Klasyfikacje jakościowe wg API i ACEA

Drukuj

W międzynarodowym użyciu jest klasyfikacja jakościowa zaproponowana w USA przez API (American Petroleum Institute) we współpracy z SAE i ASTM (American Society for Testing and Materials - Amerykańskie Stowa­rzyszenie Badań Materiałowych). Ma ona charakter otwarty, tzn. opracowywane na podstawie nowych, zwiększonych wymagań klasy jakościowe są wkompo­nowywane w dotychczasowy układ.

Pewne różnice w konstrukcji silników amerykańskich i europejskich oraz nieco odmienne warunki ich eksploatacji spowodowały, że Europejska Rada Koordynacyjna (CEC - Coordinating European Council) oraz Komitet Kon­struktorów Samochodowych Wspólnego Rynku (CCMC - Committee of Com-mon Market Automobile Constructors) opracowały i wdrożyły własną klasyfi­kację olejów silnikowych (w 1985 roku). Ponieważ w roku 1990 kompetencje CCMC przejęło Stowarzyszenie Europejskich Producentów Samochodów ACEA (Association des Constructeurs Europeens d' Automobiles), klasyfikacja ta oznaczana była umownie jako klasyfikacja ACEA (CCMC). Od stycznia 1996 roku ACEA wprowadziła nowe normy na oleje silnikowe oraz nowy sys­tem oznaczeń. Poniżej omówiono te trzy systemy klasyfikacji jakości.

Klasyfikacja amerykańska wg API

Dzieli ona oleje silnikowe na dwie grupy oznaczone jako:

-       S (Service) - do silników z zapłonem iskrowym (z ang. - spark ignited engines),

-       C (Commercial) - do silników wysokoprężnych (z ang. - compression igni­ted engines).

Klasy olejów oznaczane są za pomocą kodu dwuliterowego. W grupie pierwszej wyróżnia się klasy jakości:

-     SA, SB, SC, SD, SE, SF, SG, SH, SJ, SL, SM (tabela 1) - klasę SI pominięto, aby uniknąć pomyłek z oznaczeniem międzynarodowego układu jednostek SI;

w drugiej zaś:

-     CA, CB, CC, CD, CD-II, CE, CF i CF-4, CG-4 (tabela 2).



Tabela 1. Klasyfikacja amerykańska wg API (silniki benzynowe - S)

 

Symbol klas. API

Warunki eksploatacji

SA

W zasadzie już nie produkowana

SB

Lekkie warunki pracy, średnie warunki, nieduże obciążenia silnika,

SC

Konstrukcje silników z lat 1964/67 (amerykańskich)

SD

Ciężkie warunki pracy, duże obciążenia, konstrukcje z lat 1968/70 (USA)

SE

Trudniejsze warunki, duże obciążenia, konstrukcje z lat 1971/79 (USA)

SF

Dalsze utrudnienie warunków pracy, konstrukcje 1980/88

(USA)

SG

Do silników od roku 1989

SH

Do nowoczesnych silników o zapłonie iskrowym, modele przystosowane do eksploatacji olejów energooszczędnych wg SAE 5 W/40, 5 W/50, 10W/40

od 1989 roku, fabrycznie (z modyfikatorem tarcia)

SJ

Do najnowocześniejszych silników o zapłonie iskrowym

SL

Oleje przewyższające wymagania nowoczesnych silników, także pracujących w ekstremalnych warunkach.

SM

Najnowsza klasyfikacja.

