Podmazivanje 1

VI. Podmazivanje motora sus

VI. VI.1.

215

PODMAZIV PODMAZI VANJE MOTORA SUS

Sistemi podmazivanja motora

Svi pokretni delovi motora moraju imati podmazivanje po kontaktnim površinama. Ako mazivo posle obavljanja svoje funkcije sagoreva onda kažemo da su to sistemi sa  jednokratnom upotrebom. Takav slu čaj je kod dvotaktnih motora sa ispiranjem kroz kućište. Kod njih se 1-2% maziva meša sa gorivom. Kod motora sa dužim periodom korišćenja maziva sistemi se sastoje od ure đaja za: čuvanje, razvo đenje, hlađenje,  prečišćavanje i kontrolu ulja. Sistemi podmazivanja imaju funkcije unutrašnjeg krvotoka jer motori nikada ne smeju ostati bez maziva. Po načinu dovođenja maziva do tarnih površina imamo sisteme sa:  zapljuskivanjem,  prinudnim dovođ enjem enjem maziva do delova i kombinovane. Postoji opšte pravilo da su opasnosti od zaribavanja suviše velike da bi se šire koristilo nesigurno podmazivanje zapljuskivanjem. Prinudno dovo đenje maziva pod  pritiskom do svih vitalnih delova je tipi čno za automobilske motore. Najve ći broj delova motora se ipak podmazuje kombinovano. Slika 136a prikazuje tokove ulja u jednom turbo dizel motoru: podmazivanje  pod pritiskom svih ležajeva; intenzivno prskanje ulja na klip; podmazivanje turbo grupe i drugih ure đaja; termoregulacioni blok na putu ulja do hladnjaka ulja . Radi lakše rasprave o svim zahtevima prema mazivu na sl. 136b imamo šemu  podmazivanja sa suvim karterom savremenih motora. Ulje kroz sito s ito (1) vuku pumpe (2) i šalju kroz hladnjak ulja (6 ) u rezervoar. Pumpa (2) ulje iz rezervoara šalje kroz  prečistač (3) u magistralni vod ulja (7). Od magistralnog voda (7), koji može biti u  bloku ili šupljem kolenastom vratilu (kao kod našeg “Fi će”) mazivo pod pritiskom dolazi do osnovnih, a potom kroz kanale u radilici do lete ćih rukavaca. Iz svih tih ležajeva mazivo pod pritiskom prska na sve strane. Jedan deo se posebno usmerava otvorima na velikoj pesnici klipnja č e prema cilindarskim košuljicama i čelu klipa. Iz magistralnog voda se snabdeva cilindarska glava i pomo ćni uređaji. Savremeni motori imaju merače nivo ulja (9) u karteru, kontrolni manometar (8) i sigurnosne i obilazne ventile (5). I pored ovako naizgled nesigurnog podmazivanja uljnim parama i prskanjem količine ulja su po cilindarskim košuljicama toliko velike da je njegovo skidanje osnovni zadatak uljnih prstenova ( jedino se kod brodskih motora ulje dovodi mazalicama na zidove cilindarskih košuljica ). Najteži radni uslovi za sistem podmazivanja su na  praznom hodu, pri dinami čkim režimima rada i na punoj snazi. Dve tre ćine svih gubitaka na trenje u motoru nastaje u sklopu klip-prstenovi-cilindarske košuljice. Temperature u ovoj zoni su neobi čno visoke, do 300 oC , pa su maziva svojstva i viskoznost daleko od optimalnih. Zbog svega toga se parovi suknjica klipa košuljica cilindra stalno ugroženi. • • •

S. Veinović, R. Pešić, S. Petković

216

Kod većine motorskih delova imamo sva tri teorijska slu čaja podmazivanja:  suvo i polusuvo u zoni kompresionih prstenova,  polusuvo u zoni uljnih prstenova i  polusuvo i hidrodinami č ko ko u vode ćem delu suknjice klipa. • • •

SL. 136a : CIRKULACIJA ULJA KROZ TURBO DIZEL MOTOR SA

istač ; 4-magistralni MOKRIM KARTEROM (1-pumpa za ulje; 2- hladnjak; 3- pre č ista vod ulja; 5-radilica; 6- bregasto vratilo; 7-klackalice)

SL. 136b: ŠEMA PODMAZIVANJA SA SUVIM KARTEROM istač i; i; 5- obilazni ventili; 6- hladnjak; (1-sito; 2-pumpe za ulje; 3 i 4- pre č ista

7-magistralni vod ulja; 8 i 9- manometri)

