Minerálne oleje - sú v podstate zmesi uhľovodíkov, získavajú sa prevažne z ropy (tiež z dechtu, živičnej bridlice a pod.). V rafinériách sa surová ropa rozdestiluje na jednotlivé frakcie, z týchto sa ďalšími rafináciami, filtráciami a inými chemickými procesmi odstraňujú nežiadúce látky. Získajú sa oleje s nízkym bodom tuhnutia, ktoré sa ďalej používajú ako základové oleje pri výrobe rôznych druhov olejov
Syntetické oleje – sú úzka frakcia uhľovodíkov, ktorá sa nezískava z ropy, ale syntézou uhľovodíkov. Tieto sú pripravované úpravou vhodných chemických surovín (polyolefíny, polyzobutylén, polypropylén, alkybenzény, estery organických kyselín a alkoholov, polyglykoly, halogénové oleje a pod.). Tieto oleje majú vyššiu odolnosť proti vysokým teplotám, vyššiu tekutosť pri nižších teplotách, mazivosť, vyššiu viskozitu ako ropné oleje.
Polosyntetické oleje – sú minerálne oleje so syntetickými komponentmi. Vyrábajú sa pridaním syntetickej zložky do minerálneho oleja. Syntetických komponentov je spravidla viac než polovica.
Funkcie motorového oleja
- mazanie (obmedzenie styku) pohybujúcich sa súčiastok
- chladenie, odvodom tepla vzniknutého trením a horením
- udržovanie čistoty motora zachytávaním nečistôt
- ochrana pred koróziou
- tesniaca funkcia – medzi piestnymi krúžkami znižuje tlakové straty
- tlmí hluk vznikajúci pohybom súčiastok a ukľudňuje chod motora
Motorový olej je technologicky veľmi zložitý výrobok, vlastnosti ktorého sa klasifikujú radom technických parametrov. Pre výber optimálneho motorového oleja z hľadiska konečného užívateľa však stačia iba dve základné špecifikácie, a to: viskozita a výkonnostná kategória.
Viskozita (väzkosť, čiže opak tekutosti) mazacieho oleja nie je konštantná veličina, ale mení sa v závislosti od vonkajších podmienok. Počas činnosti motora sa mení teplota a tlak, a je žiadúce, aby sa viskozita oleja v týchto podmienkach menila čo najmenej. Viskozita je odpor, ktorým tekutina pôsobí proti silám snažiacim sa pohnúť jej najmenšie častice. Na stykovej ploche dvoch vrstiev tekutiny pohybujúcej sa rôznou rýchlosťou sa viskozita prejavuje napätím, ktorým sa rýchlejšia vrstva snaží zrýchliť pomalšiu a tá naopak spomaľuje rýchlejšiu. Ovplyvňuje tokové vlastnosti, určuje režim mazania, tvorbu a únosnosť mazacieho filmu, tesniacu schopnosť a čerpateľnosť.
Viskozita sa stanovuje podľa času prietoku daného množstva kapilárou pri danej teplote. Dynamická viskozita vyjadruje vzťah miery trenia prúdiacej kvapaliny pri rýchlosti 1m2s-1. Jednotkou je Pa s. Kinetická viskozita vyjadruje pomer dynamickej viskozity a hustoty. Jednotkou je m2s-1.
Vplyvom tlaku a teploty sa mení viskozita oleja – mierou tejto závislosti je koeficient viskozity – viskozitný index (VI) - bezrozmerová veličina udávajúca vplyv teploty na viskozitu oleja pri porovnaní dvoch radov štandartných olejov. Čím vyššia je hodnota VI, tým menej sa mení viskozita pri zmenách teploty motora a tým je olej kvalitnejší. Viskozitný index sa uvádza v katalógoch výrobcov automobilových mazív.
