De
uiteenlopende bedrijfsomstandigheden waaronder de meeste dieselmotoren en
trekkers dienst doen, vereisen smeermiddelen die geschikt zijn voor zware
bedrijfsomstandigheden. Van deze olie mag een uitstekende prestatie verwacht
worden, ook onder extreme condities waardoor storingen en stilstand worden
voorkomen en geld kan bespaard worden.
Maar de keuze van de juiste soort en type olie blijkt voor de gebruiker nog
vaak moeilijk, ondanks alle fabrieksvoorschriften of andere aanbevelingen.
Los nog van commerciële aspecten vindt men het een vertrouwenszaak dat
motoroliën aan alle gewenste specificaties voldoen en afkomstig zijn van een
gerenommeerde leverancier.
De door de fabrikanten opgestelde smeertechnische gegevens, behorende bij
trekkers of werktuigen, zijn daarbij natuurlijk een noodzakelijke leidraad.
Soorten smering
Mengsmering. Mengsmering wordt alleen toegepast bij tweeslagmotoren, de olie is dan gemengd met de brandstof. De olie zal dus gelijktijdig met de brandstof verbranden.
Spatsmering. Spatsmering gebeurd bij 1 cilinder vierslagmotoren, de kleinere motoren dus, door zogenaamde "likkers", deze zijn gemonteerd aan de drijfstang of de krukas van de motor. Als deze gaat draaien dan nemen de likkers de olie mee uit het carter en spetteren deze rond door de motor. Belangrijk is dat het oliepijl voldoende is, anders bewegen de likkers over de olie heen in plaats van er door.
Druksmering. Voor grotere motoren is druksmering meer geschikt. De olie wordt onder druk, door middel van een oliepomp, door de motor gespoten. De olie loopt vanzelf weer terug naar het carter en wordt vervolgens weer opnieuw omhoog gepompt. Een andere naam voor dit smeersysteem is het zogenaamde "wet-sumpsysteem". Vertaling naar Nederlands is zoiets als "nat-cartersysteem". Een ander systeem is het "dry-sumpsysteem", daar zit de olie in een aparte olietank. Tussen de motor en de olietank is dan vaak een oliekoeler gemonteerd.
De kwaliteit van een goede
motorolie is afhankelijk van een aantal factoren:
Goed smeren betekent het vermogen
nodig om wrijvingsweerstanden te overwinnen en slijtage tot een minimum te
herleiden, en dit voor alle onderdelen, bij alle temperaturen, belastingen en
snelheden, en met één enkel smeermiddel. Deze functie krijgt thans een nieuwe
dimensie in het licht van de huidige noodzaak tot energiebesparing en van de
steeds kleinere en zwaardere belaste motoren, die op de markt komen.
Vermits door inwendige wrijving in
het smeermiddel zelf (weerstand tegen vloeien) ook energie verloren gaat, stelt
men nu een tendens vast naar minder visceuse oliën, d.w.z. dat SAE 10W-50,
15W-50 en 20W-50 smeermiddelen meer en meer vervangen worden door SAE 10W-40 en
15W-40 oliën. Dit betekent echter een vermindering van de sterkte van de
smerende oliefilm, juist op het ogenblik dat constructie en belasting van de
nieuwste motoren strengere eisen gaan stellen qua slijtagewering.
Deze nieuwe eisen worden volledig
opgevangen dank zij de nieuwe slijtagewerende toevoegingstoffen of additieven,
voortgebracht door gespecialiseerde onderzoekingscentra. Motorolie moet ook op
zeer lage temperatuur nog voldoende vloeibaar zijn om snel en voldoende een
oliefilm te kunnen opbouwen in lagers, enz. De kwaliteit van de gebruikte
basisolie speelt hierbij een grote rol, maar ook hier zijn additieven
noodzakelijk, o.a. stolpuntverlagers, vloeiverbeteraars,
viscositeitindexverbeteraars.
Door verbranding van brandstof en
olie en door veranderingsprocessen in de olie zelf, worden onzuiverheden
gevormd: Koolstofresidu’s, organische zuren en visceuse oxidatieproducten.
