Jak powstaje olej silnikowy i po co w ogóle jest? Wyjaśniamy

Olej silnikowy to jeden z najważniejszych płynów eksploatacyjnych każdego samochodu z silnikiem spalinowym. Przyjrzyjmy mu się bliżej – jest bowiem ciekawszy, niż na pierwszy rzut oka może się wydawać.

Środek smarny w silniku to temat dość trudny i nierzadko generujący długie dyskusje. A to na temat wyższości jednej marki nad drugą, a to nad powodami stosowania takiego a nie innego rodzaju oleju, a to po prostu nad kwestią częstotliwości jego wymiany. I do tego dojdziemy, ale…

…zacznijmy od podstaw. Po co w ogóle jest olej silnikowy? Jakie zadania musi spełnić?

Olej smaruje – to jasne. To jednak tylko jedno z zadań, które środek smarny musi realizować podczas pracy silnika, i to w szerokim zakresie temperatur otoczenia.

Drugim niezwykle ważnym punktem jest chłodzenie jednostki napędowej. Za tę kwestię odpowiada bowiem nie tylko układ chłodzenia pojazdu (z chłodnicą i wentylatorem na czele), ale również właśnie olej. Może to mieć znaczenie szczególnie w sytuacjach, gdy samochód ma niesprawny układ chłodzenia i do tego stoi w korku. Wtedy nawet najdrobniejsza różnica w efektywności odbierania ciepła przez środek smarny jest na wagę złota.

Czy to wszystko? Skądże. Kolejnym zadaniem do spełnienia jest utrzymywanie motoru w czystości. To, obok jakości smarowania, jeden z głównych powodów dla którego wielu producentów samochodów zaleca stosunkowo częste wymiany oleju (np. co roku). Gdyby olej nie miał własności „myjących”, to prędzej czy później silnik po prostu uległby uszkodzeniu przez nadmiar zanieczyszczeń takich jak nagar.

Ostatnia kwestia to ochrona przed korozją. Regularne stosowanie dobrej jakości oleju daje pewność, że z wnętrzem jednostki napędowej nie stanie się nic złego.

Jak powstaje olej silnikowy?

Nie tak szybko. Przede wszystkim trzeba mieć na uwadze, że aby mógł powstać produkt, który każdy może wlać do silnika swojego samochodu, najpierw trzeba wyprodukować olej bazowy – tym zajmuje się PKN ORLEN. Jak sama nazwa wskazuje, dopiero mając do dyspozycji olej bazowy można myśleć o dalszych procesach produkcyjnych.

Podstawowym surowcem, dzięki któremu można uzyskać oleje bazowe, jest ropa naftowa. Wydobywa się ją ze złóż zlokalizowanych zarówno pod ziemią, jak i pod wodą. Ponieważ ropa jest mieszaniną wielu różnych związków chemicznych, w celu oddzielenia ich od siebie przeprowadza się destylację frakcyjną. W efekcie otrzymuje się tzw. frakcje, czyli grupy węglowodorów o podobnych temperaturach wrzenia.

Sam proces destylacji frakcyjnej bywa też nazywany destylacją rurowo-wieżową (DRW). W uproszczeniu polega ona na tym, że w tzw. piecu flaszkowym ogrzewa się ropę naftową, która trafia potem do kolumny atmosferycznej – tam odparowuje. Poszczególne składniki ropy ulegają skropleniu – dzieje się to na różnych wysokościach kolumny, zależnie od temperatury wrzenia danego składnika. Tak właśnie powstają wspomniane frakcje.

To jednak nie koniec, bowiem pozostaje jeszcze część, która nie odparowała. To mazut. Z jego użyciem przeprowadza się cały proces ponownie, tyle że tym razem pod obniżonym ciśnieniem i w kolumnie próżniowej. Dzięki temu otrzymuje się frakcje próżniowe, które wykorzystuje się do produkcji m.in. mineralnych olejów bazowych.

Mamy frakcje próżniowe. Co dalej?

Następnym krokiem jest skierowanie ich do tzw. bloku olejowego. Składa się on z 3 instalacji. Odpowiadają one za, kolejno, rafinację rozpuszczalnikową, odparafinowanie rozpuszczalnikowe oraz hydrorafinację.

Rafinacja rozpuszczalnikowa pozwala uzyskać odpowiednio wysoki wskaźnik lepkości (WL). Dzięki niej z frakcji próżniowej usuwane są asfalteny, żywice i wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA). Wspomniany wskaźnik charakteryzuje zależność lepkości oleju od jego temperatury. Im WL jest wyższy, tym zmiana lepkości oleju wraz ze zmianą temperatury jest mniejsza.