VI. Podmazivanje motora sus

217

Današnji motori imaju po pravilu klizne ležajeve koji traže obilnije podmazivanje u pore đenju sa kotrljaju ćim. Čim se motor forsira po broju obrtaja, specifi čnom radu, broju i dimenzijama cilindara ili dovede u otežane uslove eksploatacije, razmena toplote izme đu ulja i okoline nije dovoljna preko kartera. Obavezno je dopunsko hlađenje maziva. Ako pri tome ho ćemo da produžimo vek upotrebe ulja i da se ono zaštiti od gasova onda se primenjuje suvi karter. Ulje se skuplja u koritu pa prebacuje u druge rezervoare, hladnjake i pre čistače van motora. Takvi radni režimi su redovno kod građevinskih, inžinjerskih mašina i teških vozila ( tenkovi i sl .). .). Unutrašnjost motora je ispunjena uljnim parama i gasovima koji prolaze oko klipova u karter. Smatra se da je motor ispravan sve dok ne izgubi 20 % svežeg  punjenja iz cilindra zbog prodiranja u karter. Zato u ku ćištu motora vlada nadpritisak i eksplozivna atmosfera. Svaki motor mora imati provetravanje kartera i stalno odvođenje uljnih para i gasova iz kartera.  Ni jedan automobilski motor ne sme imati odušku kartera u okolinu jer vodi u veliku potrošnju ulja (posebno novih  SJ i SL  formulacija ulja) i zagađenje okoline isparenim ugljovodonicima. Zato je primena multigradnih i sintetskih ulja sve šira jer su ona manje osetljiva na varijacije temperatura. Evropsko tržište konzumira: SL. 137: UTICAJ PREGRADE NA AERACIJU SAE 15W-40 oko 40 %, ULJA U KARTERU SAE 10W-40 oko 30 %,  20 SAE 10W-30 oko 15 % i .l   e ov   d SAE 5W-50 oko 5 %.   a %,   g   r 15   e   r Jedna od konstruktivnih jul u   o  m   z  p   e   d u mera za o čuvanje ulja i   a    B a h 10   g   r   e u njegovih mazivih svojstava dz   p  r av   a  jeste sprečavanje aeracije:    S a ni  5 i~l ulaska vazduha u ulje. Ako o K količina vazduha pre đe 10 0 % ulje peni i loše  2 3 4 5 6  podmazuje, a kavitaciono  Zapremina ulja u karteru /litara/  /litara/  istrošenje raste.  Na sl. 137 je učinak novog rešenje primenjenog kod firme “Opel ”. ”. U karter motora se postavlja pregradni lim kojim se smanjuje bu ćkanje ulja. Izbor i ispitivanja ulja za dati tip motora i vozila su dugotrajna i obimna. U osnovi ona moraju biti: na posebnim ure đajima, potom na laboratorijskim i serijskim motorima i završna na vozilima. Redovno se traži uniformnost rezultata iz razli čitih laboratorija. Danas u svetu funkcionišu udruženja istraživa čkih centara koja uzajamno razmenjuju rezultate i stalno razra đuju nove metodologije. Procenjuje se da za formulaciju novog ulja treba investirati nekoliko milion dolara. Problemi u sistemu podmazivanja vrlo često dovode do katastrofalnih  posledica, tabela 98. Zato se stalnom nadzoru nad njim mora posvetiti ozbiljna  pažnja. Taj posao je, u modernim vozilima, poveren fleksibilnim servisnim sistemima  FSS ). ( FSS  ). Posle FSS sistema najviše brige o sistemu za podmazivanje preuzimaju uslužne tehnologije koja delimi čno osvežavaju i regenerišu mazivo ili do najdužeg servisnog perioda ili čak do generalnog remonta vozila i motora.

S. Veinović, R. Pešić, S. Petković

218

Tabela 98: Tipič ni problemi u sistemima podmazivanja Pritisak

Uzrok

Malo ulja  N

Posledice

 Katastrofalne

Ulje ne dolazi do  pumpe

 I  Z  A  K 

Problemi sa pumpom za ulje Veliki zazori u ležajevima Razređeno ulje (vodom ili gorivom ) Izrađeno ulje

V  I  S O  K  P  R  I T  I  S  A  K U  LJ  A

Pritisak ulja jako visok  posle starta (dosta ulja u pumpi a malo u magistrali). Ulje puno čestica i čađi. Ulje puno smola i oksida ( staro!). Ulje suviše velike viskoznosti i malog  protoka. Filter blokiran. Sigurnosni ( By pass) ventil ne radi. Depoziti u vodovima i veliki otpori. Ulje suviše hladno.

Ugrožen vek motora

Mere i preporuke

Dosipanje ulja. Provera curenja. Ugasiti motor. Proveriti  proceduru za startovanje. Sipati ulje odgovarajuće viskoznosti. Proveriti ceo sistem  podmazivanja. Remont i servis.

Velika potrošnja ulja i veliko istrošenje delova  Moguće posledice

Zamena ulja. Rešavanje zaptivanja.

 Katastrofalne

Zaustaviti motor. Sipati ulje odgovarajuće viskoznosti.

 Moguća oštećenja motora

Zamena filtera i ulja.

Promeniti ulje i filtar. Proveriti  brizgače ( posebno na praznom hodu). P r o n a ć

ui z r o k e Proveriti termostate i viskoznost ulja.

VI. Podmazivanje motora sus VI.2.

219

FORMULACIJE MOTORNIH ULJA

Sam termin “motorna ulja” podrazumeva nameru da se podmazuju složeni mašinski sklopovi u širokim granicama mehani čkih, termičkih i kontaminacionih uslova. Komplikacije poti ču zbog kompleksnosti sistema podmazivanja, zbog brojnih mesta na koja treba dovesti mazivo i zbog raznovrsnih optere ćenja. Između ostalog više se ne prihvataju monogradna ulja. Današnja opšte prihva ćena formula ovako glasi:  DOBRO MOTORNO ULJE = ODABRANO BAZNO ULJE +  PERFORMANSNI PAKET ADITIVA + MODIFIKATORI VISKOZNOSTI

Kod putničkih vozila udeo modifikatora viskoznosti sl. 138, je nešto ve ći zbog češćeg rada motora u nespecificiranim režimima ( startovanje, zagrevanje itd.),  a kod kamiona, zbog dužeg rada na visokim optere ćenjima, imamo više aditiva. Sl. 138: FORMULACIJE MINERALNIH MOTORNIH ULJA TIPI^NA FORMULACIJA MOTORNOG ULJA ZA PUTNI^KA VOZILA