Afzettingen van deze producten in
zuigerveergroeven, oliekanalen of op zuigerkronen b.v. zouden zeer snel
mechanische defecten veroorzaken. De detergerende en dispergerende additieven
in de motorolie neutraliseren deze onzuiverheden, zorgen ervoor dat ze zeer
fijn verdeeld worden en dat ze in suspensie blijven in de olie. Hierdoor kunnen
afzettingen en corrosie verhinderd worden.
Ongeveer twee derde van de
energie, die onder de vorm van brandstof aan een motor wordt toegevoegd, gaat
als warmte verloren met de uitlaatgassen en door de straling en convectie via
het koelsysteem.
De helft van de verloren warmte verlaat de motor met de uitlaatgassen, de andere helft wordt vervoerd door het koelsysteem en de motorolie, ongeveer in gelijke mate. Het is dan ook niet verwonderlijk dat de temperatuur van de olie in het carter kan oplopen tot boven 150 °C. Op deze manier is de olie sterk onderhevig aan oxidatie en om veroudering tegen te gaan, worden anti-oxydatieadditieven toegevoegd.
Door verbranding van het
brandstof-luchtmengsel komen in de cilinders drukken voor van meer dan 5.000
kPa (50 Bar). Om van de optredende druk, waar de motor zijn vermogen uit put,
zo weinig mogelijk nutteloos te laten verloren gaan, is een goede afdichting
van de verbrandingskamer essentieel.
De effectieve viscositeit van de
olie is de zone van de zuigerveren (op hoge temperatuur) is hier van zeer groot
belang. Zonder in details te treden, willen wij hier toch opmerken dat in deze
zone een aantal fenomenen optreden, die een grote invloed hebben op de
prestaties van de motor en de motorolie, nl. de schijnbare viscositeitvermindering
van de olie en de mechanische afbraak van de viscositeitindexverbeteraar,
beiden ten gevolge van de grote afschuifsnelheden, die hier in de oliefilm
optreden.
Deze fenomenen hebben een invloed
op het olieverbruik en het rendement van de motor. Minder goede oliën zullen
hier duidelijk slechtere resultaten geven dan goede oliën.
Een motor, die wordt stilgelegd,
koelt af en hierbij kan water condenseren, zodat de inwendige organen aan roest
worden bloot gesteld.
Bovendien worden bij de
verbranding organische zuren gevormd, vooral bij gebruik van dieselbrandstof
van mindere kwaliteit of met hoog zwavelgehalte.
Deze zuren zijn agressief, vooral
ten opzichte van lagermateriaal, dat ze zeer vlug zouden aantasten indien het
risico niet werd opgevangen door additieven ,nl. de roest- en corrosiewerende
additieven.
Normale minerale olie bestaat,
scheikundig gezien, uit koolwaterstoffen, d.w.z. verbindingen van koolstof en
waterstof.
Een motorolie bestaat uit een draagstof of basisolie en verschillende functionele toevoegingstoffen of additieven. Voor wat betreft de raffinage van de basisolieën, enkele van de eigenschappen waarnaar gestreefd wordt:
Basisoliën zoals die bij de raffinage verkregen, zijn onvoldoende geschikt voor moderne motoren. De verlangde eigenschappen worden versterkt door toepassing van goed gebalanceerde mengsels van additieven of doops.
De viscositeit van een olie, d.w.z. de weerstand tegen het vloeien, is een basisgegeven om het gedrag van een motorolie te voorspellen. Bij lage temperaturen moet de olie dun genoeg zijn - of van dusdanige viscositeit - om ervoor te kunnen zorgen dat de motor vlot kan starten en dat er een snelle toevoer is naar de te smeren (kritische) motoronderdelen.
Bij hoge temperaturen moet de olie
nog dik genoeg zijn om een sterke, beschermende oliefilm te onderhouden tussen
langs elkaar glijdende metaaloppervlakken.
