Szájbarágó: a motorolaj

A hazai motorolaj-fejlesztés olyannyira létező dolog, hogy személyesen találkozhattam a vezetőjével, Nemesnyik Ákossal. Ha valaki úgy képzel egy olajfejlesztőt, hogy egy könyékig kőolajos ember, a kezében mindenféle kémcsövekkel, akkor elárulom: óriási tévedés. A motorolajokat is rendszerint számítógépen tervezik, akárcsak a motorokat.

Lehet, hogy kissé illúzióromboló, de a kenőanyag-gyártók valójában úgynevezett  formulákat alkamaznak három-négy nagy adalékgyártótól, ezeket illesztik a megfelelő alapolaj-keverékhez. Mi ennek az értelme? Egy-egy olajféle kifejlesztése milliós tétel, és ez dollárban értendő összeg, rengeteg fékpadi és gyakorlati méréssel. Sok autógyártó a szabványos osztályozáson (API/ACEA) felül speciális követelményeket ír elő a motorjaiba való olajokhoz. (Az ezek teljesítéséről szóló  jóváhagyások megtalálhatók a flakonokon. A General Motors, a Mercedes, a VW-csoport és még sorolhatnánk, például a dízel részecskeszűrők, a hosszú olajcsere-periódus, vagy a PD TDI-k szükségletei szerint ír elő extra tulajdonságokat.) Ez is növeli a költségeket, mert a gyártói minősítések további teszteket igényelnek.

Az adalékgyártók ezeket a teszteket elvégzik, így egy adott adalékcsomag a megfelelő alapolajhoz keverve azt fogja tudni, amit a specifikációjában megadtak. A magas költségek így eloszlanak a formulákat megvásárló kenőanyaggyártók között, akik ugyanabból a néhány tucat formulából építkeznek az egész világon.

De ne rohanjunk előre, hanem nézzük az alapoktól!

Mi van a flakonban?

Ugye, milyen egyszerű? A mai legmodernebb motorolajokban kábé nyolcvan százalék az alapolaj, a maradék húsz pedig adalék. Az arányok attól függően változnak, milyen viszkozitású, teljesítményszintű az adott olaj. Az egyszerűbb olajoknál kevesebb az adalék, az átlag 15 százalék körül van, de az ásványiolaj-bázisú, legolcsóbb olajokban még ennél is kevesebb. Persze nem volt mindig ennyi adalék a motorolajokban: a negyvenes években még alig két százalék volt az arányuk. A tíz százalékot a kilencvenes évek olajai érték el, és hat-hét éve még 14-16 százalék volt a csúcs.

Mi az, hogy bázisolaj?

Más szóval alapolaj. Régen mindenféle kőolaj-finomítványokból állt, ma már részben, vagy teljes egészében használnak szintetikus alapolajokat is, ezek drágábbak, és kedvezőbbek a tulajdonságaik. Na de mi az, hogy szintetikus? Egyszerűen annyit jelent, hogy nem a természeti erők hozták létre mindenféle elhalt őslények maradványaiból, hanem vegyi üzemekben jöttek létre. Tény, hogy az alapanyag többnyire a kőolaj, de a folyamattal kapcsolatban szeretném elkerülni a hidrokrakkolás szó bővebb kifejtését. Magyarországon ásványi alapolaj készül, a szintetikus bázisolajokat importálják, főleg a Távol-Keletről, Ázsiából.

Ásványi vagy szintetikus?

Az alapolajokat ötféle csoportba sorolják, de ez ne zavarjon meg senkit, ebből háromfélével találkozhat. Alapvetően az alapolaj felelős hideg oldali viszkozitásért, amit -15 °C alatti hőfokon mérnek (a 20W-s olajat mérik -15 fokon, 5W-nként öt fokkal csökken a mérési hőmérséklet, azaz a 0W-s olajok viszkozitását már -35 fokon mérik). A hidegoldali viszkozitást a motorolaj viszkozitási osztályának jelzésében (pl 10W-40) a W betű előtt lévő szám jellemzi. Ez minél nagyobb, az olajnak annál nagyobb a folyadéksúrlódása. Az autószerelők nyelvén annál sűrűbb, vagy vastagabb, vagyis annál tovább tart neki, míg indítás után eljut mindenhová.

