روغن موتور دیزل با بنزینی چه فرقی دارد؟
پیشرانههای درونسوز بر اساس نوع سوخت مصرفی و فرآیند احتراق عمدتاً به دو دسته اصلی بنزینی و دیزلی تقسیم میشوند. اگرچه هر دو نوع موتور از اصول پایهای مشابهی مانند تبدیل انرژی شیمیایی سوخت به انرژی مکانیکی از طریق حرکت رفتوبرگشتی پیستونها درون سیلندر پیروی میکنند اما تفاوتهای بنیادینی در نحوه عملکرد، ضریب تراکم، فشار داخل محفظه احتراق و میزان حرارت تولیدی با یکدیگر دارند. موتورهای بنزینی برای شروع احتراق متکی بر جرقه شمع هستند درحالیکه موتورهای دیزلی بدون داشتن شمع و تنها از طریق تراکم فوقالعاده شدید هوا و ایجاد حرارت بالای حاصل از آن، سوخت دیزل (گازوئیل) را مشتعل میسازند. این تفاوت در ماهیت احتراق باعث میشود موتورهای دیزلی تحت فشارها و گشتاورهای بهمراتب سنگینتری نسبت به نمونههای بنزینی کار کنند. به دلیل این تفاوتهای ساختاری و شیمیایی، روانکاری این دو پیشرانه نیز نیازمند ویژگیهای متفاوتی است. هرچند وظایف اصلی روغن در هردو نوع موتور روانکاری قطعات، کاهش اصطکاک و خنککاری است اما ترکیب شیمیایی، ویسکوزیته و مواد افزودنی موجود در روغن موتورهای دیزلی و بنزینی کاملاً متفاوت هستند تا بتوانند پاسخگوی شرایط کارکرد خاص همان موتور باشند.
تفاوت روغن موتور دیزلی با بنزینی
روغنهای موتور بنزینی و دیزلی از نظر فرمولاسیون پایه و مواد افزودنی تفاوتهای چشمگیری دارند. این تفاوتها ناشی از چالشهای فنی متفاوتی است که هر یک از این دو نوع پیشرانه در طول کارکرد خود با آن مواجه هستند.
میزان و ترکیب مواد پاککننده و معلقکننده
سوخت گازوئیل ترکیب سنگینتری نسبت به بنزین دارد و فرایند احتراق آن دوده و آلایندههای بسیار بیشتری تولید میکند. این ذرات کربنی و دوده میتوانند وارد کارتر شده، چسبندگی روغن را تغییر دهند و اصطلاحاً لجن روغن ایجاد کنند. به همین دلیل، روغنهای دیزلی حاوی درصد بسیار بیشتری از افزودنیهای پاککننده و معلقکننده بر پایه کلسیم یا منیزیوم هستند. این مواد، ذرات دوده را در خود معلق نگهداشته و اجازه نمیدهند که به یکدیگر چسبیده و مجاری روغن را مسدود کنند. در مقابل، موتورهای بنزینی دوده بهمراتب کمتری تولید میکنند؛ بنابراین میزان پاککنندهها در روغن بنزینی بسیار کمتر است.
غلظت و گرانروی (ویسکوزیته)
موتورهای دیزلی به دلیل نرخ تراکم بسیار بالا (گاهی بیش از دو برابر موتورهای بنزینی) و تولید گشتاور شدید، فشار مکانیکی عظیمی را به یاتاقانها و قطعات متحرک وارد میآورند. برای تحمل این فشار سهمگین و جلوگیری از گسسته شدن فیلم روغن روی قطعات، روغنهای دیزلی معمولاً غلیظتر از روغنهای بنزینی ساخته میشوند. ویسکوزیتههایی مانند 15W-40 یا 15W-50 در موتورهای دیزلی بسیار رایج هستند درحالیکه موتورهای بنزینی مدرن به سمت ویسکوزیتههای رقیقتر مانند 0W-20 یا 5W-30 حرکت کردهاند تا مصرف سوخت کاهش یابد.
