برای اطمینان از اینکه روغنهای روانکار قادر به تأمین حفاظت موردنیاز موتور و سامانههای پسپالایش گازهای خروجی هستند، سازندگان تجهیزات اصلی (OEMs)، شرکتهای تولیدکننده روانکار و شرکتهای تولیدکننده مواد افزودنی با همکاری یکدیگر، مشخصات و الزامات مناسب صنعت روانکار را تدوین میکنند.
بااینحال، شواهدی از نقاط مختلف جهان وجود دارد که نشان میدهد برخی مصرفکنندگان نهایی همچنان به استفاده از روغنهای فاقد تأییدیه یا مجوزهای معتبر روی میآورند. متخصص ارشد فناوری در شرکت Infineum، توضیح میدهد که استفاده از این روغنهای موتور تأییدنشده نهتنها میتواند به اجزای سختافزاری خودرو آسیب برساند، بلکه ممکن است پیامدهای نامطلوبی برای محیطزیست نیز داشته باشد.
پیچیدهتر شدن فناوری موتور و روغن موتور
برای دستیابی به الزامات روزافزون مربوط به کاهش آلایندگی و بهبود مصرف سوخت، سازندگان خودرو سیستمهای سختافزاری جدیدی را به خودروها و موتورها افزودهاند، ابعاد و حجم برخی اجزا را کاهش دادهاند، مواد جدیدی را به کار گرفتهاند و فرآیند احتراق را بهینهتر کردهاند.
این موارد تنها نمونههایی از تغییراتی هستند که موجب تحول و نوآوری در فرمولاسیون روغنهای موتور شدهاند. امروزه نرخ سرمایهگذاری شرکتهای تولیدکننده مواد افزودنی در تحقیق و توسعه (R&D) به سطوحی رسیده است که با صنایع بسیار پیشرفتهای همچون صنعت داروسازی قابل مقایسه است.
بااینحال، این واقعیت که روغن موتور یکی از اجزای عملکردی و حیاتی موتور محسوب میشود، هنوز در میان همه مصرفکنندگان نهایی بهطور کامل درک نشده است. همچنین آگاهی عمومی از میزان پیچیدگی و فناوری بسیار پیشرفتهای که در روغنهای موتور امروزی به کار رفته، همچنان محدود است.
توسعه روغنهای موتوری که قادر باشند عملکرد موردنیاز برای روانکاری موتورهای نسل جدید را تأمین کنند، مستلزم شناخت عمیق از طراحی و سختافزار موتور و همچنین درک جامع از اجزای تشکیلدهنده بسته افزودنیها، مزایا و محدودیتهای عملکردی هر جزء و برهمکنش میان آنها است.
خودروسازان، شرکتهای تولیدکننده روانکار و شرکتهای تولیدکننده مواد افزودنی، این دانش و تخصص را طی سالها سرمایهگذاری در ارزیابی مواد و ترکیبات جدید و رویکردهای مختلف فرمولاسیون به دست آوردهاند. این ارزیابیها از طریق آزمونهای گسترده موتوری و آزمایشهای میدانی دقیق و سختگیرانه انجام میشوند.
در چنین محیطی، حدس زدن، فرض کردن و امیدواری به عملکرد مناسب روغن، هیچ جایگاهی ندارد.
مشخصات و الزامات صنعت روانکار
مشخصات و استانداردهای صنعتی روانکارها با هدف تعریف سطح کیفی محصولاتی تدوین شدهاند که در صورت استفاده مطابق توصیههای مربوطه، روانکاری مناسب را فراهم کنند و سطح مشخصی از عملکرد را ارائه دهند؛ سطحی که تولیدکنندگان و عرضهکنندگان روغن، سازندگان تجهیزات اصلی (OEMs) و مصرفکنندگان بتوانند به آن اتکا کنند.
مشخصات صنعتی روانکارها بهطور منظم بهروزرسانی میشوند تا اطمینان حاصل شود که همچنان نیازهای موتورهای مجهز به جدیدترین فناوریهای سختافزاری را برآورده میکنند. همچنین، هنگامی که تجهیزات یا موتورهای مورد استفاده در آزمونها دیگر در دسترس نباشند، آزمونهای مربوطه نیز باید با روشها و تجهیزات جدید جایگزین شوند.
در آمریکای شمالی، آخرین مشخصات ILSAC GF-6 / API SP برای خودروهای سواری در ماه مه 2020 معرفی شد. در بخش خودروها و موتورهای سنگین نیز مشخصات API CK-4 و API FA-4 از سال 2016 مورد استفاده قرار گرفتهاند.
در اروپا، نسخه بازنگریشده ACEA 2016 Sequences در سال 2018 منتشر شد و نسخه جدیدی از الزامات مربوط به خودروهای سبک و سنگین نیز در حال توسعه است.
در ژاپن، سازمان JASO اخیراً مشخصه JASO GLV-1 را برای پشتیبانی از خودروسازان ژاپنی تدوین کرده است؛ خودروسازانی که در حال حرکت به سمت استفاده از گریدهای با ویسکوزیته هرچه پایینتر هستند.
