Motorolajok – Sikamlós kérdések

Vajon az a legnehezebb, hogy megtaláljuk a bolygónkon még fellelhető kőolajat? Nem. Talán a kitermelése? Az sem. Sokkal bonyolultabb ebből az olajból előállí­tani azt az anyagot, amely erőforrásainkat megvédi attól, hogy önmaguk áldozatává váljanak. Mindössze néhány liter a különbség a nagy zabálás és a selyempuha járás között, hajszálvékony film feszül ezer méter és százezer kilométer között.

Szűk a hely és nagy a forróság, sehol egy percnyi nyugalom. Minden olyan gyorsan történik. íllandó robbanások, minden nyom, zúz, nyí­r, présel és szakí­t. Bármennyire is szeretjük, a jó öreg belsőégésű motornak és a pokolról alkotott naiv-keresztény elképzelésnek van némi köze egymáshoz. Ebbe a pokolba kerül az olaj is. De persze nem abban a formában, ahogy a földből feltör. Már a rómaiak is kőolajat kentek kétkerekű hadikocsijaik fatengelyére, hogy néhány kilométer/órás sebességet csikarjanak ki belőle, és a dolog jól is működött. Ennyire nyers formájában azonban az olaj a mai, korszerű motorkerékpár-motorokban nagyon gyorsan elhasználódna – magával az erőforrással együtt. A korszerű négyütemű motorolajoknak vajmi kevés közük van ahhoz, ami néhány tucat változatban tör fel a földkéreg alól, olyan hangzatos nevekkel, mint Bonny Light, West Texas Intermediate vagy Tapis.


Meg kell jegyeznünk azonban, hogy már semmi sem a régi: a kőolaj sem bugyogs már fel olyan nagy hévvel a mélyből, mint egykoron. Azt pedig, hogy egyáltalán meddig lesz még elég, aligha lehet megjósolni. A becslések szerint mindenesetre 30-50 év múlva végleg elfogy. A németországi Földtudományok és Erőforrások Hivatala szerint 10-15 év múlva a jelenlegi 162 gigatonnányi olajkészlet fele elfogy. A Gazdasági Együttműködési és Fejlesztési Szervezet (OECD) számí­tása szerint a világszerte mért olajfogyasztás jelenleg 86 millió barrel naponta. Ez a Greenpeace szerint azt jelenti, hogy minden kitermelt hordóra két elhasznált hordónyi mennyiség jut. Hogy ennek az egésznek történelmi dimenziót adjunk: egy év alatt annyi olajat használunk el, mint amennyi 1 millió év alatt keletkezett. Egyszerűen a régmúltban nem pusztult el ennél több apró tengeri állatka és növény azért, hogy aztán nagy nyomáson és hőmérsékleten lassan cseppfolyósodjék.

Ahogy már mondtuk, a motorban található olajnak nem sok köze van a kőolajhoz. Ez már fizetéskor nyilvánvalóvá válhat bárki számára. Egy liter nyersolajat kinyerni a szaúdi homokból a számí­tások szerint nagyjából 1 eurocentbe kerül. Egy liter motorolaj az üzletben egy olcsó fajtából 3, előkelőbb választásnál majdnem 20 euróba kerül. Hogy mi drágí­tja meg ennyire az árat a kitermelés és a végtermék között? A szállí­tás, a kereslet és a kí­nálat, valamint a spekuláció – ez utóbbi a szakértők szerint a nyersolajárak akár 25 százalékát is kiteszi. Jelenleg 1 barrel (159 liter) Rotterdamban nagyjából 50 euróba kerül, ami literenként 31 centet jelent. És a többi? Nem csak a konszernek zsebébe vándorol. Jelentős összegbe kerül az előkészí­tés, a kutatás, az előállí­tás és az adalékanyagok, amelyek egy drágább motorolajnál a vételár felét is kitehetik.

