שמן מנוע: תפקידים, מפרטים ותכונות

נכתב ע"י מוטי כהן.

בספרות המקצועית קיים חומר רב בנושא שמני המנוע שתפקידו הולך ונהיה חשוב יותר במיוחד במנועים חדישים בהם נדרשת תקינה נגד פליטת מזהמים . שימוש בשמן שלא תואם את מפרט היצרן יגרום לבלאי מואץ של חלקי המנוע בנוסף לפליטת מזהמים באופן חריג . לאדם מהיישוב שייקרא מאמרים אלו לא יתרום הדבר מאומה ללא הבנת תפקידיו הבסיסים ויסודות המרכיבים של נוזל חשוב זה . בכתבה זו אנסה לפרט ולפשט מושגים ככל שניתן על מנת להעשיר את ידע הקוראים .

תפקידי השמן:

• שימון
• קירור
• איטום
• ניקוי

מערכות המנוע מבצעות בחלקן תנועה מעגלית (מנגנון הארכובה) ובחלקם תנועה קווית (מכלול הבוכנה).
עם התנעת המנוע מסתובבת משאבת השמן , כתוצאה מכך נשאב השמן דרך תעלת היניקה אל מסנן השמן וממנו דרך מעברים פנימיים בבלוק המנוע אל מיסבי גל הארכובה הראשיים ומיסבי הטלטל .
מהירות הגעת השמן לאותם נקודות הינו קריטי . בזמן זה המנוע פועל למעשה ”על יבש“ וללא שימון.
תחברו יחד את אותן מספר השניות הקריטיות בכל התנעת בוקר (לאחר שמרבית השמן הגיע לאגן השמן במהלך הלילה), תכפילו במספר ההתנעות במשך שנה ותקבלו את סה"כ הזמן שהמנוע עבד ללא שימון !
הדבר חמור יותר במנועים גדולים שם משך הזרימה מתארך עקב גודל המנוע והמרחק שהשמן עובר בתעלות , כנ"ל לגבי מנועים עם טורבו .
יצרני הרכב מודעים לתופעה זו ולכן על מנת להקטין את הנזק קיימת השהייה של מספר שניות בהתנעת המנוע . השהייה זו מכוונת כך שבמהלך ניסיון ההתנעה וסיבוב המתנע החשמלי (סטרטר) תספיק משאבת השמן לשאוב את השמן ולהעבירו בתעלות המנוע . כל הפרעה או עיכוב בזמן הגעת השמן למכללי המנוע תגדיל יותר את זמן עבודת המנוע ללא שימון וכמובן תגרום לשחיקה מוגברת.
השהיית זמן התנעת המנוע מתבצעת ע"י יצרני הרכב באופן יזום במערכות הזרקה עם בקרה אלקטרונית בנזין ודיזל .
במנועי דיזל כבדים מגדילים היצרנים את השהיית זמן ההתנעה על מנת לגרום להתחממות דופן הצילינדר ולהימנע מעישון יתר של המנוע במהלך ההתנעה .
עקב כך המסקנה ברורה – חל איסור חמור להאיץ את המנוע לסיבובים גבוהים מיד עם תחילת ההתנעה , יש "להשתדל" להאריך מעט את זמן ההתנעה (במנועי קרבורטור-למי שיש) על מנת להקטין את סיבובי המנוע מחד ועדיין לגרום למשאבת השמן להסתובב ולהעביר את השמן מאידך .