Tabela 2. Klasyfikacja amerykańska wg API (silniki wysokoprężne - C)

Symbol klas. API

Warunki eksploatacji

1

2

CA

Lekkie warunki pracy, małe obciążenia silnika, paliwo wysokiej jakości (mała
zawartość siarki)

 

CB

Warunki łagodne i umiarkowane, paliwo niższej jakości (do 1% siarki), konstruk-
cjezlat 1949/54

CC

Średnie i ciężkie warunki pracy, silniki lekko doładowane, konstrukcje 1961

CD

Silniki z doładowaniem o dużej mocy, wysokoobrotowe, ciężkie warunki pracy,
paliwo o szerokim zakresie jakości, oleje weszły na rynek w roku 1955

CD-II

Wymagania jak dla klasy CD plus dodatkowe uwzględniające specyfikę silników dwusuwowych

CE

Ciężkie warunki pracy, silniki turbodoładowane, wolnoobrotowe, konstrukcje od 1983

CF     CF-4

Do silników o zapłonie samoczynnym, produkowanych od r. 1990, duże obciąże­
nia, długotrwała praca, wysokie obroty silnika. Spełniają wymagania co do emisji
szkodliwych substancji w spalinach (wg regulacji 1993 r.)

CG-4

Nowa klasa (1996/97). Warunki, jak dla klasy CF-4, dodatkowo uwzględniono
konstrukcje silników najnowszych, energooszczędnych i ekologicznych silników
(spełniających amerykańskie normy emisyjne z 1994 roku)

Najniższą jakość posiadają oleje oznaczone literą A; jakość rośnie w miarę oddalania się od początku alfabetu. Kolejne klasy opracowywano w miarę po­jawiania się nowych konstrukcji silników, stwarzających coraz cięższe warunki pracy olejom silnikowym (wzrost mocy przy zmniejszonych wymiarach powo­duje, że temperatura pracy oleju jest wyższa, przy stałej tendencji do zmniejsza­nia pojemności układu smarowania). Wyższa jakość to bardziej rozbudowany asortyment dodatków uszlachetniających i zwiększona ich koncentracja. W bar­dzo odpowiedzialnych olejach stężenie dodatków może osiągać ponad 30%. Najnowsze wymagania stawiane olejom silnikowym wiążą się z koniecznością spełnienia np. wymagań ekologicznych (patrz: klasa CF-4 - toksyczność spalin, tabela 2) lub w zakresie oszczędności paliwa (patrz: klasa SL - tabela 1).

Zakwalifikowanie oleju silnikowego do określonej klasy jakościowej wy­maga przejścia z wynikiem pozytywnym różnorodnych testów laboratoryjnych i silnikowych. Wymagania te, zwane sekwencjami, są opracowane dla każ­dej z grup klasyfikacyjnych i odwzorowują charakterystyczne dla danej klasy warunki eksploatacyjne (pełny koszt badań zgodności oleju z klasą jakości wg API szacuje się na około l min $).

Opracowanie nowej klasy jakościowej wiąże się ze zwiększeniem wymagań w stosunku do klasy dotychczasowej. Przykładowo w tabeli 3 przedstawiono porównanie zakresu testów dla klasy API SH i SJ. Widać z niej, że wprowadzo­no dodatkowe cztery testy dla oleju klasy S J, między innymi bardzo „surowy" test TEOTEST oceniający odporność oleju na powstawanie osadów w wyso­kich temperaturach. Inny test (ASTMD 4951) pozwala kontrolować zawartość fosforu w oleju. Pierwiastek ten był przez wiele lat jednym z najbardziej efek­tywnych dodatków przeciwzużyciowych. Stosowanie katalizatorów (dopalaczy spalin) wymusza ograniczenie fosforu w olejach do 0,1%, ponieważ zmniejsza on żywotność tych urządzeń (zatruwa katalizatory, podobnie jak siarka i ołów pochodzące z paliw).


Tabela 3. Porównanie klas API SH i SJ [81]

 

