8.3 Rozbory olejů a jejich vliv na konstrukci motorů
8.3.3 Metylester řepkového oleje (MEŘO)
Tab. 15 Odběr vzorku autobusu SOR.
Vzorek č. 9 - SOR, motor IVECO
motorový olej: SAE 10W-30 ACEA:
E9/E7/B3/B4/A3 API: CJ-4, MB 228.31 Palivo: Metylester řepkového oleje Proběh km: 50 000
Provedené testy:
Parametr Jednotka Hodnota Norma
Kinematická viskozita při 40°C mm²/s 74,96 ČSN 65 6216
Kinematická viskozita při 100°C mm²/s 10,27 ČSN 65 6216
Viskozitní index 121
165 175 185 195 205 215 225
Viskozita při 100 °C [mm²/s]
165 175 185 195 205 215 225 235
Viskozita při 100 °C [mm²/s]
50
Kinematická viskozita při 100°C mm²/s 12,3 ČSN EN ISO 3104
Viskozitní index 135 ČSN ISO 2909
E9/E7/B3/B4/A3 API: CJ-4, MB 228.31 Palivo: Metylester řepkového oleje Proběh km: 50 000
Provedené testy:
Parametr Jednotka Hodnota Norma
Kinematická viskozita při 40°C mm²/s 71,22 ČSN 65 6216
Kinematická viskozita při 100°C mm²/s 11,03 ČSN 65 6216
Viskozitní index 148
Charakteristické hodnoty nového oleje stejné jako u vzorku č. 9.
Tab. 16 Odběr vzorku autobusu SOR.
Vzorek č. 11 - SOR, motor IVECO
motorový olej: SAE 10W-30 ACEA:
E9/E7/B3/B4/A3 API: CJ-4, MB 228.31 Palivo: Metylester řepkového oleje Proběh km: 50 000
Provedené testy:
Parametr Jednotka Hodnota Norma
Kinematická viskozita při 40°C mm²/s 79,82 ČSN 65 6216
51
Kinematická viskozita při 100°C mm²/s 11,91 ČSN 65 6216
Viskozitní index 141
Charakteristické hodnoty nového oleje stejné jako u vzorku č. 9.
Tab. 17 Odběr vzorku autobusu SOR.
Vzorek č. 12 - SOR, motor IVECO
motorový olej: SAE 10W-30 ACEA:
E9/E7/B3/B4/A3 API: CJ-4, MB 228.31 Palivo: Metylester řepkového oleje Proběh km: 50 000
Provedené testy:
Parametr Jednotka Hodnota Norma
Kinematická viskozita při 40°C mm²/s 70 ČSN 65 6216
Kinematická viskozita při 100°C mm²/s 10,25 ČSN 65 6216
Viskozitní index 131
Charakteristické hodnoty nového oleje stejné jako u vzorku č. 9.
Tab. 18 Odběr vzorku autobusu SOR.
Vzorek č. 13 - SOR, motor IVECO
motorový olej: SAE 10W-30 ACEA:
E9/E7/B3/B4/A3 API: CJ-4, MB 228.31 Palivo: Metylester řepkového oleje Proběh km: 50 000
Provedené testy:
Parametr Jednotka Hodnota Norma
Kinematická viskozita při 40°C mm²/s 72,45 ČSN 65 6216
Kinematická viskozita při 100°C mm²/s 10,32 ČSN 65 6216
Viskozitní index 127
52
Charakteristické hodnoty nového oleje stejné jako vzorku č. 9.
Tab. 18 Odběr vzorku autobusu SOR.
Vzorek č. 14 - SOR, motor IVECO
motorový olej: SAE 10W-30 ACEA:
E9/E7/B3/B4/A3 API: CJ-4, MB 228.31 Palivo: Metylester řepkového oleje Proběh km: 50 000
Provedené testy:
Parametr Jednotka Hodnota Norma
Kinematická viskozita při 40°C mm²/s 77,36 ČSN 65 6216
Kinematická viskozita při 100°C mm²/s 11,12 ČSN 65 6216
Viskozitní index 133
Charakteristické hodnoty nového oleje stejné jako vzorku č. 9.
