Amikor a labor tükröt tart a motor elé: Terhelési profilok, viszkozitás-esés és a pécsi utak rejtélye

Az Olajos Vili blogon futó egyéves tartóstesztünk elérkezett az első igazi, kézzelfogható laboratóriumi kiértékeléshez. Az előző bejegyzésekben már részletesen átvettük a teszt koncepciót, a mintavételi módszertant, és azt a szakmai érvrendszert is, amiért végül a formabontó, PAG és PAO alapú, OSP technológiás Kroon-Oil Poly Tech 5W-40-et választottuk ki a teszt főszereplőjének.

Ahhoz azonban, hogy a Poly Tech valós teljesítményét, tisztító- és kopásgátló képességét mérni tudjuk, szükségünk volt egy viszonyítási alapra. Ismernünk kellett a motor belső állapotát, a fizikai és kémiai kiindulópontot. Ez a cikk tehát a nullpontot mutatja be: azt a használtolaj-analízist, amely „csak” referenciaként, viszonyítási alapként szolgál a Kroon-Oil teszt során, de tribológiai szempontból önmagában is felér egy komoly tanulsággal.

A legutóbb egy a BMW Klubnak tartott kenőanyag tréninget tettünk elérhetővé videó formában. Ezt  IDE KATTINTVA nézheti meg.

Tribológiai Összefoglaló & Gyorsjelentés

Mi az az olajminta-analízis?

A használtmotorolaj-elemzés (UOA – Used Oil Analysis) egy olyan diagnosztikai eljárás, amely spektrometriai (ICP-OES) és fizikai tesztek segítségével, mikroszkopikus szinten mutatja ki a motor belső alkatrészeinek kopását, a kenőanyag fizikai-kémiai degradációját és a külső szennyezők jelenlétét.

A BMW Z4 M54B30 referencia-minta legfontosabb megállapításai:

• Mechanikai állapot: Kiváló. A kritikus hajtókar- és főtengely-siklócsapágyak kopása elhanyagolható (Réz: 4 ppm, Ólom: 4 ppm). A dugattyúk és hengerfalak állapota stabil (Alumínium: 4 ppm, Vas: 18 ppm).
• Viszkozitás-esés (13%-os csökkenés): A gyári új Petronas 0W-40 olaj 14,0 mm²/s-os értéke 8 000 km után 12,2 mm²/s-ra esett vissza, amivel a kenőanyag elveszítette a gyári SAE 40-es besorolását, és visszahígult SAE 30-as szintre.
• Kritikus szennyeződés (Kondenzvíz): Az olajban 1103 ppm tiszta kondenzvíz halmozódott fel a fagyálló-szivárgás teljes hiánya mellett (Glikol: 0%).
• A kiváltó ok: A 8 000 km-es ciklusból az utolsó 1 000–1 500 km-en jelentkező pécsi, városi és hegyvidéki (Mecsekoldal) rövid távú használat, ahol a motor nem érte el a tartós üzemi hőmérsékletét.

Tribológiai konklúzió:

Rövid távú, sűrű hidegindításokkal terhelt üzemben a prémium, teljesen szintetikus motorolajok esetében is maximum 8 000 kilométeres csereperiódus indokolt, mivel az üzemanyag- és vízpára-lecsapódás idő előtt amortizálja a kenőfilm fizikai stabilitását (nyírási és hígulási viszkozitás-esés).

A tesztalanyunk a saját 2005-ös BMW Z4 E85-öm, az orrában a bajor szívómotor-gyártás egyik utolsó bástyájával, a háromliteres, soros hathengeres M54B30-as erőforrással. A leeresztett referencia-olaj egy Petronas Syntium 7000 E 0W-40 (BMW Longlife-01) volt, amely 2024 szeptemberében, 143 673 km-nél került a karterbe, és nagyjából 8 000 kilométert üzemelt a motorban. A periódus alatt összesen közel 1,3-1,5 liter motorolajat töltöttem utána, ami az M54-es platform gyűrűhorony-geometriáját és szelepszár-szimeringjeit ismerve egy kifejezetten egészséges, átlagos értéknek tekinthető.

A mintát az első olajcsere során vettem le, majd küldtem ki a hollandiai laboratóriumba. A spektrometriai és fizikai tesztek eredményei megérkeztek. Azt kell mondanom: a számok mögött tűpontosan kirajzolódik az autó használati módja és a topográfia hatása.