Odpowiednio wysoki wskaźnik lepkości jest wymagany do tego, by warunki pracy silnika były optymalne niezależnie od tego, czy uruchamiamy auto podczas silnego mrozu, czy może przez kilka godzin jedziemy autostradą podczas upału. Istotne jest, by olej był jak najbardziej płynny w niskich temperaturach, ale też by jego lepkość nie była zbyt niska w temperaturze pracy.

Proces rafinacji rozpuszczalnikowej jest procesem selektywnym. Jego idea polega na tym, że w wieży ekstrakcyjnej składniki destylatu ulegają selektywnemu rozpuszczaniu w rozpuszczalniku (ekstrahencie), oraz rozpuszczalnika w rafinacie. Destylat i ekstrahent podawane są do wieży w przeciwprądzie. Dzięki różnicy w gęstości obu faz, z rafinatu wymywane są niepożądane substancje, które następnie przechodzą do fazy ekstraktu. Jest on produktem ubocznym. Produktem finalnym jest rafinat. To oczywiście jeszcze nie koniec.

Pora na odparafinowanie rozpuszczalnikowe.

Przeprowadza się je po to, by z rafinatu usunąć węglowodory o wysokiej temperaturze krzepnięcia, zwane węglowodorami parafinowymi.

Idea tego procesu polega na wykorzystaniu różnicy w rozpuszczalności węglowodorów we frakcjach olejowych. Początkowo odpowiednio obniża się temperaturę, by selektywny rozpuszczalnik mógł rozpuścić węglowodory ciekłe (olejowe), jednocześnie pozwalając na wytrącenie się tym stałym, parafinowym.

Następnie wytrącone węglowodory (tzw. gacz) należy odfiltrować od roztworu oleju w rozpuszczalniku (czyli od filtratu). Na samym końcu trzeba jeszcze odzyskać rozpuszczalnik z filtratu i gaczu. Od tego momentu oczyszczony rafinat staje się deparafinatem i trafia do ostatniej instalacji.

Dzięki odparafinowywaniu rozpuszczalnikowemu olej uzyskuje niską temperaturę płynięcia. To krytyczny parametr dla środka smarnego, szczególnie w krajach, gdzie zimy potrafią być surowe – a więc również w Polsce.

Czeka nas proces hydrorafinacji.

Dzięki niej z deparafinatu można usunąć związki zawierające azot, siarkę i tlen. Nie tylko poprawia to barwę oleju (powinien być jasny), ale także sprawia, że jest on bardziej odporny na starzenie i utlenianie. Hydrorafinacja odbywa się w reaktorze, który na stałe wypełniony jest katalizatorem.

Przez reaktor przechodzi nie tylko deparafinat, ale także wodór. Podczas hydrorafinacji organiczne związki siarki ulegają rozkładowi na odpowiednie węglowodory i siarkowodór.

Produktem końcowym jest hydrorafinat, czyli po prostu olej bazowy. Jest on półproduktem koniecznym do produkcji olejów smarowych.

Wszystkie opisane wyżej etapy dotyczą otrzymywania mineralnych olejów bazowych grupy I według API (American Petroleum Institute). Etapy te w uproszczonej formie przedstawiono w poniższej tabeli.

Nazwa procesu	Cel procesu	Usuwane składniki
Rafinacja rozpuszczalnikowa	Podwyższenie wskaźnika lepkości	Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA), asfalteny, żywice
Odparafinowanie rozpuszczalnikowe	Obniżenie temperatury płynięcia	Węglowodory parafinowe
Hydrorafinacja	Poprawa barwy i odporności na starzenie	Związki zawierające azot, siarkę i tlen

Żeby nie było tak prosto, trzeba jeszcze rozróżnić oleje bazowe mineralne od syntetycznych.

Tu już robi się „bardziej motoryzacyjnie”. Kryteria tego podziału są proste: oleje bazowe uzyskiwane w procesie zachowawczej przeróbki ropy naftowej to oleje bazowe mineralne. Termin „zachowawczej” przemiany oznacza, że nie mamy do czynienia ze zmianami chemicznymi poszczególnych składników – ma ona wpływ tylko na jakość produktu końcowego.

Jeśli dany olej został otrzymany z syntezy (połączenia) szeregu mniejszych molekuł (węglowodorów o krótkich łańcuchach), to mamy do czynienia z olejem bazowym syntetycznym. Ta druga grupa ma daleko lepsze właściwości od olejów mineralnych, ale takie oleje są też wyraźnie droższe.

W tym momencie dochodzimy do jednej z najważniejszych kwestii: co tak właściwie różni oleje bazowe od smarowych?

