Porównując oleje z początku XX wieku z dzisiejszymi środkami smarnymi, śmiało można stwierdzić, że aktualne produkty to wytwory wysokiej technologii. Pierwsze silniki rozwijały prędkość obrotową na poziomie 750 min^-1 i osiągały moc na poziomie 1,5 do 2 kW. Wynikało to z niskich ciśnień spalania oraz niskiej temperatury pracy. Z aktualnego punktu widzenia taki wydatek mocy nie wymaga zbyt zaawansowanych środków smarnych. Ponadto ze względu na małe przebiegi wymiana płynów eksploatacyjnych była wykonywana po przebiegu kilku do kilkunastu kilometrów. Po tym przebiegu ruchome części musiały być na nowo przesmarowane, a silnik musiał być zalany nowym olejem i innymi płynami eksploatacyjnymi. W związku z tym nawet dość prymitywne oleje silnikowe nie miały zbyt wiele możliwości, aby się zestarzeć chemicznie.
We współczesnych silnikach występują ciśnienia na poziomie kilkuset barów przy prędkości obrotowej przekraczającej 6000 min^-1. Olej w wysilonych silnikach osiąga temperaturę na poziomie 150^oC i musi przy tym wytrzymać przebiegi rzędu 30 tysięcy kilometrów lub więcej. Przy tych warunkach pracy nie powinien on tracić swoich właściwości fizycznych i chemicznych.

Klasy lepkości - dawniej i dziś
Olej silnikowy w całym zakresie temperatur pracy musi posiadać swoje właściwości, takie jak np. szybkość rozpływania się, czyli lepkość. Jeśli będzie on zbyt rzadki, to pompa oleju nie będzie mogła wytworzyć odpowiedniego ciśnienia, aby zasilić wszystkie węzły smarowania, takie jak łoża wałków rozrządu czy panewki główne i korbowodowe. Jeśli olej jest zbyt gęsty, zostaje dostarczony do najdalszych punktów smarowania dopiero po tym, jak silnik zostanie uruchomiony. W obu przypadkach prowadzi to do uszkodzenia współpracujących ze sobą elementów na skutek braku środka smarnego.
Lepkość oleju bazowego określa się za pomocą parametru SAE wyrażonego liczbowo. Im większa liczba, tym gęstszy jest olej. Dla przykładu SAE 40 jest gęstszy (o większej lepkości) od oleju SAE 20.
Lepkość oleju jest silnie zależna od temperatury pracy oleju. Olej zimny jest znacznie gęstszy od oleju ciepłego. Wraz ze wzrostem temperatury olej traci swoją lepkość w pewnym zakresie. Z tego powodu jakiś czas temu na zimę stosowano tak zwane oleje zimowe. Dzięki temu, że były one rzadsze pompa oleju szybciej wytwarzała ciśnienie w układzie smarowania. Oleje zimowe miały niską wartość parametru SAE. Dodatkowo oleje zimowe były oznaczane literą „W” (od Winter – zima). Przykładowym oznaczeniem oleju zimowego było SAE 20W.
Dzisiaj stosuje się wyłącznie oleje wielozakresowe, co oznacza, że mogą one być stosowane zarówno w zimie, jak i w lecie. Aby określić ich parametry, SAE rozszerzono o kolejne oznaczenie liczbowe.
I tak dla przykładu, olej o klasie SAE 5W40 zachowuje się w warunkach zimowych jak olej o klasie SAE 5W, czyli jest lejny i nie gęstnieje w niskich temperaturach, natomiast w okresie letnim i przy wysokiej temperaturze nie rozrzedza się zbytnio i zachowuje się jak olej o klasie 40.
Dzisiejsza oferta olejów obejmuje środki smarne o niskich lep kościach takich jak SAE 0W20, czyli oleje niewiele się różniące w warunkach zimnych i ciepłych, oraz oleje znajdujące się na drugiej stronie skali, czyli oleje o lepkości SAE 10W60 czy nawet 5W60. Oleje z tego zakresu lepkościowego są używane w krajach o klimacie europejskim.
Ze względu na redukcję oporów pracy silnika coraz częściej stosowane są oleje o niskich klasach lepkości. W najbliższym czasie norma SAE będzie rozszerzona o kolejne klasy lepkościowe, takie jak 0W16 i 0W12.
Każdy producent samochodu zaleca stosowanie do silnika odpowiedniego rodzaju oleju (klasa lepkościowa) lub definiuje zakres lepkości olejów, które można zastosować.

