Vývoj motorových olejů nové generace
Výzkum a vývoj olejů s extrémně nízkou viskozitou
Obr. 1 - Standardy viskozity motorového oleje (stupně viskozity SAE)
Naléhavá potřeba snížit emise CO2 z automobilů vyvolala potřebu motorových olejů mající vliv na úsporu paliva. Jedním z účinných způsobů, jak zvýšit úsporu paliva, je snížení viskozity motorového oleje. Seznam viskozitních stupňů SAE nyní zahrnuje nižší viskozitní stupně (obr. 1) a rostoucí počet automobilů je schopen používat motorové oleje s nízkou viskozitou. Japonsko je jednou zemí, kde posun směrem k motorovým olejům s nižší viskozitou začal dříve než v mnoha jiných zemích.
Obr. 2 - Vztah mezi viskozitou motorového oleje a teplotou
V současné době pracujeme na vývoji motorových olejů s velmi nízkou viskozitou a ještě vyššího výkonu. Hlavním prvkem pro vytvoření takového motorového oleje je vysoký viskozitní index (VI). Obrázek 2 ukazuje vztah mezi teplotou a viskozitou v motorovém oleji. Jak vidíte, motorový olej je při nižších teplotách viskóznější, což zvyšuje odpor motoru. Olej s vysokým indexem viskozity bude mít nízkou viskozitu i při nízkých teplotách, což znamená vyšší úsporu paliva. Primární komponentou jakéhokoli motorového oleje je základový olej. Pro vytvoření motorového oleje s velmi nízkou viskozitou s vysokým indexem viskozity je zásadní použít základový olej s vysokým viskozitním indexem. S využitím technologie WBASE, technologie základového oleje s velmi vysokým obsahem VI, která byla vyvinuta v našich vlastních laboratořích, pracujeme na vývoji motorových olejů s velmi vysokým viskozitním indexem a velmi nízkou viskozitou s vynikající úsporou paliva. (Obr. 2)
Technologie ZP
Bez ZP
Se ZP
Obr. 3 - Usazeniny uvnitř ventilového víka (po testování motoru 200 hodin)
ZP je jednou z mnoha přísad, které používáme v našich motorových olejích. Použití ZP nejen snižuje usazeniny kalu a laku uvnitř motoru, ale také prodlužuje životnost motorového oleje. Ve skutečnosti naše motorové oleje vyrobené se ZP technolodií prodlouží čistotu motoru na dvojnásobek oproti ostatním olejů.
Jak se ZP liší od konvenčních přísad
Obr. 4 - Rozdíl v molekulárních strukturách ZDDP a ZP
Po celá desetiletí byly motorové oleje formulovány s multifunkční přísadou zvanou ZDDP (Zinkdialkilditiofosfát), která má antioxidační a protiotěrové vlastnosti. Problém je v tom, že molekuly ZDDP obsahují síru (S), což vede ke zvýšení usazenin v motoru a ke zkrácení životnosti oleje. V ZP byly atomy síry nalezené v ZDDP nahrazeny kyslíkem (O).
Objev ZP
Obr. 5 - Hydrolýza ZDDP
ZP byl objeven výzkumem mechanismu rozkladu ZDDP. Podrobná studie o tom, jak se ZDDP rozkládá, odhalila, že během spalování v motoru se ZDDP oxiduje a štěpí na ZP a sloučeniny síry, jako je sirovodík. Sloučeniny síry reagují s vodou a stávají se silnou kyselinou sírovou, vyčerpávají základní detergenty v motorovém oleji a snižují čisticí účinek oleje. ZP neobsahuje žádnou síru, což znamená, že se při rozpadu netvoří žádné sloučeniny síry. Mysleli jsme si, že pokud by bylo možné použít ZP namísto ZDDP, mohli bychom se vyhnout problémům způsobeným tvorbou kyseliny sírové a umožnit detergentům fungovat déle.
Obr. 6 - ENEOS SUSTINA
Jde o to, že síra v ZDDP také hraje pozitivní roli ve výkonu motorového oleje. To, co jsme udělali, bylo kombinovat ZP s dalšími přísadami a vytvořit technologii, která se rovná nebo překonává oleje formulované s ZDDP. Poté jsme tuto ZP technologii spárovali se základním olejem WBASE, který šetří palivo, abychom vyvinuli motorový olej ENEOS SUSTINA.
Vývoj technologie JAST: JXTG Ash Softening
Diverzifikace v lodních olejích a lodních palivech
Motorový olej má několik funkcí. Jednou z nich je důležitá ochrana motoru proti korozi neutralizací kyseliny sírové, která se vytváří reakcemi zahrnujícími síru v palivu. Tato kyselina je neutralizována alkalickými složkami (hlavně uhličitanem vápenatým) obsaženými v přísadách nazývaných kovové detergenty. Obzvláště oleje pro námořní motory jsou formulovány s vyššími hladinami kovových detergentů, protože lodní motory často běží na paliva (těžký olej) s vysokou koncentrací síry.
Mezitím, s rostoucím zájmem o ochranu moří, se omezení obsahu síry v palivech zpřísnila. V současné době existují omezení týkající se obsahu síry v palivech používaných na otevřeném moři a ještě přísnější omezení se vztahují na oblasti označené jako oblasti kontroly emisí (ECA). Protože horní limity koncentrace síry v palivech se liší v otevřených mořích a oblastech kontroly emisí, lodě nesou jak paliva s vysokým obsahem síry, tak paliva s nízkým obsahem síry, a podle situace se mění mezi nimi. Pokud olej z lodních motorů neobsahuje dostatek kovových detergentů pro použití s palivem s vysokým obsahem síry, nebude kyselina sírová zcela neutralizována, což povede ke korozi a opotřebení motoru. Naopak u paliv s nízkým obsahem síry nadbytek kovových detergentů v oleji může vést k tvorbě tvrdých usazenin popela na pístech, které jsou příčinou opotřebení (leštění). To znamená, že při použití paliv s různými koncentracemi síry v lodních motorech je nutné přejít z oleje jednoho motoru na druhý, každý s jinou úrovní neutralizace kyselin.
JAST: JXTG Technologie změkčování popela
Pracujeme na originálních technologiích, které umožňují používat jeden druh oleje pro motory na lodích, která používají paliva s vysokým i nízkým obsahem síry. Jedním takovým příkladem je JAST (JXTG Ash Softening Technology). Tato technologie, používaná v oleji pro lodní motory, zjemňuje usazeniny popela, které jsou obvykle dost tvrdé. Když je popel měkký, lehce se rozpadá a nehromadí se na pohyblivých pístech, což pomáhá zabránit poškození válců leštěním. Tato technologie JXTG se osvědčila a ukázalo se, že udržuje písty v dlouhodobém provozu čisté.
Maziva pro automobilový pohon s úsporou paliva
Pokud jde o technologii pro zlepšení účinnosti paliva v automobilu, hlavní důraz je kladen na výkon motoru a na snížení hmotnosti a zlepšení aerodynamiky vozidel. Často je přehlíženo, že zvýšení účinnosti hnacího ústrojí může také vést k významnému snížení spotřeby paliva. Se zavedením nových konstrukcí a technologií se přenosy výkonu se stále zefektivňují. Tyto nové převodovky však vyžadují vývoj speciálních maziv, aby mohly plně využít svůj potenciál. To vyvolalo rostoucí potřebu palivově efektivních maziv pro hnací ústrojí.
Převodovka je tvořena mnoha rotujícími částmi a její naplnění lehčím olejem (snížení viskózního odporu) zlepší přenos a zlepší tak palivovou účinnost vozidla. Viskózní odpor může být snížen použitím maziva s nižší viskozitou. Problém však spočívá v tom, že při vysokých teplotách může být viskozita příliš nízká, což může poškodit převod. Proto se s novými technologiemi formulují maziva s nízkou viskozitou určená ke zvýšení palivové účinnosti.
Automatické převodovky (AT), plynule měnitelné převodovky (CVT) a převodové kapaliny
AT se skládá z několika jednotek, včetně měniče točivého momentu, vícenásobné mokré spojky (pro řazení), planetové převodovky a řídicí jednotky (hydraulický ovladač) (obr. 1). Měnič točivého momentu přenáší točivý moment z motoru do převodovky a zajišťuje násobení točivého momentu. Vícenásobná mokrá spojka, která je spínána hydraulickým ovládáním, se používá k udržování různých členů planetového soukolí podle potřeby k zajištění různých převodových poměrů. Kapalina automatické převodovky (ATF) nejen vykonává mazací a chladicí funkci uvnitř AT, ale také působí jako hydraulická kapalina pro ovládání mokré spojky a musí udržovat dostatečné tření, aby spojka neklouzala.
Jednotky, které tvoří CVT, zahrnují měnič točivého momentu, kovový pás a dvě kladky (primární a sekundární) a řídicí jednotku (hydraulický ovladač). Kroutící moment z motoru prochází měničem točivého momentu do primární kladky a poté je kovovým pásem přenášen na sekundární kladku. Převodový poměr v CVT lze plynule měnit pomocí hydraulického tlaku ke změně šířky mezery mezi polovinami řemenice. Kapalina CVT nejen vykonává mazací a chladicí funkci uvnitř CVT, ale také působí jako hydraulická kapalina pro ovládání řemenic a musí udržovat dostatečné tření, aby kovový pás a spojka v měniči točivého momentu neklouzaly.
Technologie WBASE šetřící palivo a kontrola tření
Abychom vytvořili lubrikant s nízkou viskozitou, který stále funguje spolehlivě, musíme se zaměřit na zlepšení indexu viskozity (VI), což je indikátor toho, do jaké míry bude viskozita ovlivněna teplotou. Čím vyšší je index viskozity, tím menší budou změny viskozity ve vztahu ke změnám teploty. Zvýšením viskozitního indexu se můžeme vyhnout tomu, aby byl olej v provozním teplotním rozmezí příliš hustý, a přitom stále zajistit dostatečnou viskozitu v rozsahu vysokých teplot. To je zaměřeno na snížení ztrát víření při přenosu.
Společnost JXTG vyvinula WBASE, syntetický základní olej s nízkým koeficientem viskozity za tlaku a viskozitním indexem vyšším než cokoli jiného na současném trhu. WBASE nám umožňuje formulovat oleje s nižšími i vyššími viskozitními indexy.
1. 15% vyšší index viskozity než konvenční syntetické základní oleje.
U WBASE nebude mazivo při vysokých teplotách (např. Při jízdě vysokou rychlostí) příliš tenké ani při nízkých teplotách (např. Při studených startech) příliš husté. Tím se výrazně snižuje odpor a ztráty energie při přenosu a zvyšuje se přenesený výkon.
2. Přibližně o 10% nižší koeficient viskozity při tlaku než běžné základní oleje
Nižší koeficient viskozity tlaku znamená, že viskozita je méně ovlivněna změnami tlaku. To znamená, že se viskozita maziva zvýší méně při vysokých tlacích uvnitř přenosu, čímž se výrazně sníží energetické ztráty (viskózní odpor) a zlepší se výkon přenosu.
Technologie tření
Friction Control (FC) je aditivní technologie vyvinutá společností JXTG k řízení tření pro lepší výkon přenosu výkonu.
Maziva jsou navržena tak, aby tvořila olejový film na kovových částech, aby se zabránilo kontaktu kov-kov a snížilo tření pro podporu hladkého provozu. U motorovými olejů nižší viskozita snižuje tření, aby se zlepšila spotřeba paliva. ATF a CVTF na druhé straně musí mít vlastnosti, které jsou v opačné. Jinými slovy, chceme snížit tření, abychom snížili energetické ztráty a zlepšili energetickou účinnost, ale pokud tření není dostatečně vysoké pro spojku nebo kovový řemen a kladky, nebude energie z motoru účinně přenášena na kola. Zajištěním vysokého tření tam, kde je to potřeba, a snížením tření tam, kde ho není potřeba, poskytuje technologie FC optimální rovnováhu charakteristik tření pro zlepšení výkonu v automatických převodovkách.