انجمن خودروسازان اروپا (ACEA) در اول ماه می، توالی 2022 خود را برای روغن­ های موتور خودروهای سنگین (HDEO) منتشر کرد که جایگزین نسخه 2016 شد.

انجمن ACEA نماینده­ ی شانزده شرکت اروپایی سازنده موتور خودرو است که در آن حداقل الزامات کیفی روغن موتور بر اساس نقطه نظرات شرکت­ های مزبور تعیین و تحت عنوان استاندارد ACEA برای روغن­های Service Fill معرفی می­شود.

با توجه به الزامات سختگیرانه OEM­های اروپایی، یازدهمین بازبینی توالی روغن­های دیزل سنگین با تمرکز بیشتر بر افزایش راندمان، کاهش آلاینده­ها و افزایش دوام و پایداری جایگزین شد. موتورِ خودروهای امروزی و سیستم ­های تصفیه هوای آنها پیچیده‌تر از گذشته شده­ اند، بطوریکه روانکارهای موتور در شرایط عملیاتی گرم­تر و شدیدتر و همچنین برای مدت زمان طولانی­تر بین فواصل سرویس کار می­کنند.

طبقه­ بندی جدید ACEA در سه مجموعه توالی ارائه شده است که یکی از آنها برای موتورهای دیزل سنگین (توالی E) است و عملکرد روغن نهایی را در تست­ های موتوری اروپایی و اصلی، و همچنین برخی از موتورهای آمریکای شمالی ارزیابی می­کند.

بروزرسانی انجام شده در بخش ­هایی از توالی­های 2022 روغن­های موتور خودروهای سنگین شامل موارد زیر است:

• توالی­های E6 ACEA و E9 اکنون منسوخ و با توالی جدید E8 و E11 جایگزین شده­اند.
• توالی­های ACEA E4 و E7 به نوبه­ی خود باقی می­مانند اما با تست­ های رسوب پیستون جدید که جایگزین تست موتور OM501LA هستند، بروزرسانی می­شوند.

یکی از جنبه ­های بروزرسانی، گنجاندن و پذیرش تست­های انجمن نفت آمریکا (API) است که از استانداردهای API CK-4 و API FA-4 اخذ شده­اند. این امر هم­افزایی جهانی بیشتری را در بین طبقه­بندی­های API و ACEA به ارمغان می­آورد و حداقل الزامات جهانی برای سطح کارایی روغن موتور را تعیین می­کند.

در نسخه جدید ACEA 2022 تست اکسیداسیون روغن موتور ولوو T-13 مطابق با روش استانداردASTM D8048- که قبلاً در بروزرسانی‌های API CK-4 و FA-4 معرفی شده بود، به هر دو طبقه ­بندی ACEA E8 و ACEA E11 اضافه شده است. معرفی این تست سطح عملکرد مقاومت اکسیداسیون مورد نیاز را در مقایسه با طبقه ­بندی­های ACEA E6 و ACEA E9 افزایش می­دهد. ضروری است که یک روغن موتور دیزلی با کارایی بالا تا زمان تعویض روغن از محافظت اکسیداسیون خوبی برخوردار باشد زیرا اکسیداسیون منجر به بروز بسیاری از مشکلات نامطلوب و آسیب­رسان بالقوه به موتور از جمله تشکیل اسید، تشکیل لجن و وارنیش، غلیظ شدن روغن و همچنین تجزیه روانکار می­شود.

تست هوادهی روغن موتور کاترپیلار C13 (COAT) مطابق با روش استاندارد ASTM D8047 که قبلا در بروزرسانی API CK-4 و FA-4 معرفی شده بود یکی از الزامات عملکردی افزوده شده برای طبقه­بندی­های جدید ACEA E8 و ACEA E11 است. COAT مقاومت روغن موتور در برابر هوادهی را در موتور خودروهای دیزلی توربوشارژ تزریق مستقیم کاترپیلار C13 ارزیابی می­کند. هوادهی زمانی اتفاق می­افتد که هوا با روانکار به دام می­افتد، بنابراین بسیار مهم است که روغن موتور به درستی فرموله شود تا در برابر گیر افتادن هوا در روغن موتور مقاومت کند و بدین طریق توانایی روغن را جهت حفظ خواص هیدرولیکی، خنک‌­کاری و روانکاری به حداکثر برساند. وجود حباب هوا در روغن موتور می­تواند منجر به ضعف روانکاری، کاهش قدرت و تسریع فرسودگی موتور شود.

