Od laboratorium do półki sklepowej – długa droga oleju silnikowego

Tego, jak istotną rolę pełni olej w eksploatacji silnika nie trzeba chyba nikomu tłumaczyć. Smarowanie to tylko jedna z głównych jego funkcji. Olej służy także do oczyszczania silnika, jego chłodzenia, ma wpływ na spalanie i żywotność jednostki. Zastanawialiście się jednak kiedyś, co się z nim dzieje zanim trafi na półki sklepowe?

Na wstępie uprzedzę jednak kąśliwe komentarze, które mogłyby pojawić się pod artykułem. Mobil 1 nie wręczył nam 14 palet swoich produktów, nie zapłacił nam góry pieniędzy, nie dał zniżki na swoje produkty. Ba, nawet się z nami nie skontaktował.

To jednak właśnie ta firma uchyliła rąbka tajemnicy o tym jak wygląda proces powstawania oraz testowania olejów silnikowych i postanowiłem o tym napisać. Uważam, że warto to wiedzieć, zanim kiedykolwiek bezmyślnie obrzuci się błotem ciężką i żmudną pracę wielu inżynierów. Najczęstsze bowiem usterki, jeśli już do nich dochodzi, wynikają z winy użytkownika, a nie samego oleju.

Na początek trochę geografii i historii. Oleje Mobil 1 powstają w centrum badawczym ExxonMobil Research and Engineering (EMRE) w Paulsboro w Stanach Zjednoczonych. W 1949 roku firma znana była jako Socony-Vacuum i właśnie wtedy w jej laboratoriach powstał pierwszy syntetyczny olej polialfaolefinowy.

Był to ogromny krok naprzód w dziedzinie smarowania urządzeń mechanicznych zarówno w wysokich jak i niskich temperaturach. Do samochodów produkt trafił jednak dopiero w 1973 roku pod nazwą Mobil SHC. Rok później została wprowadzona na rynek do dziś znana marka Mobil 1.

Na początku inżynierowie w Paulsboro korzystając z wieloletniego doświadczenia całej firmy wybierają odpowiednią bazę olejową. Wiele produkowanych olejów musi spełniać określone wymagania narzucone przez producentów samochodów, dla których powstaje produkt.

Na podstawie receptury, czyli tzw. formulacji smarnej dobiera się nawet do 20 różnych składników, które miesza się z odpowiedniej jakości bazą olejową. Syntetyczne bazy oczywiście łatwiej dostosować do narzuconych wymagań ale samo ich wytworzenie jest znacznie bardziej skomplikowanym procesem niż zwykła destylacja ropy naftowej. Stąd też między innymi bierze się wyższa cena olejów syntetycznych od mineralnych.

Tak przygotowana mieszanka trafia na testy do laboratorium. Zespół inżynierów przeprowadza testy reologiczne – lepkościowe, płynięcia oraz stabilności w wysokich i niskich temperaturach. Ma to na celu m.in. sprawdzenie czy olej będzie odpowiednio przepływał w silniku w różnych warunkach eksploatacji.

O klasach lepkości pisaliśmy już wcześniej. Kolejne testy mają także za zadanie sprawdzić kompatybilność oleju z uszczelnieniami elastomerowymi stosowanymi w danym układzie smarowania.

Następnym krokiem nowej formulacji oleju są testy w silniku samochodowym, którego pracę kontroluje się na hamowni. Jest to niejako próba oleju w jego naturalnym środowisku. Dzięki temu można go odpowiednio sprawdzić i zadecydować co należy zmienić.

Jeden cykl na takim stanowisku testowym to koszt aż 40 tys. dolarów. Silniki pracują w bardzo wymagających warunkach od skrajnie niskich do skrajnie wysokich temperatur. Jeden cykl trwa z reguły ok. 100 godzin i wykonuje się przeważnie raz na tydzień. Po każdych 20 godzinach są pobierane i analizowane próbki oleju.

Oprócz tego regularnie kontrolowane jest zużycie części silnika, które są smarowane olejem. Aby można było tego dokonać bez rozbierania silnika, który jest przecież w trakcie testu, używa się takich przyrządów pomiarowych jak profilometry i boroskopy. Jednostkę napędową rozbiera się dopiero po ukończeniu testu i wtedy bardzo dokładnie analizuje się wszystkie części.

Jeśli np. okaże się, że na tłokach powstał zwęglony osad, może to sygnalizować zużycie oraz degradację, co oznacza cofnięcie się nawet do etapu przygotowania formulacji. Jest to o tyle skomplikowany proces, że zmiana jednego składnika może przynieść korzyści w pewnym obszarze, ale może mieć też jednocześnie negatywny wpływ na inne parametry.

Jeśli olej pomyślnie przejdzie dotychczasowe testy, trafia ponownie do kolejnego silnika, ale tym razem na hamownię podwoziową, gdzie jednostka napędowa zamontowana jest już w pełnowymiarowym pojeździe. Dokonuje się tam badań dynamometrycznych całego samochodu w różnych okresach.

Jeden z nich może trwać nawet do 24 godzin, a całkowity dystans testów symulujących realne warunki eksploatacji wynosi od 160 tys. do 360 tys. km. Aby monitorować proces zużycia oleju pobiera się wielokrotnie jego próbki podczas wszystkich okresów testowania.

Ostatecznym jednak egzaminem dla oleju jest tor wyścigowy. Mobil 1 współpracuje m.in. z zespołem Formuły 1, McLarenem oraz zespołem Stewart-Haas Racing z serii NASCAR. Poza oczywistymi korzyściami marketingowymi, tego rodzaju wyścigi są najbardziej ekstremalnym poligonem na jakim olej może być przetestowany.

Na każdym wyścigu obecni są specjaliści Mobil 1, którzy analizują pobrane próbki oleju i pracują nad poprawą jego wydajności. Jeśli sam olej będzie w stanie zapewnić lepsze chłodzenie silnika, to zespół nie będzie musiał rozbudowywać obecnego systemu chłodzenia co zaowocuje m.in. oszczędnością na masie bolidu.

Zanim nowy olej trafi z laboratorium do silników Formuły 1 mija nawet 6 miesięcy. Doświadczenie jednak zdobyte podczas całego procesu tworzenia oleju jest bardzo cenne. Nowe technologie i wiedza mogą być w międzyczasie użyte do stworzenia formulacji dla samochodów osobowych. Jak widać, w tym konkretnym przypadku królowa motorsportów okazuje się niezastąpiona i ma faktyczny wkład w rozwój motoryzacji.