Monitorowanie parametrów oleju w czasie eksploatacji silnika może być bardzo pomocne w ocenie staniu technicznego jednostki napędowej. Zawartość w oleju różnego rodzaju substancji jest ściśle określona dla oleju świeżego i porównanie ich ze zmieniającą się w okresie eksploatacji ich ilością może być źródłem wiedzy na temat kondycji silnika. Wydanie takiej oceny wymaga jednak bardzo dużego doświadczenia i umiejętności interpretacji wyników. Badanie takie trzeba odnieść do konkretnych warunków użytkowania, zatem ocena kondycji silnika jest wypadkową wyników uzyskanych w laboratorium oraz wiedzy osób odpowiedzialnych za jego eksploatację.

fot. FuchsLaboratorium olejowe

W ramach dostaw środków smarnych do przedsiębiorstw przewozowych tego typu badania są wykonywane przez firmę Fuchs Oil Corporation. W ramach takich badań sprawdzane są własności fizyczne oleju lub zawartość różnych pierwiastków (w zależności od zakresu badań).

Większy przebieg?

Okazuje się, że przy zastosowaniu oleju odpowiedniej klasy (minimum takiej jaką dopuszcza producent) można przebieg pomiędzy jego wymianami wydłużyć. W warunkach dużego przedsiębiorstwa przewozowego oznacza to znaczne zmniejszenie kosztów obsługi. Oprócz kosztów samego oleju i filtrów są to również koszty związane czasowym wyłączeniem pojazdu z eksploatacji.

Czasami zdarza się również, że z różnych względów (najczęściej wynikających z warunków eksploatacji) przebieg ten należy skrócić, co zwiększa nieco nakłady na obsługę, lecz w długofalowym rozliczeniu jest także dla przewoźnika korzystne, ponieważ odpowiednio smarowana jednostka napędowa z pewnością nie ulegnie przedwczesnemu zużyciu czy wręcz awarii związanej z używaniem oleju, którego parametry lub (i) czystość powodują, że nie spełnia on wszystkich swoich zadań w silniku.

fot. FuchsLaboratorium olejowe

Badania olejów

Wykonywane w laboratorium firmy Fuchs badania olejów można podzielić na:
-standardowe, które określają kondycję oleju w okresie eksploatacji i pozwalają na określenie czy deklarowany przebieg do jego wymiany jest możliwy do osiągnięcia, zachowując bezpieczny zapas istotnych z punktu widzenia dalszej eksploatacji właściwości
-pozastandardowe, których celem jest wykrycie zawartości różnych pierwiastków (najczęściej metalicznych), których podwyższona zawartość może być sygnałem określającym stan mechanizmów silnika oraz warunki jego eksploatacji.

Zanieczyszczenia metaliczne

W uzasadnionych przypadkach, jeśli silnik wykazuje niepokojące objawy lub użytkownik podejrzewa, że w może w nim dziać się coś niedobrego wykonuje się właśnie badanie mające na celu określenie zawartości niektórych pierwiastków. Podwyższona zawartość pierwiastków metalicznych (głównie żelaza i pierwiastków, które stanowią dodatki do jego stopów - stali i żeliwa) może świadczyć o zużywaniu się metalowych elementów silnika (gładzi cylindrowych, pierścieni tłokowych, czopów wału korbowego, rozrządu czy też jego krzywek). Z kolei podwyższona zawartość metali kolorowych może wynikać z postępującego zużycia stopów łożyskowych, którymi pokrywa się panewki łożysk ślizgowych.

Zanieczyszczenia pochodzące z procesów spalania

Kolejną grupę zanieczyszczeń, które mogą pojawić się w oleju silnikowym są pierwiastki pochodzące z produktów jego spalania oraz zanieczyszczenia mogące przedostawać się do silnika z zewnątrz (np. bar, świadczący o obecności wody morskiej, sód, świadczący o zasoleniu czy też krzem pochodzący z eksploatacji pojazdów w warunkach wysokiego zapylenia). W zakresie produktów spalania, które mogą przedostawać się do oleju należy wymienić sadzę, która jest charakterystyczna dla silników o zapłonie samoczynnym.

