By silnik pracował możliwie długo bezawaryjnie, niezbędne jest jego skuteczne smarowanie. I to niezależnie od warunków – temperatury otoczenia/oleju, obciążenia czy prędkości obrotowej. Przed nowoczesnymi olejami stoją więc niełatwe zadania.

Olej a temperatura

Kluczowe znaczenie dla poprawnej pracy oleju ma temperatura, ponieważ wraz z jej zmianą, zmienia się też lepkość oleju. Dla przykładu syntetyczny olej silnikowy (np. jeden z najbardziej stabilnych Castrol EDGE 0W-40) ma lepkość kinematyczną na poziomie 75,7 mm2/s w 40°C, natomiast w temp. 100°C – 12,8 mm2/s. W olejach mineralnych zmiany te są jeszcze większe: w 40°C lepkość kinematyczna wynosi 103 mm2/s, a w 100°C już tylko 14,4 mm2/s.

Przy okazji warto wspomnieć także o temperaturze płynięcia, czyli o punkcie, w którym olej jeszcze jest ciałem płynnym, a poniżej którego zmienia się w ciało stałe. Dla ww. oleju syntetycznego temperatura ta wynosi -60 st. C, dla olejów mineralnych oscyluje w okolicach -30 st. C. Im niższa temperatura płynięcia, tym lepiej, gdyż olej będzie szybciej napełniał układ smarowania i przy tzw. zimnym rozruchu szybciej będzie prawidłowo chronił silnik przed zużyciem.

Zupełnie inna sytuacja występuje w wysilonych jednostkach napędowych, stosowanych np. w sporcie. Tam pełne wykorzystanie mocy następuje najczęściej po rozgrzaniu silnika, ale temperatury panujące w silniku są znacznie wyższe. W autach „cywilnych” po rozgrzaniu silnika temperatura pracy oleju najczęściej mieści się w granicach 80-110°C, a w samochodach rajdowych temperatury te są o około 30-50°C wyższe. Oleje są specjalnie projektowane na podobne temperatury pracy ciągłej, oczywiście z marginesem bezpieczeństwa (do około 150°C dla tzw. „cywilnych” olejów samochodowych i około 180°C dla „cywilnych” olejów motocyklowych). Temperatury te mogą być czasem przekraczane, ale wpływ „stresu termicznego” będzie bardzo uzależniony od czasu, jaki upływa przy rozgrzanym oleju, który powinien być możliwie krótki. Przykładem może być szybka jazda autem z silnikiem turbodoładowanym. Turbosprężarka bardzo podgrzewa olej, który ją smaruje (nawet do okolic 300°C), ale takie temperatury nie będą wpływać negatywnie na olej, jeśli czas pracy będzie krótki. Ze względu na to układ smarowania jest zazwyczaj projektowany tak, aby po turbosprężarce olej trafiał bezpośrednio do miski olejowej i tam był schładzany.

Olej a obciążenia

Nawet jeśli jeździmy samochodem spokojnie, w jego silniku są elementy, które pracują w bardzo trudnych warunkach. W każdym czterosuwowym silniku jest jeden (lub więcej) wałek rozrządu, którego krzywki naciskają na popychacze zaworowe. Naciski dynamiczne rzędu nawet 10 ton/cm2 są przenoszone przez cienką warstwę filmu olejowego i to od jego wytrzymałości zależy, czy dojdzie do przerwania filmu olejowego i kontaktu metal-metal. Jeśli olej będzie w stanie wytrzymać tak duże naciski, to każdy element silnika będzie odpowiednio chroniony, zarówno przy maksymalnych obciążeniach, jak również podczas spokojnej jazdy osiedlowymi uliczkami.

W ubiegłym roku na rynku pojawiła się technologia FST™ (Fluid Strength Technology™), która wzmacnia film olejowy i nadaje mu wysokie zdolności adaptacyjne do zmiennych warunków pracy silnika i eksploatacji pojazdu. Tym samym redukuje kontakt metal-metal o ponad 40 proc., co wpływa na zwiększenie żywotności silnika. Stosowana we wszystkich olejach Castrol EDGE i Castrol EDGE Professional technologia FST™ umożliwia wykorzystanie zmiennego ciśnienia w filmie olejowym znajdującym się pomiędzy współpracującymi elementami silnika i dostosowanie trwałości tego oleju do zmiennych warunków pracy. W przypadku małych obciążeń (np. podczas postoju na światłach), kiedy ciśnienie w filmie olejowym jest niskie, olej zachowuje płynność, a niewielkie opory wewnętrzne oleju umożliwiają lżejszy bieg silnika i zmniejszenie oporów tarcia. W rezultacie zyskujemy mniejsze zużycie paliwa i niższą emisję spalin. Natomiast podczas dużych obciążeń następuje gwałtowny wzrost ciśnienia w filmie olejowym (nawet do 10 ton/cm2). Dotyczy to szczególnie wałka rozrządu współpracującego z popychaczem zaworowym lub panewek korbowodów w momencie korzystania z pełnej mocy silnika. Olej musi wówczas charakteryzować się bardzo dużą wytrzymałością, która zapewni ochronę współpracujących elementów i nie dopuści do kontaktu metal-metal. Przy tak dużych obciążeniach technologia FST™ umożliwia wzmocnienie filmu olejowego, który przeciwstawia się wzrastającym siłom próbującym rozerwać ochronną warstwę oleju.

Olej a prędkość obrotowa

Choć brzmi to paradoksalnie, dla większości elementów silnika wyższa prędkość obrotowa jest korzystniejsza, ze względu na tworzenie się trwalszego klina smarnego. Okazuje się, że jednostkowe zużycie podczas jednego obrotu wału korbowego silnika jest mniejsze przy prędkości np. 6000 obr./min. niż dla jednego obrotu dla 1000 obr./min. Jest to spowodowane ww. klinem smarnym oraz wyższym ciśnieniem w układzie smarowania i większym wydatkiem pompy oleju (pompa przetłoczy więcej litrów oleju w tym samym czasie dla dużych obrotów). Zużycie to trzeba jednak odnosić też do liczby tych zjawisk w czasie. Dlatego nie należy przesadzać z jazdą na wysokich obrotach, bo przecież silnik przy prędkości obrotowej 6000 obr./min. będzie miał 6 razy więcej „pracy” do wykonania niż eksploatowany przy 1000 obr./min.

Wydatek pompy oleju (ilość przetłoczonego oleju) będzie zależał nie tylko od obrotów, lecz także od samego oleju. Jeśli producent silnika zaprojektował układ smarowania na olej SAE 5W-30 to przy zastosowaniu oleju 5W-40 opory pracy silnika przy 100°C (jest to najczęstsza temperatura pracy oleju) jak i pompy oleju będą większe. Skutkować to będzie większym zużyciem paliwa lub mniejszą mocą silnika oraz mniejszą ilością przepompowanego oleju przez węzły tarcia, co z kolei może doprowadzić do pogorszenia ochrony przeciwzużyciowej silnika. Ze względu na to zawsze należy stosować taki olej, jaki poleca producent pojazdu.