Kőolaj, ahogy az Északi-tenger alól előkerül

Kőolaj, ahogy az Északi-tenger alól előkerül

A kőolaj egy lipofil, azaz zsí­rban és olajban oldódó anyagkeverék, amelynek kb. 17 000 összetevője van, főképp a szén és a hidrogén vegyületei. A kőolaj fekete arany. A kőolaj, származási helyétől függően finoman folyós kása vagy visszataszí­tó szagú massza, amely egyetlen, bár igen jelentős okból tűnik annyira csábí­tónak: az egész világ működése függ tőle. így motorjainké is. Ezek üzemanyagot használnak, és hogy eközben ne menjenek tönkre, olajra van szükségük. Egy erőforrás tönkretételének legbiztosabb módja, ha leeresztjük belőle az olajat. Azoknak a gépeknek, amelyek túlélik, ha több mint 5 percig járnak szárazon, igazán szí­vósnak kell lenniük. Az olaj ken, ami gyakorlatilag azt jelenti, hogy nem engedi érintkezni azokat az alkatrészeket, amelyek jobb, ha nem érnek egymáshoz. A kenés elválasztást jelent. A hidrodinamikus csapágyakban, mint például a főtengelyében vagy a hajtókaréban, az alkatrészek olajfilmben forognak, éppúgy, mint ahogy a dugattyúgyűrűk anélkül rohannak le és fel a hengerek fala mentén, hogy hozzáérnének. Enélkül a teljes mechanika nem működne. Ezért az olaj rendkí­vül fontos konstrukciós elem a négyütemű belsőégésű motorokban. És éppen úgy, mint ahogy a motorokat is a legapróbb részletekig megtervezik, ma már a motorolajat is szinte személyre szabottan állí­tják össze.

A sárga kagylót ábrázoló cég hamburgi laborjában Michael Knaak védőszemüvegben áll egy asztal és számos üveg mellett. Az üvegeken jól látható figyelmeztető jelzések intenek attól, hogy a tartalmukat bárki is megkóstolja: ammónium-rodanid, ammónium-oxalát, koncentrált sósav. „Egy kiváló minőségű motorolajban – meséli a fejlesztő – nagyjából 15 összetevőt keverünk össze, ebből 75 százalék alapolaj, 25 százalék adalékanyag.” Ez még nem tűnik túlságosan bonyolultnak, mégis az. Az összetevők nem mindegyike keverhető egymással, és mint oly gyakran, a nehézség abban áll, hogy megtaláljuk a helyes arányokat. Egy kicsit hasonlí­t a boszorkánykonyhához. „Olajat keverni nagyon bonyolult folyamat” – erősí­ti meg Michael Knaak. „Ezért nem csak az alapolajok és az adalékanyagok egymásutánisága van előí­rva, hanem a hőmérséklet is, amelyen ez történik, valamint a folyamat időtartama.”


Hol lehet gond?

1. Hajtókarcsapágy: nagy centrifugális erő különösen a nagy egy- és kéthengereseknél, ez-által nagy a nyomás, összezúzza az olajat

2. Főtengely-csapágy: a legnagyobb hidrodinamikus csapágy, nagy forgási sebesség, nagy ellenálló képességre van szükség

3. Dugattyúk, hengerek: nagy fordulatszám, a dugattyú nagy sebessége, az olajfilm meg-szakadhat, az éles dugattyúgyűrű elvághatja, nagy hőterhelés, hidegindí­tásnál fennáll a veszélye, hogy a zsí­ros keverék elmossa az olajfilmet, az olajat a benzin hí­gí­tja

4. Szelephajtás, vezérműtengely: messze vannak a kartertől, a még hideg olajnak mégis viszonylag gyorsan el kell jutnia ezekre a helyekre is

5. Kuplung: az olajnak mindenhol kennie kell, a kuplunglamellák között ezt nem szabad ten-nie. Extrém forróság és nyí­róerők