Rodzaj bazy olejowej
Kolejnym elementem, według którego klasyfikowane są oleje silnikowe jest rodzaj bazy olejowej. Olej bazowy stanowi podstawę do formulacji każdego oleju smarowego. Do niego dodawane są pozostałe środki chemiczne poprawiające jego poszczególne właściwości. Jakość oleju silnikowego zależy od jakości oleju bazowego, od jego stopnia czystości oraz struktury molekularnej, która zapewnia stabilność oleju.
Olej bazowy o wysokim stopniu czystości oraz o stabilnej strukturze molekularnej zapewnia dłuższą żywotność oleju w silniku, co przekłada się na lepsze smarowanie w całym czasie użytkowania, większe interwały między wymianami i wolniejszą degradację chemiczną.
Początkowo jako bazę olejową stosowano wyłącznie produkty pochodzenia mineralnego, czyli powstające podczas obróbki ropy naftowej. Dzisiaj w większości używa się olejów o bazie olejowej pochodzenia syntetycznego, co oznacza, że jest to produkt wytworzony od podstaw w laboratoriom, a nie przez modyfikację ropy naftowej.
Spotyka się także olej z bazami półsyntetycznymi lub częściowo syntetycznymi. Częściowo syntetyczne bazy olejowe uzyskuje się przez wzbogacenie baz mineralnych za pomocą hydrokrakingu. Dzięki temu uzyskuje się większą czystość oraz stabilniejszą strukturę molekularną w porównaniu do baz mineralnych. Bazy syntetyczne zapewniają najstabilniejszą strukturę molekularną, która charakteryzuje się homogeniczną zawartością węglowodorów.

Uszlachetniające dodatki
Nawet najlepsza baza olejowa nie zapewni wysokiej jakości oleju silnikowego. Aby to osiągnąć, konieczne jest dodanie do niego wielu dodatków chemicznych poprawiających jego własności. Podczas produkcji oleju silnikowego do bazy olejowej używa się dodatków z pakietu około 250 różnych środków chemicznych. Są one mieszane z olejem bazowym, a ich najważniejszymi zadaniami są:

• Ochrona przed starzeniem: związki chemiczne oleju – jak każde inne reagują z tlenem zawartym w powietrzu i ulegają utlenianiu. Dodatki przeciwutleniające hamują proces starzenia, ale nie likwidują go całkowicie, ponieważ jest to niemożliwe.
• Ochrona przed zanieczyszczeniami: dodatki myjące i dyspergujące troszczą się o to, aby zanieczyszczenia dostające się do obiegu oleju pozostały w nim jako zawiesina, a nie odkładały się we wnętrzu silnika. Złogi w środku silnika mogą zatkać kanały olejowe lub uniemożliwić zasysanie oleju przez pompę dlatego lepiej, by tworzyły one zawiesinę i były transportowane z olejem do filtra, gdzie będą odseparowane.
• Ochrona przeciwkorozyjna: te dodatki zapobiegają korodowaniu metalowych komponentów stykających się z olejem oraz atmosferą. Dodatkowo neutralizują one wpływ kwaśnego środowiska pracy, jakie jest generowane przez spaliny.
• Ochrona przed zużyciem: dodatki typu „antiwear” oraz „extreme pressure” zapobiegają zerwaniu warstwy oleju rozprowadzonej po powierzchni metalu. Dzięki temu współpracujące elementy zawsze są powleczone cienką warstwą środka smarnego i nie ma tam kontaktu typu metal-metal.
• Stworzenie współczynnika tarcia: modyfikatory tarcia dopasowują współczynnik tarcia współpracujących elementów. Odpowiednia ilość tego typu dodatków jest zalecana w przypadku zastosowania oleju do sprzęgła mokrego. Olej nie może spowodować poślizgu sprzęgła, co oznacza, że musi ona zachować odpowiednie tarcie między tarczami.
• Wyznaczenie punktu płynięcia: tak zwany punkt płynięcia określa temperaturę, od której olej zaczyna płynąć, czyli penetrować powierzchnię. Dodatki modyfikujące lejność oleju mogą wpływać na zakres temperatur stosowania oleju.
• Zapobieganie tworzeniu się piany: w szybkoobrotowych silnikach olej jest intensywnie mieszany z powietrzem, co znacznie zwiększa jego starzenie przez napowietrzenie. Dodatkowo pienienie się oleju nie jest korzystne dla układu smarowania, ponieważ olej w takim przypadku jest dostarczany do punktów smarowania z powietrzem, które nie ma właściwości smarujących. Dzięki dodatkom olejów silikonowych można zmniejszyć pienienie się oleju silnikowego.

Więcej w wydaniu 10/2015 "autoEXPERTA"

"Autofachmann"