Špecifikácia SAE
Na bežné označenie viskozitných vlastností motorového oleja sa používa výlučne špecifikácia SAE (Society of Automotive Engineers, USA). Táto norma používa na klasifikáciu olejov 6 zimných tried (označených číslom a písmenkom "W") a 5 letných tried (označených číslom). Číslo je len označenie triedy a nevyjadruje vzťah k žiadnej fyzikálnej veličine.
norma SAE J300
Zimné triedy: OW, 5W, 10W, 15W, 20W a 25W
Letné triedy: 20, 30, 40, 50 a 60
Zimné označenie vymedzuje tzv."štartovateľnosť" motora pri nízkych teplotách. Všeobecne platí, že čím nižšie je číslo zimnej triedy, tým nižšia môže byť teplota okolia pri zachovaní dostatočnej tekutosti oleja na ľahké zapínanie motora (t.j. olej nie je príliš "hustý"). Oleje OW umožňujú bezproblémové štartovanie motora aj pri teplotách pod -50 °C, oleje 5W pri teplotách okolo - 40 °C atd. (platí to len orientačne, tento údaj do značnej miery závisí na type a veľkosti motora). Letné označenie garantuje dostatočnú viskozitu oleja pri vysokých letných teplotách. Všeobecne platí, že čím vyššie je číslo letnej triedy, tým vyššia môže byť teplota okolia pri zabezpečení dostatočného mazania motora (t.j. olej nie je príliš "riedky"). V praxi sa ukázalo, že v európskych klimatických podmienkach úplne postačujú triedy 40, resp. 50, oleje triedy 60 môžu zapríčiniť mierne zníženie výkonu motora. V súčasnosti sa prakticky výhradne používajú tzv. viacstupňové (multigrádne) motorové oleje, ktoré umožňujú celoročné bezpečné mazanie motora v rozličných klimatických podmienkach. Označujú sa kombináciou zimnej a letnej triedy, typické sú napr.: OW-40, 5W-40 alebo 5W-50, 10W-40 a 15W-40.
Výkonová špecifikácia
Charakterizuje okamžité aj dlhodobé vlastnosti motorového oleja pri rôznych formách prevádzkového zaťaženia. Hodnotené sú vlastnosti, napríklad ochrana proti oteru, oxidácii a korózii stien valcov a ložísk, ochrana proti tvorbe usadenín pri vysokých teplotách, oxidačná stabilita, penenie oleja, úspora paliva atď. Na označenie výkonnostnej kategórie motorových olejov sa používajú tieto normy:
a) špecifikácia API (American Petroleum lnstitute, USA)
b) klasifikácia CCMC (Comitee des Constructeurs d'Automobile du Marché Commun, EU)
c) klasifikácia ACEA (Association des Constructeurs Europeenes d'Automobile, EU)
d) firemné normy výrobcov motorov a vozidiel
e) špecifikácia MIL-L (normy americkej armády)
f) iné špecifikácie (napr. ILSAC)
V súčasnosti majú na určenie výkonovej kvality oleja dominantný význam špecifikácie API, ACEA a firemné normy popredných výrobcov automobilov. Klasifikácia CCMC je zastaraná a jej používanie je len dočasné. Špecifikácia MIL-L sa uplatňuje v kategórii úžitkových vozidiel.
Špecifikácia API
Táto norma rozlišuje motorové oleje podľa typu motora na: zážihové (benzínové) označené písmenom "S" (Service) a vznetové (naftové) označené písmenom "C" (Commercial). Výkonový stupeň je vyjadrený pre daný typ motora ďalším písmenom (od "A" vyššie). Čím je toto písmeno v abecede ďalej, tým kvalitnejší je olej. Spravidla platí, že ak je ako prvá uvedená špecifikácia "S", je olej určený predovšetkým pre benzínové motory, ak "C" , pre naftové motory.
Napr. SJ/CF - olej prioritne pre benzínové motory, použiteľný aj pre naftové motory CE/SG - olej prioritne pre naftové motory, použiteľný aj pre benzínové motory.