در ACEA E8 و ACEA E11، محدودیت‌های تست موتور بیو­دیزل OM646LA (CEC L-104-16) برای تمیزی پیستون در مقایسه با توالی‌های قبلی ACEA E6 و ACEA E9 افزایش یافته است. این افزایش سخت­گیری، یک بروز­رسانی مهم است که بیشتر به پدیده تخریب روغن موتور به دلیل محتوای FAME (اسید چرب متیل استر) در سوخت­های دیزل مدرن می­پردازد. بیودیزل (FAME) می­تواند در حین کارکرد موتور به طور نامتناسبی در مخزن انباشته شود، زیرا در مقایسه با سوخت دیزل معدنی معمولی، فراریت کمتری دارد. واکنش­پذیری FAME می­تواند سرعت اکسیداسیون و تخریب روانکار و به دنبال آن تشکیل رسوبات پیستون را افزایش دهد و منجر به کاهش کارایی گردد.

آزمون‌های فرسایش گاهی حذف می­شوند و جایگزین­ های جدیدتر و مناسب­تر معرفی می­شوند. ACEA 2022 شامل تست تمیزی پیستون دایملر (CEC L-118-21) OM471 به عنوان جایگزینی برای OM501LA است. تست OM471 در هر دو طبقه­ بندی ACEA E8 و ACEA E4 گنجانده شده است، هرچند تست تمیزی OM471 در طبقه­ بندی جدید ACEA E8 اجباری است، اما نتایج آزمون (CEC L-101-09) OM501LA مطابق با الزامات ACEA E4-2016 ممکن است همچنان برای آخرین طبقه ­بندی ACEA E4 مورد استفاده قرار گیرد.

معرفی تست موتور شش سیلندر OM471 توسعه یافته توسط شرکت دایملر، با هدف ارزیابی عملکرد روغن­های موتور در برابر رسوبات پیستون طراحی شده است. این تغییرات در طراحی موتور شامل سیستم‌های کنترل آلایندگی یورو VI، جایگزینی پیستون‌های فولادی بجای پیستون­های آلومینیومی معمولی مورد استفاده در تست دایملر OM501LA، استفاده از فیلترهای ذرات دیزلی (DPF)  و سیستم­های بازچرخانی گازهای خروجی (EGR)  است.

شکل شماره 1. تصویر پیستون فولادی استفاده شده در موتور دایملر OM471 خودروهای دیزلی سنگین.

همانطور که در بالا گفته شد یکی از تغییرات بسیار مهم و با اهمیت جایگزین شدن پیستون­ های آلومینیومی با پیستون­های فولادی است. پیستون­های آلومینیومی از لحاظ تاریخی خصوصیات عملکردی بسیار خوبی را نشان داده­اند. با این حال، پیستون­های فولادی دارای مزایایی در بهبود عملکرد مصرف سوخت (به دلیل اصطکاک کمتر)، مدیریت گشتاور بالا، دوام طولانی و کاهش هزینه­های نگهداری هستند. استفاده از فولاد بجای آلومینیوم در متالورژی موتور­های جدید قابل توجه است و چالش­های جدیدی را در برابر عملکرد روانکار­ها ایجاد می­کند.

تست­های تمیزی Caterpillar 1N (ASTM D6750) و C13 (ASTM D7549) به ترتیب به ACEA E7 و E11 اضافه شده­اند. نتایج تست (CEC L-101-09) OM501LA همچنان ممکن است برای ACEA E7 و E11 (تا سطح E9) استفاده شود. گنجاندن تست­های کاترپیلار تضمین می­کند که تمیزی پیستون یک پارامتر قابل اندازه­گیری و کلیدی باقی می­ماند درحالیکه دسترسی و قابلیت استفاده از تست موتوری OM501LA با گذشت زمان کاهش می­یابد (جدول شماره 1).

ACEA E8 یک طبقه­بندی آینده‌نگر است و نباید به عنوان جایگزینی ساده برای ACEA E6 در نظر گرفته شود. بلکه باید به عنوان افزایش عملکرد و مهمترین جنبه بروز­رسانی ACEA 2022 در نظر گرفته شود. ACEA E8 با آخرین نسل سخت‌افزار خودروهای تجاری موجود در بازار هماهنگ است و OEMها را قادر می‌سازد تا روانکاری در سطح عملکردی جدید را معرفی کنند که برای تامین آخرین الزامات ACEA به آزمایش‌های دقیق‌تری نیاز خواهد داشت.

آزمون تمیزی پیستون که توسط دایملر تحت عنوانOM471 طراحی شده است، قادر است الزامات ACEA E8 را بطور کامل پوشش دهد. تست دایملر OM471، که از پیستون‌های فولادی استفاده می‌کند، در دماهای بالاتری طراحی شده است و زمان آن دو برابر مدت زمان روش تست قبلی خود (Daimler OM501LA) است و اطمینان می‌دهد که روغن‌های موتور خودروهای دیزلی سنگین نیازهای تمیزی جدید را برآورده می‌کنند. استفاده از پیستون فولادی بجای پیستون آلومینیومی در موتورهای خودروهای سنگین از زمان معرفی یورو VI در سال 2014 به یک روند تبدیل شده است و باعث شده تا OEMها با نیاز به بهینه­سازی بیشترِ بازده احتراق و افزایش فشار سیلندر و دمای احتراق به چالش کشیده شوند. پیستون‌های آلومینیومی که از لحاظ تاریخی ویژگی‌های عملکرد عالی را نشان می‌دادند، دیگر نمی‌توانستند در فشارها و چرخه­ی دمایی افزایش یافته دوام بیاورند، بنابراین استفاده از پیستون‌های فولادی افزایش یافت. جدیدترین طرح­ پیستون­های فولادی شامل محفظه­های خنک کننده با حجم زیاد در مجاورت تاج پیستون و شیارهای رینگ است که با فشار روغن موتور تغذیه می­شود تا پیستون را خنک کند و مانع افزایش بیش از حد دمای تاج پیستون شود.