A használat módja tribológiai szemmel: Városi mikrokarcok és a szardíniai hősokk

A motorolaj degradációját és az alkatrészek kopási rátáját alapvetően a terhelési profil határozza meg. Ez a 8 000 kilométeres ciklus élesen elkülöníthető, egymásnak teljesen ellentmondó üzemmódokra oszlott:

• A pécsi bejáratási fázis (az első 2 000 km): A friss olaj betöltése után az autó leginkább Pécsen és Pécs környékén mozgott. Ahogy többször is írtam már a használati mód fontosságáról, tudom, hogy a Mecsekoldal meredek emelkedői és a sűrű hidegindítások mit jelentenek. A motorolaj ebben az üzemmódban lassan éri el a névleges üzemi hőmérsékletét, a dúsított keverék miatt fokozott a hengerfali üzemanyag-lecsapódás, a blow-by (karter) gázokkal lejutó vízpára pedig azonnal kondenzálódik a karter hideg belső felületein.
• A 2025-ös szardíniai túra (3 600 km): Ez volt az olaj életének legkíméletesebb, ugyanakkor termikusan legmegterhelőbb szakasza. Hosszú autópályás menetek, majd folyamatos, magas fordulatszámon történő szerpentinezés a nyári hőségben. Itt a hidrodinamikus kenés stabilan fennmaradt, az olajhőmérséklet tartósan 100-105 °C felett volt, ami ideális a korábbi kondenzátumok kipárologtatásához. Ezt követte még néhány belföldi, 300–500 km-es hosszabb autózás.
• A pécsi záróakkord (az utolsó 1 000–1 500 km): Az autó a mintavétel előtt visszatért a pécsi és pécs környéki rövid távú üzembe. A visszahűlő motor, a lokális hegyi utak és a városi szakaszok ismét aktiválták a nemkívánatos kondenzációs folyamatokat.

Lássuk, mit mutat a laboratóriumi jegyzőkönyv, és hogyan igazolja vissza a tribológia ezt a hektikus életutat!

A Petronas Syntium 7000 E 0W-40 laboratóriumi jegyzőkönyvének részletes elemzése

1. Kopadékfémek és mechanikai állapot (ICP-OES spektrometriás vizsgálat)

Az ICP által mért kopásfém-koncentrációk közvetlen tükröt tartanak a motor belső kohászatáról és a kopási mechanizmusokról.

• Vas (Fe): 18 mg/kg (ppm) – Bár a vészhelyzeti figyelmeztetési határérték (80–180 ppm) alatt vagyunk, a laboratórium a megjegyzés rovatban külön kiemelte, hogy a futott kilométerhez képest a vas mennyisége emelkedettnek tekinthető. Ez a 18 ppm-es érték a záró pécsi szakasz közvetlen következménye. A hidegindítások során fellépő határkenési állapotok (ahol a vegyes és hidrodinamikus kenőfilm még nem épült fel, és az adalékok felületaktív védelmére hagyatkozunk), a szelephajtás (vezérműtengely bütykei, hidrotőkék, szelepek) és a vezérműlánc fokozott mechanikai igénybevétele, valamint a magas víztartalom miatti mikroszkopikus korróziós kopás együttesen hozták össze ezt a számot.
• Alumínium (Al): 4 mg/kg (ppm) – Teljesen egészséges, alacsony érték. Azt jelenti, hogy az M54B30 alumínium-ötvözet dugattyúinak szoknyája nem szenvedett komolyabb abrazív kopást, az olajfilm képes volt megakadályozni a dugattyú és a hengerfal közötti közvetlen fémes kapcsolatot.
• Réz (Cu): 4 mg/kg (ppm) & Ólom (Pb): 4 mg/kg (ppm) – Erre a két értékre nézek rá legelőször, ha M54-es vagy S54-es BMW motorról van szó. A főtengely- és hajtókarcsapágyak többrétegű ólom-bronz és réz futófelületéből származó fémek minimális szinten vannak. Ez szilárd bizonyíték arra, hogy a siklócsapágyak geometriája és állapota kitűnő, a kenőfilm teherviselő képessége a csapágyaknál végig kielégítő volt.
• Króm (Cr): <1 mg/kg (ppm) – A kimutathatósági határ alatti érték igazolja, hogy a felső dugattyúgyűrűk futófelülete és krómbevonata sértetlen, nincs rendellenes gyűrűkopás.
• Nikkel (Ni), Ezüst (Ag), Titán (Ti), Vanádium (V): <1 mg/kg (ppm) – Valamennyi szerkezeti nyomelem a kimutathatósági határ alatt maradt, ami kizárja a szelepfészkek vagy egyéb speciális ötvözött komponensek idő előtti fáradását.

2. Külső szennyezők és környezeti paraméterek

Itt érhető tetten leginkább a használati profil és a kenéstechnikai hibaforrás.

