Öljyt | Voiteluaineet

Tässä voiteluaineinfossa käsitellään autojen ja koneiden voitelussa käytettävien nesteiden/rasvojen erilaisia ominaisuuksia.

Voiteluaineen pääasiallinen tehtävä on pienentää kitkaa mekaanisessa prosessissa, lisäksi öljy siirtää lämpöä ja likaa. 

Voiteluaineita valmistetaan moneen eri käyttötarkoitukseen ja -kohteeseen. Moottori- ja vaihteistoöljyn on pienennettävä liikkuvien osien välillä kitka minimiin ja siten estää ennenaikainen kuluminen. Automaattivaihteistossa momentinmuuntimessa voiteluöljy siirtää lisäksi moottorin tehon eteenpäin sekä jäähdyttää tehokkaasti vaihteistoa. Hydrauliikkaöljyn päätehtävä on siirtää vääntömomenttia ja liikettä voimalaitteelta käyttökohteeseen.

Voitelun perimmäinen tarkoitus on pitää koneet ja laitteet toiminta kuntoisina niiden koko elinkaaren ajan. Em. aiheuttaa erilaisista vaatimuksista johtuen voiteluaineille monenlaisia eri ominaisuuksia. 

 

Voiteluöljyä valitessasi on huomioitava tärkeät asiat:

- tarpeeseen soveltuva öljyn laatuluokitus ( laitevalmistajan vaatimukset )

- voiteluaineen viskositeetti eli juoksevuus ( käyttöolosuhteen mukaan )

- öljyn valmistaja / tyyppi ( mm. bio-hajoavat öljyt ei ole sekoitus kelpoisia )

 

Perusöljynä kaikissa voitelukohteissa käytetään mineraaliöljyä tai synteettistä öljyä.  

Synteettisellä öljyllä eli keinotekoisesti monimutkaisen prosessin / synteesin avulla tuotettua hiilivety-yhdistettä käytettäessä saavutetaan merkittävää etua mm. viskositeetti-indeksissä ( VI ) ja voiteluaineen käyttöajassa. 

Voiteluainetta valittaessa on huomioitava 1. Käyttökohde 2. Luokitusvaatimus 3. Käyttöolosuhde

1. Käyttökohde voi olla esim. portaaton (CVT) automaattivaihteiston tai uudessa hybridiautossa moottorin öljy.

2. Öljyluokitus ja -normeilla saadaan osoitettua eri valmistajien voiteluaineiden ominaisuudet, suorituskyky sekä laatu auto- / konevalmistajien vaatimuksien mukaisiksi.   

3. Käyttöolosuhteissa voiteluaineisiin vaikuttava asia on lämpötila.

 

Perusöljynä kaikissa voitelutuotteissa käytetään joko mineraali - tai synteettistä öljyä.  

Synteettisesti valmistetun öljyn molekyyliketjuista saadaan tasalaatuisempaa - monimutkaisen prosessin / synteesin avulla eteenistä (etyleeni) tuotettua yhdistettä käytettäessä saavutetaan merkittävää etua mm. viskositeetti-indeksissä ( VI ) ja voiteluaineen kulutuskestävyydessä.

Edullisin synteettinen perusöljy on raakaöljystä vety-/hydrokrakkaamalla valmistettu tisle. Tämä on mineraaliöljyä tasajakoisempi synteettinen hiilivety-yhdistelmä jolle saadaan haluttuja ominaisuuksia perusöljyksi. Näitä raakaöljypohjaisia synteettisiä perusöljyjä käytetään myös osana kalliimmissa öljytuotteissa. Synteettistä öljyä voi sekoittaa mineraaliöljyn kanssa.