Odpowiedź brzmi: pakiet dodatków. Każdy rodzaj oleju smarowego – w tym silnikowy – zawiera ściśle określone dodatki, dzięki którym nadaje się do danego zastosowania. Proces mieszania oleju bazowego z dodatkami nazywa się blendingiem. Oleje smarowe ORLEN OIL produkowane są w zakładach w Jedliczu i w Trzebini.

Jakie grupy dodatków można wyróżnić?

Dodatki dzieli się ze względu na ich zastosowanie. Mamy więc:

• wiskozatory, czyli tzw. modyfikatory lepkości – poprawiają właściwości lepkościowo-temperaturowe;
• depresatory obniżające temperaturę płynięcia oleju;
• antyutleniacze, dzięki którym w trakcie pracy silnika nie zachodzą reakcje oleju z tlenem, co pogarszałoby właściwości środka smarnego;
• deaktywatory metali – przeciwdziałają właściwościom katalitycznym metali i hamują proces utleniania;
• inhibitory rdzewienia i korozji;
• deemulgatory, które w razie dostania się wody do oleju nie pozwalają na zmętnienie oleju i powstanie jego emulsji z wodą;
• dyspergatory i detergenty, dzięki którym ewentualne zabrudzenia nie tworzą na nowo osadów w silniku, a pozostają „zawieszone” w oleju;
• dodatki antypienne, których zadaniem jest niedopuszczenie do spienienia się oleju w trakcie pracy jednostki napędowej, lub przyspieszenie jej zanikania. Jest to bardzo istotne, ponieważ w miejscach, gdzie tworzy się piana, de facto zanika smarowanie.

Oczywiście oprócz powyższych grup mamy też jeszcze dodatki przeciwzużyciowe i przeciwzatarciowe. Poprawiają one właściwości smarowe oleju poprzez skuteczniejsze tworzenie ochronnej warstwy (tzw. filmu olejowego) na smarowanych powierzchniach, nie pozwalając na ich bezpośredni kontakt i obniżając tym samym tarcie.

Wiemy już, z czego składa się olej silnikowy. Teraz trzeba jeszcze dobrać odpowiedni do naszego samochodu.

Ułatwią to tzw. klasy lepkościowe i jakościowe. Dzięki nim można przynajmniej w podstawowym zakresie porównać ze sobą różne oleje, bez sprawdzania szczegółowych tabel z danymi czy kart charakterystyki.

Pierwszym kryterium jest lepkość oleju. Mówi o niej klasyfikacja lepkościowa SAE.

SAE to skrót od Society of Automotive Engineers – Stowarzyszenie Inżynierów Samochodowych. Po przeprowadzeniu szeregu badań, dany olej ma przypisywaną klasę zimową, letnią lub obie, jeśli jest to środek uniwersalny. Przykładowo olej zimowy 5W jest lepszym wyborem na ostrą zimę niż 15W, a w lecie olej o klasie 40 będzie w stanie tworzyć trwały film olejowy przy wyższych temperaturach niż olej o klasie 20. W naszym klimacie do popularnych olejów należą te wielosezonowe (uniwersalne), np. o klasach SAE 15W40, 10W40 czy też 5W30.

Druga sprawa to klasyfikacja jakościowa. Wyróżniamy klasyfikacje API i ACEA.

Obie informują nas o tym, jakiej jakości jest olej, który trzymamy przed sobą. API stosuje dwuliterowe lub alfanumeryczne oznaczenia klas jakościowych, przy czym mamy tu do czynienia z podziałem ze względu na rodzaj zasilania silnika (benzynowy lub diesel).

Dla tych pierwszych stosuje się oznaczenia Sx, gdzie x to inna litera alfabetu – im wyższa, tym lepiej. Aktualnie najwyższą spotykaną klasą jest SN (a także SN Plus, wprowadzone w 2018 r.). Inne, np. SL czy SJ, są gorsze pod względem jakościowym – mogą się nadawać do starszych samochodów, ale niekoniecznie do tych najnowocześniejszych.

Podobnie wyglądało to w przypadku silników wysokoprężnych, ale później do oznaczeń tych zaczęto dodawać cyfry. Aktualnie najwyższą i najlepszą klasą w przypadku olejów dla diesli jest klasa CK-4. Jeśli olej jest uniwersalny i może być stosowany zarówno w silnikach z zapłonem iskrowym (czyli w silnikach benzynowych), jak i tych z zapłonem samoczynnym (tj. w dieslach), to klasa jakości może być podana np. w postaci typu SN/CF.

ACEA (Association des Constructeurs Europens d’ Automobiles – Europejskie Stowarzyszenie Producentów Samochodów) ma własne oznaczenia klas jakościowych. Stosuje się tu symbole alfanumeryczne.

Obowiązuje podstawowy podział na oleje do silników benzynowych (klasa A), wysokoprężnych (B), oleje energooszczędne do nowoczesnych silników benzynowych i Diesla (C) oraz oleje do wysokoobciążonych silników Diesla (E).