میزان افزودنیهای ضدسایش
با توجه به کارکرد سنگینتر موتورهای دیزلی، در فرمولاسیون روغنهای دیزلی از مقادیر بالاتری از مواد افزودنی ضدسایش مانند ZDDP استفاده میشود. این ماده یک لایه محافظ سخت روی قطعات تحت فشار شدید ایجاد میکند. هرچند ZDDP برای سلامت قطعات مکانیکی عالی است اما مقدار بالای آن در اگزوز موتورهای بنزینی مدرن میتواند کاتالیزورهای حساس را مسدود کند؛ ازاینرو میزان این ماده در روغنهای بنزینی بهدقت محدود شده است.
پایداری و مقاومت در برابر اکسیداسیون و اسیدی شدن
سوخت دیزل معمولاً حاوی گوگرد بیشتری نسبت به بنزین است. در زمان احتراق، گوگرد با رطوبت ترکیب شده و اسیدهای قوی تولید میکند که وارد کارتر میشوند. روغنهای دیزلی بهگونهای طراحی میشوند که بتوانند این اسیدهای مخرب را خنثی کنند. در موتورهای بنزینی، نیاز به خنثیسازی اسیدها کمتر است و تمرکز روغن بر پایداری در برابر اکسیداسیون در دماهای بالای حاصل از دورهای موتور بالاتر معطوف شده است.
تفاوت استاندارد API گرید روغن دیزلی و بنزینی
انجمن نفت آمریکا (API) برای تفکیک روغنهای بنزینی و دیزلی از دو نماد استاندارد مجزا استفاده میکند که شناسایی آنها را روی قوطی محصول بسیار آسان میسازد. برای موتورهای بنزینی، استاندارد API همیشه با حرف S (مخفف Service) مثل کدهای روغن موتور گرید SL یا روغن موتور گرید SN آغاز میشود. این حرف نشاندهنده طراحی روغن برای خودروهای سواری و وانتهای سبک بنزینی است. برای موتورهای دیزلی، استاندارد API همیشه با حرف C (مخفف Commercial) مثل کدهای CH-4 یا CJ-4 آغاز میشود. حرف C نشاندهنده ساختار روغن برای وسایل نقلیه سنگین، تجاری و صنعتی دیزلی است. عددی که در کنار برخی گریدهای دیزلی (مانند عدد ۴) قرار میگیرد، نشاندهنده متناسب بودن روغن برای موتورهای دیزلی چهارزمانه است. برخی روغنها نیز که اصطلاحاً یا دومنظوره هستند، هردو کد را روی قوطی دارند و برای استفاده در هردو نوع پیشرانه بنزینی و دیزلی مناسب هستند.
اگر روغن موتور دیزلی در موتور بنزینی بریزیم چه میشود؟
ریختن روغن موتور دیزلی درون پیشرانه بنزینی (بهویژه پیشرانههای بنزینی مدرن)، به دلیل تفاوت در ترکیب شیمیایی و غلظت روغن، میتواند منجر به بروز مشکلات مختلفی شود. نخستین و مهمترین مشکل، مسدود شدن و خرابی زودرس کاتالیزور اگزوز است. روغنهای دیزلی حاوی مقادیر بالایی از ضدسایشهای حاوی فسفر و روی (ZDDP) و همچنین پاککنندههای حاوی کلسیم هستند. وقتی این مواد همراه با مقدار کمی روغنسوزی طبیعی وارد سیستم اگزوز موتور بنزینی میشوند، کاتالیزور خودرو را فاسد کرده و هزینههای گزاف تعویض قطعه را به همراه میآورند. مشکل دوم به ویسکوزیته بالاتر روغنهای دیزلی مربوط میشود. روغن غلیظ دیزلی نمیتواند بهسرعت درون مویرگهای باریک پیشرانههای بنزینی جدید، تایپیتهای هیدرولیکی و سیستمهای زمانبندی متغیر سوپاپها جریان یابد. این امر باعث ایجاد صدای شدید در سرسیلندر، افزایش مصرف سوخت و ساییدگی قطعات در استارتهای سرد زمستانی میشود. علاوه بر این، حجم زیاد افزودنیهای پاککننده در روغن دیزلی ممکن است باعث ایجاد رسوبات خاکستری سخت روی شمعها و تاج پیستون در موتورهای بنزینی شده و پدیده ناک زدن را تشدید کند.