Korkealaatuiset synteettiset PAO-pohjaiset voiteluaineet valmistetaan raakaöljystä tai maakaasusta erotetusta eteenistä (kaasu). Eteeni on Polyalfaolefiinin (PAO) raaka-aine. Tämä synteettinen perusöljy on laadukkaiden voiteluaineiden perusta josta erilaisilla lisäaineilla rakentuu nykyaikaiset vaihteisto- ja moottoriöljyt vaativiin kohteisiin. Valmistusprosessi näissä on monimutkainen sisältäen tavoitteen mukaisesti useita tislauksia, jäähdytykset ja erotteluja. Näin saadaan hyvin halutunlainen perusöljy. PAO-pohjaiset öljyt ovat sekoituskelpoisia muiden öljytuotteiden kanssa.

Esteripohjaisia synteettisiä perusöljyjä käytetään lähinnä lisänä sen erinomaisten kylmä- ja kuumaominaisuuksien vuoksi. Myös kilpamoottoreissa käytetään esteripohjaista öljyä ennenkaikkea sen hyvän kuumankeston vuoksi. Esteriöljy on hyvin kallista. Esteriöljy on sekoituskelpoinen muiden synteettisten öljyjen kanssa. Sitä käytetään myös biohajoavissa laadukkaissa voiteluaineissa. 

Biohajoavia öljytuotteita ei suositella sekoitettavaksi normaalien mineraaliöljyjen kanssa. Kasviöljypohjaisia öljyjä ei suositella sekoitettaviksi keskenään tai synteettisten estereiden kanssa.

Perusöljyn jalostusastetta (hintaa) nostamalla keskitytään viskositeetti-indeksiä (VI) eli lämpötilariippumattomuutta, pumpattavuutta kylmässä ja hapettumisenkestoa pitkille käyttö jaksoille  . 

Erilaisilla lisäaineilla öljylle saadaan vaikuttavat ominaisuudet jotka laitevalmistajat määrittelevät.

Viime vuosina uusia öljyluokituksia on syntynyt lähinnä moottoriöljyihin hiilidioksidi- / hiukkaspäästöjen ja polttoaineenkulutuksen tiukentuneiden raja-arvojen johdosta. 

Moottoriöljyissä on merkittäviä eroja viskositeetissä (öljyn juoksevuus ja kuumankesto) ja hapettumisenesto (öljynvaihtoväli). Lisäksi on huomioitava moottorin vaatimukset päästövaatimusten suhteen.

 

Eurooppalainen uusi ACEA luokitus (European Automobile Manufacturers Association) on jaettu moottorityyppien mukaan kolmeen pääryhmään: A/B -kevyen kaluston bensiini- ja diesel, C -vaativilla päästörajoituksilla varustetut kevyen kaluston moottorit, E -raskaan kaluston diesel. Uusi ACEA-luokitus ei aina korvaa vanhempaa luokitusta.  

ACEA A/B -luokat; bensiini- ja dieselmoottoriöljyt

• A1/B1: Alhaisen viskositeetin ja kitkan öljy, tarkoitettu pidennetyille vaihtoväleille bensiinimoottoreille sekä kevyeen dieselkalustoon.
• A3/B3: Ympärivuotiseen käyttöön ja/tai vaikeisiin olosuhteisiin valmistajan ohjeiden mukaisesti, tarkoitettu pidennetyille vaihtoväleille suorituskykyisille bensiinimoottoreille sekä kevyeen dieselkalustoon.
• A3/B4: Suorituskykyisiin bensiinimoottoreihin ja suoraruiskutus-dieselmoottoreihin. Voidaan käyttää autoissa, joissa vaatimus on A3/B3.
• A5/B5: Alhaisen viskositeetin ja kitkan öljy, tarkoitettu pidennetyille vaihtoväleille suorituskykyisiin bensiinimoottoreihin sekä kevyeen dieselkalustoon, voidaan käyttää myös A1/B1-luokituksen tilalla.

• C1: Low Saps (0,5% tuhka). Korkean suorituskyvyn bensiinimoottoreihin ja kevyeen dieselkalustoon, öljyllä alhainen viskositeetti ja kitka, HTHS-viskositeetti vähintään 2,9 cP, sekä alhainen tuhka-, rikki- ja fosforipitoisuus. 