6. Váltó: a fogaskerekek között az olaj mechanikusan széttördelődik, „szétvágják” vagy ösz-szezúzzák a molekulákat


Az első hozzávaló tehát több alapolaj keveréke. Ezek vagy ásványi, vagy mint a kémcsövekben lévő majdnem átlátszó folyadékok, szintetikus olajok. Ez a megkülönböztetés félrevezető is lehet, hiszen a különbséget nem a kiinduló anyag jelenti, ami mindkét esetben a kőolaj, hanem az előállí­tási folyamat. A kőolajból először nyersolajat finomí­tanak, amelyet aztán desztillálással – erősen leegyszerűsí­tve: felforrósí­tják, hogy ezzel a haszontalan koszt elkülöní­tsék belőle – ásványi alapolajjá alakí­tanak. Ezekben az olajokban, amelyek általában csak egyféle dologra alkalmasak, általában rendetlenség uralkodik. Molekuláris szinten a szénatomok nagy lelkesedéssel hozzákapcsolódnak a hidrogénatomokhoz, mint a hippik az egykori kommunákban, egyszer az egyikkel, másszor a másikkal, aztán keresztbe-kasul, és végül mindenki együtt. A kenőanyag-fejlesztőnek viszont ez nincs í­nyére, ő kisebb káosszal is beérné. Ebben segí­t a szintetizálás. A folyamat során a molekulakí­gyókat szétválasztják, majd az atomokat egyenletes, egyforma láncokban ismét egymás mögé fűzik. Ezek már nem hippimolekulák, hanem szép rendben egymás után következő, jó magaviseletű molekulák – ezek alkotják a szintetikus olajokat. Ezeknek megvan az a nagy előnye, hogy többféle dologra is megfelelnek. Lehetnek folyékonyak vagy sűrűbbek, bizonyos keretek között még viszkozitásnövelő adalékok nélkül is. Ez utóbbiak olyan polimerek, amelyek háromezerszer hosszabbak az olaj molekuláinál, és módosí­tják az olaj viszkozitását. Stabilabbá teszik az olajat, gondoskodnak arról, hogy az egyik molekula ne engedje el a másikat, akkor sem, ha az olaj nagyon felforrósodik, vagy erős mechanikai behatások érik, mint például a váltóban vagy a dugattyúnál. Itt például a kenőanyagnak néhány 100 °C-ot is el kell viselnie. „Ugyanakkor már 10 °C-nyi különbség is megduplázhatja a kémiai reakcióképességet” – magyarázza Knaak kollégája, Ralf Meyke. „A hő egyszerűen széttöri, „crackeli” az olajat, amely egyszerűen elég, elszenesedik. Ez a viszkozitásnövelő adalékok másik oldala: a nyí­róerő ellenében stabilabbá teszik az olajat, viszont csökkentik a nagy hőmérséklettel szembeni ellenálló képességet. Ez egyrészt azért rossz, mert az olaj éppen a motor legforróbb helyeiről hivatott elvezetni a forróságot, magyarul hűtenie kell. Néhány motorban pont ezért állandóan spricceléssel hűtik a dugattyú alját. Másrészt az olajba további adalékanyagokat kell keverni ahhoz, hogy a forró felületen képződött lerakódásokat feloldja, és ezeket, valamint az egyéb szennyeződéseket, mint például a lecsiszolódott fémtörmeléket, megkösse. „Detergent I, II vagy III”, „Dispersant IV” vagy „Antioxidant” áll az adalékanyagok üvegein, amelyekkel – mint az arckrémekben – az öregedést lehet megállí­tani.

A nyresolaj alapú alapfolyadékok előállí­tási folyamata

A nyresolaj alapú alapfolyadékok előállí­tási folyamata

Egyesek úgy néznek ki, mint a friss olaj, mások mint szappanreszelék, sószemcsék vagy nyálkás margarin. Mindegyiknek megvan a maga jó oldala, de mindegyikük még mélyebbre vezet abban a konfliktusban, amely az olyan kenőanyagokkal foglalkozó szakembert, mint Michael Knaak, a legjobb kompromisszum türelmes keresésére kényszerí­ti. „Jellemző példa, hogy a nagyobb adag kopás elleni védelem jobban védi a motort, de növeli a súrlódást. A nagy viszkozitás növeli a kenési biztonságot, ugyanakkor növeli a súrlódást is, viszont ha súrlódáscsökkentőket adunk hozzá, az lehet, hogy a kuplung csúszásához vezet.” Hasonló-képp áll a helyzet a felületaktí­v anyagokkal is. Ezek nagyjából 70 °C-os üzemi hőmérséklettől kötődnek kémiailag az anyaghoz, í­gy védik a motor belső részeit a kopástól és korróziótól. Az olajfürdőben járó kuplungban viszont vissza kell fogniuk magukat, hiszen a kenőréteggel ellátott tárcsák egyvalamit biztosan igen rosszul tesznek: rosszul dörzsölődnek.

Technika motorolaj

Az olaj már néhány megtett kilométer után megfeketedik, mert feloldja és megköti a motor-ban lévő különböző lerakódásokat

Ha belelátunk ezekbe a komplex összefüggésekbe, akkor kénytelenek leszünk reálisan fel-becsülni a dolgokat, és Wolfgang Warnecke, a Shell globálmenedzsere igen pontosan látja ezt. „Az olajfejlesztés és a motorkerékpár-fejlesztés igenis összehasonlí­tható – a folyamatos kis fejlődési lépések mellett ritkák a nagy ugrások.” Nem árt, ha ez utóbbit helyesen értel-mezzük. 2004-ben abba a motorolajba, amelyet a Ducati a MotoGP-n a Desmosedicihez használt, Friction Modifiereket, azaz súrlódáscsökkentőket kevertek. Ezután „jelentősen na-gyobb teljesí­tményről” beszéltek. Michael Knaak megfogalmazása szerint: „több mint félsz-ázaléknyi teljesí­tménynövekedést értünk el.” Tehát egy lóerőnyi növekedést már igen nagy ugrásként kell értékelnünk. Bármilyen szerénynek is tűnjön a puszta szám első pillantásra, két dolgot tesz egyértelművé: egyrészt a korszerű motorkerékpár-motorok rendkí­vül magas fejlettségét, másrészt a személyre szabott kenőanyagok hasonlóan magas fejlesztési szí­n-vonalát.




