Wyścig zbrojeń producentów samochodów widoczny jest gołym okiem. Natomiast batalia koncernów olejowych o stworzenie najbardziej optymalnych środków smarnych odbywa się za zamkniętymi drzwiami, w laboratoriach, a jej efekty są praktycznie niedostrzegalne. Mimo że bez tych środków najnowsze samochody nie byłyby w stanie spełniać coraz bardziej wyśrubowanych norm emisji spalin.

Powiązane firmy

Dawno już minęły te czasy, kiedy nowe samochody rywalizowały przede wszystkim parametrami swoich jednostek napędowych i osiągami. Dziś priorytetem przy projektowaniu i tworzeniu nowych modeli stało się maksymalne zredukowanie emisji zanieczyszczeń i związane z tym ograniczenie spalania. A trzeba wyraźnie podkreślić, że z każdym rokiem poprzeczka zawieszana jest coraz wyżej. Od tego roku na europejskim rynku obowiązuje najbardziej restrykcyjne prawo dotyczące emisji CO₂.

Jak tłumaczy Sebastian Matulla, kierownik produktu w Dziale Strategii Produktów, Orlen Oil, obecna norma Euro 6D ISC-FCM nakłada na producentów samochodów obowiązek sprzedaży aut, których średnia emisja CO₂ na km wynosi nie więcej niż 95 g CO₂/km. A tymczasem na rynku japońskim i amerykańskim analogiczne normy wynoszą odpowiednio 122 i 125 g CO₂/km.

Branża środków smarnych stara się sprostać wymaganiom stawianym przez światowe organizacje, które dbają o ochronę środowiska – przy jednoczesnym zrozumieniu potrzeb obecnych użytkowników całego parku maszyn, jaki dopuszczony jest do użytku dróg.

Sebastian Matulla Kierownik produktu w Dziale Strategii Produktów, Orlen Oil

Normy wymuszają niższe spalanie

Każda kolejna norma Euro to konieczność dalszej redukcji emisji zanieczyszczeń, a zatem wprowadzenia nowych metod filtracji spalin lub po prostu ograniczania zużycia paliwa. – Oleje silnikowe muszą wspierać realizację nowych celów emisyjnych i powstają w odpowiedzi na najnowsze wymagania producentów pojazdów – wyjaśnia Przemysław Szczepaniak, Business Development Advisor w ExxonMobil. I dodaje, że koncerny samochodowe muszą dostosować nowe modele pojazdów do najnowszych norm Euro, natomiast producenci olejów silnikowych muszą skutecznie wspierać te koncerny w spełnianiu standardów narzuconych przez prawo unijne.

Długie interwały serwisowe, rzędu 30 tys. km, są możliwe wyłącznie w określonych warunkach eksploatacyjnych, przy jednoczesnym stosowaniu olejów silnikowych o wysokiej odporności na starzenie.

Przemysław Szczepaniak Business Development Advisor, ExxonMobil

Jak tłumaczy dalej Przemysław Szczepaniak, oczekiwania w zakresie paliwooszczędności można realizować na różne sposoby. Dalsze obniżenie lepkości oleju wydaje się proste. Wyzwanie jednak polega na tym, aby nowy olej poza redukcją tarcia i zmniejszeniem spalania wciąż skutecznie chronił silnik przed zużyciem. Kolejnym istotnym elementem jest rozwój pakietu dodatków olejowych, które wpływają na właściwości oleju oraz utrzymują parametry w długich okresach międzyserwisowych. W odpowiedzi na normy Euro organizacje branżowe, takie jak ACEA, wprowadzają nowe testy i procedury.

– Dodatkowo część producentów pojazdów określa własne aprobaty dla olejów silnikowych, za którymi stoją konkretne wymagania fizykochemiczne i testy z użyciem różnych typów silników – mówi przedstawiciel ExxonMobil. – Prowadzimy szerokie działania w tym zakresie i od wielu lat współpracujemy z wiodącymi koncernami i markami pojazdów, między innymi Porsche, General Motors czy Toyotą.

Klasy lepkości olejów samochodowych

Dążenie do zmniejszenia zużycia paliwa (powiązane z ekologicznymi trendami, jak zmniejszenie emisji gazów) wymusza, jak tłumaczy Bogdan Ptak, dyrektor działu Menedżerów Produktów Motoryzacyjnych w firmie Fuchs, stosowanie olejów silnikowych, a także przekładniowych, o coraz niższych klasach lepkości, czyli o coraz niższych oporach wewnętrznego tarcia (czytaj: stawiających mniejszy opór). Organizacja SAE wdrożyła nawet ekstremalnie niskie klasy lepkości SAE 8 oraz SAE 12, a nieco wcześniej SAE 16.