API SH

API SJ

ZAKRES TESTU

testy silni­kowe

SEQVE

SEQVE

czarny szlam, osady, zużycie popychaczy

SEQ IIIE

SEQ III E

wzrost lepkości przez utlenianie i zużycie układu rozrządu

SEQ II D

SEQ II D

korozja i blokada popychaczy hydraulicz­nych

CRC L 38

CRC L 38

utlenianie oleju i korozja panewek

testy labo­ratoryjne

GM 9099

GM 9099 P EOFT

filtrowalność

«

HTHS

HTHS

wytrzymałość na ścinanie

ASTM 2887

ASTM 2887

lotność

ASTM D 892

ASTM D 892

kompatybilność z uszczelkami

TEOST

utlenianie, osady wysokotemperaturowe

ASTM D 5 133

żelowanie oleju

SEQ IV

pienienie wysokotemperaturowe

ASTM D 4951

kontrola zawartości fosforu

Normowaniem jakości środków smarowych zajmuje się również ILSAC (Międzynarodowy Komitet Normalizacji i Atestacji Środków Smarowych), w skład którego wchodzi Amerykańskie (AAMA) i Japońskie Stowarzyszenie Producentów Samochodów (JAMA). Powstały specyfikacje dla olejów silniko­wych do silników benzynowych ILSAC GF-1 i ILSAC GF-2 (wymagania zbli­żone do wymagań w klasach API SH i SJ.

Na opakowaniach produktów najwyższej jakości znajduje się ich symbol graficzny - tzw. „donut". Jest to okrągły stempel (rys. 1), w środku którego umieszczono informację o klasie lepkości oleju, w górnym półkolu symbol klasy jakościowej, zaś w dolnym, jeśli olej spełnił określone testy, może się znajdo­wać napis „Energy Conserving" (paliwooszczędny).


5KLASYFIKACJE JAKOŚCIOWE API i ACEA 1


 

Rys. 1. Symbol jakości API

 

Przed rokiem 1997 klasę „paliwooszczędności" określano w teście na silni­ku Buicka (tzw. Sekwencja VI) w odniesieniu do oleju wzorcowego SAE 20W/30. Jeśli badany olej spowodował zużycie paliwa o 1,5% mniejsze niż olej wzorcowy, oznaczany był symbolem ECI, jeśli o więcej niż 2,7 - ECH, przy oszczędności > 3,9% - ECIII.

 

W roku 1997 zaostrzono warunki testu. Obecnie prowadzi się go na silniku Forda (tzw. Sekwencja VIA), a wyniki odnosi się do oleju wzorcowego o klasie lepkości SAE 5W-30. Badany olej jest klasyfikowany jako „Energy Conse-rving", jeśli zapewni oszczędności paliwowe w porównaniu z olejem wzorco­wym o co najmniej:

 

-       l,4% dla olejów SAE OW-20 oraz 5W-20,

 

-       1,1% dla olejów SAE OW-XX oraz 5W-XX,

 

-       0,5% dla olejów SAE 10-XX.

 

Jeśli olej o klasie lepkości podanej w środku „donuta" nie spełnia wymagań powyższego testu, to dolne półkole pozostaje niewypełnione. W Europie testem wykazującym wpływ oleju silnikowego na oszczędność paliwa jest test Ml 11FE (z olejem wzorcowym RL 1192 - 5W-20).

 

Klasyfikacja europejska wg ACEA (CCMC) - od 1985 do 1996 r.

 

Klasyfikacja europejska (obowiązująca w latach 1985-1996), oznaczana obecnie jako ACEA (CCMC), obejmowała jedynie nowoczesne oleje o wyso­kiej jakości. Nowa organizacja ACEA (Association of European Automotive Manufactures - Stowarzyszenie Europejskich Producentów Samochodów) ma szerszy zasięg niż CCMC.

 

Według ACEA (CCMC) oleje silnikowe dzielono na trzy grupy, oznaczone literami:

 

G   -   oleje do silników z zapłonem iskrowym (G - w ang. gasoline, benzyna), D   -   oleje do silników wysokoprężnych (D - diesel),

 

PD -   oleje do silników wysokoprężnych samochodów osobowych (PD - pas-sanger diesel).

 

Klasyfikacja CCMC w swojej pierwszej wersji przewidywała trzy klasy olejów do silników o zapłonie iskrowym (oznaczone Gl, G2 i G3), również trzy klasy do silników o zapłonie samoczynnym (oznaczone Dl, D2 i D3) oraz jedną klasę olejów do silników wysokoprężnych w samochodach osobowych (PD1). Rozwój konstrukcji silników wymusił opracowanie nowych klas jakościowych w poszczególnych grupach. Pojawiły się w 1989 roku wymagania klas G4 i G5, D4 i D5 oraz PD2.