Odpowiednia interpretacja

Dysponując doświadczeniem oraz znając dopuszczalne zawartości poszczególnych pierwiastków, wynikające ze składu chemicznego oleju można z dużym wyprzedzeniem określić, który węzeł tarcia w silniku podlega nadmiernemu zużyciu. Dzięki temu można szybko zareagować na niekorzystne zjawiska zachodzące w silniku, zanim nastąpi jego uszkodzenie, czy poważniejsza awaria.

fot. FuchsLaboratorium olejowe

Silniki gazowe

Specyficzną pod kątem monitorowania właściwości oleju grupą silników są stacjonarne jednostki napędowe, najczęściej zasilane gazem wysypiskowym, czy biogazem czyli paliwami o nieco niższej niż w przypadku gazu ziemnego zawartości metanu. W takich silnikach monitoring oleju jest wymagany przez ich producentów.

Własności fizyczne

Monitoringiem objęte są właściwości fizyczne oleju np. lepkość kinematyczna. Parametr ten odzwierciedla współczynnik tarcia wewnętrznego w cieczy, a jego wartość mówi o szybkości płynięcia oleju w silniku.

Innym wyznaczanym w laboratorium parametrem olejów dla silników gazowych jest wskaźnik lepkości, mówiący jak bardzo będzie zmieniać się lepkość oleju w zależności od temperatury. Im wyższa wartość wskaźnika lepkości tym olej jest lepszy. Wykazuje wtedy małe zmiany lepkości w zależności od temperatury otoczenia, charakteryzując się niewielkim czasem dopłynięcia do najdalszych smarowanych z wykorzystaniem układu olejenia węzłów tarcia silnika.

Jak widać parametry fizyczne oleju maja bardzo istotny wpływ na trwałość filmu olejowego w zróżnicowanych warunkach pracy silnika.

fot. FuchsLaboratorium olejowe

Zanieczyszczenia zmieniające właściwości

Równie ważna jak parametry fizyczne jest także zawartość różnych zanieczyszczeń (stałych i ciekłych) w oleju, ponieważ odpowiadają one także za płynięcie oleju w silniku. W tym celu ocenia zdolność do oleju do pienienia się czy odporność na działanie wody.

Parametry chemiczne

Ocenie podlegają także parametry chemiczne olejów, które odpowiadają za ich odporność na działanie różnych agresywnych produktów spalania.

Jednym z podstawowych parametrów chemicznych oleju jest całkowita liczba zasadowa (TBN - Total Base Number). Określa ona zdolność oleju do neutralizacji kwaśnych produktów pochodzących ze spalania paliwa w silniku czy też powstających w wyniku procesów starzenia oleju. Wartość TBN jest bardzo wysoka dla oleju świeżego. Jej monitorowanie w okresie eksploatacji pozwala na określenie granicznej i bezpiecznej jego wartości w konkretnym zastosowaniu. Często wartość tego parametru decyduje o przedłużeniu, bądź skróceniu przebiegu do wymiany oleju silnikowego.

Monitoruje się także proces starzenia oleju, który postępuje w wyniku jego eksploatacji na skutek występowania trzech procesów: oksydacji czyli przyłączania tlenu do zawartych w oleju węglowodorów, sulfatyzacji (przyłączanie związków siarki) oraz nitracji (przyłączanie związków azotu). Monitoring zawartości tych związków w oleju pozwala określić stopień jego zestarzenia.

Podsumowanie

Silniki zasilane gazem, szczególnie ziemnym, czy wysypiskowym wymagają stosowania specjalnych środków smarnych o niewielkiej zawartości popiołów siarczanowych. Dzięki temu w warunkach podwyższonej temperatury w silniku zmniejsza się skłonność do tworzenia osadów wysokotemperaturowych oraz zwiększa trwałość układów katalitycznego oczyszczania spalin. Zalecany przez niektórych producentów monitoring właściwości oleju w okresie eksploatacji silnika pozwala na wczesne wychwycenie pierwszych oznak zużycia elementów, celem zapobieżenia awarii jednostki napędowej.