• Víz (Water) – ASTM D6304: 1103 ppm (0,11%) – Enyhén emelkedett, figyelmeztető érték. A belső égésű motorokban a normál üzemi kondenzvíz-koncentráció 500 ppm alatt van. Mivel az infravörös (IR) vizsgálat a glikol alapú fagyállót nem mutatta ki (Anti-freeze: nihil), és a hűtővíz-inhibitorok elemei (Nátrium: 2 ppm, Kálium: 15 ppm) is alacsonyak, így a hengerfej-tömítés vagy az olajhűtő szivárgása 100%-osan kizárható. Az 1103 ppm tiszta kondenzvíz. A benzin égéstermékeként keletkező pára a pécsi hidegindítások és rövid távok alatt az olajteknőbe jutva emulziót képezett a kenőanyaggal. A víz jelenléte drasztikusan rontja a határkenési védelmet, és közvetlen katalizátora volt a vasérték emelkedésének.
• Üzemanyag-hígulás (Petrol dilution): 1,5% – A közvetett befecskendezéses rendszereknél a 2% alatti benzintartalom elfogadható, de az 1,5% már jól mutatja a szívócső-falra lecsapódó, dúsított keverék karterbe jutását a városi szakaszokon.
• Szilícium (Si): 8 mg/kg (ppm) – Teljesen egészséges érték, amely részben az olaj saját szilikon-alapú habzásgátló adalékából ered. Igazolja, hogy a levegőszűrő rendszerem hatékonyan zár, nem jutott be környezeti kvarchomok, ami abrazív porszennyezést okozhatott volna.

3. Reológiai és kémiai tulajdonságok

• Viszkozitás 100 °C-on – ASTM D7279: 12,2 mm²/s – Ez a jegyzőkönyv legkritikusabb pontja. A Petronas Syntium 7000 E 0W-40 gyári műszaki adatlapja szerint a friss olaj kinematikai viszkozitása 100 °C-on 14,0 mm²/s. A mért 12,2 mm²/s-os érték azt jelenti, hogy az olaj az 1,5%-os benzinhígulás és a mechanikai nyírási igénybevétel (nyírási viszkozitás-csökkenés) hatására elveszítette az üzemi viszkozitásának közel 13%-át. Ezzel a számmal az olaj konkrétan beesett a melegoldali SAE 30-as osztály tetejére (a SAE 40-es osztály alsó fizikai határa 12,5 mm²/s-nál kezdődik). Bár a motor nem károsodott , az olajfilm vastagsága a kritikus pontokon lecsökkent, a kenőanyag szerkezetileg elkezdett elfáradni.
• Lúgszám (TBN) – ASTM D2896: 8,6 mgKOH/g – Kifejezetten jó érték. Egy Magas-SAPS (BMW LL-01) olaj kiindulási TBN-értéke általában 10–11 mgKOH/g környékén mozog. Az, hogy 8 000 km után még 8,6-on áll, azt bizonyítja, hogy az olaj detergens-diszpergáló adalékai és savsemlegesítő kapacitása kémiailag még messze nem merült ki.

Diagnosztikai összegzés: Miért nem fix a csereperiódus?

Ez a referencia-minta tökéletesen példázza, miért hibás megközelítés a motorolaj-cserét mereven, kizárólag kilométer-alapon meghatározni, és miért van hatalmas jelentősége a használatfüggő periódus megválasztásának.

Ha ez a BMW Z4 kizárólag a 3 600 km-es szardíniai túrához hasonló autópályás és szerpentines terhelést kapta volna, a 8 000 km végén egy szinte tökéletes viszkozitású, vízmentes olajat engedtünk volna le. Azonban az olaj életének elején és végén jelentkező pécsi, városi-hegyi szakaszok (rövid távok, hidegindítások) drasztikusan átírták a képletet. A felhalmozódott kondenzvíz (1103 ppm) és az üzemanyag-hígulás (1,5%) együttesen olyan fizikai stressznek tették ki a kenőanyagot, hogy az elveszítette a gyári SAE 40-es viszkozitási osztályát, és megemelte a vaskopási rátát.

A konklúzió egyértelmű:

A motor mechanikailag kiváló állapotban van: Az alacsony alumínium-, réz- és ólomértékek megnyugtatóak, a csapágyak és dugattyúk állapota hibátlan.

A használati mód felülírja a gyári ajánlást: Rövid távú, városi és hegyi üzemben a prémium, teljesen szintetikus olajok használata nem úri huncutság, hanem a túlélés záloga. Egy gyengébb minőségű, kevésbé nyírásstabil alapolaj és adalékcsomag ilyen szintű hígulás mellett már komolyabb kopásfém-növekedést engedett volna meg.