 

Tabela 4.   Klasyfikacja europejska ACEA (CCMC) - silniki z zapłonem iskrowym (1985-1996 r.)

 

 

 

Symbol klasyfikacji

Charakterystyka

(Gl)

Spełniała wymagania klasy SE wg API i dodatkowe europejskie. Nie obowiązuje odV 1989 r.

(G2)

Wymagania klasy SF wg API i dodatkowe europejskie. Nie obowiązuje od I 1990 r.

(G3)

Spełniała wymagania klasy SF wg API dla olejów o małej lepkości i dodatkowe europejskie. Nie obowiązuje od I 1990 r.

G4

Zastąpiła klasę G2. Do smarowania silników samochodowych produkowanych od 1989 r. Obejmowała tylko oleje wielosezonowe 10W/X, 15W7X, 20W7X (X -dowolna klasa lepkości oleju letniego).

G5

Zastąpiła klasę G3, obejmowała oleje wielosezonowe o małej lepkości 5 W7X, 10W/X.

 

Tabela 5. Klasyfikacja europejska ACEA (CCMC) - silniki z zapłonem samoczynnym

 

 

 

Symbol klasyfikacji

Charakterystyka

(PD-1)

Do silników wysokoprężnych samochodów osobowych. Wymagania klasy CD i SE wg API oraz dodatkowe europejskie.

PD-2

Zastąpiła klasę PD-1. Do silników ZS samochodów osobowych nowej kon­strukcji.

(Dl)

Spełniała wymagania klas CC i SE wg API oraz dodatkowe europejskie. Nie obowiązuje od V 1989 r.

(D2)

Spełniała wymagania klasy SD/CD i dodatkowe europejskie. Inna nazwa- oleje HPD (High Performance Diesel). Nie obowiązuje od I 1990 r.

(D3)

Do smarowania silników wolnossących, bardzo obciążonych, turbodoładowa­nych. Inna nazwa - oleje SHPD (Super High Performance Diesel). Nie obowią­zuj e od I 1990 r.

D4

Zastąpiła klasę D2, wykazując ulepszone własności (oleje HPD).

D5

Zastąpiła klasę D3, lepsze własności niż oleje klasy D4 (oleje SHPD).

 

W tabelach 4 i 5 przedstawiono syntetyczne charakterystyki klas jako­ściowych wg ACEA (CCMC). Powstały one, generalnie rzecz biorąc, przez nałożenie na wyższe klasy jakości wg API dodatkowych wymagań europej­skich. Badania testowe w procesie kwalifikowania olejów były wzorowane na amerykańskich, przeprowadzano je jednak na silnikach wzorcowych europej­skiej produkcji.

 

Nowa klasyfikacja ACEA (od 1996 r.)

 

Oznaczenia klas wg norm ACEA wprowadzonych w 1996 roku pokazano w tabeli 6 w odniesieniu do poprzednio obowiązujących, wprowadzonych przez CCMC.

 

Zdecydowano, aby oleje do silników benzynowych (przez CCMC oznaczo­ne literą G) oznakować literą A. Klasa A2-96 zastąpiła klasę G-4, zaś A3-96 klasę G-5. Oleje Al-96 stanowiły nową klasę, tzw. paliwooszczędną, ich pozo­stałe własności odpowiadały klasie A2-96.

 

 

 

Tabela 6. Porównanie klas ACEA (wersja z 1996 r.) z klasami ACEA (CCMC)

 

 

 

Nowa klasyfikacja ACEA (od 1996 r.)

Poprzednia klasyfikacja ACEA (CCMC) - do 1996 r.