Tab. 19 Odběr vzorku autobusu SOR.
Vzorek č. 15 - SOR 10.5, motor IVECO
motorový olej: SAE 15W-40 ACEA:
E7/E5/B3/B4/A3 API: CI-4, MB 228.3 Palivo: Metylester řepkového oleje Proběh km: 50 000
Provedené testy:
Parametr Jednotka Hodnota Norma
Kinematická viskozita při 40°C mm²/s 79,82 ČSN 65 6216
Kinematická viskozita při 100°C mm²/s 16,07 ČSN 65 6216
Obsah vody % 0,14 ČSN 65 6062
53
Bod vzplanutí °C 181 ČSN 65 6212
CCR % hm. 2,72 Metodika 3
Glykol test Nepřítomen Metodika T15
Celkové nečistoty % hm. 0,059 ČSN 65 6135
Charakteristické hodnoty nového oleje:
Kinematická viskozita při 100°C mm²/s 14,3 ČSN EN ISO 3104
Viskozitní index 139 ČSN ISO 2909
Bod vzplanutí °C 225 ČSN EN ISO 2592
Kaţdý odběr vzorku oleje z motoru spalující MEŘO byl odebrán na jiném autobusu, stejné značka a motorizace. Celkem bylo odebráno uvedených 7 vzorků, se snahou určit stav olejů. Kromě jednoho havarijního vzorku, nejsou uvedené výsledky nijak prokazatelné a nelze z nich téměř nic odvodit. Ţádné limitní hodnoty nejsou stanoveny a ani se nedají zatím předpokládat. Jediná hodnota CCR nám ukazuje velikost zanešení oleje, která je oproti motorové naftě mírně niţší.
Havarijním případem je vzorek č. 15. Viskozita se zde zvýšila (coţ nebývá běţné), zatímco bod vzplanutí se výrazně sníţil o celých 44 °C. Jelikoţ bod vzplanutí MEŘO je přibliţně 173 °C a naměřený olej měl 181 °C, hodnoty ukazují na velmi vysokou koncentraci MEŘO, která degraduje chemicky základový olej, vytváří polymery a způsobuje houstnutí oleje a tedy zvýšení viskozity.
Jelikoţ není moţné těmito rozbory a to ani u havarijních případů, zjistit přibliţné mnoţství paliva v oleji, pouţívá se ke stanovení jiná metoda. A to infračervená spektrometrie. Tyto rozbory byly provedeny na dvou vzorcích a to na vzorku č. 10 a č. 12. Ozařováním vzorku infračerveným zářením, se část záření prošlé vzorkem detekuje detektorem. Toto záření je pak rozloţeno na jednotlivé vlnové délky a kaţdé vlnové délce je přiřazena intenzita absorpce záření vzorkem. Zaměření na vlnovou délku 1746 odpovídá vazbě esterové skupiny MEŘO.[35] Její mnoţství odhadujeme dle zkušeností pracovníka pomocí absorpce uvedené v grafu nebo kalibračními křivkami. Podle odhadů dle výsledků infračervené spektrometrie z grafu 4 je ve vzorku č. 10 a č. 12 přibliţná koncentrace 2 – 3
% MEŘO, přičemţ ve vzorku č. 12 je koncentrace mírně vyšší. Můţeme konstatovat, ţe uvedené vzorky ze spektrometrie jsou v pořádku.
54
Graf 4 Výsledky infračervené spektrometrie ze vzorků č. 10 a č. 12.
55 8.3.4 Stlačený zemní plyn (CNG)
Tab. 20 Odběr vzorku autobusu EKOBUS, Westport plus 8,3.