Jí“ OKUNK VAN AZ ÉVENKÉNTI OLAJCSERÉRE

Michael Knaak egykoron motorkerékpárokat akart tervezni, de 28 évvel ezelőtt a Shellhez került. A hamburgi laborban ma ő a felelős a speciális motorolajok fejleszté-séért, emellett a kenőanyagok előállí­tásának projektmenedzsereként a Shell és a Ducati versenyrészlege közti együttműködést irányí­tja

? Miért ilyen drága egy jó olaj?



! A fejlesztés általában több évig tart, amelynek során kémikusok, műszaki szakemberek és mérnökök egész stábja működik együtt a laborban elvégzett első lépésektől kezdve a rész-, majd teljes motorokkal végzett tesztekig. Ezenkí­vül terepen és mérőpadon is vizsgálják az olajokat. így a fejlesztési költségek több millió euróra is rúghatnak. Olcsóbb ugyanakkor egy kész adalékanyag-csomagot megvenni egy ilyeneket gyártó cégtől, és ezt belekeverni egy már meglévő alapolajba.

? Éppúgy használhatnánk olcsóbb olajokat is?



! Egy olcsó olaj nem feltétlenül rossz, éppúgy, mint ahogy egy drága sem lesz feltétlenül jó. Viszont ha valaki nem megfelelő olajat használ, például ha a viszkozitása erősen eltér a kézikönyvben megadottaktól, akkor ez hosszabb távon már kis terhelésnél is lerakódásokhoz, iszapképződéshez, nagy olajfogyasztáshoz és kopáshoz vezethet.

? Milyen speciális tulajdonságoknak kell megfelelnie egy motorolajnak?



! A motorkerékpár-olajok különösen nagy hőmérsékleti terhelésnek vannak kitéve. Az első dugattyúgyűrű-vájatban 300 °C-nál is melegebb lehet, egy olajfürdős kuplungban még na-gyobb lehet a forróság, de az olaj hőmérséklete egy levegőhűtéses motor esetében már az olajteknőben is elérheti a 150 °C-ot. A motorkerékpár-olaj tehát nem párologhat könnyen, és nem lehet túlságosan hí­g sem, mivel általában a váltót is a motorolaj keni. Ha túlságosan hí­g az olaj, akkor a fogak felülete károsodhat (pitting). Ezenkí­vül az integrált váltók miatt jóval nagyobb nyí­róerők lépnek fel, mint egy különálló váltóval működő autómotorban. Ráadásul a motorkerékpár-motorok fordulatszáma viszonylag nagy. Mivel a legtöbb gép olajfürdős kup-lunggal van ellátva, ezért az olajat a kuplungnak is bí­rnia kell. Ez a JASO MA-jelzésről is-merhető föl (a szerkesztő megjegyzése: az egyetlen specifikáció külön a négyütemű motor-olajokra).

? Egyre kevesebbet motorozunk évente, sokan akár mindössze 3000 kilométert. Ilyen körülmények között ugyanazzal az olajjal akár 3-4 évig is járhatnánk, nem?

! A hidegindí­tások és a rövid szakaszokon való használat átlagon felül terheli a motorolajat és magát az erőforrást is. Ez azt jelenti, hogy a kis menetteljesí­tményű olajok hatékonysága is gyengül. Jó néhány gyártó okkal í­rja elő az évenkénti olajcserét.

? Melyek a legrosszabb szennyeződések az olajban?



! A savas égéstermékek. Ezek elsősorban hidegindí­táskor keletkeznek. Az olaj úgy van ki-alakí­tva, hogy semlegesí­ti ezeket, de egyszer ezek az úgynevezett alkáli tartalékok is kime-rülnek.

? Mennyi időre van szüksége az olajnak ahhoz, hogy a motor utolsó sarkát is elérje?



! A hidegkamrában autómotorral, sűrű olajjal több mint 30 másodpercet mértünk, mí­g az olaj elérte a szelephajtást. Jobb körülmények között is hosszú idő telhet el odáig.