Špecifikácia API odráža vývoj mazív na americkom kontinente, preto pri vyšších triedach nevyhovuje tak úplne podmienkam pre európske motory (americké a európske motory sú konštrukčne, objemovo a výkonovo odlišné, čo sa okrem iného prejavuje aj v odlišných nárokoch na obsah prísad tvoriacich pri spaľovaní popol).
SA Oleje bez prísad do motorov pracujúcich v miernych podmienkach. Boli určené pre mazanie motorov automobilov vyrobených v rokoch 1940-1950.
SB Oleje do benzínových motorov automobilov. Obsahujú jednoduché prísady proti vytváraniu vysokotepelných usadenín, nízkotepelných kalov, korózii a opotrebovaniu. (motory vyrobené 1954-1967)
SC Oleje do benzínových motorov. Obsahujú prísady proti vysokotepelným usadeninám, nízkotepelným kalom, korózii a opotrebovaniu. (motory vyrobené 1964-1967)
SD Minerálne oleje do benzínových motorov. Obsahujú prísady skupiny SC a lepšie znášajú aj dlhodobé zaťaženie motorov, pretože obsahujú vysokotlakové, viskozitné a protioterové prísady. Ide o skupinu, ktorej oleje boli a aj v súčasnosti najčastejšie používané.(motory vyrobené od 1968)
SE Oleje do benzínových motorov osobných automobilov. Obsahujú prísady proti vysokotepelným usadeninám, nízkotepelným kalom, korózii a opotrebovaniu. (motory vyrobené 1972-1979)
SF Oleje do benzínových motorov osobných automobilov vyrobených od roku 1980. Obsahujú prísady proti vysokotepelným usadeninám, nízkotepelným kalom, korózii a opotrebovaniu.
SG Oleje do benzínových motorov osobných a ľahkých nákladných automobilov, modelov od roku 1989. Oleje vyhovujú aj nárokom výkonnostnej triedy CC pre naftové motory. Môžu sa používať i v naftových motoroch, kde sa odporúča výkonnostná trieda SE či SE-CC, tiež SF či SF-CC. Oleje zaradené v tejto triede môžeme spravidla používať vo vozidlách s katalyzátorom.
SH Oleje do benzínových motorov rovnakého určenia ako oleje výkonnostnej triedy SG, sú však testované so sprísnenými požiadavkami na reprodukovateľnosť motorových skúšok podľa Code of Practice. Táto trieda bola zavedená v roku 1993 a prakticky zaručuje možnosť maximálneho využívania výmenných intervalov odporučených výrobcami automobilov.
SJ Plnosyntetické oleje do benzínových motorov. Triedu zaviedli 1.1.1997.
CA Oleje do benzínových motorov a nepreplňovaných naftových motorov spaľujúcich palivo s malým obsahom síry v miernych prevádzkových podmienkach. (motory vyrobené 1940-1960)
CB Oleje do benzínových motorov a nepreplňovaných naftových motorov spaľujúcich palivo s väčším obsahom síry. Sú v nich prísady proti korózii a vysokotepelným usadeninám. (motory vyrobené 1949-1964)
CC Oleje do nepreplňovaných alebo čiastočne preplňovaných naftových motorov pracujúcich pri vysokých otáčkach a veľkom zaťažení, s palivom so širokými kvalitatívnymi parametrami, ktoré vyžadujú veľmi účinnú ochranu proti vysokotepelným usadeninám a proti korózii ložísk. (motory vyrobené 1964-1967)
CD Oleje do preplňovaných naftových motorov spaľujúce motorovú naftu s premenlivým a vysokým obsahom síry. Obsahujú prísady, ktoré majú schopnosť potláčať vznik opotrebovania a korózie.(motory vyrobené 1970-1979)
CE Oleje do preplňovaných a vysoko preplňovaných naftových motorov pracujúcich v ťažkej prevádzke. Môžu nahrádzať aj oleje triedy CD.(motory vyrobené od 1983)
CF Oleje do štvortaktných naftových motorov, najmä motorov do terénnych automobilov spaľujúcich motorovú naftu s obsahom síry viac ako 0,5%.