Al-96

-

A2-96

G-4

A3-96

G-5

B 1-96

-

B2-96

PD-2

B3-96

oleje klasy OW/XX, 5W/XX, 10W/XX

E 1-96

D-4

E2-96

pomiędzy D-4 a D-5

E3-96

D-5

 

Oleje do silników wysokoprężnych napędzających samochody osobowe oznaczono literą B. Klasa B2-96 zastąpiła klasę PD-2. B3-96 było nowym symbolem, oznaczającym oleje o wyższej jakości (generalnie dla olejów SAE OW/XX, 5W/XX i 10W/XX), przeznaczone dla nowych silników wysoko­prężnych samochodów osobowych, pracujących w ciężkich warunkach, z dłuższymi okresami między wymianami. Klasa B l-96 charakteryzowała oleje tzw. paliwooszczędne, które ogólną jakością odpowiadały kryteriom klasy B2-96.

 

Grupę olejów do silników wysokoprężnych samochodów ciężarowych oznaczono literą E. Klasa El-96 zastąpiła klasę D-4, zaś E2-96 stanowiła nową klasę usytuowaną pomiędzy D-4 i D-5. Z kolei E3-96 wprowadzono zamiast D-5 i była to klasa olejów do silników wysokoprężnych klasy Euro II. Między E3-96 (wg ACEA) a D-5 (wg CCMC) wystąpiła jednak duża różnica pod względem wymagań eksploatacyjnych. Silniki wysokoprężne klasy Euro II powodują wyż­szą zawartość sadzy w oleju smarowym, dlatego oleje E3-96 musiały posiadać zwiększoną ilość dodatków dyspergujących (w porównaniu z olejami D-5).

 

Zaktualizowanie klasyfikacji ACEA nastąpiło w roku 1998: sformułowano wymagania klas B4 i E4-98 - patrz tabela 7. Kategoria B4-98 przezna­czona jest dla olejów do silników Diesla o bezpośrednim wtrysku. Z kolei kate­goria E4-98 określa wymagania odnośnie do olejów do silników pracujących w bardzo ciężkich warunkach eksploatacyjnych wynikających ze znacznie wy­dłużonych okresów między wymianami .Wprowadzane są kolejne nowelizacje.

 

Wymagania jakościowe, na ogół ostrzejsze niż w klasyfikacji API i ACEA, pod adresem olejów silnikowych formułują również instytucje wojskowe (najbardziej jest znana amerykańska norma MIL-L-...) oraz poszczególni produ­cenci samochodów. Swoje specyfikacje i badania testowe stosują: Mercedes Benz, Volkswagen, Ford, MAN, Volvo, Rover Group, Scania, Perkins, BMW, General Motors, Leyland i inni. Producenci olejów silnikowych najczęściej zabiegają również o spełnienie wymagań firm samochodowych, ponieważ pod­nosi to walory rynkowe środków smarowych.

 

Przybliżone zestawienie poziomów jakości olejów określonych wg API i ACEA (CCMC) pokazano jeszcze raz na rys. 2.


 

Tabela 7. Podział olejów silnikowych w klasyfikacji ACEA 1998

 

 

 

Kat. oleju

Zastosowanie

OLEJE DO SILNIKÓW BENZYNOWYCH

A 1-98

Przeznaczone do stosowania w silnikach benzynowych, opracowano jako niskotarciowe, niskolepkościowe oleje o lepkości HTHS od 2,9 do 3,5 MPa-s. Mogą być niewystarczające dla niektórych silników.

A2-96 wyd. 2

Ogólna propozycja olejów stosowanych w większości silników benzynowych z normalnym okresem wymiany, mogą okazać się niewystarczające dla niektórych wysilonych silników.

A3-98

Stabilne, pozostające w klasie, oleje przeznaczone do stosowania w wysokoobciążonych silnikach benzynowych i/lub wydłu­żonym okresem wymiany oleju, określonym przez producenta lub pracujących w ciężkich warunkach eksploatacji.

OLEJE DO LEKKICH SILNIKÓW DIESLA

B 1-98

Przeznaczone do stosowania w silnikach Diesla samochodów osobowych i lekkich dostawczych, opracowano jako niskotar­ciowe, niskolepkościowe oleje o lepkości HTHS od 2,9 do 3,5 MPa-s. Mogą być niewystarczające dla niektórych silników.