• C2: Mid Saps (0,8% tuhka). Korkean suorituskyvyn bensiinimoottoreihin ja kevyeen dieselkalustoon, öljyllä alhainen viskositeetti ja kitka, HTHS-viskositeetti vähintään 2,9 cP.

• C3: Mid Saps (0,8% tuhka). Korkean suorituskyvyn bensiinimoottoreihin ja kevyeen dieselkalustoon, öljyllä erinomainen viskositeetti ja alhainen kitka, HTHS-viskositeetti vähintään 3,5 cP. 
• C4: Korkean suorituskyvyn bensiinimoottoreihin ja kevyeen dieselkalustoon, öljyllä alhainen viskositeetti ja kitka, HTHS-viskositeetti vähintään 3,5 cP, sekä alhainen tuhka-, rikki- ja fosforipitoisuus (Low-SAPS).

• E4: Sopivaa moottoreihin ilman hiukkassuodatinta, sopii joihinkin EGR- ja SCR-järjestelmillä varustettuihin moottoreihin valmistajan ohjeiden mukaisesti.
• E6: Yhteensopiva EGR-järjestelmällä varustettujen moottorien kanssa, myös hiukkassuodattimien kanssa, sekä SCR-järjestelmän kanssa. Tarkoitettu käytettäväksi matalan rikkipitoisuuden omaavan dieselpolttoaineen kanssa.
• E7: Sopivaa moottoreille ilman hiukkassuodatinta ja useimmille EGR- ja SCR-järjestelmillä varustetuille moottoreille.
• E9: Sopii moottoreille ilman hiukkassuodatinta tai sen kanssa, ja useimmille EGR- ja SCR-järjestelmillä varustetuille moottoreille. Suositellaan kuitenkin käytettäväksi hiukkassuodatinmoottorissa ja matalan rikkipitoisuuden omaavan dieselpolttoaineen kanssa.

 

Moottoriöljyjen API-luokitukset ( American Petroleum Institute) on jaettu kolmeen pääryhmään. S-kirjaimella alkavat bensiinimoottori luokitukset, C-kirjaimella dieselmoottorien luokat. Uusin API-luokitussarja alkaa F-kirjaimella johon kuuluvat polttoainetta säästävät alhaisen viskositeetin öljyt.  Pääsääntöisesti uudempi API-öljyluokitus kattaa myös vanhemmat luokitukset (kaikki API luokat paitsi FA-4).

API CK-4 (2017-) öljyt korvaavat nykyiset API CJ-4 -moottoriöljyt ja ovat taaksepäin yhteensopivia useimpien sovellusten kanssa, joissa moottorinvalmistajat tällä hetkellä suosittelevat CJ-4:ää.