Tak jak w klasyfikacji API, także i tu spotyka się czasem podwójne oznaczenia, np. A3/B4 lub A5/B5. Warto zwracać uwagę szczególnie na oleje oznaczone literą C – przykładowo, olej klasy C1 jest środkiem niskopopiołowym (tzw. low SAPS), co wbrew pozorom nie każdemu silnikowi służy, szczególnie wśród starszych jednostek napędowych.

A co z samą wymianą oleju? Jak często to robić?

Choć istnieją środki smarne typu Long Life, to ich stosowanie warto rozważyć raczej tylko w przypadkach, gdy samochód pokonuje bardzo duże dystanse roczne, z czego większą część w trasie. W takich warunkach bowiem olej najwolniej ulega degradacji.

Ogólna zasada jest jednak prosta: olej należy zmieniać co najmniej tak samo często, jak zaleca producent. Pomijając wspomniany wyżej tryb Long Life (który może oznaczać wymianę środka smarnego np. co 30 tys. km lub co 2 lata), w większości przypadków nie warto przekraczać 15 tys. km lub 1 roku. To gwarantuje dobrą kondycję oleju „od wymiany do wymiany”. Są też jednak silniki, które wymagają uwagi nieco częściej, np. co 8 lub co 10 tys. km – do tej grupy można zaliczyć np. niektóre jednostki sportowe lub silniki samochodów klasycznych.

Wybór konkretnego oleju jest uzależniony od różnych czynników, ale najważniejszym zawsze jest ten najbardziej oczywisty: posiadany samochód. Dobrać odpowiedni olej można dobrać np. na podstawie informacji zawartych w instrukcji lub na naklejce w komorze silnika, a także korzystając z odpowiednich aplikacji, takich jak ta dostępna na witrynie internetowej ORLEN OIL.

Warto mieć na uwadze, że jeśli silnik jest w dobrej kondycji i nie ma wycieków, to powinien jeździć na zalecanym przez producenta oleju tak długo, jak to możliwe. Pojazd ma przebieg 300 tys. km i 20 lat? Nie szkodzi – jeśli z fabryki wyjechał z olejem syntetycznym i ciągle jest w nienagannym stanie technicznym, to nie ma sensu rezygnacja ze środka smarnego o wysokiej jakości.

Trzeba też jednak uważać z ewentualnymi zmianami w drugą stronę – jeśli dysponujemy klasycznym pojazdem, który do tej pory jeździł np. na oleju o jakości API SB, to użycie czegoś o jakości API SN może przynieść więcej złego niż dobrego, w skrajnym przypadku rozszczelniając silnik czy nawet prowadząc do jego zatarcia.

Czyli jaki olej wybrać?

Nowoczesne samochody z ostatnich lat korzystają na ogół z energooszczędnych olejów wysokiej jakości. Za przykład takiego środka smarnego można podać olej PLATINUM PRO LL 0W-20. Oczywiście dostępne są też inne klasy lepkościowe, np. popularne 5W30 czy 5W40.

Nieco starsze auto o prostym konstrukcyjnie silniku z pewnością „nie obrazi się”, gdy zmienimy olej na PLATINUM MaxExpert 10W40. Taki produkt spełnia normy m.in. Fiata, Volkswagena czy Mercedesa.

Dla osób, dla których priorytetem są jak najniższe koszty utrzymania pojazdu, jednocześnie nie chcą rezygnować z jakości, a auto nie wymaga stosowania oleju syntetycznego ani półsyntetycznego, polecić można oleje mineralne. Za przykład może tu posłużyć PLATINUM Classic Mineral 15W40. Jeśli natomiast w garażu czeka ulubiony klasyk, szczególnie taki o wyższym przebiegu, warto rozważyć zakup oleju PLATINUM Classic Life+ 20W50.

Coś dla siebie znajdą także osoby, które korzystają w swoich autach z instalacji gazowych. ORLEN OIL ma bowiem w ofercie oleje PLATINUM Classic Gas (dostępne w klasach lepkości 5W40, 10W40 i 15W40).

Olej silnikowy to jeden z najważniejszych płynów eksploatacyjnych w każdym samochodzie o napędzie spalinowym.

„Nie smarujesz, nie jedziesz” – tak mówi stara maksyma. To całkowita prawda, tyle że nie każdy olej spełnia swoją rolę tak samo dobrze. Producentem, któremu z całą pewnością można zaufać, jest ORLEN OIL. Tym bardziej po tym, gdy wiemy już, jak te oleje są zrobione. No to w drogę!

 

Materiał powstał we współpracy z firmą ORLEN OIL.