A 8 000 km ebben az üzemmódban a plafon: Ha az autó használatában a pécsi etapok dominálnak, a 8 000 km-es csereperiódus szigorú betartása indokolt, hogy megóvjuk a motort a viszkozitás-esés és a kondenzvíz okozta korrózió káros hatásaitól.

A kiindulási alapunk megvan, a múltat lezártuk és dokumentáltuk. A Petronas leeresztése után a motor egy alapos, 350 kilométeres tiszta öblítési fázist kapott, hogy a karterben maradó visszamaradt olajfilm (hold-up mennyiség) és a kondenzvíz ne torzítsa a tesztet. Ezután töltöttük be a Kroon-Oil Poly Tech 5W-40-et.

A következő részben rátérünk a lényegre: jön a teszt első éles fázisa! Megnézzük, hogy a Poly Tech-hel megtett 2 630 kilométer után – mindössze 2 dl olajfogyasztás mellett – mit mutatott a labor, és hogyan bánt el a speciális PAG/PAO alapolaj a pécsi utak kihívásaival!

Kenéstechnikai Kérdések és Válaszok (FAQ)

K: Mi okozta a motorolaj melegoldali viszkozitásának drasztikus csökkenését?

V: A viszkozitás 14,0-ről 12,2 mm²/s-ra történő visszaesését két egymást erősítő folyamat okozta: az 1,5%-os üzemanyag-hígulás (a hidegindítások során a hengerfalra lecsapódó benzin) és a mechanikai nyírási igénybevétel (shear stress), amely szerkezetileg megnyírta a Petronas olaj viszkozitás-index növelő polimereit.

K: Veszélyes a motorra nézve az 1103 ppm-es víztartalom?

V: Önmagában még nem katasztrofális, de egyértelműen figyelmeztető jelzés. A víz rontja az olajfilm teherbíró képességét, korlátozza a felületaktív kopásgátló adalékok (ZDDP) hatásmechanizmusát, és mikroszkopikus korróziós vaskopást indít el. Ez közvetlenül látható a laboreredmény enyhén emelkedett, 18 ppm-es vaskopási értékén.

K: Ha a fagyálló vizsgálat (Anti-freeze) 0%-ot mutatott, hogyan került ennyi víz az olajba?

V: Tiszta atmoszférikus és égési kondenzáció útján. A benzin égéstermékeként jelentős mennyiségű vízpára keletkezik, ami a kartergázzal lejut az olajteknőbe. Mivel a pécsi városi és hegyi utakon a motorolaj nem tudott tartósan 90-100 °C felett üzemelni, a nedvesség nem tudott kipárologni, hanem bezáródott a karterbe.

K: Mit jelent az, hogy a csapágyfémek (Réz, Ólom) értéke 4-4 ppm?

V: Ez az analízis legpozitívabb híre. Azt jelenti, hogy az M54B30 motor főtengely- és hajtókar-siklócsapágyainak többrétegű (ólom-bronz) futófelülete szinte gyári, tökéletes állapotban van. A viszkozitás-csökkenés ellenére a hidrodinamikus kenőfilm a főtengelycsapágyaknál képes volt elviselni a terhelést.

K: Miért volt szükség közel 1,3 liter utántöltésre a 8 000 km alatt?

V: Ez a mennyiség teljesen normális és egészséges az M54-es motorcsalád esetében. Az utántöltés részben a gyűrűhorony-geometriából adódó természetes olajfogyasztásnak, részben a szelepház és a kartergáz-visszavezető rendszer (CCV) működésének, valamint az autópályás és a magas fordulatszámú szardíniai szerpentinezés során fellépő NOACK-párolgásnak a következménye.

K: Miért tekinthető ez a vizsgálat csupán „referenciának” a tartósteszt során?

V: Mert ez az analízis a motor kiindulási, „gyári” állapotát tükrözi a korábbi Petronas olajjal. Ez a nullpont (baseline). Ehhez a jegyzőkönyvhöz fogjuk hasonlítani a tiszta motoröblítés után betöltött Kroon-Oil Poly Tech 5W-40 használtolaj-mintáit, hogy számszerűsíthető legyen a PAG/PAO alapolaj valós tisztító- és kopásgátló hatása azonos üzemeltetési körülmények között.

Tartsatok továbbra is velem, a számok nem hazudnak!

A cikk szerzője: Bajomi Vilmos „Olajos Vili”

Ha kenéstechnikai tanácsadásra van szüksége, vagy segítséget keres a megfelelő kenőanyagok kiválasztásához, forduljon hozzánk bizalommal az alábbi elérhetőségeken:

Telefon: +36 30 285 8781

Email: olajosvili@gmail.com