Minerale olieën die bij lage
temperatuur (winter) voldoende vloeibaar zijn, blijken bij hoge temperatuur zo
dun te kunnen worden dat de smering schraal wordt. Omgekeerd zullen (zomer)
olieën, die in de zomer voldoende smering waarborgen, in de winter te visceus
(stroperig) worden. Een motorolie die in de zomer en in de winter geschikt is,
valt in de categorie van de multigrade olieën
Zowel diesel-, benzine- als
LPG-motoren moeten veelal onder zeer verschillende bedrijfsomstandigheden
dienst doen. De motorconstructeurs verlangen niet alleen dat een olie van een
bepaalde viscositeit gebruikt wordt, maar geven ook bepaalde voorschriften voor
het prestatieniveau (performance level). Om motoroliën te kunnen indelen naar
prestatieniveau werd destijds door API (American Petrolium Institute) een
indeling gemaakt naar "aard van de dienst" voor de benzine en de
dieselmotoren.
Men heeft de volgende indeling
opgesteld:
S-motoroliën zijn in principe
bestemd voor gebruik in benzine of LPG-motoren.
C-motoroliën zijn bedoeld voor dieselmotoren, bedrijfswagens, trekkers en
grondverzetmachines.
De meeste gebruikte indeling van
motoroliën naar dikte (viscositeit) is de classificatie door de Society of
Automotive Engineers (SAE).
Dit systeem omvat een aantal viscositeitgebieden aangeduid met een getal of een
getallettercombinatie.
Door eenvoudige indeling is het een hanteerbaar systeem voor de gebruiker.
Men wil dat in een motor een olie
wordt toegepast met een bepaalde viscositeit op bedrijfstemperatuur. Voor de
viscositeitmeting koos men destijds een temperatuur van 210 °F (98.8 °C). Dat
is nu 100 °C geworden (volgens ASTM D445, AMSTM = American Society for Testing
Materials).
Men drukt deze waarde uit in cent-Stokes (LcST = 1 mm2/S). men kan
dan in de SAE-tabel opzoeken binnen welk SAE-getal de gemeten viscositeit valt.
Multigrade oliën zijn zowel voor
zomer- als wintergebruik geschikt.
In vergelijking met monograde oliën (kenmerk: enkelvoudig SAE-getal) hebben zij
een aanzienlijk betere temperatuur viscositeitverhouding. Hiermee wordt bereikt
dat bij een lage temperatuur de olie zich gedraagt als een dunne olie en bij
hogere temperatuur wordt de olie niet te dun.
Een multigrade olie is dus een olie waarvan de viscositeit maar in beperkte
mate met de temperatuur verandert.
Om dit te beïnvloeden worden viscositeitindexverbeteraars (VI-improvers)
toegepast als toevoeging aan een originele winterkwaliteitsmeerolie.
Wat
betekent S.A.E. nou eigenlijk?
De
afkorting S.A.E. staat voor een norm. Die norm geeft de vloeibaarheid aan van de
olie bij de verschillende gebruiks- en omgevingstemperaturen.
De
W die tussen de twee getallen staat opgesteld betekent winter en gaat samen met
het eerste getal van de code. Hoe kleiner het eerste getal, hoe lager de
temperatuur mag zijn voor de olie door de koude gaat verdikken en dus aan
viscositeit of vloeibaarheid zal inboeten. Een 5 W olie zal dus beter gebruikt
kunnen worden bij lage temperaturen dan pakweg een olie met een 20 W index.
Het
laatste getal in de code geeft aan tot welke temperaturen de olie zijn
vooropgestelde dikte zal behouden. Hoe hoger dat getal is hoe beter de olie
tegen de hitte kan.
De oliezeef voor de oliepomp houdt alleen de grove verontreinigingen tegen. De
fijne koolstof afkomstig van de verbrandingsruimte en de fijne metaaldeeltjes
ontstaan door slijtage, kunnen alleen maar door middel van een filter worden
verwijderd. Men plaatst de oliefilter ten opzichte van de olie-omloop parallel (by-pass) of in serie
(full-flow).