Bensiinimoottoriöljyt

• SA (Vanhentunut): Ei lainkaan lisäaineita, ei sovellu vuoden 1930 jälkeen valmistettuihin bensiinimoottoreihin
• SB (Vanhentunut): Ei sovellu vuoden 1951 jälkeen valmistettuihin bensiinimoottoreihin
• SC (Vanhentunut): Ei sovellu vuoden 1967 jälkeen valmistettuihin bensiinimoottoreihin
• SD (Vanhentunut): Ei sovellu vuoden 1971 jälkeen valmistettuihin bensiinimoottoreihin
• SE (Vanhentunut): Vuosimallia 1972-1979 olevien bensiinimoottoreiden tyypillinen käyttöluokka
• SF (Vanhentunut): Puhtaanapito- ja kulumisenesto-ominaisuudet paremmat kuin SE-luokassa. Vuosimallia 1980-1988 olevien bensiinimoottoreiden laatuvaatimus
• SG (Vanhentunut): Aiempaa parempia puhtaanapito-, lietteenesto-, käyttöikä- ja kulumisenesto-ominaisuuksia vaativa luokka. Useimpien moottorinvalmistajien laatuvaatimuksena vuodesta 1989 alkaen
• SH (Vanhentunut): Otettiin käyttöön 1993. Testeiltään ja rajoiltaan sama kuin SG, mutta testien suoritustapa on vaativampi
• SJ (Käytössä): 1996 käyttöönotettu luokitus, joka on kehitetty moottoreiden entistä tiukempien päästö- ja suorituskykyvaatimuksien mukaiseksi
• SL (Käytössä): 2001 käyttöönotettu luokitus, jossa otetaan huomioon kolme suorituskykyvaatimusta; parempi polttoainetalous, parempi suoja päästöjä vähentäville osille, halu saada aikaan moottoriöljyjä, jotka tarjoavat mahdollisuuden pidempään käyttöikään. Uudet testit ja testirajat ovat merkittävästi vaativammat kuin SJ-luokituksessa
• SM (Käytössä): Vuonna 2004 esitelty luokitus, joka parantaa hapettumisenkestoa, liansitomiskykyä, kulumissuojaa ja alhaisten lämpötilojen suorituskykyä koko moottoriöljyn elinkaaren aikana.
• SN (Käytössä): Vuonna 2010 esitelty laatuluokitus, joka parantaa tiivisteyhteensopivuutta, mäntien suojaa karstoittumista vastaan korkeissa lämpötiloissa ja parantaa mustan lietteen kesto-ominaisuuksia. Tuloksena alhaisempi polttoaineenkulutus, parempi turboahtimen suojaus, yhteensopivuus päästöjärjestelmien kanssa ja etanolipolttoaineen (max 85%) kanssa.
• SP (Käytössä): vuonna 2020 käyttöönotettu uusi luokitus on edelleen kehitetty ketjujakopään tehokas voitelu, LSPI ( alhaisen nopeuden esisytytys riski) ehkäisemisen, tehokkaampi kulutus suoja ja parempi polttoainetalous.

• CA (Vanhentunut): Ei sovellu vuoden 1959 jälkeen valmistettuihin dieselmoottoreihin
• CB (Vanhentunut): Ei sovellu vuoden 1961 jälkeen valmistettuihin dieselmoottoreihin
• CC (Vanhentunut): Käyttö on tyypillistä kevyesti ahdetuille ja ahtamattomille dieselmoottoreille, jotka toimivat keski-raskaissa olosuhteissa. Ei sovellu vuoden 1990 jälkeen valmistettuihin dieselmoottoreihin
• CD (Vanhentunut): Käyttö on tyypillistä ahdetuille dieselmoottoreille, jotka toimivat suurilla nopeuksilla ja suurilla tehoilla ja vaativat öljyltä erittäin hyvää kulumisen- ja karstoittumisenestokykyä
• CD-II (Vanhentunut): Kaksitahtisille dieselmoottoreille
• CE (Vanhentunut): Käyttö on tyypillistä voimakkaasti ahdetuille ja erittäin raskaasti kuormitetuille dieselmoottoreille
• CF-4 (Vanhentunut): 1990 esitelty CE:n korvaava, parannettu luokitus
• CF-2 (Käytössä): 1994 esitelty luokitus kaksitahtidieseleille, korvaa CD-II:n
• CF (Käytössä): 1994 esitelty, esikammiodieselmoottoreille tarkoitettu luokitus, korvaa CD-luokituksen
• CG-4 (Vanhentunut): Amerikkalaisille raskaan kaluston dieseleille tarkoitettu luokka
• CH-4 (Käytössä): Raskaan kaluston luokitus vuoden 1998 päästöstandardit täyttäville öljyille, jotka on tarkoitettu rikittömällä tai vähärikkisellä polttoaineella toimiviin dieselmoottoreihin
• CI-4 (Käytössä): 2002 esitelty luokitus, nopeakäyntisiin nelitahtisiin dieselmoottoreihin ERG-venttiilillä vuoden 2004 päästöstandardeja varten
• CJ-4 (Käytössä): 2006 esitelty luokitus, vuoden 2007 päästöstandardeihin, eli hiukkassuodattimella tai muulla pakokaasujen jälkikäsittelyllä varustettuihin ajoneuvoihin. 

