Lepkość oleju w silniku motocyklowym – jak czytać, jak dobrać, jaką klasę wybrać?

Autor artykułu: Bogdan Ptak, pracownik Fuchs Oil Corporation, absolwent Politechniki Śląskiej, od 30 lat zawodowo związany z rynkiem motocyklowym

Tajemnice lepkości

Jeszcze niedawno klasa lepkości była podstawowym kryterium doboru oleju. Obecnie jest to jednak jedynie jeden z parametrów, co nie umniejsza jego znaczenia. Kluczowego znaczenia odpowiednio dobranej klasy lepkości możemy doświadczyć podczas rozruchu zimnego silnika w niskich temperaturach. W tym momencie im niższa klasa lepkości tym lepiej. Niska lepkość sprzyja także niskiemu zużyciu paliwa, czyli kwestie ekonomiczne i ekologiczne (mniejsza emisja spalin). Przypomnijmy, że w klasyfikacji SAE cyfra przy literze W mówi o możliwościach rozruchu w niskich temperaturach, a cyfra bez W o lepkości oleju w temperaturze 100^oC .

Pamiętać jednak należy, że olej ma za zadanie odpowiednio rozdzielić trwałym filmem smarnym, współpracujące części silnika i dlatego lepkość, szczególnie w temperaturze pracy, nie może być zbyt niska. Producenci silników już na etapie ich projektowania ustalają potrzebną lepkość, ustalając ciśnienie oleju, parametry pompy oleju, biorąc pod uwagę cechy konstrukcyjne.

Każdy z producentów dobiera odpowiednią klasę lepkości dla pierwszego zalania jak i późniejszego serwisowania odpowiednio do konstrukcji silnika i warunków jego pracy. Rozwiązania konstrukcyjne mające wpływ na to jaki olej będzie stosowany to układ i liczba cylindrów oraz sposób chłodzenia silnika. Układ cylindrów pośrednio ma wpływ na nominalne prędkości obrotowe pracy silnika. Natomiast w silnikach chłodzonych powietrzem, także olej pełni funkcję chłodzenia.

Popularne parametry olejów silnikowych

Wśród nowoczesnych olejów najpopularniejsze są SAE 10W-40, a ze względu na paliwooszczędność i ekologię, coraz częściej spotykamy klasę SAE 10W-30 czyli niższą lepkość. W rzeczywistości obydwa wymienione oleje mogą pracować w silnikach mając taką samą lepkość. Jak to możliwe? Każdy silnik może być zaprojektowany do pracy w innych warunkach, w innej temperaturze może pracować nominalnie olej, a przecież lepkość zmienia się wraz ze zmianą temperatury. Tak więc silnik napełniony 10W-40 będzie pracował na oleju o lepkości 14 cSt w 100°C, ale przy temperaturze oleju 90°C, jego lepkość będzie wynosiła 18cSt, co oznacza że silnik pracuje tak jak na oleju SAE 10W-50.

Jaki olej silnikowy do motocykla? | Motovoyager.net

Odwrotnie w 110°C, lepkość spadnie do 11 cSt, więc silnik pracuje tak jakby na oleju SAE 10W-30. Motocykliści pojazdów w których zalecany jest olej 10W-30 często wolą zastosować 10W-40 uważając że tak bezpieczniej. Taka zmiana o jedną klasę lepkości (w górę) ma sens gdy zakładamy że olej będzie dużo bardziej obciążony niż standardowe warunki eksploatacji. Mam na myśli wyścigi na torze i silniki podrasowane. Jeśli przyjmiemy że olej w wyścigowych warunkach pracuje w temperaturze 125^oC to lepkość oleju 10W-50 wynosi wtedy około 11cSt, co odpowiada pracy oleju 10W-30 w temp 100 ^oC i zapewnia optymalne warunki pracy przy wysokich prędkościach obrotowych rzędu 12 000 obr./min.

Nominalna temperatura pracy silnika ustala parametry oleju

Na etapie projektowania silnika ustala się nominalną temperaturę pracy i układ chłodzący odpowiednio dba o jej stabilność. Także nominalne prędkości obrotowe silników mają znaczenie w doborze olejów do tych silników. Olej tworzy odpowiednio silny film olejowy przy wystarczająco wysokiej prędkości obrotowej czyli odpowiedniej prędkości pomiędzy powierzchniami panewki i czopa. Im szybciej łożysko ślizgowe się obraca, tym rzadszy powinien być olej, z drugiej strony w silnikach o niższych prędkościach obrotowych stosowany powinien być olej o wyższej lepkości. Ale też za wysoka lepkość nie jest korzystna i przy bardzo wysokiej prędkości obrotowej, może spowodować zerwanie filmu smarnego i wytworzenie się mikro pęcherzy próżniowych (mikro przestrzenie próżniowe w których zaczyna parować olej i gdzie nie ma smarowania). Tak działa hydrodynamika (narciarz wodny musi nabrać odpowiedniej prędkości by się nie zanurzać, ale po oleju mógłby wolniej).

Nominalne warunki pracy takie jak np. temperatura pracy i jej stabilność (układ chłodzenia cieczą czy powietrzem) czy też prędkość obrotowa, to czynniki na podstawie których producent silnika dobiera odpowiedni olej silnikowy. Wysokoobrotowe rzędówki zwykle mają wydajne układy chłodzenia i zastosowanie w nich niskiej lepkości (SAE 10W-30) nie niesie ryzyka zbytniego dodatkowego jej spadku w wysokiej temperaturze. Ale chłodzona powietrzem V-dwójka wymaga wyższej lepkości, nawet SAE 10W-60. Także niższe obroty nominalne wskazują na użycie takiego środka smarnego. Podobnie dwucylindrowiec w układzie V wzdłużnym, ze względu na trudniejsze warunki cieplne w tylnym cylindrze (często 15W-50) nawet przy chłodzeniu cieczą. Dlatego użytkownik powinien stosować olej o klasie lepkości rekomendowanej przez producenta.

Ale można też stosować świadome odstępstwa

Chcąc nieco zmniejszyć ubytki oleju w starym mocno zużytym silniku możemy podnieść lepkość o jedną klasę, ale to chwilowe rozwiązanie. Także wybierając się na tor, gdzie większość dystansu silnik będzie pracował z pełnym obciążeniem (= wyższej temperaturze pracy) możemy o jedną klasę podwyższyć lepkość, ale nie więcej.

Poza wyżej wymienionymi uwarunkowaniami i kryteriami dotyczącymi doboru lepkości oleju, są jeszcze kwestie nietypowego zastosowania. Producenci projektują silniki motocyklowe dla zwykłych kierowców, natomiast w warunkach wyścigowych profesjonaliści i tunerzy mają inne wymagania. Dla takich zastosowań powstał wyścigowy olej Silkolene PRO R SAE 0W-20 (wyłącznie dla profesjonalistów) a w 2023 będzie wdrożony nowy Silkolene PRO 4 PLUS SAE 5W-30.

Ekonomia i ekologia = niższe lepkości

Przyszłość należy do niższych lepkości, mających wpływ na ekonomię i ekologię. Przykład to SILKOLENE SCOOT SPORT 4 0W-30, zastosowany we włoskich skuterach Piaggio i Vespa. Do rozwiązania pozostanie jednak zapewnienie odpowiedniego współczynnika tarcia dla mokrego sprzęgła. Producenci motocyklowych środków smarnych zawsze rozwiązywali takie problemy, czego przykładem jest zastosowana w olejach Fuchs Silkolene XP Technology (eXtreme Performance), zmniejszająca straty energii i redukująca zużycie paliwa przy jednoczesnym zapewnieniu odpowiedniego tarcia dla mokrego sprzęgła. Oparte na tej technologii są dwie gamy produktów – Silkolene PRO 4 XP oraz Silkolene COMP 4 XP – na dwóch poziomach jakościowych i w szerokim zakresie dostępnych klas lepkości.