Bij de parallel geplaatste filter
wordt steeds maar een gedeelte van de olie die de pomp opbrengt gefilterd,
zodat er nooit verstopping kan ontstaan door een vuile filter. Ongeveer een
zesde deel van de door de pomp opgebrachte hoeveelheid olie gaat door een
omloopleiding naar de oliefilter die in het systeem is opgenomen. De rest van
de olie gaat dan rechtstreeks naar de oliegalerij en vandaar naar de
smeerpunten.
Bij de in serie geplaatste filter
stroomt al de uit de oliepan gepompte olie door het filter. Vandaar gaat de
olie rechtstreeks naar de oliegalerij en vandaar naar de smeerpunten. Een goede
oliefilter heeft een terugslagklep. Deze zorgt ervoor dat de olieleidingen na
het stilleggen van de motor niet kunnen leeglopen. Hierdoor zou de motor immers
na het starten een ogenblik niet gesmeerd worden. Oliefilters worden ingebouwd
in een filterbeker en bestaan dus als een verwisselbaar element. Vele modernere
uitvoeringen zijn echter in hun geheel verwisselbaar. Gewoonlijk bestaat een
filter uit katoen of papier. Papieren filters worden het meest gebruikt. Soms
is het smeersysteem uitgerust met een magnetische carterdop in de oliefilter.
Daarmee worden ijzerdeeltjes uit de olie verwijderd. Bij elke olieverversing
wordt deze dop gereinigd.
De kwaliteit van de motorolie
vermindert tijdens het gebruik niet alleen door hoge temperaturen, drukken en
oxidatie met de lucht, maar ook door de gevolgen van de verbranding zoals:
roest, koolafzetting, condens- en verbrandingswaters, metaalslijtage en stof.
Hierdoor vermindert de smeerkwaliteit van de olie na een langere werktijd
beduidend.
Ongunstige werkomstandigheden (vocht en koude buitenlucht) en ongunstige
bedrijfsomstandigheden (veelvuldig starten, werken met een koude motor)
beïnvloeden de oliekwaliteit zeer ongunstig.
Aanwijzingen voor de olieverversing !
De olie-verversingstijden zijn in de handleiding van de betrokken motor
voorgeschreven. Bij een nieuwe motor moet de eerste olieverversing tussen 20 en
30 bedijfsuren. De volgende olieverversingen gebeuren meestal best om de 100
werkuren.
Basisoliën
zoals die bij de raffinage worden verkregen, zijn onvoldoende geschikt voor
moderne motoren. De verlangde eigenschappen worden versterkt door toepassing
van goed gebalanceerde mengsels van additieven en doops.
|
Functies |
Additieven
|
|
Het tegengaan van
ouderdomsprocessen en het vertragen van de vorming van sludge (drab) en
afzettingen. |
Detergenten (basisch) en
antioxidanten en:of anti-corrosiedoops |
|
Het voorkomen van corrosieve
slijtage. |
Detergenten (basisch) en
antioxidanten en/of anti-corrosiedoops. |
|
Het verminderen van mechanische
slijtage. |
Anti-slijtage en EP (Extreme Pressure) additieven. |
|
Het optimaliseren van de
eigenschappen van de olie. |
Viscositeitverbeteraars,
stolpuntverlagende additieven en anti-schuim doops. |
Doops zijn scheikundige preparaten die aan de basisolie worden
toegevoegd om bepaalde eigenschappen te verkrijgen of te verbeteren. Er bestaat
een zeer groot aantal van deze additieven, waarvan de meeste multifunctioneel
zijn, maar die niet altijd met elkaar te verzoenen zijn.
Het samenstellen van een motorolie
voor een bepaald kwaliteitsniveau is geen eenvoudige zaak, daar, buiten de
kwaliteit van de gebruikte ingrediënten om, rekening gehouden moet worden met
mogelijke negatieve interacties of omgekeerd met de maximale synergie tussen de
verschillende componenten.
Bovendien moet ook rekening gehouden worden met de bescherming van
motoronderdelen (bv. dichtingen) en met enkele toxicologische gevolgen.