Az ásványi alapolajok egyszerű kőolajfinomítványok, a bibi csak az, hogy a kőolaj valójában nagyon sokféle lehet – ennek, és a finomítási folyamatnak a függvénye az alapolaj minősége. Hogy mi számít jó kőolajnak? Amiből kevés nem odavaló anyagot (kén, viasz, stb) kell eltávolítani ahhoz, hogy használható alapolaj legyen. Mint a MOL-LUB-nál megtudtam, ilyen szempontból a hazai kőolaj előnyösebb, mint a Barátság kőolajvezetéken érkező. Ma már lényegében csak a 15W-40, és hasonló régi vágású olajok alapja, 10W hidegoltali viszkozitás alá nemigen lehet menni ásványi alapú olajjal.

A másik csoport a szintetikus olajok alapanyaga, de ilyenek kerülnek az úgynevezett rész-szintetikus motorolajok bázisolajaiba is, az ásványi alapolaj mellé. Ezek úgynevezett hidrokrakkolt, hidroizomerizált olajok, amit ne is akarjunk tudni, hogy micsoda. A lényeg, hogy elágazóbbak a molekuláik szénláncai. A világon pár kőolajfeldolgozó üzemben zajlanak azok a reakciók, melynek végeredménye egy minden téren egészen jól teljesítő alapolaj, kisebb párolgási veszteséggel, jó öregedésállósággal, megfelelő hidegindíthatósággal. Lényegében a nagy mennyiségben használt motorolajok alapja, ma tipikusan a 10W..., 5W... kezdetű viszkozitási osztályokhoz.

A teljesen, alias full-szintetikus motorolajokhoz már kémiai szintézissel állítják elő az alapolajat, amit poli-alfa-olefinnek hívnak. Mi az előnye? Hát az, hogy a vegyészek pontosan be tudják állítani, milyen hosszú molekulákból álljon az anyag, tehát nem egy anyagkatyvasz, hanem elég homogén a végeredmény. Stabil, bírja a meleget, lassan öregszik, kiváló hidegindíthatóságot ad, az extrém körülményeket is bírja. És persze jó drága, ezek leginkább a 0W-kezdetű fullszintetikus olajok, bár elvileg akár 20W-set is készíthetnének ilyen technológiával, igaz, ez nem jellemző.

Miért kell ennyi minden bele?

Ez a legnehezebb kérdés, egyszerűen azért, mert a motorolajoknak, és úgy általában a kenőanyagoknak több feladatuk is van, nem csak a kenés. Az olaj nagyon sok alkatrészt hűt is, olyannyira, hogy bizonyos motorokon olajhűtőket is használnak az olaj visszahűtésére. Az olaj feladata a szennyeződések lerakódásának meggátlása is, ebben a dízelmotorok kormától a fém kopadékig, igen sok minden benne van. A motor ráadásul nem egy barátságos környezet, az égéstermékekből savak keletkeznek, amelyek korróziót okozhatnának, ha az olaj nem gátolná ezt.

De nézzük csak tételesen, mit is kotyvasztanak az olajba!

- viszkozitás-módosító: ennek köszönhetjük, hogy nem kell télre és nyárra más olajat használnunk, mint apáinknak. Ezek a rafinált anyagok hosszú szénláncú molekulák, amelyek hidegen kis gombócként összegömbölyödnek, ettől az olaj „híg” marad. A hőmérséklet növekedésének hatására az alapolaj viszkozitása csökkenne, de a hő hatására a kis gömböcök fellazulnak, megnőnek. Ettől az olaj viszkozitása nem csökken a kívánt szint alá. A viszkozitás-módosítók a melegoldali, üzemi viszkozitásért felelnek (100 fokon mérik), azaz az olajflakonon a kötőjel utáni értékért.

