Moottoriöljy

Moottoriöljy on öljyä, jonka tehtävä on sitoa likaa, tiivistää, jäähdyttää ja voidella moottoria. Moottorin voiteluöljy koostuu perusöljystä ja siihen käytetyistä lisäaineista. Käytettävän perusöljyn laatu ja viskositeetti vaikuttavat siihen, miten tehokas, kestävä ja suojaava voitelu on. Oikeanlaatuinen moottoriöljy takaa kestävät voiteluominaisuudet niin öljyn ikääntyessä kuin kovassa rasituksessakin.

Yleistä moottoriöljyistä

Moottoriöljyjä on kaksi- ja nelitahtimoottoreihin. Kaksitahtisissa moottoreissa voiteluöljy sekoitetaan joko polttoaineen sekaan tai levitetään tuorevoitelujärjestelmän kautta voitelukohteisiin (erillinen tankki öljylle). Nelitahtisissa moottoreissa voiteluöljy on öljypohjassa, josta sitä kierrätetään voitelukanavia pitkin voitelemaan koko moottoria. Kaksitahtimoottori polttaa kaiken saamansa öljyn, joten siihen ei tarvitse tehdä öljynvaihtoa, mutta öljytasoa on seurattava paljon tarkemmin. Kaksi- ja nelitahtiöljyt eivät ole yhteensopivia, eikä niitä saa sekoittaa.
Moottoriöljyissä ja moottoreissa käydään jatkuvaa kehityskilpailua. Jatkuvasti kiristyvät ympäristöystävällisyys- ja päästövaatimukset vaativat jatkuvaa moottoriöljyjen kehittämistä yhtenä osana taloudellisesti toimivaa moottoria. Kärjistetysti voisi sanoa, että autonvalmistajat haluaisivat pidentää öljynvaihtovälejä autojen myyntivalttina ja öljy-yhtiöt haluaisivat lyhemmät vaihtovälit, jotta öljyjä olisi helpompi kehittää.

Moottoriöljyn ympäristövaikutukset

Moottoriöljyn ominaisuudet vaikuttavat polttoaineenkulutukseen pääosin perusöljyn laadun ja viskositeetin kautta. Synteettinen perusöljy ja alhainen viskositeetti aiheuttavat vähemmän kitkavastuksia moottorin voitelujärjestelmässä ja täten laskevat polttoaineenkulutusta. Vaikutus pakokaasupäästöjen koostumukseen tulee öljyn, sekä käytettävän polttoaineen kemiallisesta koostumuksesta.
Nesteen tekemän raskaan kaluston voiteluainetutkimuksen mukaan siirtymällä 15w-40 -luokan öljystä 10/5/0w-30 -luokkaan, voidaan polttoaineenkulutusta saada laskettua 1-2 % (moottorista riippuen). Moottoriöljyn vaikutus polttoaineenkulutukseen on suurimmillaan pienillä moottorin kuormituksilla, jolloin moottorin sisäisten kitkahäviöiden suhteellinen osuus on suurimmillaan. VTT:n tutkimuksessa raskaan kaluston polttoaineenkulutuksessa ei havaittu suuria eroja normaalissa käytössä kuluneen ja uuden moottoriöljyn välillä.
Moottoriöljyjen vaihtoväli pyritään maksimoimaan, jotta syntyvän jäteöljyn määrä vähenee ja näin jäteöljyjen aiheuttama ympäristökuormitus alenee. Vaihtovälin määrittelyssä pyritään huomioimaan sekä päästövaatimukset että ajoneuvon käyttöolosuhteet entistä tarkemmin. Euro 4 ja 5 -päästöluokkiin tarkoitetusta Low-SAPS -moottoriöljystä on hyötyä myös aiempien päästöluokkien moottoreissa, sillä ne alentavat päästöpartikkelien muodostusta.