B2-98

Ogólna propozycja olejów stosowanych w większości silników Diesla (zwłaszcza z wtryskiem pośrednim) samochodów osobowych i lekkich dostawczych, z normalnym okresem wymiany, mogą okazać się niewystarczające dla niektórych wysilo­nych silników.

B3-98

Stabilne oleje przeznaczone do stosowania w wysokoobciążonych silnikach Diesla (zwłaszcza z wtryskiem pośrednim) samochodów osobowych i lekkich dostawczych i/lub wydłużonym okresem wymiany oleju, określonym przez producenta lub pracujących w ciężkich warunkach eksploatacji.

B4-98

Przeznaczone do stosowania w wysokoobciążonych silnikach Diesla (zwłaszcza z wtryskiem bezpośrednim) samochodów osobowych i lekkich dostawczych, gdzie wymagana jest specjalna jakość oleju.

OLEJE DO CIĘŻKICH SILNIKÓW DIESLA

E 1-96 wyd. 2

Przeznaczone do stosowania w wolnossących i lekko doładowanych ciężkich silnikach Diesla, lekko i średnio wysilonych, z normalnym okresem wymiany.

E2-96 wyd. 3

Ogólna propozycja olejów stosowanych w wolnossących i doładowanych ciężkich silnikach Diesla średnio i mocno wysilonych, z normalnym w większości okresem wymiany oleju

I doładowanych ciężkich silnikach Diesla średnio i mocno wysilo-

E3-96 wyd. 3

Oleje o poprawionych własnościach odnośnie czystości tłoka, Z polerowania gładzi, zużycia, zanieczyszczenia sadzą i lepszej stabilności. Zalecane do silników spełniających wymagania emisji Euro 1 Euro 2 i pracujących w ostrych warunkach. Wydłużony okres wymiany wg zaleceń producenta.

E4-98

Stabilne, pozostające w klasie oleje o jeszcze wyższym poziomie wymagań względem E3 odnośnie czystości tłoka, polerowa­nia gładzi, zużycia, zanieczyszczenia sadzą i stabilności. Zalecane do wyżej ocenianych silników spełniających wymagania emisji Eurol i Euro 2 i pracujących w bardzo ostrych warunkach, np. ze znacznie wydłużonym okresem wymiany (zgodnie z zalece­niami producentów).

 

 

5KLASYFIKACJE JAKOŚCIOWE API i ACEA 2

 

Rys. 2. Przybliżone zależności pomiędzy API i ACEA

 

Oleje do silników dwusuwowych

 

API we współpracy z ISO (International Standard Organisation) i CEC opracowało również klasyfikację jakościową olejów do smarowania mieszan­kowego silników dwusuwowych o zapłonie iskrowym (tabela 8). Dawniej oznaczano te oleje TSC (Two - Stroke Cycle), obecnie występuje pięć klas oznaczanych przez TA, TB, ..., TE. Pierwsze trzy klasy (TA do TC) obejmują oleje do smarowania silników motorowerów, skuterów, kosiarek do trawy, pił łańcuchowych, motocykli itp. Oleje TD i TE przeznaczone są dla silników za­burtowych łodzi motorowych (TE to ulepszona klasa TD o wyższej smarności i biodegradowalności).

 

Tabela 8. Klasyfikacja API olejów silnikowych do smarowania mieszankowego dwusuwów

 

 

 

Klasa oleju

Charakterystyka

TA

Motorynki i inne małe silniki (do 50 cm3)

TB

Skutery i inne wysokoobciążone małe silniki (50-200 cm3)

TC

Różnorodne silniki wysilone (20-500 cm3)

TD

Duże silniki zaburtowe

TE

Poprawiona klasa TD (lepsza smarność i biodegradowalność)

 


[Materiał pochodzi z podręcznika: „Oleje, paliwa i smary dla motoryzacji i przemysłu” Prof. Wiesława Zwierzyckiego].


 


| + -
Joomla! is Free Software released under the GNU/GPL License.