Vzorek č. 16 - EKOBUS, motor Cummins Westport plus 8,3
motorový olej: SAE 15W-40 Speciální olej pro plynové motory
Palivo: CNG Proběh km: 20 000
Provedené testy:
Parametr Jednotka Hodnota Norma
Kinematická viskozita při 40°C mm²/s 99,96 ČSN 65 6216 Kinematická viskozita při 100°C mm²/s 13,96 ČSN 65 6216
Viskozitní index 143 ČSN ISO 2909
Vzorek č. 17 - EKOBUS, motor Cummins Westport B plus 8,3
motorový olej: SAE 15W-40 Speciální olej pro plynové motory
Palivo: CNG Proběh km: 20 000
Provedené testy:
Parametr Jednotka Hodnota Norma
Kinematická viskozita při 40°C mm²/s 92,89 ČSN 65 6216 Kinematická viskozita při 100°C mm²/s 13,31 ČSN 65 6216
Viskozitní index 143 ČSN ISO 2909
Obsah vody % 0,1 ČSN 65 6062
Bod vzplanutí °C 222 ČSN 65 6212
Glykol test Nepřítomen MT 15
CCR % hm. 1,4 MT 3
Charakteristické hodnoty nového oleje stejné jako u vzorku č. 16.
56
Tab. 22 Odběr vzorku autobusu EKOBUS, Westport B 5,9.
Vzorek č. 18 - EKOBUS, motor Cummins Westport B 5,9
motorový olej: SAE 15W-40 Speciální olej pro plynové motory
Palivo: CNG Proběh km: 20 000
Provedené testy:
Parametr Jednotka Hodnota Norma
Kinematická viskozita při 40°C mm²/s 104 ČSN 65 6216 Kinematická viskozita při 100°C mm²/s 14,13 ČSN 65 6216
Viskozitní index 138 ČSN ISO 2909
Obsah vody % 0,1 ČSN 65 6062
Bod vzplanutí °C 224 ČSN 65 6212
Glykol test Nepřítomen MT 15
CCR % hm. 1,6 MT 3
Charakteristické hodnoty nového oleje jsou stejné u vzorku č. 16.
V provedených třech rozborech nejsou vidět příliš rozdílné hodnoty od nového oleje, jelikoţ odběr vzorků a tedy výměnný interval u těchto autobusů byl na 20 000 km.
V technických údajích výrobce plynových motorů byla dokonce výměnná lhůta motorového oleje stanovena jiţ po 10 000 km. Ovšem provedenými průběţnými tribotechnickými kontrolami bylo zjištěno, ţe i tato prodlouţená výměna 20 000 km je postačující. Veškeré hodnoty jsou v normě.
Důleţité je si uvědomit, ţe v případě poklesu viskozity u CNG, tomu dochází kvůli degradaci přísad a ne kontaminací palivem. Později můţe nastat i opačný jev a to zvýšení viskozity a změna viskozitního indexu, způsobená vysokým teplotním zatíţením oleje a jeho termooxidací. V našem případě takové stavy nenastaly, ale pokud se v rozborech objeví, pak většinou zcela náhle a nečekaně. Nelze tedy zcela přesně vypozorovat nějaké náznaky začínající degradace. Stejně jako u MEŘO nejsou v praxi stanovené ţádné limitní hodnoty.
K porovnání hodnoty CCR mezi měřenými palivy byl vytvořen graf 5, který názorně ukazuje značné rozdíly v kontaminaci oleje touto hodnotou.
57
Graf 5 Množství CCR vybraných paliv.
8.3.5 Bioplyn
Tab. 23 Odběr vzorku kogenerační jednotky 600 kW.
Vzorek č. 19 - Kogenerační jednotka, motor DEUTZ 600 kW
motorový olej: SAE 15W-40 Speciálni olej pro plynové motory
Palivo: bioplyn Proběh km: 1000 Mth
Provedené testy:
Parametr Jednotka Hodnota Norma
Kinematická viskozita při 40°C mm²/s 98,3 ČSN 65 6216 Kinematická viskozita při 100°C mm²/s 13,87 ČSN 65 6216
Viskozitní index 143 ČSN ISO 2909
58
Tab. 24 Odběr vzorku kogenerační jednotky 400 kW.
