Provozní degradace motocyklového oleje

Transkript

1 Mendelova univerzita v Brně Institut celoživotního vzdělávání Oddělení expertního inženýrství Provozní degradace motocyklového oleje Diplomová práce Vedoucí diplomové práce: Ing. et Ing. Petr Dostál, Ph.D. Vypracoval: Bc. Tomáš Velecký Brno 2014

2

3

4 Čestné prohlášení Prohlašuji, že jsem tuto práci: Chyba! V dokumentu není žádný text v zadaném stylu. vypracoval/a samostatně a veškeré použité prameny a informace jsou uvedeny v seznamu použité literatury. Souhlasím, aby moje práce byla zveřejněna v souladu s 47b zákona č. 111/1998 Sb., o vysokých školách ve znění pozdějších předpisů, a v souladu s platnou Směrnicí o zveřejňování vysokoškolských závěrečných prací. Jsem si vědom/a, že se na moji práci vztahuje zákon č. 121/2000 Sb., autorský zákon, a že Mendelova univerzita v Brně má právo na uzavření licenční smlouvy a užití této práce jako školního díla podle 60 odst. 1 Autorského zákona. Dále se zavazuji, že před sepsáním licenční smlouvy o využití díla jinou osobou (subjektem) si vyžádám písemné stanovisko univerzity o tom, že předmětná licenční smlouva není v rozporu s oprávněnými zájmy univerzity, a zavazuji se uhradit případný příspěvek na úhradu nákladů spojených se vznikem díla, a to až do jejich skutečné výše. V Brně, dne: podpis

5 PODĚKOVÁNÍ Na tomto místě bych chtěl poděkovat panu Ing. et Ing. Petru Dostálovi, Ph.D. za jeho odborné vedení a cenné rady, které mi poskytl při zpracování této diplomové práce. Dále také děkuji panu Ing. Vojtěchu Kumbárovi, Ph.D. za svůj čas a věcné rady, které mi pomohly při zpracování experimentální části.

6 Abstrakt Diplomová práce je zaměřena na stanovení provozní degradace motocyklového motorového oleje. V první části je úvod do problematiky maziv a jejich základních fyzikálních vlastností. Dále je zpracován přehled rozdělení motorových olejů podle složení, viskozity a výkonnostních tříd. V dalších kapitolách teoretické části se práce věnuje motocyklovým olejům, popisu mazání spalovacích motorů motocyklu i filtraci oleje. Pro určení míry degradace bylo odebráno 6 vzorků oleje. První vzorek reprezentuje nový olej, další vzorky již byly získány z olejové nádrže testovaného motocyklu. Experimentální část práce se zabývá zkoumáním motocyklového motorového oleje. Nejdříve je popsán testovaný motocykl, odběr jednotlivých vzorků oleje z olejové nádrže motocyklu. Nechybí popis metody a přístrojů, podle kterých byly u vzorků zjišťovány jednotlivé parametry. U všech vzorků oleje byla měřena hustota, viskozita a stanoven nárůst otěrových kovů v oleji. Konečné výsledky jednotlivých vzorků oleje, jsou vyneseny do grafů a je diskutována míra degradace oleje. Klíčová slova: hustota, viskozita, motocykl, degradace oleje, otěrové kovy. Abstract The diploma thesis is focused on description and detection of service degradation of motorcycle engine oil. The first part is an introduction to lubricants and their basic physical properties. Followed by an overview of the classification of motor oils according to their composition and viscosity. In other chapters the thesis deals with the issue of lubrication of internal combus-tion engines and motorcycle oil filtration. The first of 6 samples represents the new oil, other samples have been obtained from the tested motorcycle oil tank. The experimental part of the work examines the motorcycle engine oil. There is a description of the instruments by which the samples were collected in order to obtain different parameters of oil degradation. Density, viscosity and metals in oil were measured in all oil samples. The results of individual oil samples are shown in graphs. The rate of oil degradation was determined. Keywords: density, viscosity, motorcycle, oil degradation, metals in oil.

7 Obsah 7 Obsah Úvod 9 1 Cíle práce 10 2 Teoretická část Viskozita Definice viskozity Hustota (měrná hmotnost) Měření viskozity HTHS viskozita Maziva Maziva a jejich vlastnosti Vlastnosti mazacích olejů Motorové oleje Složení olejů Aditiva Otěrové kovy Charakteristické kovy Viskozitní třídy olejů Výkonnostní klasifikace olejů Výkonnostní klasifikace API Výkonnostní klasifikace ACEA Specifikace JASO Motocyklové motorové oleje Mazání pístového spalovacího motoru Olejová čerpadla Čističe oleje... 40

8 Obsah 8 3 Materiál a metody Testovaný motocykl Technické parametry: Zkoušený motorový olej Odběr vzorku oleje Měřicí přístroje Digitální hustoměr Rotační viskozimetr Atomový emisní spektrometr Výsledky, diskuze Hustota oleje Viskozita oleje Atomová emisní spektrografie Závěr 59 6 Literatura 61 Seznam obrázků 64 Seznam tabulek 65

9 Úvod 9 Úvod Motorové oleje slouží k mazání a čištění spalovacích motorů. Motory chrání před korozí, zdokonalují těsnění a odvádí teplo od jednotlivých částí a prvků motoru. Motorový olej je jednou ze základních kapalin spalovacích motorů a jeho provozem olej podléhá degradaci. Proto každý výrobce automobilů či motocyklů předepisuje servisní výměnný interval motorového oleje. S rostoucím počtem motocyklů na našich silnicích, roste i nabídka motorových olejů. Posuzování výkonnosti motocyklového oleje podle klasifikace motorových olejů určených pro automobily není reálné. Nové oleje u automobilů jsou orientovány na parametry úspory paliva v automobilových motorech a pro použití v motocyklových agregátech nejsou většinou vhodné. Moderní motocyklové čtyřdobé motory jsou vysokootáčkové motory s velkým litrovým výkonem. Olejová náplň je menší než u automobilů, ve většině případů mají motocykly společnou náplň pro mazání motoru i převodů. Výměna oleje u motocyklu jistě není tak nákladná jako např. u nákladních automobilů, kde je olejová náplň několikanásobně větší, přesto díky krátkému servisnímu intervalu (většinou 6000km) se u motocyklu olej mění relativně často. Při expedičních výpravách dosahují motocykly větší kilometrové vzdálenosti a prodloužená výměna oleje by byla více vhodná. Zjištění stavu používaného oleje v provozních podmínkách, je velmi důležité k určení jeho možného prodloužení v provozu. Pravidelným odebíráním vzorků motorového oleje z vozidla a následným zkoumáním odebraných vzorků, je možné zjistit stav a kvalitu oleje ve skutečnosti. U automobilů je již možné aplikovat proměnný servisní interval výměny oleje, u motocyklů tato možnost není. V rámci diplomové práce bylo provedeno vyhodnocení degradace motocyklového oleje Castrol Power 1 třídy 10W-40. Testovaným motocyklem byla tovární značka BMW F 650 GS Dakar v provedení cestovní enduro. S motocyklem bylo absolvováno 6000 km a během tohoto servisního intervalu výměny oleje odebráno 5 vzorků motorového oleje. U všech vzorků i nového oleje byla měřena hustota, viskozita a zkoumán nárůst otěrových kovů v oleji. Výsledné hodnoty jednotlivých vzorků oleje, jsou vyneseny do grafů a je diskutována míra degradace oleje.