اگر روغن موتور بنزینی در موتور دیزلی بریزیم چه میشود؟
استفاده از روغن بنزینی در موتور دیزلی عواقب بهمراتب شدیدتر و مخربتری دارد و میتواند در کوتاهمدت باعث خسارات سنگین و آسیب اساسی به پیشرانه دیزل شود. مهمترین عامل خسارت، عدم توانایی روغن بنزینی در کنترل دوده و اسیدهای حاصل از گازوئیل است. پیشرانه دیزلی حجم زیادی دوده تولید میکند و روغن بنزینی فاقد پاککنندهها و معلقکنندههای قوی دیزلی است؛ بنابراین دوده بهسرعت درون روغن تهنشین شده، لجن سنگین ایجاد میکند و مجاری اویل پمپ و فیلتر روغن را مسدود میسازد. با مسدود شدن مسیرهای روغنرسانی، یاتاقانهای موتور دیزل بدون روغن مانده و میسوزند. علاوه بر این، فیلم روانکار روغن بنزینی توان تحمل فشار و گشتاور فوقالعاده بالای موتور دیزلی را ندارد. تحت فشار بالای احتراق دیزل، لایه روغن نازک بنزینی روی یاتاقانها و دیواره سیلندر گسسته شده و اصطکاک مستقیم فلز با فلز رخ میدهد. همچنین، میزان پایین عدد TBN در روغن بنزینی باعث میشود اسیدهای حاصل از احتراق گوگرد گازوئیل خنثی نشوند و این اسیدها شروع به خوردگی و پوسیدگی اجزای داخلی موتور نمایند که درنهایت منجر به جام کردن پیشرانه دیزلی خواهد شد.
روغنهای دومنظوره چطور طراحی میشوند؟
شاید این پرسش مطرح شود که با وجود تفاوتهای بنیادین در ماهیت احتراق، میزان دوده، فشار مکانیکی و افزودنیهای موردنیاز در موتورهای بنزینی و دیزلی، ساخت روغنهایی که برای هر دو نوع پیشرانه مناسب باشند چطور ممکن است؟ پاسخ این معما در مهندسی پیشرفته فرمولاسیون روغنهای دومنظوره نهفته است. شیمیدانهای صنعت روانکاری برای تحقق این هدف، دست به ایجاد نوعی توازن دقیق و حساس در مواد افزودنی میزنند. در این فرمولاسیونها از پاککنندهها و معلقکنندههای مدرن با پایه غیرفلزی یا کلسیم تنظیمشده بهره میبرند تا پایداری بالایی برای مهار دوده و اسیدهای موتور دیزل ایجاد شود بدون آنکه خاکستر حاصل از سوزاندن آنها در موتور بنزینی باعث رسوب روی شمع یا خراب شدن کاتالیزور شود. همچنین در بخش افزودنیهای ضدسایش، از ترکیباتی استفاده میشود که لایه محافظتی قوی روی قطعات تحت فشار سنگین موتور دیزل تشکیل دهند اما مقدار عناصر فسفر و روی در آنها تا حدی کنترل میشود که فرآیند آلایندگی و کاتالیزور پیشرانههای بنزینی را مختل نکنند. از نظر روانی و گرانروی نیز، این روغنها معمولاً در گریدهای چندمنظوره مانند 10W-30 یا 5W-40 تولید میشوند تا هم غلظت مناسبی برای استارت سرد موتورهای بنزینی داشته باشند و هم فیلم روانکار پایداری را تحت فشار و گشتاور بالای موتورهای دیزلی حفظ کنند.