CF2 Oleje pre dvojtaktné naftové motory vyžadujúce kontrolu oteru a tvorby usadenín.
CF4 Minerálne a polosyntetické oleje pre veľkoobjemové alebo rýchlobežné naftové motory pracujúce najmä v diaľničnej prevádzke.
CG4 Oleje pre zvlášť vysoko namáhané rýchlobežné naftové motory spaľujúce v diaľničnej prevádzke motorovú naftu s 0,05% obsahom síry a pri terénnom použití motorovú naftu s 0,5% obsahom síry
Klasifikácia CCMC
Ako reakcia európskych výrobcov automobilov na nie celkom vyhovujúcu špecifikáciu API pre európske typy motorov vzniklo v roku 1972 Združenie konštruktérov automobilov - CCMC, ktorého klasifikácia delí motorové oleje do troch skupín - oleje pre zážihové motory (označené písmenom "G" = Gasoline), oleje pre vznetové motory (označené "D" = Diesel) a oleje pre vznetové motory osobných automobilov (označené "PD" = Passenger Diesel). Výkonový stupeň pre daný typ motora je označený číslom (od "1" vyššie). Čím je toto číslo vyššie, tým kvalitnejší je olej. V súčasnosti sa od klasifikácie CCMC postupne upúšťa a nahrádza sa klasifikáciou ACEA.
V poslednej dobe sa používali nasledujúce výkonnostné triedy CCMC:
G4 (od r. 1989) oleje so zvýšenou oxidačnou stabilitou, zredukovanou tvorbou kalov a zvýšenou ochranou proti opotrebovaniu
G5 (od r. 1989) oleje spĺňajúce najprísnejšie predpisy pre ekonomické tzv.:“energy conserving“ oleje, vlastnosti vylepšené oproti G4
D4 (od r. 1989) oleje so zlepšenou ochranou pred zahusťovaním a opotrebovaním náhonu ventilového rozvodu, zachovávajúce vyššiu čistotu piestu atď.
D5 (od r. 1989) ako D4, ale spĺňa prísnejšie požiadavky a umožňuje predĺženie lehoty medzi výmenami olejovej náplne
PD2 (od r. 1989) spĺňa vyššie požiadavky na čistotu piestu v turbodieselových motoroch osobných áut
Klasifikácie ACEA
Združenie CCMC bolo v roku 1991 nahradené Asociáciou európskych konštruktérov vozidiel - ACEA, ktorá koncom roka 1995 vydala vlastné výkonové špecifikácie motorových olejov. Klasifikácia ACEA delí oleje do troch skupín - oleje pre zážihové motory (označené písmenom "A"), oleje pre vznetové motory osobných a ľahkých úžitkových vozidiel (označené "B") a oleje pre vysokovýkonné vznetové motory (označené "E"). Výkonový stupeň je vyjadrený pre daný typ motora číslom (od "1" vyššie). Čím je toto číslo vyššie, tým je kvalitnejší olej.
V súčasnosti sa používajú nasledujúce výkonnostné triedy ACEA:
A1-96 (od r. 1996) oleje s vysokou ochranou piestu pred tvorbou usadenín, tvorbou kalov a opotrebovaním a odolnosťou voči oxidácii pri vysokých teplotách. Zamerané na maximálne ekonomické využitie paliva.