پیستون­های فولادی برای به حداکثر رساندن بازدهی خنک­کاری با استفاده از محفظه­ها و دیواره­های نازک طراحی شده­اند (شکل شماره 2). روغن موتور در قسمت زیرین پیستون اسپری می­شود و به عنوان یک سیال انتقال حرارت عمل می­کند. در شرایط عملیاتی شدید، روانکار در این مناطق باید با دماهای بیش از 350 درجه سانتیگراد مقابله کند، بنابراین روانکاری با سطوح بالای پایداری اکسیداسیون مورد نیاز است. روغن موتورهایی که تا این دماها تاب آوری نداشته باشند می­توانند منجر به رسوب در قسمت زیرین یا همان محفظه­های خنک کننده شوند. این رسوب به عنوان عایق حرارتی پیستون عمل می­کند و باعث ایجاد دماهای بیش از حد بالا می­شود، زیرا روغن موتور دیگر به اندازه کافی قادر به خنک­کاری نیست. در موارد شدید، این امر می­تواند به شکست فاجعه بار پیستون منجر شود. رسوبات زیر تاج یکی از ویژگی­های تست دایملر OM471 است. با توجه به قرار گرفتن در معرض این گرمای بیش از حد، گنجاندن تست اکسیداسیون روغن موتور ولوو T-13 بسیار با اهمیت است و بر نقش روغن موتورهای مدرن به عنوان "روانکارهای خنک کننده" بیش از پیش تاکید می­کند.

دو کلاس ACEA F یعنی ACEA F8 و  ACEA F11در چند سال گذشته به عنوان مبنایی برای افزایش بهره­وری سوخت مورد بحث قرار گرفته­اند، اما هنوز در حال توسعه هستند و در نسخه ACEA 2022 منتشر نشده­اند.

برای بازاریابان روانکار، الزامات ACEA 2022 از اول ماه می 2022 مجاز و قابل استفاده هستند. الزامات جدید 2016 ACEA می­توانند به مدت 12 ماه (تا ماه می 2023) ادامه داشته باشند اما از ماه می 2024 همه­ی الزامات باید با نسخه ACEA 2022 مطابقت داشته باشند.

نتیجه­گیری

تغییر در تمام جنبه­های زندگی روزمره ما همواره وجود دارد و بازار خودروهای تجاری نیز از این قاعده مستثنی نیست. با عرضه ACEA 2022 و به طور خاص معرفی طبقه­بندی ACEA E8 برای روغن موتورهای Low SAPS، روانکارهای مورد تایید ACEA E6 موجود در بازار امروز ممکن است نتوانند عملکرد بالایی را که مورد نیاز ACEA E8 است، ارائه دهند. طبقه­بندی جدید ACEA E8 فرصتی را برای بازاریابان روانکار فراهم می­کند تا سبد محصولات خودروهای تجاری خود را از نظر عملکرد و کیفیت و همچنین امکان همسویی با آخرین نسل سخت افزار در ناوگان خودروهای تجاری ارتقا دهند. به موازات آن، OEMها همچنان بر افزایش کارایی و کاهش انتشار گازهای گلخانه­ای مطابق با آخرین الزامات قانونی و در عین حال دوام بیشتر تمرکز خواهند کرد.

هیچگاه ارتباط توالی­های روغن ACEA بطور فراگیر و جهانی بیشتر از این نبوده است. بروز­رسانی توالی­های روغن ACEA برای موتورهای سنگین 2022 شامل تست­های جدید مهم برای صنعت از جمله Volvo T-13 و COAT و همچنین معرفی OM471 به عنوان تست تمیزی پیستون است. اگرچه عرضه طبقه­بندی ACEA F برای روانکارهای موتورهای کم مصرف در این بروزرسانی گنجانده نشده است اما انتشار نهایی آن، روند را تا دستیابی به روانکارهایی با درجه ویسکوزیته HTHS پایین­تر ادامه خواهد داد تا با استفاده از طراحی سخت افزار موتور OEM و سیستم­های بازچرخانی گازهای خروجی، مزایای بیشتری را در مصرف سوخت ارائه دهند.