10 Cíle práce 10 1 Cíle práce Tato diplomová práce s názvem Provozní degradace motocyklového oleje má několik cílů, které jsou seřazeny v této kapitole: Prvním z dílčích cílů této diplomové práce, je aktuální popis maziv olejů, dle jejich vlastností a použití. Jednou z nejdůležitějších vlastností většiny motorových olejů je viskozita, a zvláště pak její závislost na okolním prostředí (nejčastěji teplota). Druhým cílem této práce je odběr zkoumaného materiálu, tedy motorového motocyklového oleje. Odběr upotřebeného motorového oleje z motoru motocyklu je velmi důležitým krokem k následnému získání kvalitních a nezkreslených výsledků. Při opakovaných odběrech motorového oleje je nutné dodržet stejný postup odběru a rovněž je zapotřebí používat velmi čistou (dezinfikovanou) odběrovou aparaturu, aby nedošlo ke znehodnocení vzorků. Třetím dílčím cílem této práce je provedení experimentů. Bude sledována degradace motorového oleje na jeho dynamickou i kinematickou viskozitu a hustotu (měrnou hmotnost). Pomocí atomové emisní spektrografie bude provedeno měření koncentrace jednotlivých kovů v odebraných vzorcích upotřebeného oleje. Pátým dílčím cílem této práce je vyhodnocení získaných dat. Pro sledování stavu degradace motorového oleje budou získané výsledky upotřebeného oleje srovnány s výsledky oleje původního (nepoužitého) stejné značky a specifikace.

11 Teoretická část 11 2 Teoretická část Teoretická část této práce obsahuje přehled základních vlastností maziv s podrobnějším zaměřením na motorové oleje. Za úvodní kapitolou jsou popsány metody měření viskozity, tedy veličiny, která byla také měřena u všech odebraných vzorků upotřebeného motocyklového oleje. Motorový olej je technologicky velmi složitý produkt, jehož vlastnosti jsou klasifikovány mnoha technickými parametry. Při výběru optimálního motorového oleje, se koncový uživatel řídí převážně dvěma základními parametry a to již zmíněnou viskozitou oleje a také výkonnostní kategorií. 2.1 Viskozita Viskozita je pro motorové oleje velmi důležitá a je to také nejznámější kritérium rozdělení olejů. Viskozita je jednoduchým měřítkem tekutosti kapalin. Oleje s nižší viskozitou jsou tekutější (řídký olej) a mají tedy menší vnitřní odpor proti proudění, proti toku. Vyšší viskozita olejů (olej je hustší) naopak znamená vyšší odpor a tím také pomalejší tok. Čím vyšší je například viskozita oleje, tím je větší únosnost mazacího filmu, ovšem za cenu rostoucích energetických ztrát vynaložených na tření ve viskózním oleji. Proto má pro každý případ dané mazivo největší mazací schopnost, má-li optimální a nikoliv maximální viskozitu. Viskozita olejů není konstantou, je závislá na teplotě, tlaku, obsahu aditiv a dalších různých parametrech (Černý, 2006) Definice viskozity Jak již bylo uvedeno, viskozita je mírou vnitřního tření tekutiny při vzájemném relativním pohybu částic (vrstev) vůči sobě. Je definována dynamickou viskozitou, která má rozměr [Pa.s] a kinematickou viskozitou, která má rozměr [ ]. Dynamická a kinematická viskozita závisí na teplotě a tlaku (Groda, 2009). Kinematická viskozita značí poměr dynamické viskozity kapaliny k její hustotě při stejné teplotě. Jedná se o odpor kapaliny k tečení působenému gravitační silou Vztah mezi dynamickou a kinematickou viskozitou je:

12 Teoretická část ; m. s, (1) kde ( ) je hustota [ ] tekutiny (Vlk, 2006). V případě tekutin se viskozita při stálém tlaku snižuje s rostoucí teplotou, protože se snižují přitažlivé síly mezi molekulami tekutiny Hustota (měrná hmotnost) Hustota ( ), někdy označována jako hustota hmotnosti či měrná hmotnost je fyzikální veličina, která vyjadřuje hmotnost objemové jednotky látky. Hustota je u spojitých homogenních látek (tekutin) dána poměrem hmotnosti ( ) a objemu ( ): kde ( ) je hmotnost látky [ ], ( ) je objem látky [ látky[ ]. m 1 3 ; kg. m V v, (2) ] a ( ) je měrný objem Při měření kapalin, kde můžeme zanedbat jejich roztažnost a stlačitelnost s měnící se teplotou, je i měrná hmotnost nezávislá na teplotě (Groda, 2009) Měření viskozity Měření a výpočet viskozity je velmi důležitý pro hodnocení maziv. Měření se provádí přístrojem nazývaným viskozimetr. Existuje několik způsobů měření resp. typů viskozimetru. Pádový viskozimetr měří rychlost pádu známého tělesa (obvykle kulovitého tvaru) ve zkoumané kapalině. Nejznámější je tzv. kapilární viskozimetr. Hlavním prvkem tohoto přístroje je skleněná kapilára, kterou při měření protéká zkoumaná tekutina. Měří se čas, za který projde hladina tekutiny mezi dvěma ryskami, přičemž viskozimetr může být při měření ponořen do vyhřívané lázně, pro udržení nastavené teploty měření. Každý viskozimetr je od výrobce kalibrován a má svou vlastní konstantu, kterou se nakonec vynásobí změřený čas, k získání kinematické viskozity. Rotační vizkozimetr je založen na měření torzní síly, kterou působí rotující kapalina na element zavěšený na torzním vlákně. Rotační viskozimetr může mít několik provedení. Nejčastější typ se skládá ze dvou soustředných válců, mezi nimiž je úzká mezera, vyplněná měřenou kapalinou. Jeho modifikace je tvořená z kužele

13 Teoretická část 13 a desky pracující na obdobném způsobu. Tekutina je podrobována smyku mezi dvěma definovanými plochami, z nichž jedna vykonává otáčivý pohyb. Měřením vyhodnocujeme brzdný účinek vzorku při různých rychlostech otáčení zavěšeného elementu (Pirkl, 2011). Pro matematické vyjádření tedy zkoumáme systém, kde se jeden z elementů otáčí konstantní úhlovou rychlostí, vnitřním třením kapaliny je otáčivý moment přenášen na druhý element, zavěšený na torzním vlákně. Po ustavení rovnováhy měříme úhel ( ) pootočení elementu od původní polohy, který je úměrný úhlové rychlosti ( ) a viskozitě kapaliny ( ), tedy konstantou přístroje: K (3) Obr. 1 Rotační viskozimetr firmy Anton Paar DV-3P Zdroj:.rofa.at, 03/2014. Jak již bylo zmíněno, hodnota viskozity se velmi rychle mění dle aktuální teploty tekutiny (oleje). Závislost viskozity na teplotě vyjadřuje hodnota viskozitního indexu. Méně měnící se viskozita s teplotou značí vyšší viskozitní index oleje (Černý, 2006).

14 Teoretická část HTHS viskozita Zkratka HTHS znamená High Temperature High Shear a jedná se o dynamickou viskozitu měřenou při vysoké teplotě (150 C) a velkém smykovém spádu (10 6 s -1 ). HTHS viskozita dává informace o tloušťce mazacího filmu při této teplotě. Čím je HTHS viskozita vyšší, tím olej tvoří silnější (ne však ve smyslu pevnější) mazací film. V případě příliš nízké hodnotě HTHS viskozity může dojít k přetržení olejového filmu mezi dvěma třecími plochami, a ty pak nejsou dostatečně mazány. Černý (2006) uvádí, že normální HTHS viskozita má hodnoty vyšší než 3,5 mpa.s., některé moderní oleje zejména typu longlife 1, mají HTSH viskozitu sníženou na 2,9-3,5 mpa.s. Nevýhodou snížené hodnoty HTHS viskozity může být vyšší spotřeba motorového oleje, výhodou je naopak nižší spotřeba paliva. To je také většinou hlavní důvod pro používání těchto olejů, protože nižší spotřeba paliva je spojena s nižšími emisemi CO2, které jsou mnohem více sledovány než dříve. 2.2 Maziva Mezi základní úkoly maziva patří zmenšování tření v dotykových místech dvou těles při relativním pohybu. Vedle toho musí mazivo zajistit řadu dalších funkcí, někdy navzájem spjatých jako: zmenšovat opotřebení, zabezpečit odvod tepla, působit jako těsnící činitel chránit kovové plochy před korozí případně působit jako tlumič rázů apod. Aby mohlo mazivo plnit výše uvedené funkce, musí mít určité vlastnosti. Mezi vlastnosti jednoznačně definované patří: hustota (měrná hmotnost), viskozita a rheologické vlastnosti, stlačitelnost kapalných maziv, tepelná vodivost a měrné teplo apod. Mezi vlastnosti komplexní řadíme např. mazací schopnost, která souběžně zahrnuje vliv viskozity maziva, maznosti a mazivosti (Zehnálek, 2005). Každá kapalina jakéhokoliv složení či polarity, vykazuje určité tření a tím i ztráty energie při jejím toku. Tyto vnitřní odpory kapaliny, specifické co do vlastností každé kapaliny, způsobené relativním posuvem olejových částic po sobě nazýváme viskozitou. Viskozita je přímo měřitelná veličina, kterou můžeme použít k výpočtu tření a únosnosti filmu při daných provozních podmínkách. Můžeme 1 Longlife jsou označeny oleje s prodlouženým termínem výměny oleje.

15 Teoretická část 15 tedy viskozitu použít jako porovnávací veličinu pro vyjadřování mazací schopnosti zkoumaného maziva. Mazivost je mazací schopnost kapaliny, která jako mazivo zajišťuje nejmenší součinitel tření při optimální únosnosti kapalinné vrstvy. Maznost definujeme jako mazací schopnost maziva pro oblast mazání meznou mazací vrstvou. Maznost můžeme chápat jako vlastnost maziva zajišťující co největší únosnost tzv. mazné vrstvičky při optimálním koeficientu tření Maziva a jejich vlastnosti Než přejdeme přímo k vlastnostem motorového oleje, je třeba se vrátit k mazivům obecně a objasnit termín tribologie. Tribologie je nauka o mazivech, o vědeckém výzkumu a technickém použití zákonitostí pro obory tření, opotřebení a mazání. Nauka se zabývá určováním a změnou struktur maziv a jejich chováním ve všech možných přírodních i umělých tribologických systémech. Jako praktická aplikace tribologických poznatků vznikla tzv. tribotechnika. Ta se zabývá v široké míře pracovními postupy, které mají vliv na optimalizaci tření a opotřebení. Tribotechnika zahrnuje techniku mazání (mezi třecí dvojice se vnáší mazivo), techniku zabývající se ochranou proti opotřebování a také opatření administrativního charakteru. Mazivo (používané v tribologickém systému) totiž podává nejpohotovější informaci nejen o opotřebení samotného maziva, ale i o režimu opotřebení stroje resp. jeho jednotlivých strojních prvků. Základní tribologické pojmy podle Zehnálka (2005): 1. Tření: Tření nastává v dotykových místech dvou elementů, kde se projevuje vznikem síly působící proti pohybu. Tření je výlučně kinetické. Smykové tření vzniká mezi povrchy dvou třecích těles. Třecí síla i následky tření (teplo) jsou relativně velké. Typickým příkladem jsou kluzná ložiska ve spalovacích motorech. Valivé tření vzniká při vzájemném pohybu dvou rotačních elastických těles, případně odvaluje-li se jedno rotační těleso po druhém stojícím. Teoreticky je styk bodový (u kuliček) nebo přímkový (v případě válečků a kuželíků). Ve skutečnosti se však plastickou deformací rotačních elastických těles vytváří pří-

16 Teoretická část 16 davné kluzné tření, které zvyšuje ztráty třením. Příkladem může být kolo na kolejnici. Tření v ozubených soukolích je přechodem obou výše zmiňovaných, tedy tření smykového a valivého. Například u spirálového ozubení (převládá tření smykové). V technice se velmi často vyskytují kombinace všech druhů tření v nejrůznějších podobách. V případě mazání třecích ploch mohou nastat tyto případy tření: tření kapalinné, tření mezní a tření smíšené. 2. Opotřebení a otěr. Opotřebení je nežádoucí změna povrchu součástí, které vzniká oddělováním částic mechanickými účinky, případně je doprovázená chemickým, elektrochemickým, elektrickým nebo jiným působením. Jde-li pouze o procesy mechanické povahy, užívá se pojem otěr. Příčin, které mohou vyvolat opotřebení strojních součástí, je mnoho. Ze zjištění druhu opotřebení můžeme soudit na příčinu, což je nezbytné pro odstranění následků nežádoucího opotřebení. Pro tento účel je důležité znát základní druhy opotřebení a jejich charakteristiky, viz níže Tabulka Koroze třením a lícovací koroze. Koroze třením je složitý fyzikálně-chemický děj, který vzniká na povrchu či v povrchových vrstvách dvojice kluzných uložení, které může být jak v pohybu (zejména v nepravidelných vibracích či malých kmitavých pohybech), nebo může být relativně v klidu (např. v lícovaném spojení dvou elementů). Koroze třením postihuje především železné kovy. Proč dochází právě k této korozi, není zatím úplně známo. Vedou k ní patrně plastické deformace krystalické mřížky v povrchu materiálu, přítomnost vzdušného kyslíku a volné vlhkosti. Zejména nepříjemná a právě častá je koroze v místech, kde k sobě přesně lícují kovové plochy. Tento druh koroze může být aktivně blokován přítomností maziva. Účinněji napomáhají pasivační procesy, jako například pomědění, pochromování, pozinkování. Méně účinné jsou povlaky olejové či grafitové.

