Choć z pewnym oporem, to kierowcy powoli przekonali się do samochodów z napędem hybrydowym i zapewne podobna przyszłość czeka także auta z napędem elektrycznym. Olbrzymia w tym rola władz państwowych i międzynarodowych (m.in. Unii Europejskiej), które w pojazdach spalinowych dostrzegają jedną z głównych przyczyn globalnego ocieplenia i całego zła dla naszej planety, jakie to zjawisko za sobą pociąga.

Konstrukcje napędów hybrydowych, a zwłaszcza elektrycznych, dość mocno różnią się od tej, jaką znamy z tradycyjnych samochodów z napędem spalinowym. W hybrydzie jednostka benzynowa (z reguły o niewielkiej pojemności) współpracuje z silnikiem elektrycznym. Z kolei w aucie zasilanym wyłącznie energią elektryczną nie ma w ogóle silnika benzynowego. Różnice te przekładają się m.in. na środki smarne, jakie należy stosować w tego typu pojazdach.

Środki smarne w pojazdach hybrydowych

Tak zwany pełny napęd hybrydowy (fuel cell electric vehicle – FCEV) umożliwia ruszanie na samym silniku elektrycznym. Ponadto możliwe jest pokonywanie niewielkich odległości przy stosunkowo niewielkich prędkościach bez włączania silnika benzynowego, a tym samym bez zużycia paliwa. Niewątpliwą zaletą hybryd jest niskie spalanie, a co za tym idzie większa ekologiczność, która wynika z redukcji emisji zanieczyszczeń. Jednym ze sposobów na osiągnięcie niskiego zużycia paliwa oraz redukcji spalin jest minimalizacja oporów własnych silnika.

Generalizując, można więc założyć, że pojazdy z napędem hybrydowym będą wymagały stosowania olejów silnikowych o niskiej klasie lepkości.

– Silnik w aucie hybrydowym jest poddawany znacznie większej liczbie rozruchów, a ponieważ największe zużycie występuje właśnie podczas rozruchu, olej silnikowy powinien charakteryzować się obniżoną lepkością, aby ułatwić szybkie smarowanie całego silnika – mówi Grzegorz Kawka, kierownik działu technicznego w firmie Ravenol. I tłumaczy, że silnik spalinowy w hybrydzie jest wspomagany silnikiem elektrycznym i często pracuje w cyklu Atkinsona. Z tego powodu jest mniej obciążany. Olej do takiego silnika zazwyczaj nie musi więc spełniać dodatkowych wymagań. Używane są też silniki pracujące w cyklu OTTO, który jest obecnie standardem w silnikach spalinowych, więc i wymagania względem oleju są w takich wypadkach standardowe, uzależnione od jego konstrukcji.

Również Piotr Niemiec, koordynator z Biura Technologii w LOTOS Oil przekonuje, że w pojazdach hybrydowych mają zastosowanie te same typy środków smarowych i płynów eksploatacyjnych co w samochodach wyposażonych w silniki wewnętrznego spalania. Ponieważ samochody hybrydowe są samochodami relatywnie nowymi, wymagają zazwyczaj stosowania zaawansowanych typów tych produktów – nie ma w nich zatem miejsca np. na stosowanie olejów mineralnych.

Piotr Niemiec
Koordynator, Biuro Technologii, LOTOS Oil

Brak wymogów formalnych

Warto podkreślić, że do dziś żadne wymogi dla kategorii jakościowych zawartych w specyfikacjach branżowych, takich jak API czy ACEA, nie zawierają specjalnych wymagań dotyczących olejów przeznaczonych do smarowania silników w samochodach hybrydowych. – W najbliższym czasie sytuacja może jednak ulec zmianie za sprawą nowej organizacji ILC (International Fluid Consortium), która zapowiada branżową specyfikację jakościową dla olejów tego typu – dodaje Piotr Niemiec.

Choć, jak wspomniano wyżej, olej silnikowy przeznaczony do pojazdów z napędem hybrydowym w praktyce niczym nie różni się od olejów, jakie stosuje się w tradycyjnych samochodach spalinowych, często można spotkać różne dodatkowe wymogi odnośnie do smarowania w hybrydach.

Samochody z tego typu napędem mają bowiem zwiększone napięcie w systemie, silnik spalinowy pracuje przy wyższych obciążeniach cieplnych, występują większe ilości miedzi i nowe materiały polimerowe. Dodatkowo mamy tu specyficzne wymogi dotyczące tarcia.

Z powyższych powodów warto, żeby oleje silnikowe do hybryd charakteryzowały się odpowiednimi właściwościami elektrycznymi i termicznymi, a także zapewniały właściwą ochronę przed korozją i tworzeniem się szlamu. Ponadto dobrze, żeby miały odpowiednie dodatki przeciwzużyciowe, co wynika z częstych cykli włączania i wyłączania silnika. Właśnie podczas takich cykli najczęściej może dochodzić do uszkodzeń niektórych elementów silnika, np. łożysk.

Brak wyraźnych różnic między olejami silnikowymi do hybryd i tradycyjnych napędów nie oznacza pełnej dowolności w stosowaniu oleju. Należy bowiem ściśle przestrzegać wytycznych producentów samochodów (tak jak zresztą w przypadku aut spalinowych). Koncerny, które mają w ofercie modele hybrydowe, rekomendują używanie w nich olejów o konkretnych parametrach.

– Ponieważ dominującą rolę na rynku samochodów hybrydowych mają wciąż samochody koncernów azjatyckich, oleje znakowane na rynku jako oleje do samochodów hybrydowych to oleje głównie spełniające najnowsze wymagania firmy Toyota wobec olejów do takich zastosowań. Koncerny azjatyckie rekomendują do swoich samochodów, w tym hybrydowych, zazwyczaj oleje o najwyższej w danym momencie klasie jakości według klasyfikacji API. Współczesne, nowe samochody hybrydowe wymagają (minimalnie) olejów o jakości API SN w niskich klasach lepkościowych, takich jak SAE 0W-20 i 0W-16. W wielu modelach dopuszczalne jest jednak stosowanie również olejów o lepkości SAE 5W-30 – wyjaśnia Piotr Niemiec.

W samochodach hybrydowych innych producentów zastosowanie mają oleje, które spełniają wymagania specyfikacji własnych, stworzonych z myślą o najniższych lepkościach, takich jak np. specyfikacja jakościowa Mercedesa (MB 229.71). Jak dodaje Piotr Niemiec, takie specyfikacje są tworzone często w oparciu o wymagania klas jakościowych ACEA C5 i ACEA C6 oraz oznaczają bezwzględną konieczność stosowania syntetycznych olejów bazowych w formulacjach.

Płyny eksploatacyjne do pojazdów elektrycznych

Dużo prostsza konstrukcja układu napędowego w samochodach elektrycznych sprawia, że nie używa się w nich olejów silnikowych znanych z pojazdów z napędem spalinowym. Ich rolę w pewnej części przejęły oleje przekładniowe. Wynika to z tego, że w autach elektrycznych silnik jest zespolony z przekładnią i nie byłoby nawet miejsca, żeby stosować dwa typy olejów. I choć typowe dla aut spalinowych skrzynie biegów różnią się zasadniczo od przekładni redukcyjnych w elektrykach, rola olejów przekładniowych jest taka sama. Podzespoły przekładni (koła zębate i łożyska) powinny bowiem pracować w kąpieli olejowej, żeby miały zapewnione odpowiednie smarowanie i chłodzenie.

Jak zauważa Grzegorz Kawka, olej przekładniowy w aucie elektrycznym, z oczywistych względów, powinien mieć możliwie niską przewodność elektryczną i higroskopijność. Dużo zależy jednak od konstrukcji samego auta, ponieważ np. do Jaguara I-Pace zalecane są standardowe oleje przekładniowe używane w autach spalinowych.

Inna zasada działania układu napędowego w modelu elektrycznym sprawia, że nie występuje tam proces spalania. W efekcie olej nie brudzi się tak jak w przypadku napędów spalinowych. Nie ma nawet wymiennych filtrów oleju. Oleje przekładniowe w pojazdach elektrycznych muszą się jednak mierzyć z dużo większymi prędkościami obrotowymi pracujących tam silników (od ok. 6000 do 18 000 obr./min), dlatego też występują w nich dużo większe obciążenia. Oleje te powinny więc podlegać okresowej wymianie. Co jednak ciekawe, zalecenia co do wymiany olejów przekładniowych u różnych producentów bywają bardzo zróżnicowane. W Tesli zaleca się wymianę
do 150 tys. km lub co 12 lat.

Grzegorz Kawka
Kierownik działu technicznego, Ravenol

Istotny z punktu widzenia eksploatacji pojazdu elektrycznego jest również płyn chłodzący. Jego rolą jest chłodzenie akumulatora trakcyjnego, co jest ważne zarówno podczas jazdy z wysokimi prędkościami, jak i podczas ładowania akumulatora, a także silnika elektrycznego, który również emituje dużo ciepła. Właściwe chłodzenie jest zatem niezbędne do jego trwałej i bezawaryjnej pracy. Ten rodzaj płynu powinien być dopasowany do pracy z wysokimi napięciami (powinien chronić m.in. przed tworzeniem się łuku elektrycznego), a jego właściwości powinny być stabilne dielektrycznie mimo pracy w wysokich temperaturze, utleniania czy wilgoci.

Również, jak w przypadku olejów przekładniowych, różne są zalecenia producentów co do interwałów wymiany płynu chłodzącego. Warto jednak pamiętać, że zignorowanie tych zaleceń może doprowadzić do skrócenia żywotności akumulatora lub awarii układu napędowego.

Jak zauważa Piotr Niemiec z LOTOS Oil, samochody elektryczne wymagają najczęściej jedynie płynu chłodzącego, płynu hamulcowego, oleju przekładniowego i smarów. W zależności od producenta wymagane mogą być typowe jakości tych produktów, choć najczęściej stawia się przed nimi wymagania specjalne – trudne do osiągnięcia w ramach procedur rozwojowo-wdrożeniowych większości producentów środków smarowych na świecie.

– Nie można wykluczyć zatem w odniesieniu do samochodów elektrycznych końca szerokiego rynku wtórnego dla płynów eksploatacyjnych. Rzadkie wymiany takich płynów będą polegały na zastąpieniu płynu przepracowanego płynem wskazanym przez producenta samochodu, sprzedawanym pod marką producenta pojazdu. Jeśli natomiast będą pojawiać się zamienniki takich płynów, należy się spodziewać, że będą to płyny oparte na technologiach na licencji udzielanej przez właścicieli niewielu technologii wykorzystywanych na tzw. pierwsze zalanie – wyjaśnia Piotr Niemiec.

Rozwój aut elektrycznych będzie z całą pewnością wymuszał również zmiany na rynku olejów samochodowych. Czy spełnią się najczarniejsze scenariusze o załamaniu się rynku wtórnego olejów motoryzacyjnych? Czas pokaże, jednak z całą pewnością można się spodziewać, że przed olejami będą stawiane nowe wymagania, chociażby dlatego, że będą narażone na oddziaływanie prądu elektrycznego i pola elektromagnetycznego.