Vzorek č. 20 - Kogenerační jednotka, motor DEUTZ 400 kW
motorový olej: SAE 15W-40 Speciální olej pro plynové motory
Palivo: bioplyn Proběh km: 500 Mth
Provedené testy:
Parametr Jednotka Hodnota Norma
Kinematická viskozita při 40°C mm²/s 101,69 ČSN 65 6216 Kinematická viskozita při 100°C mm²/s 14,08 ČSN 65 6216
Viskozitní index 141 ČSN ISO 2909
Obsah vody % 0,05 ČSN 65 6062
Bod vzplanutí °C 220 ČSN 65 6212
TAN číslo kyselosti mgKOH/g 0,396 ČSN 65 6070
pH vodního výtřepu % hm. 7,5 Metodika T 12
Charakteristické hodnoty nového oleje jsou stejné u vzorku č. 19
U bioplynových paliv je důleţitým ukazatelem jejich čistota. Obsah síry, fosforu a jiných kyselých sloţek pomáhají k rychlejší degradaci oleje a jeho znečištění. K větší odolnosti oleje se proto mírně zvyšuje jeho celková alkalita TBN a při odběrech se kontroluje číslo kyselosti TAN. Hodnota TAN nemusí být ale vţdy směrodatná a proto se v rozborech provádí také kontrola PH vodního výtřepu, kterou né kaţdý diagnostik vyţaduje, ale přitom můţe značně pomoci a rozkrýt stav oleje.
Dle naměřených hodnot nejsou odebrané motorové oleje v nikterak havarijním stavu, ba naopak jejich výsledky TAN ukazují, ţe motor spaluje bioplyn, blíţící se kvalitou zemnímu plynu.
59
9 Závěr
Celkem bylo tedy odebráno 20 různých vzorků olejů, odlišných motorizací, paliv a konstrukcí. Pouze ze záţehového motoru Škoda Fabia 1.4 TSI byly odebrány dva vzorky v rozmezí najetí 29 000 km. Zbylé odběry pocházely pokaţdé z jiného vozidla, které ale někdy měli motory stejné specifikace. U kaţdého paliva byly popsány jeho typické projevy v rozborech. Bohuţel ne vţdy, byly vidět z prováděných analýz důleţité parametry pro stanovení správné diagnostiky. Typickým příkladem jsou vzorky z MEŘO. V takových případech je nutné pouţít jiné metody, jako je infračervená spektrometrie, k zjištění přibliţného mnoţství obsahu paliva či jiné techniky, které nám jasněni ukáţí poţadované výsledky. Vzorky byly odebírány v reálných provozech z různých podniků. Ve většině případů, tedy kromě záţehových motorů a motorů na bioplyn, se jednalo o autobusy provozující veřejnou dopravu.
Vţdy je důleţité zjistit, co moţná nejvíce informací o pouţívaném oleji, konstrukci motoru, typem provozu a dalších aspektech, ovlivňující kvalitu celého rozboru. Z výsledků je patrné, ţe nejznatelněji je kvalita motorového oleje ovlivněna kontaminací palivem.
V takovýchto základních rozborech uvedených v této práci, je moţné si přiobjednat certifikovanou laboratoří i jiné rozšířené zkoušky, které zde nebyly představeny. Například v odůvodněných případech se mohou v rozborech vyskytovat zkoušky na zbytkové prvky jako je hliník či měď nebo měřit jiné pro danou potřebu důleţité hodnoty. Jestliţe je ovšem správně vybrán motorový olej, motor seřízen dle pokynů výrobce a provozován v adekvátních podmínkách, pak by tyto hodnoty nemělo být potřeba sledovat. V našem případě jsme se snaţili o přibliţně stejnou strukturu vzorků, aby byly jasně vidět rozdílné hodnoty a výsledky.
Důleţité je také říci, ţe shodné výsledky u dvou různých (na jiné palivo provozujících) motorů, nemusí znamenat stejné hodnocení. Co u jednoho můţe být v normě, to u druhého, můţe indikovat špatný stav stroje a musí se tedy k výsledkům přistupovat jednotlivě. Neexistuji přímo nějaká uvedená pravidla, která by platila pro všechna paliva.