- folyáspont-módosító: ha az olaj megdermed, mint a kacsazsír a hűtőben, a motort nem lehet beindítani. A folyáspont módosító a dermedési hőmérsékletet a mínusz pár fokról mínusz 25-30 fok alá is leviheti.

- detergensek: az égés során keletkező savakat semlegesítik, védik a fémet a korróziótól, megtisztítják a lerakódásoktól.

- habzásgátlók: a detergensek hasonlóan működnek, mint a szappan. És hasonlóan habzanának is, ha nem akadályoznák meg.

- diszpergensek: a fém kopadékokat, szennyeződéseket tartják lebegésben az olajban, ezek lerakódását, kiülepedését gátolják meg. Egy dízelekhez készített mai csúcsolaj akár a saját tömegének 5 százalékának megfelelő kormot is képes lebegésben tartani, amitől az öreg szerelő szakik rosszul vannak, de ettől még az olaj kiválóan ken, bizony.

- oxidációgátlók: az alapolaj szénláncát óvják az oxidációtól, a hosszú olajcsere-periódus nekik (is) köszönhető.

- súrlódás-módosítók: ez kicsit bonyolultabb kérdés. A motorban több súrlódási állapot fordul elő. Nézzük például a főtengely-csapágyakat: bár ezek hivatalosan siklócsapágyak, amikor a motor már jár, a főtengelycsap a túlnyomáson érkező olajon fut, nem a csapágyfémen. (Ezért helyesebb hidrodinamikus csapágyként szólítani őket, ha legközelebb összefutnak velük.)

Csakhogy motorindításkor még befigyel a klasszikus fém a fémen állapot, majd az úgynevezett vegyes súrlódás, amikor a fémfelület  egyenetlenségei még nagyobbak, mint az olajfilm vastagsága, tehát néha érintkeznek egymással.

Vannak olyan részek is, ahol lehetetlen olajfilmet létrehozni, például a vezérműbütyök és a szelepemelő tőke között. Mivel az érintkező felület végtelenül kicsi, a nyomóerő viszont hatalmas, itt olaj meg nem marad.

A hasonlóan kínos szituációkban jönnek a kopástól védő adalékok. A vegyes súrlódási állapotban az AW- adalékok (AntiWear-kopásgátló) képeznek a fémmel kémiai reakcióba lépő kenőréteget. A másik esetben az EP-adalékok (Extreme Pressure – extrém nyomás) lépnek akcióba: a hihetetlen nyomás hatására szilárd kémiai védőfilm képződik, ami megakadályozza, hogy a fém felszínének mikroszkópikus egyenetlenségei egymásnak essenek, mint megannyi megvadult esztergakés.

Oké, de akkor mit csinál ezekkel az olajtervező?

Bár úgy tűnhet, hogy e cikk elolvasása után bárki tervezhetne egy Android-alkalmazással  (bocsánat, iPhone-appal) motorolajat, azért ehhez még egy kicsit tanulni kell. Az adalékcsomag az egy dolog, amit úgy alakítottak ki, hogy nem szokás belepiszkálni. Az alapolaj viszont valójában többféle alapolaj keveréke, amihez még az adalékcsomagon kívül is adagolnak pár dolgot, a viszkozitás-módosító és a dermedéspont-módosító például nem része a csomagnak. A másik dolog az, hogy az olajat nem szabad túladalékolni sem, egy határon túl ugyanis ezek nem fejtik ki a hatásukat. Ennek egyszerű a magyarázata: a súrlódó felületeken az adalékvegyületek kvázi egymás ellenében küzdenek azért, hogy meg tudjanak tapadni. Ha tehát valaki utólag adalékol hozzá ezt-azt, lehet, hogy a súrlódási veszteséget hatékonyan tudja csökkenteni, csak mondjuk az olaj korrózióvédő hatása nem tud érvényesülni. Mert a kémia az egyensúly tudománya, amit nem illik felborogatni. Az olajtervezőknek megvan ez a tapasztalatuk a formulázásban, és tudják, hogyan kell finomhangolni az adalékrendszert, ha már a gyakorlati méréseknél tartanak.

Mitől fő az olajtervezők feje?

Két dologtól. Egyrészt egyre több az üzemanyagokban a biokomponens, ma ez 4,5-5 százalék lehet. Ez a benzin esetében több vizet és savat jelent, ami az olajba jut, az etanol ugyanis kevésbé stabil. Ez normál benzinnél nem gond, erre van belőve a motorolaj adagolása, viszont aki etanollal jár, az jól jár, ha gyakrabban cserél olajat. A gázolaj biokomponenseivel is van baj: ha sok kerül a motorolajba, ez nem párolog el, mint a sima gázolaj, gyantásodik, lerakódásokat képez. És elvileg a biokomponensek aránya tovább fog nőni.

A dízeleknél a részecskeszűrők is okoztak gondot a fejlesztőknek, hisz kigolyóztak néhány alapvető kopásgátló és motortisztító adalékot (foszfor, kén, hamu), persze erre van megoldás, csak drágábban. A motorgyártók a motor súrlódásának csökkentését is erőltetik, mert minden százalék számít a széndioxid-kibocsátás elleni harcban. Ma a súrlódási veszteség úgy 10 százalék körüli, amiből még 2-3 százalék megfogható Nemesnyik Ákos szerint.

És meddig jó az olaj?

A válasz egyszerű: addig, amíg az adalékcsomag tart benne, illetve nem lesz sok benne a szennyeződés. A valóság az, hogy senki sem tudhatja előre pontosan, hogy egy kilométeren mekkora igénybevételt kap az olaj, mivel a megtett távolság nem tükrözi ezt pontosan. Ennek megfelelően kellő nagyvonalúsággal adalékolják az olajat, az adalékok kifogyásától nem kell tartani. Valójában a mai autókban az olaj elhasználódásának a fő oka az elszennyeződés.

De miért kell lecserélni, ha alig mentem a kocsival?

Azért, mert a motor nem egy zárt olajosflakon. Amikor érintkezett az égéstermékekkel, a vízzel és a savakkal, megkezdték az adalékrendszer kikezdését, beindult a szennyeződések felhalmozódása, és bármit csinálunk, az olaj fölött elrepül az idő vasfoga. Legfeljebb kicsit lassabban.

És hová tűnik az olaj, ha fogy?

Elég. Egyes részei elpárolognak. Esetleg olajcseppek formájában távozik, például a turbó labirinttömítéseinél, szelepszár-szimmeringnél. Ha ezek jók, akkor csak kevés, aztán idővel egyre több.

Az én motoromból nem fogy az olaj.

De fogy. Csak pótlódik az üzemanyagból, például hidegindításkor. Sőt, odáig fajulhat ez a folyamat egyes részecskeszűrős dízeleknél, hogy a részecskeszűrő regenerálásakor adott többlet-üzemanyag miatt nem hogy fogy, hanem szaporodik. Ez a folyamat főleg városi használatban durvulhat el, olyannyira, hogy például egyes Mazda dízeleknél a nívópálcán a szokásos min-max osztáson kívül van egy harmadik is. Ha ezt a harmadik, legfölső szintet eléri az olajszint, cserélni kell, mindegy, hány km van az olajban.

Melyik a jobb olaj?

Az olaj nem jó vagy rossz. Van az adott motorhoz és éghajlathoz optimális, illetve nem optimális. Ha megfelel a minősítése (pl ACEA B3), viszkozitási osztálya, továbbá megvannak a megfelelő gyártói ajánlásai (ha előírnak ilyet az adott motorhoz), akkor nem kell kétségbe esni, ha véletlenül nem a legdrágább olaj kell a motorunkba. Ettől még lehet barátnőnk.

Kapcsolódó blogposztunkban hozzászólhat!

---