Dążenie do redukcji zużycia paliwa wymusza obniżanie klas lepkości oleju. Jednocześnie jednak olej musi zapewnić odpowiednio trwały film smarny i wytrzymać wydłużone przebiegi między wymianami.

Bogdan Ptak Dyrektor Działu Menedżerów Produktów Motoryzacyjnych, Fuchs

– Smarowanie to w swojej istocie zamiana tarcia zewnętrznego na tarcie wewnętrzne środka smarowego, którego miarą jest lepkość – mówi Piotr Niemiec, koordynator ds. rozwoju portfolio w Lotos Oil. Mniejsza energochłonność pojazdu może wynikać m.in. z większej redukcji tarcia, zapewnionej przez odpowiednie dobrany olej, w zadanym skojarzeniu trącym. Oleje o niższej lepkości redukują zatem tarcie w skojarzeniu trącym bardziej niż oleje o większej lepkości.

Oleje, które nie wpływają negatywnie na żywotność filtrów cząstek stałych, to oleje o obniżonej zawartości fosforu, siarki i popiołów siarczanowych.

Piotr Niemiec Koordynator ds. rozwoju portfolio, Lotos Oil

– Z tego właśnie powodu obserwujemy ewolucję wymagań producentów środków samochodów wobec lepkości olejów silnikowych w kierunku lepkości najniższych – 0W-16, 0W-12 i 0W-8 wg SAE – kontynuuje Piotr Niemiec. – Dodatkowo obniżenie tarcia może także następować dzięki zastosowaniu w formulacjach olejów specjalnego typu dodatków uszlachetniających – modyfikatorów tarcia.

Grzegorz Kawka, kierownik Działu Technicznego Ravenol, podkreśla, że jeszcze całkiem niedawno standardem były oleje 5W-30, a obecnie wiele nowych silników wymaga już olejów o lepkościach 5W-20 czy 0W-20. – Firma Ravenol już od 2016 r. produkuje oleje 0W/5W-16. W przyszłości przewiduje się także wprowadzenie lepkości SAE 0W-8 – dodaje Grzegorz Kawka.

Od lepkości 0W-16 liczba obrazująca lepkość wysokotemperaturową nie jest już powiązana z rzeczywistą lepkością oleju. Ma tylko obrazować jej zmniejszenie i ułatwić identyfikację oleju, aby ograniczyć ewentualne pomyłki.

Grzegorz Kawka Kierownik Działu Technicznego, Ravenol

– W efekcie w samochodach osobowych rzadko są już stosowane oleje klasy 15W-40, a nawet spada popularność olejów 10W-40 – zauważa także Bogdan Ptak. – Rosnąca sprzedaż jest zauważalna natomiast w klasie lepkości 5W-30, a także wśród coraz częściej stosowanych ostatnio olejów 0W-20 i 5W-20. Są to dominujące tendencje rynkowe, co jednak nie przeszkadza pojawianiu się nowych rekomendacji i norm producentów dla olejów o wyższych lepkościach. Przykładem jest np. nowa norma VW 511.00 dla olejów 5W-40, stosowanych w silnikach o dużej mocy. – Są to jednak silniki, w których przypadku ekonomiczność nie jest priorytetem – podkreśla Bogdan Ptak.

Filtry cząstek stałych

Jak wspomniano wyżej, dążenie do redukcji zużycia paliwa wymusza obniżanie klas lepkości oleju. Jednocześnie jednak olej musi zapewniać odpowiednio trwały film smarny i wytrzymywać wydłużone przebiegi między wymianami. Olej można byłoby wzmocnić dodatkami uszlachetniającymi, ale ich ilość ogranicza poziom popiołów siarczanowych.

Jak zauważa Bogdan Ptak, redukcja szkodliwych spalin to rezultat wprowadzania kolejnych norm Euro, ale bez coraz bardziej skomplikowanych systemów oczyszczających spaliny spełnienie tych norm nie byłoby możliwe. Filtry DPF i inne systemy w silnikach wysokoprężnych, a także katalizatory i filtry GPF w silnikach benzynowych mają jednak swoje wymagania. – Powstające przy spalaniu oleju popioły siarczanowe byłyby zabójcze dla filtrów oczyszczających spaliny. Właśnie dlatego ich poziom musi być ograniczony, a niskopopiołowe dodatki uszlachetniające muszą być odpowiednio bardzo wydajne – mówi dyrektor działu Menedżerów Produktów Motoryzacyjnych w firmie Fuchs. – Przykładem takiego bardzo wydajnego oleju niskopopiołowego, jednocześnie pozwalającego na wydłużone przebiegi między wymianami jest TITAN GT1 PRO C-3 5W-30.

Na podobną kwestię zwraca uwagę Piotr Niemiec z Lotos Oil. Obniżenie emisji szkodliwych substancji jest uzyskiwane poprzez stosowanie w pojazdach układów oczyszczania spalin, takich jak wspomniane wyżej filtry cząstek stałych. Kluczową cechą oleju powinien być zatem jego negatywny wpływ na takie układy. – W praktyce oznacza to, że ta część oleju, która ulega spaleniu, nie powinna blokować filtrów cząstek stałych. Oleje, które nie wpływają negatywnie na żywotność filtrów cząstek stałych, to oleje o obniżonej zawartości fosforu, siarki i popiołów siarczanowych – tłumaczy Piotr Niemiec.

Zwiększone interwały

Dbałość o ochronę środowiska nie sprowadza się jednak wyłącznie do ograniczania spalania i redukcji zanieczyszczeń do atmosfery. Jednym z zauważalnych trendów jest także wydłużanie okresów międzyprzeglądowych. Choć standardowo zalecany dystans, po jakim należy udać się do serwisu i wymienić olej, to 10–15 tys. km, to zdarzają się także przypadki, w których kierowcy zapraszani są na wymianę oleju dopiero po 30 tys. km. Zwolennicy takiego rozwiązania podkreślają, że dzięki temu ogranicza się ilość odpadów olejowych, których utylizacja jest dość skomplikowanym procesem.

Według Przemysława Szczepaniaka wydłużenie interwałów serwisowych wynika z postępów, jakie branża motoryzacyjna osiągnęła w zakresie konstrukcji silników i rozwoju formulacji smarnych. Innymi ważnymi powodami wydłużania interwałów są jednak: utrzymanie wysokiej konkurencyjności przez producentów pojazdów poprzez ograniczanie kosztów serwisowania oraz regulacje prawne związane z ekologią. Także rozwój monitorowania bieżącej pracy pojazdów sprzyja wydłużaniu interwałów serwisowych.

– Zaawansowane algorytmy komputerów pokładowych potrafią coraz dokładniej szacować stopień zużycia oleju silnikowego przez analizę warunków pracy silnika, na które wpływają m.in. styl jazdy, zimne rozruchy, eksploatacja na krótkich odcinkach w ruchu miejskim – tłumaczy Przemysław Szczepaniak.I dodaje, że długie interwały, rzędu 30 tys. km, są możliwe wyłącznie w określonych warunkach eksploatacyjnych, przy jednoczesnym stosowaniu olejów silnikowych o bardzo wysokiej odporności na starzenie.

Kluczowy jest wybór produktów smarnych mających wysokiej jakości bazy olejowe oraz zaawansowany pakiet dodatków antyutleniających i wspierających utrzymanie silnika w czystości. – W ten sposób ograniczamy do minimum ryzyko wystąpienia sytuacji, w której pomimo braku alertów komputera pojazdu środek smarny ulega szybszej degradacji i nie spełnia swoich funkcji w silniku – dodaje przedstawiciel producenta olejów Mobil 1.

Jakie oleje do napędów hybrydowych

Także w Polsce, choć nie w takim tempie jak np. w Stanach Zjednoczonych czy w niektórych państwach zachodniej Europy, w każdym roku przybywa samochodów hybrydowych. Warto pamiętać, że napęd hybrydowy jest dość skomplikowanym układem, który pracuje w nieco innym trybie niż w tradycyjnie napędzanych autach.
Według Wojciecha Sobieraja, krajowego koordynatora technicznego w Groupe PSA, silnik termiczny w pojeździe hybrydowym pracuje w odmiennych warunkach niż jego odpowiednik w aucie klasycznym. Przede wszystkim dużo większa jest liczba uruchomień silnika, których większość występuje w niedostatecznym stanie temperaturowym. Silnik termiczny w hybrydzie typu plug-in może być również permanentnie niedogrzany, jeśli klient wykorzystuje głównie tryb elektryczny. Aby zapobiec wyżej wymienionym niedogodnościom, producenci wprowadzają zmiany w konstrukcji samego silnika oraz wiele strategii zabezpieczających. Jedną z nich jest strategia zabezpieczenia przed rozcieńczeniem oleju silnikowego w przypadku częstych, zimnych rozruchów.

Określanie stopnia zużycia oleju silnikowego na bazie przebiegu w pojazdach hybrydowych typu plug-in mija się z celem. Wprowadzane zostają więc inteligentne systemu monitorujące zużycie oleju w czasie rzeczywistym.

Wojciech Sobieraj Krajowy koordynator techniczny, Groupe PSA

– W związku z powyższym nie przewiduje się stosowania specjalnych olejów silników pracujących w pojazdach hybrydowych. Oczywiście z uwagi na stosunkowo trudne warunki użytkowania są to oleje wysokiej klasy o wysokich parametrach użytkowych w niskich temperaturach, np. 0W30 B71 2312 (C1C2) – mówi Wojciech Sobieraj.

Jak już wspomniano, warunki pracy silnika spalinowego w pojeździe hybrydowym bardzo zależą od sposobu użytkowania pojazdu. Może to być użytkowanie głównie na długich trasach z okresowym wykorzystaniem trybu elektrycznego, ale może to być również użytkowanie wyłącznie w mieście, z niemalże ciągłym napędem elektrycznym. – W związku z powyższym określanie stopnia zużycia oleju silnikowego na bazie przebiegu w pojazdach hybrydowych typu plug-in mija się z celem. Wprowadzane zostają więc inteligentne systemy monitorujące zużycie oleju w czasie rzeczywistym. Z innej strony maksymalny okres pomiędzy wymianami to 1 rok – tłumaczy Wojciech Sobieraj.

Oleje do przekładni

Choć w teorii mają spełniać podobne funkcje, to oleje przekładniowe zasadniczo różnią się od olejów silnikowych. Co jednak ciekawe, oba typy olejów podlegają generalnie podobnym zmianom.

Obniżanie lepkości w celu zredukowania oporów pracy podzespołów zaczęło dotyczyć także do olejów przekładniowych. Grzegorz Kawka z firmy Ravenol podaje jako przykład tego trendu oleje ATF. W 2018 r. firmy Aisin AW i JXTG Nippon Oil & Energy Corporation opracowały olej do hydraulicznych skrzyń automatycznych o specyfikacji „AW-2”, który ma o ok. 50% niższą lepkość kinematyczną w temperaturze 40°C w porównaniu z poprzednikiem o specyfikacji ATF „AW-1”. Olej ten jest stosowany w najnowszych 8-biegowych podzespołach największego japońskiego producenta skrzyń automatycznych. – Nasza firma już produkuje olej o tej specyfikacji. Zmniejsza on o ok. 12% straty momentu obrotowego w skrzyni biegów w porównaniu z innymi olejami przekładniowymi ATF o niskiej lepkości – dodaje Grzegorz Kawka.

Piotr Niemiec wyjaśnia, że najistotniejsze jest zapewnienie sprawnej pracy przekładni w każdych warunkach eksploatacyjnych przez jak najdłuższy czas eksploatacji, a w wersji docelowej – nawet na cały cykl życia pojazdu. Jednocześnie poszukuje się optymalizacji technologicznych mających na celu otrzymanie takich olejów, które dodatkowo będą się przyczyniać do zmniejszenia energochłonności pojazdu. – W efekcie takich optymalizacji uzyskuje się często produkty specyficzne, możliwe do stosowania tylko w określonych przekładniach, określonych producentów – dodaje Piotr Niemiec z Lotos Oil. – Wszystkie takie produkty to produkty oparte na innych niż mineralne olejach bazowych.

Trudno dziś przewidzieć, jak będzie wyglądał w przyszłości rynek olejów przekładniowych w związku z dalszym rozwojem samochodów elektrycznych. – Nie można jednak wykluczyć, że ewentualne wymiany będą odbywać się wyłącznie w autoryzowanych serwisach, a do wymian będą stosowane tylko oleje sprzedawane pod marką producenta pojazdu – przewiduje przedstawiciel Lotos Oil.

Powyższe przykłady pokazują dobitnie, że producenci olejów nie mają czasu się nudzić i muszą nieustannie udoskonalać swoje produkty, aby jak najbardziej optymalnie dopasować je do nowych wymagań rynkowych. Bez ich aktywnego udziału obecny rozwój motoryzacji w obecnym kształcie z całą pewnością nie byłby możliwy.