Moottoriöljyn toiminta

Moottoriöljyltä vaaditaan hyvää suojausta heti käynnistyksestä lähtien, eli öljyn on kyettävä nousemaan nopeasti öljypohjasta moottorin yläosaan ja voideltava osia kulumisen minimoimiseksi. Öljyn nousemista moottorin yläosiin pyritään nopeuttamaan käyttämällä ohuempia öljyjä. Moottoriöljyn toiminta monissa ajoneuvojen nelitahtimoottoreissa perustuu paineistettuun järjestelmään, missä öljynpaineet vaihtelevat 0,5 - 7 bar riippuen moottorista ja kierrosluvuista. Öljyn on toimittava tehokkaasti jo ulkoilman lämpötilasta aina satojen asteiden lämpötilaan asti kestäen kovia paineita ja leikkausvoimia. Moottoriöljyn ihanteellinen käyttölämpötila on 70 - 110 °C, jolloin moottoriöljyn lisäaineet toimivat aktiivisesti ja pitävät moottorin puhtaana. Nyrkkisääntönä on, ettei moottoria saisi kuormittaa raskaasti ennen kuin öljyn lämpötila on saavuttanut 50 °C.
Joissain moottoreissa on öljynjäähdytin, joka estää moottoriöljyn ylikuumentumisen kovassa rasituksessa, parantaen näin öljyn ja moottorin kestoikää. Öljyn ylikuumentuminen saattaa aiheuttaa öljykalvon liiallisen ohenemisen, jolloin laakereille ei enää muodostu kestävää öljykalvoa ja metalli-metalli -kosketus on mahdollinen. Se johtaa nopeaan osien kulumiseen tai jopa laakeri-/moottorivaurioon. Öljynjäähdyttimiä käytetään paljon raskaan kaluston moottoreissa, henkilöautoissa yleensä vain tehokkaimmissa moottoreissa on öljynjäähdytin. Öljynjäähdytin voi olla myös yhdistettynä moottorin nestejäähdytysjärjestelmään, jolloin moottorin jäähdytysneste lämmittää öljyä kylmällä säällä ja viilentää öljyä kuumalla säällä - tätä kutsutaan lämmönvaihtimeksi.
Uusi moottoriöljy on yleensä vaalean- tai tummanruskeaa. Käytössä moottoriöljy kuitenkin tummuu, sillä se sitoo moottorin likaa itseensä. Öljyn sekaan pääsee muun muassa metallihiutaleita, karstaa, nokea ja pieniä määriä polttoainetta sekä tiivistynyttä vettä. Loppuunkäytetty moottoriöljy eli jäteöljy on yleensä tumman mustaa. Erityisesti dieselmoottorin öljy tummuu noen vuoksi nopeasti, mutta se ei tarkoita että öljy olisi heti käyttökelvotonta. Moottoriöljyn ikääntymiseen vaikuttavat muun muassa moottorin pyörimisnopeus, käyttötuntimäärä, käytetty polttoainemäärä (kuormitus), sekä öljyn ja imuilman lämpötila. Hapettumisen kautta vanhenemiseen vaikuttavat öljyyn pääsevä noki ja korkeat öljyn lämpötilat. Tässäkin tulee luottaa autonvalmistajan antamaan vaihtoväliin ja öljynlaatusuosituksiin.

Laatuluokitukset

API-luokitus (American Petroleum Institute) ilmaisee myös millaiselle moottorille öljy on tarkoitettu. Öljytölkin kyljessä saattaa lukea esimerkiksi API SJ/CC. S-kirjain ilmoittaa sopivuuden bensiinimoottorille, ja vinoviivan jälkeen tuleva C ilmoittaa sopivuuden diesel-moottoreille. S:ää seuraava J-kirjain ilmoittaa öljyn laadun: mitä kauempana aakkosissa kirjain on, sitä vaativammat moottoritestit öljy on läpäissyt ja sitä laadukkaampaa öljy on (samoin myös C:tä seuraava kirjain). API-luokitus ilmoittaa vain moottoriöljyn laadun lähtötason, eli öljy voi ylittääkin moottoritestin vaatimukset. API-luokitus on taaksepäin yhteensopiva, eli korkeamman luokituksen öljyä voi käyttää alempaa luokitusta vaativassa moottorissa.

ACEA-laatuluokitukset

ACEA-luokitus (European Automobile Manufacturers Association) ilmoittaa, millaisiin käyttöolosuhteisiin öljy on suunniteltu. A-luokka on bensiinimoottoreille, B-luokka dieselmoottoreille, C-luokka katalysaattori- ja hiukkassuodattimilla varustetuille henkilöautoille ja E-luokka raskaalle kalustolle. Kirjaimen jälkeen tuleva numero ilmaisee, miten raskaaseen käyttöön öljy on suunniteltu. Mitä suurempi numero, sitä raskaampaan käyttöön öljy on. ACEA-luokitus on API-luokitusta vaativampi, eurooppalaisten autonvalmistajien järjestön oma luokitus.

Moottoriöljyn valmistus

Naantalin voiteluainetehdas on Naantalissa sijaitseva, vuonna 1957 perustettu Pohjoismaiden suurin, muun muassa moottoriöljyä valmistama tehdas. Tehtaan omistaa Exxon Mobil Finland Oy Ab, joka on maailman suurimman öljyn tuottajan ja myyjän Exxon Mobil Corporationin tytäryhtiö.

Musta liete

Musta liete syntyy, kun palolämpötila on > 1 400 °C. Silloin syntyy enemmän typen oksideja (NOx), jotka aiheuttavat moottoriöljyn hapettumista ja näin edesauttavat öljyn paksuuntumista. Typen oksidit ja vesi muodostavat seoksen, josta kehittyy typpihappoa. Tämä aiheuttaa moottoriöljyn paksuuntumisen ja lopputuotteena syntyy mustaa lietettä. Musta liete on siis paksuuntuneen moottoriöljyn äärimmäinen muoto.
Musta liete voi tukkia voiteluainekanavia tai koko imusiivilän, mistä aiheutuu moottorivaurio. Musta liete pitää puhdistaa ensin käsin ja sitten huuhtelemalla moottori erityisillä puhdistusaineilla.
Mustan lietteen syntyyn voivat johtaa liian pitkiksi venyneet öljyn vaihtovälit tai liian alhainen öljyn määrä. Moottoria ja öljyä rasittava ajotapa, eli hyvin pitkät joutokäynnin tai täyden kuormituksen jaksot, voivat myös paksuunnuttaa moottoriöljyä ja saada aikaan mustaa lietettä. Muita vaikuttavia tekijöitä ovat väärä polttoaine- tai öljylaatu, männänrenkaiden huono kunto, veden kondensoituminen moottoriöljyyn sekä vaikeat ilmasto-olosuhteet.