 

Myös autovalmistaja voi asettaa erikoisvaatimuksia öljylle jotka tulee huomioida. Pidentyneet huoltovälit vaativat öljyltä voimakkaampaa lisäaineistusta (Long Life, LL). Maataloudessa on käytössä erikoisöljyjä jotka jossain määrin täyttävät moottori-, vaihteisto- sekä hydrauliikka-öljyille asetetut vaatimukset.

 

VISKOSITEETTI eli voiteluaineen sakeus/jouksevuus 

• • Yksiasteöljyksi sanotaan öljyä, jolle on mitattu SAE-viskositeetti vain lämpimässä tai kuumassa (esimerkiksi SAE 10w tai SAE 30). Yksiasteöljyjä käytetään pienkoneiden, esimerkiksi ruohonleikkureiden, nelitahtimoottoreissa. Tosin tavalliset autokäyttöön suunnitellut moniasteiset moottoriöljyt soveltuvat sellaisinaan myös pienten moottoreiden voiteluun, joten ei välttämättä tarvita eri öljyä esim. ruohonleikkurille.
  • Moniasteöljyissä käytetään 5w-30:n tapaista merkintää. W-kirjainta (Winter) edeltävä numero ilmoittaa, minkä kylmäkäynnistyssimulaation öljy läpäisee: pienempi numero tarkoittaa vaativampaa luokkaa. Jälkimmäinen numero ilmoittaa öljyn viskositeettiluokan sadan celsiusasteen lämpötilassa: mitä pienempi numero, sitä alhaisemman viskositeetin luokitus.[14] Useimpia moniasteöljyjä voidaan käyttää ympäri vuoden, kun taas yksiasteöljyt sopivat vain tiettyyn lämpötila-alueeseen.
  • HTHS-viskositeetti (High Shear Rate and High Temperature) ilmoittaa viskositeetin 150 °C:n lämpötilassa rullalaakerisimulaattorissa. HTHS-viskositeetin merkitys on esillä vain ankarassa käytössä ja HTHS-raja-arvot sisältyvät SAE-viskositeettiluokituksissa kuumaviskositeetin vaatimuksiin.[15]

• Viskositeetti-indeksi kuvaa öljyn lämpötilan vaikutusta öljyn viskositeettiin. Suuri viskositeetti-indeksi tarkoittaa vähäistä viskositeetin muutosta lämpötilan muuttuessa. Viskositeetti-indeksi pystytään laskemaan, kun tunnetaan öljyn kinemaattinen viskositeetti kahdessa pisteessä (esim. ASTM D 445 -standardin mukaan). Yksiasteöljylle tyypillinen indeksin arvo on 95 - 110, kun taas moniasteöljyllä indeksi voi olla yli 150.

• Pumpattavuuden rajalämpötila ilmoittaa kylmänkeston eli lämpötilan jossa moottorin öljypumppu ei pysty enää pumppaamaan öljyä. Tämä on tärkein tieto kun käynnistetään kylmää moottoria: jos öljypumppu ei pysty nostamaan öljyä, on seurauksena hyvin pian moottorivaurio. Pumpattavuuden rajalämpötilaa tai jähmepistettä ei yleensä ilmoiteta öljykanisterin kyljessä suoraan celsiusasteina, vaan se on itse otettava selville joko valmistajan internetsivuilta, asiakaspalvelusta tai kauppiaalta. SAE-viskositeettiluokitus määrittelee winter-viskositeetin vähimmäislämpötilan, jonka yläpuolella öljyn on oltava pumpattavaa - tässäkin laadukas öljy voi hyvinkin kestää enemmän pakkasta mitä vaaditaan.

SAE Winter-viskositeetti	Pumpattavuuden rajalämpötila, °C
0w	-40
5w	-35
10w	-30
15w	-25
20w	-20
25w	-15

täydentyy . . .