Dywersyfikacja zespołów napędowych i paliw – wyzwania dla silnikowych olejów smarowych

Abstract

W artykule opisano powody koniecznej dywersyfikacji zespołów napędowych i stosowanych do nich nośników energii wynikające z transformacji energetycznej transportu. Prowadzone na bieżąco badania i analizy dowodzą, że zasadne jest, aby w okresie przejściowym, do czasu całkowitej elektryfikacji transportu, tłokowe silniki spalinowe nadal stanowiły główną siłą napędową w transporcie, szczególnie komercyjnym. Wiąże się to z promowaniem dekarbonizacji paliw, aby przeciwdziałać zmianom klimatu. W związku z tym paliwa o zerowej/zmniejszonej emisji ditlenku węgla, takie jak metan, wodór, etanol, metanol, a nawet amoniak, odgrywają coraz większą rolę. Powyżej wskazane kierunki zmian w zakresie zespołów napędowych i paliw mają bezpośredni wpływ na modyfikację formulacji środków smarowych stosowanych w przemyśle motoryzacyjnym. W konsekwencji przemysł środków smarowych musi dywersyfikować się w kierunku środków smarowych dostosowanych do wymagań różnorodnych zespołów napędowych, mając na uwadze konieczność zwiększania ich sprawności, osiągów i trwałości przy równoczesnym zmniejszeniu szkodliwych emisji i optymalizacji kosztów produkcji. Wymaga to pokonania wielu barier związanych ze sprzecznymi oczekiwaniami stawianymi olejom smarowym np. przez silniki spalinowe, takimi jak m.in.: udział w tworzeniu emisji pierwotnej, bezpieczeństwo i niezawodność funkcjonowania układów oczyszczania spalin, a także współdziałanie z paliwami o różnym składzie. W artykule opisano wymagania stawiane przede wszystkim smarowym olejom silnikowym w zależności od typu zespołu napędowego i stosowanego do niego paliwa. Zwrócono szczególną uwagę na charakterystyczne dla określonego paliwa wyzwania, jakim musi sprostać w silniku współpracujący z nim smarowy olej silnikowy. W przypadku tłokowych silników spalinowych podkreślono konieczność rozwiązania problemu coraz większego udziału spalanego oleju smarowego w całkowitej emisji cząstek stałych. Wskazano też w tym aspekcie na zalety i perspektywy stosowania paliw syntetycznych. Omówiono do tej pory bardzo mało znane problemy, jakim musi przeciwdziałać silnikowy olej smarowy w przypadku napędów hybrydowych. Wskazano na konsekwencje i szczególne wymagania stawiane smarowym olejom silnikowym w przypadku stosowania obecnie mało spopularyzowanych, ale zdecydowanie perspektywicznych paliw, jak wodór i amoniak. W ostatniej części artykułu opisano w dużej części odmienne wymagania, jakie stawia się olejom smarowym do elektrycznych zespołów napędowych. W tym przypadku olej smarowy stosowany w skrzyniach biegów coraz częściej pełni równocześnie funkcję płynu do chłodzenia silników elektrycznych z chłodzeniem bezpośrednim. Bezpośredni kontakt oleju smarowego z elementami zespołów elektrycznych sprawia, że bardzo ważne są jego właściwości elektroizolacyjne. Generalnie olej smarowy powinien poprawić sprawność mechaniczną i zmniejszyć straty hydrauliczne przekładni w celu zmniejszenia zużycia energii elektrycznej i emisji CO2 pojazdu elektrycznego powstającej podczas produkcji energii elektrycznej. Dodatkowa trudność przy opracowywaniu środków smarowych do napędów elektrycznych polega na tym, że do tej pory nie ma sprecyzowanych wymagań technicznych dla płynów eksploatacyjnych przeznaczonych do pojazdów elektrycznych. Brak jest też wielu znormalizowanych metod badawczych i określenia zakresu niezbędnych badań przedmiotowych płynów.