Tribotechnická diagnostika se provádí v místech, kde se takové rozbory vyplatí. Tedy nepouţívá se příliš pro osobní automobily, jelikoţ celá motorová náplň takového vozidla má menší cenu, neţ jeden provedený rozbor. Raději se prostě bez odkladu motorový olej vymění. Ovšem ve velkých motorech, s velkým objemem motorového oleje, se jiţ tyto rozbory vyplatí a mohou ušetřit nemalé výdaje a pomoci zoptimalizovat výměnné intervaly olejů stejně tak, jako tomu bylo provedeno u vzorků CNG, kde byli výměnné intervaly prodlouţeny. Ušetřily se tak nemalé výdaje na provoz těchto motorových vozidel.
Můţeme tedy říci, ţe tribodiagnostika má v provozu významné postavení a důleţitou vypovídající schopnost
60
Seznam pouţité literatury
[1] Štěpina, V., Veselý, V.: Maziva v tribologii. Bratislava, 1985 [2] Kolektiv autorů: Mogul info 1/96. 1996
[3] Kolektiv autorů.: Tribotechnika v provozu a údrţbě 2009. Hrubá skála, 2009 [4] Kolektiv autorů.: Tribotechnika v provozu a údrţbě 2010. Sněţné-Milovy, 2010 [5] Sejkorová, M.:Metody tribotechnické diagnostiky [online]. [04. 03. 2014]
dostupné na internetu
[6] Vlk, F.:Paliva a maziva motorových vozidel. Brno, 2006 [7] Specifikace motorových olejů. [online]. [10. 03. 2014]
Dostupné na internetu
http://www.petroleum.cz/vyrobky/oleje-motorove-specifikace.aspx
[8] Výkonnostní třídy automobilových motorových olejů, [online]. [13. 03. 2014]
Dostupné na internetu
https://www.oleje.cz/clanek/Vykonnostni-tridy-automobilovych-motorovych-oleju
[9] Černý, J.: Vlastnosti motorových olejů – základní funkce olejů, [online]. [17. 03.
2014] Dostupné na internetu
http://www.oleje.cz/clanek/Vlastnosti-motorovych-oleju---Zakladni-funkce-oleju
[10] Černý, J.:Vlastnosti motorových olejů - viskozita, [online]. [18. 03. 2014]Dostupné na internetu
http://www.oleje.cz/clanek/Vlastnosti-motorovych-oleju---Viskozita
[11] Černý, J.: Vlastnosti motorových olejů – kyselost a alkalita olejů, [online]. [18. 03.
2014] Dostupné na internetu
http://www.oleje.cz/clanek/Vlastnosti-motorovych-oleju---Kyselost-a-alkalita-oleju
[12] Černý, J.: Vlastnosti motorových olejů – Detergenty a disperzanty, [online]. [31.
03. 2014] Dostupné na internetu
http://www.oleje.cz/clanek/Vlastnosti-motorovych-oleju---Detergenty-a-disperzanty
[13] Černý, J.: Vlastnosti motorových olejů – Nečistoty a saze v motorovém oleji.
[online]. [01. 04. 2014] Dostupné na internetu
http://www.oleje.cz/clanek/Vlastnosti-motorovych-oleju---Necistoty-a-saze-v-motorovem-oleji
[14] Černý, J.: Vlastnosti motorových olejů – Palivo v oleji.
[online]. [01. 04. 2014]. Dostupné na internetu
http://www.oleje.cz/clanek/Vlastnosti-motorovych-oleju---Palivo-v-oleji [15] Černý, J.: Vlastnosti motorových olejů – Voda a glykol v oleji.
[online]. [01. 04. 2014]. Dostupné na internetu
http://www.oleje.cz/clanek/Vlastnosti-motorovych-oleju---Voda-a-glykol-v-oleji
61
[16] Čtveráček, M.: Testování motorových olejů. Bakalářská práce, Vysoké učení technické v Brně 2012.
