należących do różnych grup. Wśród olejów podstawowych wyróżnia się oleje mineralne, półsyntetyczne i syntetyczne oleje bazowe. 

Dodatki uszlachetniające oleje silnikowe 

Detergenty i dyspergatory – zapobiegają łączeniu się osadów i zanieczyszczeń podczas starzenia się oleju. Dzięki ich zastosowaniu uzyskiwany jest efekt „czysty silnik” i „brudny olej”.

Depresatory – mają zastosowanie jedynie w olejach mineralnych. W niskich temperaturach zapobiegają powstawaniu zarodków krystalizacji węglowodorów nasyconych,  które znajdują się w oleju.

Modyfikatory lepkości (wiskozatory) – zwiększają i utrzymują stałą lepkość oleju w szerokim zakresie temperatur.

Przeciwutleniacze – ograniczają proces utleniania oleju w wyniku niekorzystnego działania tlenu atmosferycznego. Utlenianiu sprzyjają wysokie temperatury oraz możliwe katalityczne działanie metalowych powierzchni tarcia.

Środki przeciwpienne (antyspieniacze) – obecność w oleju detergentów i dyspergatorów może spowodować nadmierne pienienie się oleju. Zadaniem dodatków przeciwpiennych jest obniżenie napięcia powierzchniowego pomiędzy pęcherzykami powietrza a olejem, co ma wpływ na szybkie ich pękanie. 

Inhibitory korozji i rdzewienia – chronią metalowe powierzchnie będące w kontakcie z metalem przed działaniem korozyjnych produktów kwaśnych powstałych w wyniku zanieczyszczenia oleju.

Dodatki smarnościowe – zmniejszają zużycie współpracujących ze sobą elementów oraz zapobiegają ich zatarciu. Ze względu na funkcję dodatki smarnościowe dzieli się na:

  • przeciwzatarciowe (EP – extreme pressure) – zapobiegają „zespawaniu” się elementów podczas wystąpienia ekstremalnie dużych nacisków między współpracującymi powierzchniami,
  • przeciwużyciowe (AW – antiwear) – zmniejszają zużycie powierzchni tarcia przy umiarkowanych obciążeniach,
  • modyfikatory tarcia (FM – friction modifier) – ograniczają tarcie w wyniku absorpcji warstwy olejowej na metalowych elementach współpracujących.

Każdy olej silnikowy jest mieszaniną oleju bazowego i dodatków uszlachetniających. Powyżej wymieniono najczęściej stosowane dodatki, które poprawiają parametry oleju bazowego, np. lepkość, smarowność. Ilość zastosowanych dodatków uszlachetniających w olejach silnikowych jest zróżnicowana i zależy od klasy, jakości oraz parametru lepkości oleju.

O Autorze

Bogdan Kruk

Redaktor miesięcznika „autoEXPERT”

Tagi artykułu

autoExpert 06 2024

Chcesz otrzymać nasze czasopismo?

Zamów prenumeratę