توسعه این مشخصات جدید و بازنگریشده مستلزم سرمایهگذاری قابلتوجه زمانی و مالی از سوی خودروسازان، شرکتهای تولیدکننده روغن و شرکتهای تولیدکننده مواد افزودنی است.
بااینحال، این مشخصات کاملاً ضروری هستند؛ زیرا یک مبنای فنی بسیار قدرتمند فراهم میکنند که خودروسازان میتوانند بر اساس آن، مشخصات و الزامات تکمیلی خود را برای پاسخگویی به نیازهای عملکردی خاص توسعه دهند.
محدودیتها و ویژگیهای شیمیایی
بسیاری از مشخصات روغن موتور امروزی شامل محدودیتهایی برای استفاده از برخی مواد شیمیایی هستند. هدف از این محدودیتها، هم حفاظت از اجزای مختلف موتور و هم رعایت الزامات و مقررات قانونی و زیستمحیطی است.
برای مثال، خاکستری که در اثر سوختن فلزاتی مانند کلسیم، منیزیم و سدیم در موتور ایجاد میشود، میتواند موجب گرفتگی و آسیب به سامانه پسپالایش گازهای خروجی خودرو شود و در نتیجه، عملکرد زیستمحیطی مورد انتظار از این سامانهها را به خطر اندازد.
به همین ترتیب، مشخص شده است که فسفر میتواند موجب مسمومشدن یا غیرفعالشدن کاتالیستهایی شود که برای کاهش هیدروکربنهای نسوخته در گازهای خروجی مورد استفاده قرار میگیرند.
کاهش میزان خاکستر سولفاته، فسفر و گوگرد (SAPS) در روغنهای موتور طی یک دهه گذشته یکی از موضوعات اصلی تحقیق و توسعه برای تولیدکنندگان مواد افزودنی بوده است.
بااینحال، این عناصر دارای ویژگیهای عملکردی مهمی نیز هستند. برای مثال:
- کلسیم و منیزیم در خنثیسازی ترکیبات اسیدی و کنترل محصولات اسیدی حاصل از اکسیداسیون نقش دارند.
- ترکیبات حاوی فسفر دارای عملکرد ضدسایش (Anti-Wear) هستند.
- ترکیبات حاوی گوگرد میتوانند دارای قابلیتهای آنتیاکسیدانی باشند.
بنابراین، کاهش این عناصر در فرمولاسیون روغن موتور بدون ایجاد افت در سایر خواص عملکردی، یک چالش فنی قابلتوجه بوده است.
بااینحال، امروزه روغنهایی با میزان کاهشیافته SAPS در بازار موجود هستند که در مقایسه با نسلهای قبلی، حفاظت بهتری از موتور فراهم میکنند و همزمان تأثیرات نامطلوب بر محیطزیست را نیز کاهش میدهند.
«امضای شیمیایی» بهتنهایی تضمینکننده عملکرد نیست
اگرچه یک امضای شیمیایی (Chemical Signature) میتواند اطلاعاتی درباره ترکیب شیمیایی یک روغن موتور در اختیار ما قرار دهد، اما به هیچ عنوان نمیتواند تضمینکننده عملکرد آن روغن باشد.
برای مثال، برخی ترکیبات شیمیایی مانند سیلیکون که در مواد افزودنی ضدکف (Antifoam Additives) مورد استفاده قرار میگیرند، ویژگیهای بسیار مفیدی را به روغن میبخشند.
اما صرفاً اندازهگیری و مشاهده مقدار سیلیکون در یک روغن، هیچ اطلاعاتی درباره نوع افزودنی مورد استفاده و میزان اثر مثبت یا حتی اثر مخرب احتمالی آن در اختیار ما قرار نمیدهد.
به بیان ساده، صرف مشاهده یک امضای شیمیایی مشخص نمیتوان نتیجه گرفت که روغن عملکرد مورد انتظار را خواهد داشت؛ زیرا حتی افزودن ماسه (SiO₂) نیز میتواند سیلیکون را وارد سیستم کند، در حالی که بدیهی است چنین اقدامی هیچ کمکی به عملکرد روغن نخواهد کرد!
در ارزیابیهایی که توسط شرکت Infineum انجام شد، از مواد و ترکیباتی که معمولاً در دسترس هستند برای فرمولاسیون دو روغن با امضای شیمیایی یکسان استفاده شد.
بااینحال، نتایج عملکردی این دو روغن تفاوت بسیار قابلتوجهی با یکدیگر داشت، بهخصوص از نظر:
- تمیزی موتور
- تشکیل لجن
بنابراین، کاملاً مشخص است که اگرچه امضای شیمیایی میتواند اطلاعاتی کلی درباره ترکیب روغن ارائه دهد، اما هیچ اطلاعات قابل اتکایی درباره عملکرد واقعی روغن یا سازگاری آن با موتور و اجزای سیستم ارائه نمیکند.
نوآوری و فرمولاسیون روانکار
نوآوریهایی که توسط خودروسازان در طراحی و ساخت موتور ایجاد میشوند، اغلب نیازمند ایجاد الزامات عملکردی جدید برای روغن موتور هستند؛ الزاماتی که در برخی موارد برای عملکرد صحیح و حتی سلامت موتور کاملاً حیاتی هستند.
