Viskozita olejů

Motorový olej je technologicky velmi složitý výrobek, jehož vlastnosti jsou klasifikovány řadou technických parametrů. Pro výběr optimálního motorového oleje z hlediska konečného uživatele jsou důležité především tyto dva základní specifikace: Viskozitní a výkonová.

Viskozita (neboli míra vnitřního tření) mazacího oleje není konstantní veličina, ale závisí na okolních podmínkách. Během činnosti motoru dochází ke změnám teploty a tlaku a je žádoucí, aby se viskozita oleje za těchto podmínek měnila co nejméně. Závislost viskozity oleje na teplotě je vyjádřena tzv. viskozitním indexem (VI). Čím vyšší je hodnota VI, tím méně se mění viskozita při změnách teploty v motoru. Viskozitní index se uvádí v katalozích výrobců automobilových maziv. Pro běžné označení viskozitních vlastností motorového oleje se používá výhradně klasifikace SAE (Society of Automotive Engineers, USA). Tato norma používá pro klasifikaci olejů 6 zimních tříd označených číslem a písmenem"W"(z angl. Winter) a 5 letních tříd označených číslem. Číslo je bezrozměrné a nevyjadřuje vztah k žádné fyzikální veličině. Přesto je jistou analogií k viskozitě.Čím je tedy jeho hodnota vyšší, tím je i takto označený olej za dané teploty viskóznější.

Zimní třídy*: OW, 5W, 10W, 15W, 20W a 25W
Letní třídy*: 20, 30, 40, 50 a 60

*) norma SAE J300

Zimní označení vymezuje tzv. "startovatelnost" motoru při nízkých teplotách. Obecně platí, že čím nižší je číslo zimní třídy, tím nižší může být teplota okolí při zachování tekutosti oleje dostatečné pro snadné spuštění motoru, tzn. olej není příliš viskózní ("hustý"). Oleje OW umožňují bezproblémové startování motoru i při teplotách pod -50° C, oleje 5W při teplotách okolo -40° C atd. (platí pouze orientačně, tento údaj závisí do značné míry také na typu a velikosti motoru).

Letní označení garantuje dostatečnou viskozitu oleje za vysokých letních teplot. Obecně platí, že čím vyšší je číslo letní třídy, tím vyšší může být teplota okolí při zabezpečení dostatečného mazání motoru, tzn. olej není příliš nízkoviskózní, což by zapříčinilo trhání mazacího filmu. V praxi se ukázalo, že pro evropské klimatické podmínky jsou třídy 40, resp. 50 plně dostačující, oleje třídy 60 mohou zapříčinit mírné snížení výkonu motoru.

V současné době se prakticky výhradně používají tzv. vícestupňové ("multigrade") motorové oleje, které umožňují celoroční bezpečné mazání motoru za rozmanitých klimatických podmínek. Označují se kombinací zimní a letní třídy, typické jsou např.: OW-40, 5W-40 nebo 5W-50, 10W-40 a 15W-40.

Viskozita v praxi

Zařazování oleje do viskózní třídy SAE a ISO-VG je prováděno na základě měření viskozity u nového, nepoužitého oleje. Avšak již několik desítek hodin provozu může změnit viskozitu použitého oleje. Olej může intenzívním mícháním snížit svoji viskozitu nebo vlivem oxidace  svoji viskozitu zvýšit. Změna viskozity může být i tak významná, že se olej dostane do jiné viskózní třídy SAE nebo ISO-VG. To může mít velice nepříznivý dopad na trvanlivost zařízení, které je olejem mazáno.

Bez ohledu na to, jaký olej používáte, je ideální viskozita ta, která zabezpečí ideální mazání,  minimální opotřebení a spotřebu síly na překonání viskozity maziva. Je určena kombinací:

a) Teploty
b) Zatížení
c) Rychlosti

Pokud dojde ke změně některého z těchto parametrů, mazání již není ideální.

a) Vliv teploty na výběr viskozity
 

b) Vliv zatížení na výběr viskozity
 

c) Vliv rychlosti na výběr viskozity
 

Vlivy změny teploty, zatížení a rychlosti se mohou někdy kompenzovat. Zvýšení zatížení motoru může být kompenzováno zvýšením otáček motoru. Například při jízdě do kopce (vzrůst zatížení - nutná vyšší viskozita) je zařazen nižší rychlostní stupeň čímž dojde ke zvýšení otáček motoru (vzrůst rychlosti - nutná nižší viskozita). Nejvhodnější viskozita zůstává v tomto případě nezměněna a je jakýmsi kompromisem.

Některé oleje s vysokým viskozitním indexem (vícerozsahové oleje u kterých se změnou teploty dochází pouze k malé změně viskozity) dokáží zabezpečit dobré mazání i při větším rozsahu změn teploty, zatížení a rychlosti a proto jsou univerzálnější a mohou být využívány ve větším množství aplikací.

Viskozitní třídy olejů pro motorová vozidla jsou klasifikovány normou SAE J300 následovně:

Motorové oleje:

Čím je číslo viskozitní třídy vyšší, tím je olej více viskózní. U každé viskozitní třídy je definována minimální viskozita při vysoké teplotě 100°C (garance, že olej bude i při vysoké teplotě dostatečně viskózní a udrží se v mazacím prostoru). Písmeno "W"(z anglického Winter) u nižších viskózních tříd upozorňuje na to, že je u viskozitní třídy navíc definována maximální hodnota viskozity při nízkých teplotách (garance, že i při nízkých teplotách mazivo příliš neztuhne). Podle toho, zda viskozita oleje vyhovuje pouze jedné viskózní třídě nebo více třídám, dělíme oleje na jednorozsahové a vícerozsahové. Příkladem jednorozsahového oleje je olej s označením SAE 10W (splňuje nároky pouze jedné viskózní třídy 10W), příkladem vícerozsahového oleje je olej s označením SAE 10W-40 (splňuje nároky viskozitní třídy 10W i viskozitní třídy 40).

Doporučené viskozitní třídy SAE motorových olejů podle vnějších teplot (°C)

Výkonnostní třídy olejů

Pro každý olej stanoví výrobce oblast, ve které je vhodné olej používat. Oblast použití oleje je závislá především na jeho chemickém složení (složení základových olejů, obsahu aditiv) a z něj plynoucích fyzikálních vlastnostech. Proto hovoříme o motorových, převodových, hydraulických, potravinářských a dalších olejích. Kromě toho, že se olej řadí do jedné (nebo i více) výše zmíněných skupin, může mu být přidělena tzv. výkonnostní třída. Výkonností třída určuje, jaké zatížení je olej schopen snášet, aniž by výrazným způsobem došlo ke zhoršení jeho funkce.

a) Automobilové oleje

Motorové a převodové oleje do motorových vozidel jsou rozděleny do výkonnostních tříd dle evropské normy ACEA (Association des Constructeurs Européens d' Automobiles) nebo americké normy API (American Petroleum Institut).Výrobci automobilů požadují, aby olej použitý pro mazání motoru nebo převodů vyhovoval určité výkonností třídě definované v mezinárodních normě ACEA / API nebo výkonností třídě, kterou si výrobce sám definuje (podnikové normě výroce, např. podniková norma VW 502 00 odpovídá přibližně mezinárodní normě ACEA E3). Výrobci olejů proto své produkty nechávají testovat dle mezinárodních norem a norem výrobců. Výsledkem je, že u svých výrobků uvádějí, jaké normy olej splňuje.

Výkonnostní třídy olejů dle ACEA

Označení tříd

A - Benzínové motory
B - Dieselové motory osobních automobilů, dodávek a lehkých užitkových vozidel
E - Dieselové motory těžkých užitkových vozidel
C - Zážehové a vznětové motory osazené částicovými filtry

Výkonnostní specifikace ACEA a jejich požadavky na chemické složení oleje a viskozitu HTHS

Výkonnostní třídy olejů dle API

Oleje pro benzínové motory

Oleje pro dieselové motory

Vojenské specifikace USA (MIL-L)

Dříve byly v některých případech ještě používány specifikace motorových olejů pro použití v armádě USA protože také podchycovaly i oleje splňující požadavky evropských motorů. S ohledem na specifické požadavky motorů vyráběných v Evropě to již neplatí, ze
jména proto, že vojenské specifikace zahrnují jen americké zkušební motory. Zásadně můžeme vycházet z toho, že motorové oleje, označené pouze těmito vojenskými specifikacemi USA, by neměly být používány v moderních evropských motorech. V opačném případě je to zpravidla možné.

V následující tabulce je přehled vojenských specifikací USA pro motorové oleje, které jsou dosud mimo Evropu někdy používány v civilní oblasti:

Ke dnešním aktuálním specifikacím MIL jsou viskozitní třídy SAE zařazeny následovně:

Porovnání klasifikací motorových olejů

Viskozitní klasifikace

Většina maziv je prodávána pod obchodními názvy, které samy o sobě nic neříkají o vlastnostech a možnostech použití maziva. Pouze u automobilových olejů bývá součástí názvu i viskozitní specifikace. Detailní informace o mazivu je možné získat z produktových listů výrobce. Produktové listy popisují podrobně vlastnosti maziv (např. viskozitu), chemické složení maziv (druh základového oleje, obsah aditiv) a oblasti jejich použití (např. hydraulický olej pro vysokou zátěž). Nejdůležitější informace uvádějí výrobci ve stručnější formě přímo na obalech (viskozita, oblast použití, opatření proti poškození zdraví).

Fyzikální vlastnost viskozita (nezaměňovat s hustotou!) je jednou ze základních vlastností, kterou je třeba zvážit při výběru vhodného maziva. Viskozita je veličina udávající velikost vnitřního tření v kapalině. Nízko viskózní kapaliny jsou snadno tekuté (např. voda), vysoce viskózní kapaliny tečou obtížně (např. med). Viskozita maziva má zásadní vliv na kvalitu mazání. Pokud je viskozita příliš nízká (vysoká tekutost), mazivo je vytlačováno z mazacího prostoru, dochází ke ztenčení olejového filmu,což způsobí nedostatečné mazání a může dojít k poškození mazaných ploch. Pokud je viskozita maziva příliš vysoká (nízká tekutost), mazivo se obtížně dostává do mazacího prostoru a na mazaná místa což způsobí nedostatečné mazání a může dojít k poškození mazaných ploch.Navíc viskózní mazivo způsobuje velké pasivní odpory třecích ploch a tím ekonomické ztráty.

Viskozita olejů se mění se změnou teploty a se stářím oleje (s vyšší teplotou viskozita klesá). Proto se předepsaná viskozita oleje nestanovuje jako konkrétní hodnota, ale jako rozmezí hodnot, ve kterých se může viskozita pohybovat. Tato rozmezí se označují pojmem Viskózní třídy a jejich označení a vlastnosti jsou normovány. Viskozitní třídy olejů pro motorová vozidla jsou definovány normou SAE J300 (SAE - Society of Automotive Engineers), viskozitní třídy pro průmyslové oleje normou ISO VG (ISO - International Organization for Standardization - Viscosity Grade).

Viskozitní třídy olejů podle ČSN 65 6601 (Porovnání viskozit průmyslových, motorových a převodových oleju, ISO - SAE)

Srovnání viskozitních tříd SAE a ISO VG

Klikněte pro zvětšení

Srovnání viskozitních tříd SAE převodových a motorových olejů

Výkonnostní klasifikace

Výkonnostní klasifikace charakterizuje okamžité i dlouhodobé vlastnosti motorového oleje při různých formách provozního zatížení. Hodnoceny jsou vlastnosti jako např. ochrana proti otěru, oxidaci a korozi stěn válců a ložisek, ochrana proti tvorbě úsad za vysokých teplot, oxidační stabilita, pěnění oleje, úspora paliva atd. Pro označení výkonnostní kategorie motorových olejů se používají následující normy:

a) klasifikace API (American Petroleum Institute, USA)
b) klasifikace CCMC (Comité des Constructeurs d'Automobile du Marché Commun, EU)
c) klasifikace ACEA (Association des Constructeurs Européens d'Automobile, EU)
d) firemní normy výrobců motorů a vozidel (VW, MB, MAN atd.)
e) klasifikace MIL-L (normy americké armády)
f) jiné klasifikace (např. ILSAC)

V současné době mají pro určení výkonnosti oleje dominantní význam klasifikace API, ACEA a firemní normy předních výrobců automobilů. Klasifikace CCMC je zastaralá a její uvádění je pouze dočasné. Klasifikace MIL-L se uplatňují v kategorii užitkových vozidel.

Klasifikace API

Tato norma dělí motorové oleje podle typu motoru na zážehové (benzínové), označené písmenem "S" (= Service) a vznětové (naftové), označené písmenem "C" (= Commercial). Výkonnostní stupeň je vyjádřen pro daný typ motoru dalším písmenem (od "A" výše). V zásadě platí, že čím je toto písmeno dále v abecedě, tím kvalitnější je olej. Je-li jako první uvedena specifikace "S", je olej určen prioritně pro benzínové motory, pokud "C", pak je určen pro naftové motory.

Např.
SJ/CF - olej prioritně pro benzínové motory, použitelný i pro naftové motory
CE/SG - olej prioritně pro naftové motory, použitelný i pro benzínové motory

Klasifikace API odráží vývoj automobilových olejů na americkém kontinentu, proto u vyšších tříd plně nevyhovuje podmínkám pro evropské motory (americké a evropské motory jsou konstrukčně, objemově a výkonově odlišné, což se projevuje - mimo jiné - v odlišných nárocích na obsah přísad tvořících při spalování popel).

V současné době jsou používány následující výkonnostní třídy API:

Klasifikace CCMC

Jako reakce evropských výrobců automobilů na ne zcela vyhovující klasifikaci API pro evropské typy motorů vzniklo v roce 1972 Sdružení konstruktérů automobilů - CCMC, které rozdělilo motorové oleje do tří skupin - oleje pro zážehové motory (označené písmenem "G" = Gasoline), oleje pro vznětové motory (označené "D" = Diesel) a oleje pro vznětové motory osobních automobilů (označené "PD" = Passenger Diesel). Výkonový stupeň je vyjádřen pro daný typ motoru číslem (od "1" výše ). Čím je toto číslo vyšší, tím kvalitnější je olej. Klasifikace CCMC byla v roce 1996 nahrazena klasifikací ACEA.

Klasifikace CCMC používala následující výkonnostní třídy:

Klasifikace ACEA

Sdružení CCMC bylo v roce 1991 nahrazeno Asociací evropských konstruktérů vozidel - ACEA, která koncem roku 1995 vydala vlastní výkonnostní klasifikaci motorových olejů. Klasifikace ACEA dělí motorové oleje do tří skupin - oleje pro zážehové motory (označené písmenem "A"), oleje pro vznětové motory osobních a lehkých užitkových vozidel (označené písmenem "B") a oleje pro vysoce výkonné vznětové motory (označené písmenem "E"). Výkonnostní stupeň je vyjádřen pro daný typ motoru číslem (od "1" výše). V zásadě platí, že čím je toto číslo vyšší, tím kvalitnější je olej.

V současné době jsou používány následující výkonnostní třídy ACEA:

Specifikace olejů podle ACEA pro motory vybavené částicovými filtry:

Firemní normy výrobců automobilů a motorů

Mnoho výrobců automobilů a motorů požaduje od motorových olejů splnění dodatečných požadavků, které nejsou zahrnuty v metodice testů API nebo ACEA (zahrnuta je např. kompatibilita s těsnícími materiály apod.). V kategorii osobních automobilů jsou nejčastěji uváděny normy VW/AUDI, BMW a PORSCHE, v kategorii užitkových automobilů pak normy MERCEDES BENZ (MB), MAN a VOLVO.

Nejčastější odkazy bývají na normy VW, MB a MAN

Sudá čísla za tečkou (0, 2 a 4) znamenají jednostupňové (monograde) oleje, lichá čísla (1, 3 a 5) vícestupňové (multigrade) oleje. Uvedené Ihůty pro výměnu oleje platí pouze pro dálkovou dopravu.

Klasifikace MIL-L

V kategorii užitkových automobilů se uvádějí pro motorové oleje následující normy americké armády:

Ostatní klasifikace

Kromě uvedených klasifikací se Ize setkat i s dalšími normami, jako je např. klasifikace ILSAC (International Lubricant Standartisation Advisory Committee - Mezinárodní poradní výbor pro standardizaci maziv).

V současné době existují 2 třídy ILSAC:

Klasifikace maloobjemových zážehových dvoudobých motorů

Dvoudobé benzínové motory motocyklů, mopedů, skútrů, řetězových pil, sekaček trávy a závěsné lodní motory jsou klasifikovány v závislosti na výkonu motoru podle norem API, JASO a NMMA.

Pro jednostopá vozidla se používají následující výkonnostní třídy:

API TA / JASO FA Mopedy a jiné malé motory
API TB / JASO FB Skútry a jiné vysokozatížené malé motory 50 až 200 ccm
API TC / JASO FC Různé vysokovýkonné motory

Pro lodní motory se používají následující výkonnostní třídy:

Přibližné srovnání výkonnostních kategorií motorových olejů