[17] Podhájecký, P.: Stanovení vody coulometrickou titrací [online]. [07. 04. 2014] Dostupné na internetu
http://www.tribotechnika.sk/tribotechnika-32011/stanoveni-vody-coulometrickou-titraci.html
[18] Wikipedia.:Plynová chromatografie [online]. [10. 04. 2014]. Dostupné na internetu
http://cs.wikipedia.org/wiki/Plynov%C3%A1_chromatografie
[19] Suchánek: Erozivní opotřebení a volba kovových materiálů v praxi – 1.část [online]. [14. 04. 2014] Dostupné na internetu
http://www.tribotechnika.sk/tribotechnika-32010/erozivni-opotrebeni-a-volba-kovovych-materialu-v-praxi-1cast.html
[20] Pešek M.: Sniţování tření a opotřebení u spalovacích motorů. Vysoké učení technické Brno. [online]. [17. 04. 2014] Dostupné na internetu
http://dl.uk.fme.vutbr.cz/zobraz_soubor.php?id=525 [21] Opotřebení strojních soustav a vznik poruch.
[online]. [18. 04. 2014] Dostupné na internetu
http://www.elearn.vsb.cz/archivcd/FS/TU/TU/4kapitola.pdf
[22] Pošta, J.: Degradace strojních součástí[online]. [18. 04. 2014] Dostupné na internetu
http://degradace.tf.czu.cz/
[23] Palivové aditiva a jejich vlastnosti. 2010 [online] [18. 04. 2014] Dostupné na internetu
http://www.agat.sk/post/palivove-aditiva-a-jejich-vlastnosti-32/
[24] Černý, J.: Mazivářské mýty, Mýtus devátý – kdy a proč vyměnit motorový olej.
[online]. [28. 04. 2014]. Dostupné na internetu
http://www.oleje.cz/clanek/Mazivarske-myty--Mytus-devaty---Kdy-a-proc-vymenit-motorovy-olej
[25] Autor působící na VŠCHT Praha, Ústav technologie ropy a alternativních paliv.:
Radostný i bolestný vývoj nových motorů [online]. [28. 04. 2014]. Dostupné na internetu
http://www.autopress.cz/?page=311.radostny-i-bolestny-vyvoj-novych-motoru [26] Čapek, J.:Náplně motorových olejů pro naftové motory TEDOM. Schváleno v roce 2002.
[27] Klapka, J.: Automobily – provozní „kapaliny“. Firma Nocc Teswor, a.s. Praha 2007.
[28] Černý, J.:Vlastnosti motorových olejů – Detergenty a disperzanty.
[online]. [07. 05. 2014]. Dostupné na internetu
http://www.oleje.cz/clanek/Vlastnosti-motorovych-oleju---Detergenty-a-disperzanty
[29] Sloţky oleje – aditiva.
[online] [07. 05. 2014]. Dostupné na internetu
http://www.znackoveoleje.cz/znackoveoleje/5-ZAJIMAVOSTI/12-Slozky-oleje-aditiva
[30] Komínková, J: Atomová absorpční spektrometrie.
62
[online] [08. 05. 2014]. Dostupné na internetuhttp://www.vscht.cz/anl/lach2/AAS.pdf
[31] Atomová spektrometrie[online] [08. 05. 2014]. Dostupné na internetu
http://web.vscht.cz/~koplikr/Atomov%C3%A1%20%20spektrometrie.pdf
[32] Klapka, J: Mazání a tribotechnická diagnostika motorových olejů v plynových motorech. NOCC TESWOR, a.s.[33] Klapka, J: Příčiny selhání mazacích systémů spalovacích motorů v provozu.
NOCC TESWOR, a.s.
[34] Klapka, J:Diagnostika motorových olejů v provozu kamionů a autobusů.
NOCC TESWOR, a.s.
[35] Infračervená spektrometrie a biosloţky paliv. VŠCHT v Praze, Fakulta technologie ochrany prostředí.
[35] Ziegler, J.:Technická diagnostika a spolehlivost Díl I. Tribodiagnostika. Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava.