דורון, מנהל התמיכה הטכנית שלנו על דילמת שמני המנוע

תקני הפחתת זיהום האוויר, מחייבים כיום עמידה בתקנים מחמירים של הפחתת אפר זרחני וגופרית על מנת לשמור על תקינות מערכות הממירים החיישנים ולוכדי החלקיקים במערכות הפליטה של מנועי הבוכנה בנזין ודיזל. שמנים אלו גם מיועדים לעמוד באחוזי ביודיזל בסולר ואתנול בבנזין תוך שמירה על חלקי גומי ואטמים במערכות הסיכה של המנועים המודרניים.
העידכון של התקנות הוגדר בתקן של איגוד יצרני הרכב האירופיים הנקרא ACEA – C4 – 16 (משקף את הנחיות ה EPA לאחר מחדל דיזלגייט) שמנים אלו חייבים להיות 100% סינטטיים ומהווים חלק מהתניית האחריות של היצרנים על המנועים המותקנים בכלי הרכב שלהם ועמידה בנתוני זיהום האויר הנוצר ממנועים אלו = טראומת דיזלגייט.
שימוש בשמנים בעת שירות הרכב במוסכים חייב לענות על דרישות אלה ולהיות מתועד בכרטיס העבודה ובחשבונית באופן מובלט על מנת למנוע פרצה להתחמקות מאחריות היצרנים למנועים.
למרות ההפרדה התיאורטית בין שמן המנוע הנמצא באגן השמן ובין הדלק המוזרק לתאי השריפה, המצב האמיתי הינו אינטראקציה בין הדלק לשמן המנוע אם דרך דליפות מחזירי השמן של צירי הטורבו ויניקת אדי שמן לסעפת היניקה, אטימות גומיות השסתומים שיוצרת חדירת שמן לחלל השריפה בתהליך היניקה, שחיקת אטמי הבוכנה ודופן הצילינדר ומעבר דלק לשמן בתהליך הדחיסה והעבודה ((BLOWBY, ואדי שמן מבית גל הארכובה לחלל השריפה בתהליך היניקה. מעבר לכך מערכת אוורור בית גל הארכובה המחוברת באמצעות שסתום מכאני או ציקלון לסעפת היניקה מכוח חוקי מניעת שחרור אדי שמן לאטמוספרה. אדי שמן אלו במיוחד כאשר מכלולי המנוע מתיישנים, נשרפים בחלל הצילינדר ומגבירים את המשקעים הנלכדים בממירים הקטליטיים, החיישנים ולוכדי החלקיקים וגורמים להם נזק בלתי הפיך הדורש החלפתם בעלויות גבוהות ללקוח. (נופלים בין הכיסאות בתקופת האחריות)

לאחר הקדמה קצרה זו נפתח את היריעה:
א- נתחיל עם בסיס השמן, במשך שנת עבודה נאספים ממוסכים ומהתעשייה מאות טונות של שמנים “שרופים” שמפונים כמקשה אחת, שמני מנוע, שמני ממסרות רגילות והידראוליות, נוזלי בלם, נוזלי קירור ושמנים גנריים אחרים המשמשים בתעשייה המסורתית ותעשיית האוטומוטיב. שמנים אלו מפונים למחזור ויצירת שמני בסיס החוזרים בלופ לתעשיית הרכב כשמנים זולים ו”מאוד כלכליים” למוסכים ולבעלי הרכבים. הבעיה עם אותם שמני בסיס הינו אוסף מולקולות ההידרו-קרבון הבלתי מוגדר חלקם שייך לנוזל הבלמים, חלקם לשמני המנוע, חלקם לשמנים הידראוליים וחלקם אינם שמן כלל אלא מולקולות גליקול. אם היינו מבצעים בדיקה כרומטוגרפית לשמן בסיס ממוחזר לא הייתה כל התאמה בינו לבין שמן בסיס סינטטי מלבד המילה “שמן” שמתאימה גם ל”שמן זית” ו”שמן קנולה”! לכן, שימוש בשמנים ממוחזרים מחייב “חבילת תוספים” שמטייבת את נתוני הבדיקות המעבדתיות אבל לא באמת את תכונות העמידות והאחידות שמן. משל מריחת טיח עבה על קיר עקום.
לעומת זאת, שמני בסיס סינטטיים נבנים בצורה כימית לאחידות המבנה המולקולארי של שמן הבסיס באופן שבו אין “ערב רב” של מולקולות שונות ומשונות ולכן תכונות השמן הסינטטי נשמרות זהות גם לאחר שימוש ארוך טווח וזה מה שמאפשר מתיחת טיפולים ל 15-30 אלף קילומטרים והפחתת זיהום הסביבה מהחלפות שמנים תכופות של שמנים ממוחזרים. כמובן ששמנים סינטטיים יקרים יותר כחומר גלם לתעשיית שמני המנוע.
ב- סוגי שמני המנוע נחלקים לשלוש תת קבוצות לפי מקור שמן הבסיס:
1- שמן מינרלי שמקורו בנפט גולמי, שמן זה שימש במשך עשרות שנים כשמן בסיס לתעשיית השמנים עד לכניסת חוקי מניעת (הקטנת) זיהום האוויר והסביבה והדרישה להפחתת הגופרית, העופרת והשרפים הטבעיים הנמצאים בנפט הגולמי. שמנים מינרליים אלו משמשים לייצור משחות סיכה ושמני תמסורות בתעשייה שעובדים בטמפרטורת החדר ולא במנועים.
2- שמנים סינטטיים, הינם למעשה מוצרי מעבדה כמו טפלון, מולקולות הידרו-קרבון שמיוצרות באופן מלאכותי תעשייתי המאפשר ייצור אחיד של חומרים מוגדרים בתקנים התואמים לתכונות העיקריות שלהם נועדו השמנים: סיכה, קירור וניקוי של החלקים הנעים של המנוע וזאת במינימום תוספים נלווים. כך נוצר חומר בסיס מעולה (ויקר) המאריך את חיי המכונה שבה הוא נמצא בשימוש ושומר על הביצועים שלה לאורך זמן. השמנים הסינטטיים הינם בעלי מנעד רחב של צמיגויות הניתן להנדסה והתאמה בתהליך הייצור. בבחינות כרומטוגרפיות השמנים הסינטטיים תמיד יהיו במפרט זהה וישמרו על תכונותיהם גם בעבודה בתנאי קיצון ולכן נמצאים בשימוש נרחב בתחום האוטומוטיב (תעופה, ימיה, רכב) כנוזל סיכה מועדף ואף מחויב המציאות.
3- תערובות שמנים מינראליים וסינטטיים, על מנת להוזיל עלויות מערבבים היצרנים שמנים סינטטיים עם שמנים מינראליים לכאורה על מנת “להנות” משמן מנוע טוב יחד עם מחיר זול. כמובן שה”זול” מגיע על חשבון ה”טוב” וכמובן חריגה מחוקי הפחתת זיהום אוויר מרכב. וכעת תלוי כמה אנו מוכנים להתפשר על הסקאלה של בלאי מואץ, אי עמידה בחוקי זיהום אוויר מחייבים (פלילי…) לעומת מחיר זול. למרות שלעיתים קוראים לתערובת “חצי סינטטית” התערובת לא בהכרח באמת חצי סינטטית אלא יכולה להיות ביחסי דילול שונים ומשונים בהתאם לגחמות יצרני השמנים.
ג- צמיגות השמן בהתנעה קרה הינה הפרמטר החשוב ביותר להפחתת נזקי מנוע והפחתת זיהום אוויר כאשר מניעים מנוע קר, לוקח למערכת הסיכה לבנות לחץ שמן תקין ולאפשר הגעה של השמן לנקודות הסיכה הגבוהות במנוע כגון גלי הזיזים, המרימים ההידראוליים ומסבי המנוע הנעים והקבועים. השימון הראשוני מתבסס על שמן קודם שנלכד בנקודות המגע וההחלקה. כאשר השמן דליל מדי שכבה זו דקה מאוד ולא מבצעת את עבודתה כנדרש. לעומת זאת שמן בעל צמיגות גבוהה מדי יקשה על פעולת ההנעה מצד אחד ומהצד השני לעיתים יגרום ללחצים גבוהים וכניעת שסתומים כתוצר של מרימי שסתומים שלא מאפשרים פריקת שמן עודף מתוכם בקצב הנדרש.
5-10 הדקות הראשונות של פעולת המנוע יוצרות את הבלאי הגדול ביותר ולכן חשוב שצמיגות השמן המופיעה בפרמטר הראשון בתקן SAE תהיה מתאימה לנדרש לדוגמה: 0W לתחום האלפיני (הסבר בהמשך) והארקטי, 5W – 10W לתחום הסוב טרופי ו 15W – 60W לתחום הטרופי. כל זה כמובן למנוע חדש ותקין.

ד- בחירת צמיגות השמן המתאימה נקבעת על ידי טמפרטורת הסביבה שבה הרכב מתופעל ברוב ימי השנה. תחומי הטמפרטורה הזו מוגדרים במונחים הבאים:
טרופי – אזור שבו הטמפרטורה נעה בין 35-50 מעלות.
סובטרופי- אזור שבו הטמפרטורה נעה בין 10-35 מעלות.
אלפיני – אזור שבו הטמפרטורה נעה בין מינוס 20 מעלות לפלוס 10 מעלות.
ארקטי – אזור שבו הטמפרטורה נמוכה ממינוס 25 מעלות צלזיוס.

כעת אנו מדברים על הצמיגות הנדרשת כאשר המנוע בטמפרטורת העבודה היציבה שלו 90-118 מעלות צלזיוס. במצב עבודה זה הצמיגות חייבת לשמר רמת לחץ שמן מנוע מיטבית בסביבות 25-45 PSI . לחץ גבוה מכך יפרוץ אטמים ומחזירי שמן, יכניע מרימי שסתומים, ויעמיס את משאבת השמן שלא לצורך. (יוצר פקטור עומס תמידי על המנוע ועלייה בזיהום האוויר)
לעומת זאת לחץ נמוך מ 4-6 PSI יגרום לסיכה לקויה, פינוי חום מועט ממסבי ההחלקה ונזק מכאני למנוע במיוחד בסל”ד סרק.
ייצוב הלחץ הזה תלוי בכמה גורמים בניהם:
1- ספיקת המשאבה היורדת ככל שהמשאבה שחוקה יותר.
2- בלאי מסבי ההחלקה של המנוע הרדיאליים והציריים, ככל שהבלאי גבוה יותר לחץ השמן יהיה נמוך יותר בספיקה נתונה.
3- צמיגות השמן בעבודה, למעשה בלאי המנוע הנצבר הוא זה שיקבע את צמיגות השמן הנדרשת על מנת לשמר את לחץ השמן התקין בסרק ובסל”ד שיוט. (וסת ספיקה במשאבה ימנע לחצי ייתר בסל”ד גבוה והאצות מנוע)
זו למעשה הסיבה שצמיגות השמן (הפרמטר השני בקוד השמן) לפי מפרט ASE שנע בין צמיגות 10 לצמיגות 60 (ויסקוסיטי) יקבע ע”י המכונאי המקצועי המטפל ברכב ולא על ידי היצרן שקבע את נתוני הבסיס שלו על מנוע חדש בטמפרטורה סטנדרטית סביבתית של 20 מעלות צלזיוס במעבדות הבחינה במפעל המנועים.
לדוגמה, מנוע אטמוספרי עם 150-200 אלף קילומטר שפועל בישראל (אזור סוב טרופי) שהיצרן ממליץ על שמן 0W20 ייכנס לבלאי מואץ ביותר אם ימשיך השימוש בשמן שהיצרן קבע. לכן השמן הנכון יהיה 10W 40 שלמעשה יכסה את התחום שבין מינוס 25 מעלות ועד פלוס 40 מעלות.
שמן 10W 30 למעשה מכסה חלקית את האזור הסובטרופי ופחות מתאים על פי טבלאות השמנים של SAE. (לא מכסה כנדרש את התחום הגבוה)
שמן 15W 40 יהיה השמן המועדף לרכב מעל 100 אלף קילומטר (בישראל) היות ולעולם אנו לא יורדים להתנעה קרה במינוס 20 מעלות ואין צורך בתכונה יקרה זו. אבל חייב להיות סינטטי מלא, שמן בסיס חדש לא ממוחזר בתקן ACEA C4 16 על מנת למנוע נזק נצבר לממירים והחיישנים במערכת הפליטה של רכב מודרני.
(קרדיט לתמונות נזקי המנוע – דורון יוסף)
מכונה למיחזור שמנים ושמן בסיס ממוחזר.