17 Teoretická část 17 Tab. 1 Základní druhy opotřebení a jejich charakteristika Druh opotřebení Adhesivní otěr Abrasivní otěr Únavový otěr Vibrační otěr Erozivní otěr Kavitační opotřebení Chemické opotřebení Charakteristika Oddělování částic materiálu působením meziatomových sil mezi styčnými plochami během vzájemného relativního pohybu součástí. Oddělování částic materiálu rýhováním a řezáním tvrdými částicemi. Oddělování částic a poruchy v podpovrchové nebo povrchové vrstvě materiálu. Oddělování částic a poškozování povrchu vzájemnými tangenciálními posuny malé amplitudy při působení normálního zatížení. Oddělování částic a poškozování povrchu materiálu v důsledku proudění kapaliny. Oddělování částic a poškozování povrchu účinkem místních hydrodynamických rázů v proudící kapalině. Porušení povrchu materiálu chemickým účinkem prostředí, s nímž se povrch součástí stýká. Příčina Mezi stykovými plochami není mazivo. Mezi stykovými plochami je nesouvislá vrstva maziva. Mazivo je ve formě tuhé vrstvy vytvořené uměle, nebo působením prostředí. Tvrdé částice volné nebo vázané v protilátce (abrazivní otěr prvého typu). Tvrdší, drsný povrch jednoho z členů třecí dvojice (abrazivní otěr druhého typu). Cyklické opakování stykového napětí určité velikosti mezi stýkajícími se povrchy (první typ). Porucha povrchové vrstvy křehkým lomem (druhý typ). Nepatrné vzájemné posuny třecích povrchů pod určitým zatížením. Tvrdé částice nesené proudem kapaliny nebo plynu. Proud kapaliny, kapek páry nebo plynu. Vytváření bublinek páry či plynu v kavitačních dutinách a jejich zánik při změně zatížení, který se děje vysokou frekvencí. Vznik pevně lnoucích tvrdých produktů na povrchové vrstvě, které v případě porušení vedou k intenzivnímu opotřebení. Zplodiny měkčí povahy mohou mít dobré kluzné vlastnosti. Při snadném odstraňování nastává rychlý otěr. Zdroj: Zehnálek, 2005.

18 Teoretická část Vlastnosti mazacích olejů Na mazací oleje, zejména ty motorové, jsou kladeny rozmanité a často i protichůdné nároky. Zehnálek (2005) uvádí, že olej z hlediska tribotechnického musí: dobře lpět na mazaném povrchu při všech provozních podmínkách, což je určeno jeho hlavní komplexní vlastností mazací schopností, odolávat smykovým silovým polím, dobře odvádět třecí a provozní teplo, chránit jak železné, tak barevné kovy (ložiska) před korozí, i za nepříznivých podmínek odolávat stárnutí oxidaci uhlovodíků, resp. základních složek oleje, přispívat k těsnění pístů ve válci i za vysokých teplot, rozptylovat co nejjemněji nečistoty vznikající otěrem a zabraňovat jejich usazování, umožňovat provoz při velkých mrazech, ale i při vysokých teplotách, rozptylovat co nejjemněji nečistoty vznikající otěrem a zabraňovat jejich usazování, umožňovat provoz při velkých mrazech, ale i při vysokých teplotách. Olej nesmí: napadat těsnící materiály, pěnit při provozu v motoru, vykazovat vysoké karbonizační číslo a rovněž nesmí být náchylný k tvorbě tzv. studených kalů. Olej má být: málo odparný, což se příznivě odráží na malých ztrátách v provozu i za vysokých teplot (odpornost souvisí s frakčním složením základového oleje), skladovatelný alespoň dva roky v temnu (plechové či polystyrenové balení) v přiměřené teplotě, ekonomický v provozu, což souvisí s jeho cenou a užitnými vlastnostmi,

19 Teoretická část 19 mísitelný s jinými oleji téže skupiny SAE (dle viskozity) a dle podmínek provozu bez ohledu na firemní původ, v účelném balení i vzhledem k laickému používání na obalu má být vytištěn návod k použití a případná upozornění, účelně značen dle mezinárodních norem SAE tak, aby byla jasná jeho specifikace a podmínky použití. Mazací schopnost je podle Zehnálka (2005) komplexní vlastnost, zahrnující tři dílčí vlastnosti: viskozitu, mazivost a maznost. 2.3 Motorové oleje Motorový olej je velmi obecné souhrnné označení pro celou skupinu rozlišných olejů, používaných jako maziva a chladiva, plnících těsnící a čistící funkci v motorech. Motorový olej se podle Vlka (2006) i Černého a Maška (2010) skládá z největší části ze základového oleje, z polymerů (modifikátory viskozity) a z tzv. aditivačního balíčku. Tento balíček souhrnných aditiv obsahuje především disperzanty, detergenty, protioděrová aditiva a ostatní aditiva (antioxidanty, modifikátory tření, protikorozní a jiné) Složení olejů Černý (2009) uvádí, že základové oleje mohou být minerální nebo syntetického původu. Oba typy olejů mohou zabezpečit shodnou výkonnost a kvalitu motorového oleje. Různé typy syntetických olejů se uplatní spíše v oblasti průmyslových olejů. Postup výroby základového oleje dle Černého (2006) je, buďto z ropných destilačních frakcí anebo z některých meziproduktů zpracování ropy. Velmi kvalitní základové oleje lze vyrobit např. i z destilačních zbytků, vznikajících po výrobě motorové nafty hydrokrakovou technologií. Rafinací nebo jinou úpravou takových surovin je možné získat základový olej. Pokud chceme vyrobit např. motorový olej, pak musíme z několika jednotlivých základových olejů připravit takovou směs, která viskozitně a dalšími vlastnostmi vyhoví požadavkům na olej našich specifik. Kromě viskozity jsou důležité zejména nízkoteplotní vlastnosti, složení oleje, těka-

20 Teoretická část 20 vost a jiné. K této směsi základových olejů jsou přimíchávány aditiva a výsledkem je motorový, převodový či jiný olej. Základové oleje se vyrábějí ve třech technologických krocích. Prvním krokem je rafinace ropné suroviny, dále se přechází na odparafinování oleje a třetím je naopak dorafinování oleje tak, aby měl nejen dobré vlastnosti, ale působil důvěryhodně i na pohled. Kvalita základového oleje roste s vyšším viskozitním indexem, větším obsahem nasycených uhlovodíků a nižší obsah síry. 1. Rafinace Kvalita výsledného oleje je velkou mírou dána rafinací ropné suroviny. Nejstarším a stále nejčastějším způsobem rafinace je extrakce ropné suroviny vhodným rozpouštědlem. Extrakční rozpouštědlo má takové vlastnosti, že je schopné z ropné suroviny odstranit většinu látek, které v olejích nejsou potřeba a jsou nežádoucí. Důležité je odstranění pryskyřičnaté látky, které obsahují síru a dusík. Tyto látky by v oleji vytvářely nežádoucí úsady a kaly a na horkých dílech motoru by se mohly vytvářet tvrdé lakovité nánosy. Olejům vyrobeným extrakční rafinací se říká rozpouštědlové rafináty. Základové oleje získané touto metodou se stále vyrábí největší množství, tvoří přibližně 65 % všech vyrobených olejů. Dalším a modernějším způsobem rafinace je hydrokrakování. Jde o proces, který probíhá přibližně při teplotě 400 C nebo vyšší a také při vysokém tlaku vodíku. Dochází při něm k přeorganizování ropných molekul. Přítomnost vodíku současně zabezpečuje odstranění velkého podílu nežádoucích sirných a dusíkatých látek. Výsledným produktem hydrokrakování jsou velmi kvalitní základové oleje s téměř nulovým obsahem síry a dusíku a s velmi nízkým obsahem aromatických uhlovodíků. Často se pro výrobu hydrokrakových olejů používají zbytky z hydrokrakování vakuových ropných destilátů s cílem vyrobit palivo (naftu). 2. Odparafínování Druhým stupněm výroby základových olejů je odparafínování. Každý ropný olej, který prošel prvním stupněm výroby (rafinací) obsahuje poměrně velké množství parafínů, které mají za následek, že olej je za normální teploty téměř tuhý. Oleje je nutné tuhých parafínů zbavit. Černý (2009) uvádí, dva způsoby: Tradiční postup se nazývá "rozpouštědlové odparafínování". Dochází k smíchání rafinovaného oleje s rozpouštědlem, podchlazení na nízkou teplotu a násled-

21 Teoretická část 21 ně je vyloučený parafín od oleje odfiltrován. Rozpouštědlo je potom z oleje zpět odstraněno. Druhým, moderním postupem je hydroizomerace parafínů. Tento postup je velmi podobný hydrokrakovacímu procesu. Takto se vyrábějí moderní a velmi kvalitní základové oleje, často naprosto bezbarvé. 3. Dorafinace Posledním stupněm výroby základových olejů je dorafinace. V tomto závěrečném stupni výroby dochází k odstranění zbytkových nečistot oleje a zlepšuje se i jeho barva. Černý (2009) uvádí, že čím je olej světlejší, tím je zákazníky lépe akceptován, i když barva oleje samozřejmě nemusí korespondovat s kvalitou. Nejjednodušším způsobem dorafinace je adsorpce nečistot na aktivní hlince. Tomuto způsobu dorafinace se také říká "horký kontakt", protože proces spočívá v rozmíchání hlinky v teplém oleji a následném odfiltrování hlinky s adsorbovanými nečistotami. Základové oleje se podle kvality dělí do pěti skupin. Ropné (minerální) oleje tvoří první tři skupiny. Rozdíl mezi nimi je v obsažení síry, nasycených uhlovodíků a v hodnotě viskozitního indexu. Rozmezí těchto hodnot pro jednotlivé skupiny je uvedeno v Tabulce 2. Tab. 2 Rozdělení základových olejů Skupina Nasycené uhlov. Viskozitní Typ oleje Síra (% hm.) (% hm.) index I < 90 > 0, rozpouštědlové rafináty II > 90 < 0, hydrokrakové oleje III > 90 < 0,03 > 120 hydrokrakové oleje IV Polyalfaolefiny - PAO V Ostatní syntetické oleje (estery, polyetery, polyglykoly a další) Zdroj: Černý (2009) Aditiva Základový olej tvoří hlavní část motorového oleje, avšak bez dalších přísad aditiv, by nemohl vykonávat své funkce po dobu své životnosti. Podle Černého (2012) je možné olejová aditiva označit za chemické přísady, které zlepšují vlastnosti olejů (i plastických maziv). Jednotlivé druhy aditiv a jejich množství se liší podle způsobu užití maziva. Obsah aditiv v mazivu se pohybuje v

22 Teoretická část 22 rozmezí 1 % do 25 %. Druhy a množství aditiv stanovují výrobci na základě norem a praktických zkoušek. Dle chemické struktury lze aditiva rozdělit do dvou skupin: Polární aditiva Velké množství aditiv jsou tzv. povrchově aktivní - polární látky. Polární látky jsou chemické látky, jejichž molekuly jsou nesymetrické a díky tomu na jejich koncích vznikají elektrické náboje. Těmito náboji jsou jednotlivé molekuly přitahovány k povrchům, např. k povrchu pístu ve válci motoru. Polární aditiva utvoří na povrchu tenkou vrstvu (film), který v závislosti na chemickém složení aditiva zvyšuje odolnost proti korozi, proti usazování nečistot, proti poškození vysokým tlakem apod. Nepolární aditiva Nepolární aditiva nejsou povrchově aktivní, tedy nejsou přitahována k povrchům, ale jsou v mazivu rovnoměrně rozptýlena. Přesto jsou tato aditiva velice důležitá - zlepšují viskozitu maziva, snižují bod tuhnutí maziva, chrání gumová těsnění proti poškození, apod. Na obrázku č. 2 můžeme vidět typické složení motorového oleje. Obr. 2 Složení motorových olejů Zdroj: 03/2014.

23 Teoretická část 23 Dále se v publikaci (Černý, 2012) uvádí popis jednotlivých aditiv: Detergenty zamezují usazování nečistot na povrchu mazných ploch, případné již vytvořené nečistoty rozpouštějí. Díky detergentům mazivo lépe přilne k mazaným plochám. Detergenty hrají významnou roli např. při ochraně pístu ve válci, kde vlivem vysokých teplot dochází k uvolňování uhlíku, který se usazuje na pracovních plochách pístu. Vzniklé usazeniny způsobují vznik netěsností vlivem mechanického poškození (rýhy) nebo změnou tvaru zapříčiněnou nánosem nečistot. Zvyšující ochranu proti korozi tato aditiva vytvářejí na povrchu kovů ochranný film, který zabraňuje tvorbě koroze, tedy brání oxidaci kovového povrchu. K oxidaci povrchů kovů může docházet vlivem agresivních sloučenin vznikajících ve válci motoru při spalování palivové směsi. Zlepšující ochranu proti vysokému tlaku a opotřebení tato aditiva chrání před opotřebením ocelové části, které se o sebe třou pod vysokým tlakem (např. ozubená kola). Aditiva vytvoří chemickou reakci na povrchu kovu odolné vrstvy, která omezí kontaktu kov na kov. Zlepšující viskozitu tato aditiva stabilizují viskozitu maziva, tzn. viskozita maziva je méně závislá na teplotě. Aditiva tak rozšiřují teplotní rozsah, v jakém je mazivo schopno plnit svou funkci. Se snižující se teplotou viskozita maziva stoupá a naopak, se zvyšující teplotou viskozita maziva klesá. Změny viskozity maziva mají pozitivní dopad rovněž na tloušťku mazacího filmu a na ztráty energie, které vznikají překonáváním odporu maziva. Upravující tření tato aditiva upravují tření mezi třecími plochami na požadovanou hodnotu. Přesná hodnota tření ploch je požadována například v automatických převodovkách, retardérech. Snižující bod tuhnutí tato aditiva snižují možnost shlukování parafinů v mazivu za velmi nízkých teplot. Při nízkých teplotách dochází u minerálních olejů k vylučování a shlukování parafínů což vede k zvyšování hustoty. Zvýšená hustota maziva a jeho nekonzistentnost snižuje kvalitu mazání a zvyšuje ztráty energie z důvodu překonávání odporu maziva. Chránicí elastomery tato aditiva zpomalují stárnutí gumových a umělohmotných částí, které mohou být ve styku s mazivem (například těsnění) tím, že zamezují vyplavení změkčovadel (chemické degradaci elastomerů) obsaže-

24 Teoretická část 24 ných v gumových a plastových dílech. Elastomery zajišťují, aby tyto díly byly stále elastické (pružné) a plnily tak svou funkci. Zpomalovače stárnutí tato aditiva omezují chemickou degradaci maziva, ke které dochází zejména za vyšších teplot. Likvidací oxidačních činidel zamezují vzniku nežádoucích chemických sloučenin, které zkracují životnost maziva. Snižující pěnivost tato aditiva potlačují vznik olejové pěny. Intenzivním promícháváním oleje se vzduchem dochází k tvorbě pěny, která má negativní vliv na mazivo. Urychluje stárnutí maziva (usnadňuje oxidaci), zvyšuje stlačitelnost maziva (vznikají problémy u hydraulických soustav, motorů, kompresorů a převodovek). Deaktivátory kovů tato aditiva zabraňují chemickým reakcím, které mohou probíhat na povrhu mikroskopických kovových částeček přítomných v mazivu (ocel, měď). Kovové částečky, které vznikají třením kovů, působí jako katalyzátor chemických degradačních procesů. Díky vytvoření ochranného filmu kolem částeček kovu je zamezeno katalytickým chemickým reakcím a je tudíž zpomaleno stárnutí maziva Otěrové kovy Černý (2008) uvádí, že při provozu strojů, běhu jejich motorů dochází k opotřebení, které můžeme označit za nežádoucí změnu povrchu součástí vznikající oddělováním částic mechanickými účinky, případně doprovázená chemickým, elektrochemickým, elektrickým nebo jiným působením. Jedná-li se pouze o procesy mechanické povahy, užívá se pojem otěr. Spalovací motory a tedy i všechny třecí povrchy jsou vyrobeny z určitých kovových materiálů. Většinou se jedná o železo zušlechtěné přídavkem jiných kovů, o hliníkové či měděné součástky, nebo je určitý díl motoru potažen povrchovou vrstvičkou jiného kovu, např. s cílem zvýšit tvrdost povrchu, zlepšit kluzné vlastnosti, zlepšit protikorozní ochranu apod. Díky těmto případům se kromě železa samotného musíme zajímat i o další kovy, např. hliník, měď, chrom, olovo, cín, nikl, stříbro apod. Třecí povrchy kovů, ani ty pečlivě vysoustružené, nejsou naprosto hladké. Každý povrch má určitou morfologii (strukturu), kterou je možné znázornit jako zubatou čáru podobně jako na obr. 3. V normálním stavu jsou v motoru dva třecí povrchy odděleny vrstvičkou oleje. Povrchy tak nepřicházejí navzájem do kontaktu, nebo jen do minimálního

25 Teoretická část 25 díky některým větším nerovnostem na povrchu. Pokud ale na třecí plochy působí nějaká přítlačná síla, může být vrstvička oleje vytlačena a dva povrchy se do kontaktu dostanou. Dochází k tzv. meznému tření, kdy oba povrchy nejsou mazány vrstvou oleje, ale pouze jeho mazivostními aditivy, která na povrchu kovu ulpěla. Jestliže se takové dva povrchy navzájem pohybují, dochází k vzájemnému odírání jejich nerovností a oddělování mikroskopických částeček konstrukčního kovu. Tyto částečky pak volně přecházejí do oleje. Následně je možné chemicky stanovit množství určitého kovu v oleji a na základě jeho množství také odhadnout významnost tření v motoru. Obr. 3 Vznik otěrových částic Zdroj: 04/ Charakteristické kovy Černý (2008) dále uvádí, že konstrukční kovy různých dílů motoru jsou většinou vyrobeny ze specifických materiálů, pak je z množství konkrétního kovu v oleji možné také odhadnout pravděpodobné místo zvýšeného otěru a tedy možné místo závady. Každý motor může mít svá specifika, vždy stejný díl motoru nemusí být vyroben z ocele stejného složení. Při výrobě motorových dílů ale převažují určité

26 Teoretická část 26 konstrukční kovy a na tom je založen i odhad lokalizace závady. Seznam nejčastěji analyzovaných kovů v oleji a jejich původ je uveden v následující Tabulce 3. Tab. 3 Otěrové kovy v motorovém oleji a jejich zdroje. Otěrový kov železo měď chrom nikl hliník olovo cín stříbro křemík Původ - motorový díl vyskytuje se téměř vždy jako hlavní konstrukční kov, jeho koncentrace je až na výjimky vždy nejvyšší ložiska, ventilová skupina - zdvihátka, pouzdro pístního čepu, bronzové díly chromované díly - těsnicí kroužky, vložky apod. součást konstrukční oceli ložisek, hřídelí, ventilů písty, válečková ložiska, určité typy pouzder valivá ložiska, u starých zážehových motorů kontaminace z benzinu ložiska, bronzové díly postříbřená ložiska indikátor prachu, špatný stav vzduchového filtru Zdroj: Černý (.oleje.cz 04/2014). V předcházející tabulce 3 je vedle běžných konstrukčních kovů uveden i křemík. Nejedná se o konstrukční kov, křemík je hlavní součástí prachových částic a bývá tak analyzován. Zvýšené množství křemíku v oleji napovídá o špatné funkčnosti vzduchového filtru vozidla. Ostatní kovy, jejichž přítomnost je možné v motorovém či převodovém oleji nalézt, pocházejí většinou z aditivace oleje. K aditivům se řadí prvky jako zinek, molybden, antimon, vápník, hořčík a baryum. Sodík se nachází v nemrznoucích směsích, je také častým kontaminantem motorových olejů díky zimním posypům vozovek solí Viskozitní třídy olejů Zehnálek (2005) uvádí, že viskozitní index oleje je bezrozměrová veličina udávající vliv teploty na viskozitu oleje v porovnání se dvěma řadami olejů (z mexické ropy a

27 Teoretická část 27 pensylvánské ropy), které mají při teplotě 98,89 C (210 F) stejnou viskozitu jako zkušení olej. O základní rozdělení do tzv. viskozitních tříd se postarala Společnost amerických inženýrů (Society of Automobile Engineers) 2 známá pod zkratkou SAE. V Tabulce 4 jsou uvedeny naměřené hodnoty a současné viskozitní třídy podle SAE: Tab. 4 Viskozitní klasifikace motorových olejů podle SAE 300 SEP 80 Viskozitní třída SAE Dynamická viskozita při teplotě v C max. (mpa.s) Dynamická viskozita při -18 C max. (mpa.s) podle SAE J 300d Kinematická viskozita při 100 C (mm2. s-1) minimální maximální 0W 3250 při -30 3,8-5W 3500 při ,8-10W 3500 při ,1-15W 3500 při ,6-20W 4500 při ,6-25W 6000 při ,3-20 5,6 9,3 30 9,3 12, ,5 16, ,3 21, ,9 26,1 Zdroj: Zehnálek, Pro určení viskozitní třídy oleje je dán obecný vzorec XWY, kde X značí viskozitní číslo určené při teplotě -18 C, W je zkratkou pro zimu (winter) a Y viskozitu při 100 C. Z tabulky je zřejmé, že oleje jsou rozděleny do viskozitních tříd 0W až 25W, kde písmeno W vyjadřuje vztah viskozity k zimním teplotám, přesněji k naměřeným hodnotám dynamické viskozity oleje při teplotě -18 C. Zimní označení vymezuje tzv. startovatelnost motoru při nízkých zimních teplotách. Obecně lze konstatovat, že čím nižší je číslo zimní třídy, tím nižší může být teplota okolí při zachování dostatečné tekutosti oleje pro snadné spuštění motoru. Hodnota za písmenem W vyjadřuje kinematickou viskozitu při 100 C a podle ní jsou oleje zařa- 2 Society of Automotive Engineers (dnes nazýváno SAE International), je profesní sdružení odborníků z oblasti leteckého, automobilového a dopravního průmyslu.

28 Teoretická část 28 zeny do tříd 20 až 60. Můžeme se setkat např. i s označením SAE 20W50, kde viskozitní profil tohoto oleje může dopomoci snížit spotřebu oleje a předurčuje jej pro letní klimatické podmínky a také pro požití v tropických vedrech či sportovním způsobu jízdy. V dnešní době, se prakticky výhradně používají tzv. vícestupňové ( multigrade ) motorové oleje, které umožňují bezpečné celoroční mazání motoru za různých klimatických podmínek. Stále více se prosazují motorové oleje s co možná nejnižším zimním číslem. Důvodem je lepší ochrana motoru při studených startech, kdy na kritických místech motoru není ještě dostatečné množství oleje a dochází k vyššímu tření a otěru součástí. Měřením bylo dokázáno, že právě první vteřiny po nastartování motoru jsou pro motor nejvíce kritické, rychlé mazání pak zvyšuje jeho životnost (Vlk, 2006). Na viskozitu mazacího filmu má přímý vliv teplota, kde při jejím růstu naopak viskozita klesá, další vliv na viskozitu má tlak a také přísady na zvyšování pevnosti ve střihu. Pevností oleje na střih se rozumí teplota vlastnosti olejového filmu, který musí odolávat mechanickému střihovému namáhání. Při tlakové zkoušce pak olej ztrácí svoji viskozitu a míra poklesu je známkou odolnosti oleje Výkonnostní klasifikace olejů Výkonnostní klasifikace charakterizuje okamžité i dlouhodobé vlastnosti motorového oleje, při různých formách zatížení provozem. Jsou hodnoceny jeho vlastnosti jako např. ochrana proti otěru, oxidaci a korozi stěn válců a ložisek, ochrana proti tvorbě úsad za vysokých teplot, oxidační stabilita, úspora paliva atd. Pro označení výkonnostní kategorie motorových olejů jsou známy následující normy: Klasifikace API (American Petroleum Institute, USA) Klasifikace CCMC (Comité des Constructeurs d' Automobile du Marché Commun, EU) Klasifikace ACEA (Association des Constructeurs Européens d' Automobiles, EU) Firemní normy výrobců motorů vozidel (MAN, MB, VW atd.) Klasifikace MIL-L (norma americké armády) Klasifikace JASO (hodnocení motocyklových olejů, Japonsko) Jiné klasifikace (např. ILSAC)

29 Teoretická část Výkonnostní klasifikace API Jednou ze starších, ale i dnes používaných klasifikací je klasifikace podle API (American Petroleum Institute). Klasifikace třídí motorové oleje podle jejich provozních vlastností a dále přihlíží k požadavkům na vlastnosti oleje pro určité druhy motorů a jejich konstrukce. Klasifikace je specifikována zvlášť pro motory zážehové a pro motory vznětové (Vlk, 2006). Výkonost motorových olejů je dána symbolem složeným z písmen, případně z číslic. Oleje s označením písmenem S (Service) jsou určeny pro zážehové motory, označení písmenem C (Commercial) jsou určeny pro vznětové motory. Další - druhé písmeno v označení určuje vlastní výkonnost oleje, přičemž symboly jsou řazeny alfabeticky, tj. A, B, C atd. Dnešní moderní oleje splňují požadavky kladené na mazání zážehových i vznětových motorů a jsou označovány oběma symboly, např. API SJ/CE (olej pro benzínové motory, použitelný i pro dieselové motory). V současnosti jsou třídy SA až SH u zážehových motorů a CA až CE u vznětových motorů považovány za překonané. Tab. 5 Používané výkonnostní třídy podle API Zážehové (benzinové) motory Vznětové (dieselové) motory Skupina Zavedení Pro motory Skupina Zavedení Nahrazují SN 2010 od 2011 CJ CI-4 SM 2004 do 2010 CI CD až CH-4 SL 2001 do 2004 CH CD až CG-4 SJ 1997 do 2001 CG-4 *) 1995 CD až CF-4 SH *) 1994 do 1996 CF-4 *) 1990 CD, CE SG *) 1989 do 1993 CF-2 1) *) 1994 CD II SF *) 1980 do 1988 CF *) 1994 CD SE *) 1972 do 1979 CE *) 1985 SD *) 1968 do 1971 CD-II 1) *) 1985 SC *) 1964 do 1967 CD *) 1955 Vyšší skupiny zahrnují skupiny nižší Zdroj: 04/ ) určeny jen pro dvoutaktní diesel motory *) již neužívané (vývojově opuštěné) skupiny

30 Teoretická část Výkonnostní klasifikace ACEA Klasifikace podle ACEA (Association des Constructeurs Européens d' Automobiles je platná od roku 1997 a nahradila dříve používanou klasifikaci CCMC) 3. Je rozdělena do 3 následujících skupin (Zehnálek, 2005): oleje pro zážehové a lehké vznětové motory, značené A/B oleje kompatibilní s katalyzátory pro zážehové a lehké vznětové motory, značené C oleje pro vysoce výkonné vznětové motory, značené E Výkonnostní stupeň je udáván pro daný typ motoru číslem (od 1 výše). V současné době se používají následující výkonnostní třídy ACEA: Oleje pro zážehové a lehké vznětové motory: A1/B1 Vícestupňový nízkoviskózní oleje s malým koeficientem tření zajišťující nízkou spotřebu paliva. A2/B2 Bežné vícestupňové oleje pro zážehové a vznětové motory. A3/B3 Nízkoviskózní vícestupňové oleje udržující viskozitní třídu během provozu s nízkou odparností. Olej zajišťující lépe čistotu motoru a jsou odolnější proti zahušťování ve srovnání s oleji třídy A1 a A2. A3/B4 - Oleje pro vysokovýkonné zážehové motory a vznětové motory s přímým vstřikováním paliva, vhodné také pro použití popsané v kategorii B3. A5/B5 - Vysoce stabilní oleje určené pro prodloužené výměnné intervaly ve vysoce zatěžovaných zážehových a vznětových motorech. Oleje s malým koeficientem tření a s vynikající vysokoteplotní střihovou stabilitou. Jsou vhodné jen pro speciálně konstruované motory. Oleje kompatibilní s katalyzátory pro zážehové a lehké vznětové motory: C1 - Oleje určené pro použití s katalyzátory DPF 4 a TWC 5 ve vysokovýkonných motorech požadující nízkoviskozní olej s nízkým SAPS 6 (Low SAPS) a s visko- 3 CCMC - Comité des Constructeurs d' Automobile du Marché Commun. 4 DFP = Diesel Particulate Filter, filtr pevných částic. 5 TWC = Three Way Catalyst, trojčinný katalyzátor. 6 SAPS = Sulphated Ash, Phosphorus Sulphur sulfátový popel, síra, fosfor.

31 Teoretická část 31 zitou HTHS vyšší než 2,9 mpa.s. Tyto oleje prodlužují životnost systémů DPF a TWC a snižují spotřebu paliva. C2 - Oleje pro použití s katalyzátory DPF a TWC ve vysokovýkonných motorech konstruovaných pro nízkoviskózní oleje s HTHSV vyšší než 2,9 mpa.s. Oleje prodlužují životnost katalyzátorů DPF a TWC a snižují spotřebu paliva. C3 - Oleje pro použití s katalyzátory DPF a TWC ve vysokovýkonných motorech. Prodlužují životnost katalyzátorů DPF a TWC. C4 - Oleje s nízkým obsahem SAPS, jsou určeny pro použití ve vysokovýkonných zážehových i vznětových motorech spolu s DPF i TWC. Třída C4 požaduje vysoké HTHS ( 3.5 mpa.s.) a nízký síranový popel ( 0,5%), zajišťuje tedy ochranu filtru pevných částic proti zanášení, ale zároveň poskytuje vynikající výkonnost. Oleje pro vznětové motory nákladních automobilů: E4 - Oleje poskytující vynikající ochranu čistoty válců proti opotřebení a sazím. Jsou doporučeny pro vysokovýkonné motory, splňující emisní limity Euro 1, Euro 2, Euro 3 a Euro 4, pracující za těžkých podmínek, např. prodloužené výměnné intervaly, podle doporučení výrobce motoru. Jsou vhodné pro motory bez filtru pevných částic a pro některé motory vybavené recirkulací výfukových plynů, nebo systémem SCR (selektivní katalytická redukce NOx), podle doporučení výrobce motoru. E6 - Oleje poskytující vynikající ochranu čistoty válců proti opotřebení a sazím. Jsou doporučeny pro vysokovýkonné motory, splňující emisní limity Euro 1, Euro 2, Euro 3 a Euro 4, pracující za těžkých podmínek, např. prodloužené výměnné intervaly, podle doporučení výrobce motoru. Jsou vhodné pro motory se systémy EGR 7, DFP a systémem SCR 8 NOx. Třída E6 je zvlášť doporučena pro motory s filtry pevných částic a je kvalifikována v kombinaci s palivem s nízkým obsahem síry (max. 50 ppm) E7 - Oleje poskytující účinnou ochranu čistoty a proti oleštění válců. Poskytují dále zlepšenou ochranu proti opotřebení, úsadám a sazím. Jsou doporučeny 7 EGR = Exhaust Gas Recirculation, recirkulace výfukových plynů. 8 SCR NO x= Selective Catalitic Reduction selektivní katalytická redukce NOx: úprava složení výfukových plynů močovinou (činidlo AdBlue = 32,5% vodný roztok močoviny).

32 Teoretická část 32 pro vysokovýkonné motory, splňující emisní limity Euro 1, Euro 2, Euro 3 a Euro 4, pracující za těžkých podmínek, např. prodloužené výměnné intervaly, podle doporučení výrobce motoru. Jsou vhodné pro motory bez filtrů pevných částic a pro většinu motorů vybavených recirkulací výfukových plynů, nebo systémem SCR. E9 oleje s limitovaným podílem sulfátového popela, fosforu a síry. ACEA E9 obsahuje mnoho prvků, v Severní Americe uznavané specifikace API CJ-4. Jsou vhodné pro motory se systémy EGR, DFP a systémem SCR NOx. E9 předpokládá základní využití pro Euro VI legislativy emisí. Kategorie E1 byla vyřazena v roce 2001, E2 roku 2008, kategorie E3 a E5 od roku 2004 neužívány. ( Specifikace JASO Výše zmiňované klasifikace nejsou vhodné pro kvalitativní posuzování motorových olejů pro motocykly. Posuzování podle klasifikace ACEA není reálné, její nejnovější třídy kladou velký vliv na úsporu paliva za úpravy snižování tření. Navíc se u motocyklů vyskytují odlišné konstrukční prvky, např. mokrá spojka, kde není možné použití klasického automobilového oleje (Vlk, 2006). Také pro to, vznikla v roce 1999 zásluhou tzv. Velké čtyřky (Honda, Ka asaki, Suzuki, Yamaha) v platnost nová specifikace JASO pro hodnocení olejů pro čtyřdobé motory motocyklů. Důležitou součástí testovacích procedur je právě test tření na mokré spojce. V platnosti jsou tři třídy dle JASO: MB, MA a nejnovější MA2. Valná většina nabízených olejů splňovala přísnější kritéria třídy MA, proto v roce 2006 vzniklo rozdělení této třídy a definování přísnějších hodnot pro třídu MA2. Specifikace JASO T904 MA/MB zahrnuje celý soubor fyzikálních a chemických zkoušek a navíc test tření na mokré spojce. V následující Tabulce 6 jsou měřené hodnoty spadajících do jednotlivých tříd:

33 Teoretická část 33 Tab. 6 Jaso MA1/MA (MA) 2006(MA1) 2006(MA2) DFI (Index dynamického tření) SFI (Index statického tření) STI (Index času zastavení) Zdroj: 04/2014. Je nutné poznamenat, že soubor testů JASO, také zahrnuje testy viskozity HTHS a střihové stability, tedy důležité faktory pro motocyklové motory a jejich převodovky. 2.4 Motocyklové motorové oleje V publikaci (Cihlář a kol., 2008) se uvádí, že oleje pro mazání čtyřdobých motorů motocyklů jsou sice podobné automobilovým motorovým olejům, ale nejsou zcela stejné. K porovnání kvality olejů pro výkonné vysokootáčkové motocyklové motory nestačí obvyklé srovnání jejich druhu, viskozity a výkonnosti. Řada výrobců proto již vyvinula speciální oleje, které odpovídají odlišným požadavkům na mazání motocyklových motorů. Cihlář a kol. (2008) dále uvádějí, že moderní motocyklové čtyřdobé motory jsou vysokootáčkové motory s velkým litrovým výkonem, mají menší olejové náplně a navíc mají ve většině případů společnou náplň pro mazání motoru i převodů. Dále se u motocyklů (až na výjimky) vyskytují konstrukční prvky, které jsou u automobilů naprosto neznámé, například mokrá spojka, mokrá volnoběžka startéru. Tyto skupiny, které běží v lázni motorového oleje, kladou protichůdné požadavky na motorový olej. Základním úkolem motorového oleje je snižovat tření, ale na určitých plochách musí být jistá hodnota tření zachována. Je tedy vyloučeno použití moderních automobilových olejů, které jsou za účelem úspory paliva upraveny pro minimalizaci tření. Pro motocyklové motory jsou vyžadována maziva s velkou zatížitelností, vysokou tepelnou stabilitou a dobrou odolností vůči střihovému namáhání. Tento parametr je nezbytný pro spolehlivou funkci a životnost převodovky, představuje odolnost olejového filmu proti jeho přerušení na zubech ozubených kol. Je definován tzv. indexem střihové stability systémem SSI 9. Jeho nízká hodnota, okolo SSI = 20, označuje výbornou stabilitu. Typický automobilový motorový olej 9 SSI= Shear Stability Index = index střihové stability.