A2-96 (od r. 1996) oleje s vysokou ochranou piestu pred tvorbou usadenín, tvorbou kalov a opotrebovaním a odolnosťou voči oxidácii pri vysokých teplotách. Zamerané na maximálne ekonomické využitie paliva, lepšia ochrana ložísk, vyššia výkonnosť ako pri CCMC G4
A3-96 (od r. 1996) oleje s vysokou ochranou piestu pred tvorbou usadenín, tvorbou kalov a opotrebovaním a odolnosťou voči oxidácii pri vysokých teplotách. Zamerané na maximálne ekonomické využitie paliva, lepšia ochrana ložísk, vyššia výkonnosť ako pri CCMC G4, odolnosť voči oxidácii pri vysokých teplotách vyššia než pri A1 a A2, vyššia výkonnosť ako pri CCMC G5
B1-96 (od r. 1996) oleje s vysokou ochranou piestu pred tvorbou usadenín a vačiek proti opotrebovaniu, dobré rozptyľovanie sadzí, maximálne ekonomické využitie paliva
B2-96 (od r. 1996) oleje s vysokou ochranou piestu pred tvorbou usadenín a vačiek proti opotrebovaniu, dobré rozptyľovanie sadzí, maximálne ekonomické využitie paliva, lepšia ochrana ložísk, vyššia výkonnosť než pri CCMC PD2
B3-96 (od r. 1996) oleje s vysokou ochranou piestu pred tvorbou usadenín a vačiek proti opotrebovaniu, dobré rozptyľovanie sadzí, maximálne ekonomické využitie paliva, lepšia ochrana ložísk, vyššia výkonnosť než pri CCMC PD2, lepšia ochrana vačiek voči opotrebovaniu, kontrola viskozity a rozptyľovania sadzí
E1-96 (od r. 1996) oleje s vysokou ochranou piestu pred tvorbou usadenín a vačiek voči opotrebovaniu, lepšou než pri CCMC D4
E2-96 (od r. 1996) oproti E1-96 lepšie vlastnosti, hlavne vyššia čistota a nižšie opotrebovanie
E3-96 (od r. 1996) ako E2-96, lepšia ochrana vačiek voči opotrebovaniu, kontrola viskozity a rozptyľovania sadzí vyššia výkonnosť ako pri CCMC D5
E1-9x (vo vývoji) oleje pre vznetové motory najvyššej výkonnostnej úrovne (tzv.SHPD – Super High Performance Diesel)
Firemné normy výrobcov automobilov a motorov
Mnohí výrobcovia automobilov a motorov požadujú od motorových olejov splnenie dodatočných požiadaviek, ktoré nie sú zahrnuté v metodike testov API alebo ACEA (zahrnutá je napríklad kompatibilita s tesniacimi materiálmi a pod.). V kategórii osobných automobilov sa najčastejšie uvádzajú normy VW/AUDI, BMW a PORSCHE, v kategórii úžitkových vozidiel zasa normy MERCEDES BENZ (MB), MAN a VOLVO.
Najčastejšie odkazy bývajú na normy VW, MB a MAN
VW501.01 zodpovedá ACEA A2-96, oleje pre benzínové a nepreplňované naftové motory
VW500.00 zodpovedá ACEA A3-96, oleje pre benzínové a nepreplňované naftové motory, je uprednostňovaná viskozita SAE 5W-x 10W-40, pri použití týchto olejov dochádza k úspore paliva
VW505.00 zodpovedá ACEA B3-96, oleje pre všetky typy naftových motorov vrátane preplňovaných
MB227.0/1 zodpovedá ACEA E1-96 , oleje pre nepreplňované naftové motory, výmenná lehota 15000 km
MB228.0/1 zodpovedá ACEA E2-96, oleje pre nepreplňované a preplňované naftové motory, výmenná lehota 30000 km
MB228.2/3 zodpovedá ACEA E3-96, oleje pre nepreplňované a preplňované naftové motory, predĺžená lehota výmeny oleja (45000 km)
MB228.4/5 zodpovedá ACEA E4-9x, oleje pre motory nákladných vozidiel vyrobené po roku 1996, veľmi dlhé výmenné lehoty (60000 km)
Párne čísla za bodkou (0,2,4) znamenajú monográdne oleje, nepárne čísla (1,3,5) multigrádne oleje. Uvedené lehoty pre výmenu oleja platia len pre diaľkovú dopravu (po najazdení okolo 100000 km za rok).