بهعنوان یک نمونه، موتورهای کوچکشده خودروهای سواری با هدف کاهش مصرف سوخت و در نتیجه کاهش انتشار CO₂ توسعه یافتهاند.
این موتورها معمولاً دارای حجم جابجایی کمتر و توربوشارژر هستند، اما باید همان میزان توان یا حتی توان بیشتری را نسبت به موتورهایی که جایگزین آنها شدهاند تولید کنند.
ترکیب نسبت تراکم بالا و بهینهسازی سیستم تأمین سوخت میتواند در برخی نواحی از نقشه سرعت–بار موتور (Engine Speed/Load Map) شرایطی ایجاد کند که به پدیدهای موسوم به:
پیشاشتعالی در دور موتور پایین (Low-Speed Pre-Ignition – LSPI) منجر و میتواند باعث ایجاد آسیب شدید و ناگهانی به موتور شود.
در نتیجه، ویژگیهای جدیدی برای روغنهای روانکار موردنیاز قرار گرفت تا از وقوع LSPI جلوگیری شود. به همین دلیل، آزمونهای مربوط به LSPI نیز به مشخصات و الزامات جدید روغن موتور اضافه شدهاند.
یکی دیگر از تحولات اخیر، استفاده از روغنهای با ویسکوزیته پایین است؛ برای مثال:
- SAE 0W-16 در خودروهای سواری
- SAE 5W-30 در خودروهای سنگین
هدف از این رویکرد، کاهش اتلافات اصطکاکی در موتور و در نتیجه کاهش مصرف سوخت است.
همزمان، استفاده از مواد و پوششهای سطحی جدید نیز در موتورهای مدرن افزایش یافته است؛ موادی که در برخی موارد ممکن است با بعضی از اجزای مواد افزودنی، ناسازگاریهای شدید و قابلتوجهی داشته باشند.
این نوآوریهای مستمر باعث شدهاند که استفاده از روغنهایی که توسط خودروساز تأیید شدهاند، بیش از هر زمان دیگری اهمیت پیدا کند. علاوه بر این، استفاده از روغن مورد تأیید سازنده خودرو معمولاً یکی از الزامات لازم برای بهرهمندی از ضمانتنامه یا گارانتی سازنده است.
تمرکز بر انطباق روغن با مشخصات موردنیاز در بازار و شرایط واقعی کارکرد نیز روزبهروز بیشتر شده است.
کمپینهای راستیآزمایی و بررسی انطباق روغن و همچنین نشریات و فعالیتهای مختلف سازمانهای صنعتی، از جمله:
- ATC
- ATIEL
- UEIL
- VLS
بر اهمیت این موضوع تأکید کردهاند.
این فعالیتها، در کنار توسعه آزمونهای آلایندگی در شرایط کارکرد واقعی برای خودروها، نشان میدهند که اهمیت انطباق روغن با الزامات تعیینشده، بیش از هر زمان دیگری در بازار روغن موتور افزایش یافته است.
نتیجهگیری
دفترچه راهنمای هر خودرو، گرید ویسکوزیته و سطح عملکرد موردنیاز روغن را برای آن وسیله نقلیه مشخص میکند.
روغن موتورهایی که دارای علائم و نشانهای کیفی معتبر صنعتی، مانند نشان API هستند یا سطح کیفی تعیینشده توسط ACEA یا JASO را اعلام میکنند، تحت آزمونهای دقیق و سختگیرانه قرار گرفتهاند تا اطمینان حاصل شود که الزامات و استانداردهای موردنظر را برآورده میکنند.
استفاده از روغنی که برای مشخصات و الزامات تعیینشده توسط سازنده خودرو تأیید شده باشد، بهترین اطمینان را برای مالک فراهم میکند که خودرو از حفاظت مناسب برخوردار است و میتواند در شرایط بهینه عملکردی خود کار کند.
در مقابل، روغنهایی که فاقد سوابق و شواهد معتبر از تأییدیهها و عملکرد اثباتشده هستند و پشتوانه آنها برنامههای جامع آزمون موتوری وجود ندارد، میتوانند برای مصرفکننده نهایی پیامدهای جدی داشته باشند؛ از جمله:
- آسیب احتمالی به موتور
- افزایش مصرف سوخت
- افزایش هزینههای سوخت
علاوه بر این، استفاده از چنین روغنهای اثباتنشده یا نامتناسبی میتواند به دلیل کاهش عملکرد بهینه سامانه پسپالایش گازهای خروجی موجب افزایش انتشار آلایندهها شود.
در نتیجه، استفاده از روغن نامناسب نهتنها میتواند عمر و قابلیت اطمینان موتور را کاهش دهد و هزینههای بهرهبرداری را افزایش دهد، بلکه ممکن است با افزایش انتشار آلایندهها، پیامدهای نامطلوبی برای سلامت انسان و محیطزیست نیز به همراه داشته باشد.
اطلاعات این مقاله برگرفته از این منبع میباشد.