 Bazno ulje 84.8

 9.2  Paket aditiva 6   Modifikatori viskozn.

Ca detergenti 17.4  Mg detergenti 9.8  Antioksidanti 7.6   ZnDTP 13  Bezpep. disperz. 52.2

TIPI^NA FORMULACIJA MOTORNOG ULJA ZA KAMIONE

 Bazno ulje 85.2

10.8  Paket aditiva  4  Modifikatori viskozn.

Ca detergenti 23.2  Mg detergenti 11.1  Antioksidanti 15.7   ZnDTP 13  Bezpep..disperz. 37 

Tabela 99: Formulacije motornih ulja Motor Usisni Turbo motori  Poljoprivredna mehanizacija Ostale primene

Primena OTO MOTORI DIZEL MOTORI (dvo- i č etvorotaktni) TRAKTORI UTO ( zastarelo!) STOU/ERTTO SPECIJALNA VOZILA STACIONARNI MOTORI ČAMCI

Bazno ulje

Aditivi

 MINERALNO  POLUSINTETSKO  HC- sinteza SINTETSKI: ugljovodonici estri  POLIGLIKOLI  BIO ulja

 POBOLJŠIVAČ  I  MAZIVIH  KARAKTERISTIKA  POVRŠINSKI  AKTIVNI  PRODUŽAVANJE VEKA SMANJENJE  POTROŠNJE GORIVA (biorazgradljivi)

U tabeli 99 su osnovne varijante po nameni i zahtevima prema motornim uljima. Listu zahteva dopunjuje proizvo đač  motora prema tipu svoje konstrukcije,

S. Veinović, R. Pešić, S. Petković

220

uslovima primene i brojnim kompromisima koje name će proizvođač  maziva tokom tehnoloških procesa izrade maziva i aditiva, a potom sledi neizbežno usaglašavanje  pre konačnog definisanja pojedina čnih i zbirnih kvaliteta proizvoda. Cilj jeste, ali je teško na nivou današnjih tehnologija i zamisliti ( sem u komercijalno obojenim reklamama) jednu vrsta motornog ulja koje bi u isto vreme ispunilo zahteve oto, dizel, dvo- i četvorotaktnih, usisnih i turbo motora raznih namena. Kada bi hteli opisati sve zahteve prema motornim uljima onda bismo morali i ći od jednog do drugog motornog dela ( či  ji broj poč inje sa 300 kod jednostavnog automobilskog motora sa preko 100 mesta za podmazivanje ) pa za svaki od njih navesti očekivanja od maziva: podmazivanje, održavanje toplotnog bilansa, konzervaciju i korozionu zaštitu. Sumarno posmatraju ći motor kao pogonsku mašinu vozila možemo nezaobilazne zadatke maziva svrstati u 10 najvažnijih: 1. podmazivanje svih pokretnih delova, 2. podnošenje mehaničkih opterećenja  kod delova koji prenose snagu (motorni i razvodni mehanizam ), 3. hlađenje svih toplotno opterećenih delova, 4. zaštita od korozije, r đe i habanja, 5. zaptivanje zazora između klipne grupe i cilindra, 6. kompatibilnost  sa svim materijalima posebno zaptivnim prstenovima od elastomera, 7. postojanost i dugovečnost, 8. niska isparljivost radi što manje potrošne ulja, 9. dobre viskozno -temperaturske i viskozno -smicajne karakteristike i 10. ekološke karakteristike: niska potrošnja goriva,niska potrošnja maziva, recikličnost i biorazgradljivost.  Navodimo neke puteve kako se istražuje kvalitetno motorno ulje, tabela 100. Tabela 100: Korigovanje slabo izabranih baznih ulja Bazno ulje

Težak hladni start (test CCS-Cold Cranking Simulator ) Oksidaciono nepostojano (slabi rezultati u sequence IIIE testu ) Pojava taloga ( slabi rezultati u Sequence VE testu)  Niska termička stabilnost Slabe frikcione karakteristike (ne prolazi na testu ekonomi č nosti)

Korekcije

Posledice

 Dodavanje korektora viskoznosti  Dodavanje antioksidanata

Slabo podmazivanje u grani čnim režimima Visoka cena

 Dodavanje disperzanata

Stvaranje talog u toplim režimima (nije za dizele) Povećano habanje

 Dodavanje deterdženata i  polarnih ulja  Dodavanje ulja niže (brojno) viskoznosti

Struktura poli-alfa-olefina

Veliko trenje u graničnim uslovima; visoka isparljivost

Fosfatni estri

Ciljevi proistekli iz namene, konstruktivnih specifi čnosti i ekoloških propisa iziskuju pažljiv izbor baze i odgovaraju ćeg paketa aditiva. Zato ve ć postoje, a uskoro se očekuju novi propisi o kvalitetima baznih ulja i vrstama aditiva koji se mogu koristiti. Često se zbog komercijalnih pobuda proizvo đači vozila i motora pojavljuju kao nosioci receptura maziva.

VI. Podmazivanje motora sus

221

Kod definisanja maziva kvalitet uvek po čiva na baznom ulju bilo da je ono naftnog, hidrotretiranog ( MC ) ili sintetskog porekla ( SHC- Synthetic Hydro Carbon ). Primenski zahtevi su toliko ušli u tehnologiju za formulaciju maziva da mnogi  proizvođači zabranjuju mešanje proizvoda razli čitog porekla. Ve ć  sada znamo da nove napredne tehnologije za dobijanje kvalitetnih baznih ulja hidrokrekovane ili sintetske osnove ne mogu ispuniti sve oštrije zahteve bez novih i usaglašenih vrsta aditiva. Ulja su fluidi sa naglašenim mazivim svojstvima, ali isto tako promenljivom tečljivošću sa temperaturskim i ostalim strujnim uslovima. Zbirna svojstva te čljivosti su reološke karakteristike. Za motorna ulja su presudne reološke osobine kako na niskim temperaturama, po čev od graničnih temperatura pumpanja do hladnog starta, tako i na visokim temperaturama od 100, 150 pa sve do 180 0C . Podela ulja na niz od dvanaest viskoznosti po SAE preporukama je  prihvaćena u celom svetu, tabela 101. Treba zapaziti da se ovaj standard ograni čava na svojstva tečljivosti maziva. Američko udruženje automobilskih inženjera ( SAE) je 1909.g. prvi put uvelo klasifikaciju motornih ulja po viskoznosti za zimske ( oznaka W-Winter ) i letnje uslove. Praksa je da se redovno pod brojem SAE J 300 (sa naznakom godine) opisuju klasifikacije motornih ulja po reološkim svojstvima. Formulacija maziva počinje izborom reoloških karakteristika prema SAE standardu. Ona po činje sa šest zimskih “W” gradacija od broja 0W i korakom 5 do 25W. Na primer, ulja ozna čena sa SAE 15W  su monogradna za zimske uslove sigurnog starta ( CCS ) do -200C   pa se za tu temperaturu propisuje najve ća dinamička viskoznost od 7000 cP. Kao osiguranje za obezbe đenje rada pumpe za ulje propisuje se granična temperatura pumpanja od -25 0C pri najvećoj dinamičkoj viskoznosti od 60.000 cP. Tako se sa te dve ta čke definišu uslovi za te čenje i startovanje pri niskim temperaturama. Niskotemperaturski uslovi se propisuju za stanja u nezagrejanim motorima i hladnim danima. Namera je da se proverom ovih vrednosti garantuje dobra proto čnost, mazivost i siguran start na niskim temperaturama ulja i delova motora. Onda se mogu vršiti pore đenja sa postojećim proizvodima kao i novim  bazama i novim paketima aditiva. Potom dolaze letnja ulja SAE 20, 30, 40, 50 i 60 . Viskoznost na visokim tempraturama se meri na dva režima. Kinematska viskoznost na 100 oC  treba da opiše uslove pri uobi čajenim radnim temperaturama u automobilskim motorima. Te vrednosti su važne za procenu potrošnje ulja u motoru. Nominalna radna temperatura motornog ulja leti je oko 100 0C i za nju se daju rasponi kinematske viskoznosti. Za turbo i nove forsirane motore radna temperatura je oko 150 0C pa se na njoj propisuje dinamička viskoznosti pri velikom smicanju ( HTHS ) jer se tako garantuje opstanak uljnog filma na cilindarskoj košuljici. Monogradna ulja ( bez W ) oznake napr. SAE 40 su za letnje uslove (do + 40 0C ). U EU se SAE 40 naj češće koristi pa postoje dve klase po HTHS viskoznosti: jedna je za putni čka vozila, a druga za teretna vozila. Po pravilu SAE svake dve godine donosi nove granice sa boljom te čljivošću na niskim temperaturama. Na bazi SAE viskoznih klasa ne može se suditi o svim, ranije nabrojanim, multifunkcionalnim obavezama maziva. Zato se standardom  propisuju minimalne vrednosti viskoznosti pri smicanju za sva ne-W maziva. SAE od 1987.g. u listu najvažnijih karakteristika unosi dinami čku viskoznost na 150 oC   pri

S. Veinović, R. Pešić, S. Petković

222

smicanju od 10 6  s-1 (ili 1.4 x 10-6   zavisno od metode merenja ) tj. onom prose čnom opterećenju koje odgovara uslovima smicanja u ležajevima radilice, suknjice klipa i cilindarske košuljice. Tabela 101: Reološke osobine motornih ulja ( SAE J 300, juni 2001.g., ASTM D 3244.) SAE gradaci je 0W 5W 10 W 15 W 20 W 25 W

Najveća dinamička viskoznost na niskim temperaturama , 1 mPa.s=1cP (Din. Viskoznost = Kin. viskoznost x  gustina) 1 o 2 o CCS  ) C MRV  ) C

6200 6600 7000 7000 9500 13000

- 35 - 30 - 25 - 20 - 15 - 10

Granič na temperatura  pumpanja pri 60.000 mPas

- 40 - 35 - 30 - 25 - 20 - 15

Viskoznost na visokim temperaturama  HTHS Kinematska 2 o 3 4 mm  /s na 100 C  ) mmPas  ) Min. Max. Min.

3.8 3.8 4.1 5.6 5.6 9.3

-

-

 Letnja mono- i armijska podela na više- gradna motorna ulja

5.6 RL148 >RL148 >RL148 >RL148 Čistoća klipa (ocene) CEC L-83-A-97 (Srednja-temperaturska disperzivnost XUD 11 BTE ) Porast viskoznosti (mm2 /s) na < 0.50 Vk < 0.90 Vk < 0.50 Vk < 0.50 Vk 100°C sa 3% čađi x RL197 x RL197 x RL197 x RL197 >RL197 > RL197 Ocena klipa (5 elementa, minus 6 minus 6 > RL197 > RL197  prosek 4 klipa)  poena  poena CEC L-78-T-99 (VW DI) Čistoća klipa (ocena)

Zapicanje prstena (1&2) Prosek za 8 prstenova (ASF) Max za prvi prsten (ASF) Max za drugi prsten (ASF) Porast viskoznosti (%) na 40°C

-

-

NR NR NR CEC L-54-T-96 ( MB M111E ekonomič nost goriva) Ekonomičnost (%) poređenju u > 2.5 RL191 (15W- 40)

> RL206 < 1.2 < 2.5 0.0 Izveštaj > 2.5

VI. Podmazivanje motora sus

237

Tabela 108c: Laboratorijski ACEA testovi za motorna ulja lakih dizel motora Parametri 2

B1-02

B2-98 (iz.2)

B3-98 (iz.2)

B4-02 i B502

CEC L-14-A-93(Smicajna stabilnost, Bosch brizga č  )

Viskoznost (mm /s) na 100°C, XW-20 XW-30 > 9 Svi ostaju u SAE gradaciji! 30 ciklusa (ne primenjuje se na XW-30 > 8.6 XW-40 > 12 monogradna maziva) XW-40 > 12 XW-50 > 15 CEC L-36-A-97 ( HT/HS viskoznost) Viskoznost (mPa-s), 150°C,106 max. 3.5 > 3.5 > 3.5 2.9 do 3.5 s-1 CEC L-40-A-93 (Gubici na isparavanje )  Noack (%) max, posle 1 h na < 15 10W-X ili< < 13 < 13 250°C 15 ostali < 13 ASTM D 874 (Sufatni pepeo ) Količina (% mase) < 1.8 < 1.8 < 1.8 < 1.8 ASTM D 892 bez opcije A ( Pena, tendencija/stabilnost (ml) max) Sequence I (24°C) 10/0 10/0 10/0 10/0 Sequence II (94°C) 50/0 50/0 50/0 50/0 Sequence III (24°C) 10/0 10/0 10/0 10/0 Sequence IV (150°C) ASTM 100/0 100/0 100/0 100/0 D 6082 Elastomeri : CEC L-39-T-96 Tvrdoća DIDC (poena)

Promena nosivosti (%) Izduženje (%) Varijacija zapremine (%)

RE1

RE2

RE3

RE4

-1 do +5 -40 do +10 -50 do +10 -1 do +5

-5 do +8 -15 do +18 -35 do +10 -7 do +5

-25 do +1 -45 do +10 -20 do +10 -1 do +30

-5 do +5 -20 do +10 -50 do +10 -5 do +5

 NAPOMENA: Za nove materijale i saglasnost ulja sa takvim elastomerima usvaja se test prema DaimlerChrysler-u VDA 675301 i td. Nove RE3 materijale će CEC svrstati u naredne sekvence.

Potpuna lista  ACEA  sekvenci obuhvata laboratorijske i motorske provere motornih ulja o čemu će detaljnije biti re či kod metoda za ispitivanje ulja, odre đivanje njihovog kvaliteta i veka zamene. U zaklju čku možemo konstatovati da EU ima zahteve za motorna ulja dizel motora u putni čkim vozilima ve ć  10 godina ali se  proizvođači maziva još nisu odrekli dvojnih specifikacija za “ C ” i “ S ” primene. Pravilo je da se prvim znakom sugeriše osnovna namena, kao napr. “C ..”/”S..”   je za dizel motore u putni čkim vozilima i ( verovatno) za turbo oto motore!  Nove specifikacije proizvođača (VW 503 i 506; MB 229.3) definišu kvalitetni nivo motornih ulja koja će se primenjivati sa dužom zamenom (30.000 km u benzinskim i 50.000 km u dizel motorima). Tabela 108d : Japanski dizel i oto testovi za motorna ulja MOTORI

Test metode JASO Zapremina motora(ccm) Trajanje testa (h) Faze Tip goriva Zamena ulja (h) Broj obrtaja (o/min)

Toyota 3A 1G-FE 3E

— 1500 200 1 Ne 1000

M333-93 2000 48 1 Bezolovni benzin Ne 4800

Nissan VG-20E KA-24E

— 1500 100 1 Ne 1000

M331-91 M328-95 2000 2400 200 100 3 2 Bezolovni benzin Ne 800-3500 800 i 1500

S. Veinović, R. Pešić, S. Petković

238 Sastav smeše Opterećenje (kg-m) Temperature hlađenja (°C) Temp. ulja u ležajevima,°C Test specifikacije Test ciljevi

14.5 Ne 6 — 120 60-65 149 JIS Regular Grade Habanje razvoda Talozi, obloge, mulj, habanje,  promena visk.

35-40 50 — Habanje razvoda

2.0-9.0 38-100 50-117 JIS Grade Talozi na klipu, obloge, mulj, habanje

— 15 ± 2,N-m 47-58 47-63 — Habanje razvoda

Tabela 108e: Japanski dizel testovi za motorna ulja Test metode

JASO M336-90

JASO M336-1998

JASO M354-1999

Nissan SD-22

Nissan Diesel TD25

Mitsubishi D34T4

2164 50 (API CC);100 (API CD) 1 Dizel Svakih 5 h 4000 36 50 25-50 80 120 0.4-0.5 API CC, CD Habanje, talozi, obloge i mulja na klipovima

2494 200 1 Dizel 100 4300 43 Full 90 120 0.05 max Proposed JASO DX-1 Talozi na klipovima

3907 160 1 Dizel Ne 3200 96 Full 90 105 0.05 max Proposed JASO DX-1 Habanje brega

Parametri

Zapremina motora (ccm) Trajanje testa (h) Faze Gorivo Zamena ulja (h) Broj obrtaja (o/min) Ubrizgano gorivo(mm3/hod) Snaga (hp) Temperature motora (°C) Temperature hlađenja(°C) Temperature ležajeva(°C) Sumpor u gorivu (% m.) Test specifikacije Test ciljevi

Tabela 108f : Periodi zamene ulja u starijim tipovima putni č kih vozila Firma VW/ AUDI/SEAT  BMW CHRYSLER  PEUGEOT CITROEN  DAIHATSU FIAT FORD  MAZDA  MERCEDES -BENZ  MITSUBISHI  NISSAN OPEL  RENAULT  ROVER TOYOTA VOLVO

Modeli

km

Svi Svi Voyager 2.5 TD Svi

15.000

Meseci

12

12.000 10.000

12 12

Rocky Wagon TD Svi Maverick 2.7 TD 626 2.0 D Comprex Modeli G Modeli C,E,S Svi Terrano;Patrol 2.8 TD Svi Svi Svi Svi Svi

5.000 7.500 10.000 10.000 10.000 15.000 7.500 5.000 7.500 7.500 10.000 7.500 7.500

6 12 6 12 12 6 6 12 12 6 12

Napomene

Ulja samo po VW-specifikacijama. Prema servisnim uputstvima! Prvo punjenje zameniti na 1.000 km. U težim uslovima na 7.500 km. Prvo  punjenje zameniti od 1.500 do 2.500 km. Prvo punjenje zameniti na 1.000 km. Šta se pre stekne! Šta se pre stekne! Prvo punjenje zameniti na 1.000 km. Ulja DB. U težim uslovima na 5.000 km. Sa gorivima sa puno sumpora na 7.500 km. “Serena D” prva zamena na 5.000 km. Prvo punjenje zameniti na 1.500 km.

VI. Podmazivanje motora sus VI.5.

239

MOTORNA ULJA ZA KAMIONSKE DIZEL MOTORE

Istorijski deo izgleda ovako. Prve klasifikacije po kvalitetnom nivou poti ču od američkih inženjerskih udruženja  SAE-API-ASTM   i ameri čke armije  MIL, sl. 151.  API   od 1983. prakti čno menja ranije klase i razdvaja zahteve dvotaktnih od četvorotaktnih dizel motora. Iza 2000.g. se uvode globalna merila kvaliteta. O uljima za dvotaktne motore svi propisi poti ču od proizvo đača GM i njegovih filijala ( međ u kojima je najve ća DDC - Detroit Diesel Co).  MIL specifikacije od 1930.g. stalno koristi civilni sektor. Slično ostalim oblastima u SAD je prisustvo korisnika vozila ja če od zakonskih minimuma. Svi standardi, a posebno tehni čki, predstavljaju donju granicu kvaliteta. Kod kamionskih motora troškovi goriva u čestvuju između 30 i 40 % u životnom budžetu teretnjaka. Zato savet za održavanje vozila ( TMC- Maintenance Council ) zastupa udruženje kamiondžija ( ATA- American Trucking Association) u donošenju novih propisa, ali i donošenju sopstvenih uslova. Izme đu ostalog ima više  procedura za proveru ekonomi čnosti i ekologi čnosti novih konstrukcija vozila. Kao  primer navodimo da 1% uštede u gorivu doprinosi nacionalnoj ekonomiji sa godišnje 451 milion dolara, uz manju emisiju NOx za 861.000 tona i čestica za 17.220 tona! Veliki proizvođači kamionskih četvorotaktnih motora ( Mack, Cummins) su  paralelno sa API dali sopstvene preporuke za formulaciju motornih ulja. Prvu  preporuku su izdali sredinom 1998.g. uporedo sa CH-4 ( LRG-1 Lubricant  Recommended Guideline ). Potom sledi LRG-2 u isto vreme kada i PC-9. Jedna od ozbiljnijih dilema su izbori baznih ulja ( API grupa) jer svaki test košta oko 50.000$, a treba izvršiti oko 80 do 90 testova ili utrošiti od 4 do 5 miliona dolara. Prema dosadašnjim iskustvima na grupu I otpada 25 % ameri čkog tržišta. Grupa I i II zajedno pokrivaju 36 %, a grupe II i III zajedno 39 %. Posebno je izazovno uvo đenje sintetskih baza ( API grupa IV ) mada se time uvećavaju razvojni troškovi što je teško  prihvatljivo za male firme ( ILMA- Independent Lubricant Manufacturers). Pažnji ne izmiče ni jedan deo vozila ni jedan fluid koji se koristi u njima. Projektni zadatak za pogonske materijale se formira u isto vreme kada za novo vozilo i po istim kriterijumima. Prvo je EPA usvojila 15 ppm sumpora u dizel gorivu po čev sa 2006.g. To je drastično smanjenje u pore đenju sa današnjih 500 ppm. Sli čna aktivnost je u toku širom sveta. Uglavnom se razmišlja o granici od 50 ppm sumpora ( ULSD- Ultra Low Sulfur Diesel ). Takav uslov se ne svodi samo na nove tehnologije u proizvodnji niskosumpornih goriva ve ć pogađa i druge osobine goriva me đu kojima je najvažnija njegova mazivost. Slede problemi sa oksidacionom stabilnoš ću, pojavom pene, statičkog elektriciteta, gumom i talozima. Mada smo o tome govorili u poglavljima o gorivima ovde ih treba ponoviti jer su aditivi za nova goriva obavezni, potom sli čni su sa paketima za maziva, a uzajamna saglasnost je obavezna. Propisi o emisiji name ću proveru novih uticajnih faktora na  ponašanje ulja:  novi sistemi sa ekstremno visokim pritiscima ubrizgavanja,   smanjenje sumpora i aromata u dizel gorivima,  dalja ograni č avanja emisije azotnih oksida,

S. Veinović, R. Pešić, S. Petković

240   

recirkulacija ohlađ enih izduvnih gasova,  produžavanje veka motora i duži periodi zamene ulja i kompatibilnost sa ure đ ajima za preč iš ćavanje izduvnih gasova.

SL. 151: CIVILNE I VOJNE

SPECIFIKACIJE Civilne *** 1940.g.*** Vojne - 1941. 2- 104/2 - 104A/2- 104 1943.  API te{ki uslovi 1947. Cat. Superior 1948. Lubricants(Series II) - 1949. 2- 104B Supp.I/Supp.II  API DG/DS/MS 1952. -- 1950. MIL-0-2104 (Ordonanc Superior 1956. -- 1954. MIL-L-2104 A  Lubricants (Series III) - 1958. MIL-L-45199 - 1961. MIL-L-45199 A  - 1964. MIL-L-2104 B  APICA/CB/CC/CD 1970.--1968. MIL-L-45199 B Mack EO-H 1972. -- 1970. MIL-L-2104 C Mack EO-J 1976. Mack EO- K 1979. Mack EO- K/2 1984. -- 1983. MIL-L-2104 D  API CE 1987.  API CD-II 1988.  API CF- 4 1990. -- 1988. MIL-L-2104 E  API CF/CF-2 1994. -- 1992. MIL-L-2104 F  API CG- 4 1995. Mack EO-L 1996.  API CH-4 1998. PC-9 -

2003. godina

SL. 152: UTICAJ KVALITETA

ULJA NA VEK 

 e /ppm/ u ulju Test Cummins NTC-400

70 60  50  38 40  30  20 10 0 15 k

 56

 50 40

25 k

Ulje "A" Performanse po PC-9 Čelični klipovi:  potrošnja ulja Al klipovi: talozi Istrošenja klipne grupe i korozija ležajeva Istrošenje razvoda Istrošenja motora sa EGR Termička oksidacija Aeracija ulja Viskoznost i čađ Viskoznost na niskim temperaturama Visoko temp. korozija Smicanje Isparljivost Pojava pene HT/HS Kompatibilnost sa zaptivkama Sufatni pepeo

15 k

25 k

Ulje "B" Testovi CAT 1Q+ EGR CAT 1N (CAT 1K) Mack T-10+EGR GM 6.5 lit. Cummins M-11 +EGR Deere JDQ, Seq. IIIF Navistar 7.3 l Mack T-8E Mack T-8E (?) CH-4 CH-4 NOACK CH-4 CH- 4 CH-4 ASTM D-674

Izuzetno su važni zahtevi za uskla đivanjem perioda dolivanja i zamene ulja sa servisnim rokovima koji su kod kamionskih motora po pravilu dvostruko duži u  poređenju sa putničkim. Produženje perioda zamene ulja direktno uti če na habanje cilindarskih košuljica i pove ćane količine metala u ulju, sl. 152 ( na apscisi je period  zamene u hiljadama kilometara, a na ordinati pojave metala u ulju ). Vek filtera za ulje takođe zavisi od formulacije maziva i njegove čistoće tokom eksploatacije. Današnje tipično ulje za kamionske dizel motore je mineralno SAE 15W-40. Po kriterijumu ekonomi čnosti prednost se daje polusintetskom SAE 0W-30. Sli čna zamena je za mineralne baze u menja čima, umesto SAE 75W-90 prednost ima  potpuno sintetsko ulje 75W (10 cSt ). Zato opšti zaklju čci ovako glase:

VI. Podmazivanje motora sus  



241

Maksimalna ekonomičnost u potrošnji goriva se postiže kada se pravilno izaberu svi pogonski materijali za vozila, kombinacija pogonske grupe vozila, motora i menja ča, po kriterijumu ekonomičnosti mora biti preslikana na izabrane fluide da bi efekat bio sinergički efektan ovaj rezon vazi za sve fluide i sve ostale komponente kao što je elektronska kontrola motora, transmisije, hla đenja, kondicioniranja kabine i drugo.

U narednoj tabeli 109 ćemo navesti API klasifikacije za podmazivanje dizel motora pri čemu se nove oznake ( posle CD ili po godinama iza 1983.g.) odnose na teške dizel motore ( HD). Tabela 109: API kategorije “ C ” maziva i primena API

Uslovi primene, kvalitetni nivo

CA CB

Prvi propisi za kvalitet maziva u motorima od 1942-1950.g. Ulja za podmazivanje motora sa usisavanjem koji rade u umerenim uslovima, a u gorivu ima dosta sumpora Ulja za usisne i motore sa umerenim nadpunjenjem Ulja koja ispunjavaju stroge zahteve usisnih i turbo motora  Nove generacije ulja za nove generacije dizel motora posle 1983. modelske godine  Nove generacije dizel motora u četvorotaktnom i dvotaktnom izvođenju  postavljaju različite zahteve prema motornim uljima pa se zato definišu odvojeni kvalitetni nivoi tj. CF-4 za četvorotaktne i CF-2 za dvotaktne. Zahtevaju se sve bolji kvaliteti, duži vek i duži servisni period za dvotaktne i četvorotaktne varijante dizel motora novih konstruktivnih rešenja  Nova specifikacija od 1998.g. Specifikacija za dizel motore od 2002.g.

CC CD CE CF- 4 CF -2 CG CH-4 CI-4

Projektni zadatak za nova vozila u ASTM sistemu dobija oznaku PC-x ( PC Proposed Category) radi prenošenja svih vozilskih zahteva na pogonske materijale, odnosno konkretno na maziva. PC-10 formulacija maziva je nasledila PC-10, a razvijana je tokom 18 meseci sa ciljnom godinom 2002.g. u “ Factory-fill ” i “Service fill ” formulaciji. Moraju se zadovoljiti svi propisi koji su danas planirani da stupe na snagu iza 2004. godine. Nova generacija kamionskih dizel motora ima vrlo stroge ekološke granice koje se rešavaju sa EGR ( EGR- Exhaust Gas Recirculation ) i naknadnom obradom izduvnih gasova. Pare goriva i maziva kruže kroz motor (B lowby), kroz usisni sistem, kroz komoru za sagorevanje i sisteme za obradu izduvnih gasova. Zato goriva i maziva ( PC-10), sa svim sadržanim aditivima, moraju biti  provereni ne samo u svom čistom sastavu već  u uslovima bliskim primenskim, sa  produktima starenja i kontaminantima. Procedurama za PC-9 su ve ć uvedene tri nova teška uslova: Cummins M-11 za ocenu čađi se produžava na 300 sati, primenjuju se Mack T-10 sa EGR na 300 sati i Caterpillar 1Q sa EGR u iznosu od 17% u trajanju 504 sata.Proizvo đači motora EMA su naložili da interval zamene ulja bude isti ili duži nego kod motora bez EGRa, isparljivost niža od 13 %, viskoznost po SAE J300 pre i posle testova, uz brojna druga poboljšanja u pore đenju sa kvalitetima CH-4. U Evropi sva “ E ” maziva imaju

S. Veinović, R. Pešić, S. Petković

242

 produžene periode zamene u skladu sa dužim servisnim periodima teretnih vozilima. Testovi za ocenu habanja se izvode na proverenim mercedesovim motorima. Jedino  još nema zamene za  Mack T-8 test taloga u ulju. Od svih ranijih  API  testova i uzornih američkih motora jedino se preporu čuje test  Mack T-11  za kontrolu viskoznosti, zapušenja filtara i potrošnju ulja. Više nema E-1 ulja, a novi propisi za emisiju  EURO 3, 4  (i uskoro 5) generiraju nove kategorije dizel motora čije teške radne uslove ( HD Heavy Duty) moraju potvrditi visoki “ E-5” kvaliteti  HD maziva, sl.153. Kamionski motori imaju turbo grupe, recirkulaciju ohla đenih izduvnih gasova i intenzivno  prodiranje gasova u karter ( Blow-by) što sve skupa otežava uslove rada, sl. 154. SL.153: UTICAJ BAZNOG ULJA NA TALOGE I HABANJE RAZVODA 10 8

e n e c O

6 4 2 0

Test Cummins M11 Talozi Habanje Grupa I Habanje razvodnog mehanizma i pojava taloga

Grupa II/II+

SL.154: ČISTOĆA TELA TURBO GRUPE  Referentno ulje RL 133 Kvalitetni pogonski materijali, “E-4”

Japanska organizacija za standarde u oblasti vozila ( JASO) i japansko udruženje za proizvodnju maziva ( JALOS- Japan Lubricating Oil Society ) su  pripremili normative za dvotaktne i četvorotaktne dizel kamionske motore JASO M 355:2000) sa naznakom da stupaju na snagu 2001.g. Polaze ći od pretežnog uticaja na istočna tržišta japanski proizvođači predlažu i svoje specifikacije maziva prilago đenih tamošnjim kvalitetima goriva, vozila i uslovima primene. Osnovne karakteristike imamo u listi za JASO DH-1.

VI. Podmazivanje motora sus

243

Tabela 110a: Predlog JASO DH-1 specifikacija za kamionska motorna ulja Test/Parametri Čistoća klipa, TGF Čistoća kanala klipnih prstenova i

Dim.

Granice

Test metode

Vol. % Poeni

60.0 max. Prstenovi slobodni

JASO M336  Nissan TD-25

µm

95.0 max.

JASO M354 MMC 4D34T

cSt

0.2 max.

ASTM D 5967-99 Mack T-8A

%

200 max.

Poeni

7.0 min.

ml/ml ml/ml ml/ml

10/0 max. 50/0 max. 10/0 max.

% mase

18.0 max.

JPI 5S-41-93, Noack

Bakra Olova Sn Bakra na 135°C

mase ppm mase ppm mase ppm

20 max. 120 max. 50 max. 3 max.

ASTM D 5968-97 ASTM D 130-94

Smicajna viskoznost TBN ( Total Base Number)

cSt mg KOH/g

Ostaje u SAE gradaciji 10.0 min.

Poena % % % %

-1/+5 -40/+10 -50/+10 -1/+5

Poena % % %

-5/+8 -15/+18 -35/+10 -7/+5

Poena % % %

-25/+1 -45/+10 -20/+10 -1/+30

Poena % % %

-5/+5 -20/+10 -50/+10 -5/+5

klipa Habanje razvoda (svedeno na 4.5 % taloga) Porast viskoznosti

(100-150h) na 100°C Porast viskoznosti na 40°C Depoziti, ocena na 280°C

ASTM D 5533-97 Sequence IIIE JPI 5S-55-99 Komatsu Hot Tube

Pojava pene

Sequence I Sequence II Sequence III Gubici isparavanja, na 250°C Korozija

JIS K2518:1991

ASTM D 6278-98 JIS K2501 6:1992 ili ASTM 4739-96

KOMPATIBILNOST

RE1 (Fluor) Promena tvrdoće Promena nosivosti Izduženje Zapreminska varijacija RE2 (Acrylic) Promena tvrdoće Promena nosivosti Izduženje Zapreminska varijacija RE1 (Silicon) Promena tvrdoće Promena nosivosti Izduženje Zapreminska varijacija RE1 (Nitrile) Promena tvrdoće Promena nosivosti Izduženje Zapreminska varijacija

CEC-L-39-T-96