MAN270/271 zodpovedá ACEA E2-96 a API CD/SF
MANM3275 zodpovedá ACEA E3-96
MANM3277 zodpovedá ACEA E4-9x, podobné s MB228.5
Špecifikácia MIL-L
V kategórii úžitkových automobilov sa uvádzajú pre motorové oleje nasledujúce normy americkej armády:
MIL-L2104D (od r.1983) zodpovedá API CD-II, multigrádne oleje pre benzínové a dvojtaktné naftové motor
MIL-L2104E/F(od r.1988) zodpovedá API SF/CD-II, CE, multigrádne oleje pre benzínové a naftové motory vrátane naftových dvojtaktných. (Platnosť týchto noriem skončila v roku 1997, nahradila ich špecifikácia API.)
MIL-L4615E (od r.1990) zodpovedá API SG/CC, predovšetkým oleje pre benzínové motory pracujúce v nebojových podmienkach, určené pre účely americkej štátnej správy. (Platnosť tejto normy skončila v roku 1991, kedy bola nahradená špecifikáciou API.)
Ostatné
Okrem uvedených špecifikácií sa najnovšie možno stretnúť aj s ďalšími normami. Medzi tie, ktoré sa postupne čoraz viac presadzujú, patrí predovšetkým špecifikácia ILSAC (International Lubricant Standartisation Advisory Comitee, Medzinárodný poradný výbor pre štandardizáciu mazív).
V súčasnosti existujú 2 triedy ILSAC:
GF-1 je ekvivalent API SH s požiadavkou na 2,7 % úspory paliva
GF-2 ako GF-1 a navyše musí vyhovovať nárokom na zvýšenú úsporu paliva (VI-A), nižší obsah fosforu v oleji (max 0,1 %), nižšiu odparovateľnosť (pri OW a 5W), dodatočne sa testuje penivosť, tvorba usadenín a čerpateľnosť.
Klasifikácia maloobjemových zapaľovacích dvojtaktných motorov
Dvojtaktné benzínové motory motocyklov, mopedov, skútrov, reťazových píl, sekačiek na trávu a prívesné lodné motory sa klasifikujú v závislosti na výkone motora podľa noriem API, JASO, NMMA.
Pre jednostopové vozidlá sa používajú nasledujúce výkonové triedy:
API TA / JASO FA Mopedy a malé motory
API TB / JASO FB Skútre a iné vysoko zaťažované malé motory 50 - 200 ccm
API TC / JASO FC Rôzne vysokovýkonné motory
Pre lodné motory sa používajú nasledujúce výkonové normy:
NMMA TC-W zastaralé
NMMA TC-WII zastaralé
NMMA TC-W3 oleje pre všetky lodné motory
NMMA = National Marine Manufacturers Association
Významné inštitúcie v oblasti olejárskeho priemyslu
AAMA American Automobile Manufacturers' Association (FORD, GM, CHRYSLER)
Asociácia amerických výrobcov automobilov
ACEA Association des Constructeurs Europeenes d'Automobile Asociácia európskych konštruktérov vozidiel
API American Petroleum Institute Americký petrochemický inštitút
ASTM American Society for Testing and Materials Americká spoločnosť pre skúšobníctvo a materiály
ATC Technical Committee of Additive Suppliers in Europe (Additive Technical Comitee) Technický výbor európskych dodávateľov aditív
ATIEL Association Technique de l'Industrie Européen des Lubrifiants Asociácia európskych výrobcov priemyselných mazív
CCMC Comitee des Constructeurs d'Automobile du Marché Commun Združenie európskych konštruktérov automobilov
CEC Coordinating European Council for Performance Test Development of Engine Lubricants and Fuels Koordinačný európsky výbor pre rozvoj výkonnostných testov motorových mazív a palív
CMA Chemical Manufacturers' Association Asociácia výrobcov chemických produktov
EMA Engine Manufacturers' Association Asociácia výrobcov motorov
ILSAC International Lubricant Standartisation Advisory Comitee Medzinárodný poradný výbor pre štandardizáciu mazív SAE Society of Automotive Engineers
Spoločnosť automobilových inžinierov