תרשים זרימה מערכת שמן במנוע מודרני עם טורבו:

שימון בלחץ: שמן מועבר בלחץ ע"י משאבת השמן דרך מסנן השמן לתעלות גל הארכובה ולטלטלים וגורם ל"טריז" שמן בין הארכובה למיסב ובין הטלטל למיסב בזרוע הארכובה, "טריז" שמן זה אמור למנוע (באופן תיאורטי) מזרוע הארכובה לגעת במיסב. מיסבים אלו נקראים גם בשם "מיסבים ראשיים". בנוסף, מגיע שמן בלחץ לפין הבוכנה . לחץ שמן מנוע תקין מצביע על מרווח נכון בין מיסבי המנוע . לחץ שמן נמוך מצביע על מרווח (בדרך כלל) גדול במיסבים הראשיים וכתוצאה מכך על נפילת לחץ, במצב שכזה עקב מגע בין זרוע הארכובה ו/או עקב הטלטל ו/או פין הבוכנה במיסבים יישמעו נקישות במנוע ("מנוע דופק").
שימון בהתזה: במהלך תנועתו הסיבובית של גל הארכובה הוא טובל בשמן שבאגן השמן ("קרטר") וגורם להתזתו לכל עבר. ישנם מנועים שבהם קיים "מתז שמן" לכל בוכנה שמכוון לחלק הפנימי של ראש המנוע וע"י התזת השמן גורם לקירור ראש הבוכנה .

סתימה או התזה לקויה של מתז זה עלול לגרום להרס הבוכנה והצילנדר כפי שמופיע בתמונות הבאות :

סימני התחממות יתר על גל הארכובה כתוצאה משימון לקוי :

דוגמא לנזק במיסבי המנוע כתוצאה משימוש שמן באיכות ירודה ו/או תדירות החלפה לא נכונה :

נזק למיסבים ולגל הארכובה כתוצאה משמן מזוהם או לקוי:

נזק לטבעות הבוכנה כתוצאה משימוש בשמן באיכות ירודה :
פיח בחלק הפנימי של טבעת הבוכנה מצביע על מנוע שורף שמן.

הרכב השמן:
כמו כל שמן סיכה, גם שמן מנוע מורכב משמן בסיסי אותו מפיקים מהנפט הגולמי לאחר שהוצאו ממנו הדלקים השונים וכן מחומרים כימיים הקרואים "תוספים" (Additives). אחוז התוספים מגיע עד כ- 20%.
למעשה, התוספים הם אלו שקובעים את השינוי באיכות ובהתאמת השמן למפרט. כה גדולה חשיבות התוספים, כך שאם אנו נתקלים בפרסום של שמן חדש, הרי שעיקר החידוש הינו בתוסף ולאו דוקא בשמן הבסיסי…
מנוע תקין המשתמש בשמן באיכות גבוהה ובמפרט המתאים אינו זקוק לתוספים בשמן.
קיימות בשוק מספר רמות של שמן מנוע:
שמן ללא מפרט ממקור לא ידוע – אינו ראוי להתיחסות כלל.
שמן תואם דרישה עפ"י מפרט היצרן – רמה סבירה \ טובה.
שמן מאושר ע"י יצרן המנוע \ רכב – שמן עפ"י תקן שקבע היצרן- איכות גבוהה.
שמן שפותח על מכללי מנוע ספציפי – השמן הטוב ביותר עבור אותו דגם מנוע!!!
מטריצת התאמת שמן מנוע למפרט ACEA:

מדד צמיגות השמן:
זוהי דרגת הסמיכות של השמן בטמפרטורות עפ"י שיטת SEA. בזמנו היו משתמשים בשמן חד-דרגתי (מישהו זוכר שמן 40…). כיום משתמשים בשמן רב-דרגתי (20W50 \ 10W40 \ 5W30 וכדומה) בזכות הוספת פולימרים "ארוכי שרשרת" הגורמים לשמן להתנהג בהתאמה לנקודות הסיכוך במנוע.
לדוגמא; שמן בעל צמיגות 20W50 יתנהג כמו שמן 20W בעת התנעה, כשהמנוע קר, כלומר הינו דליל מספיק כדי לזרום במהירות בתעלות השמן ולתת סיכה נאותה באותו פרק זמן קריטי עד שהמנוע מגיע לטמפרטורת עבודה. ולעומת זאת, באזור טבעות הבוכנה (אחד המקומות החמים במנוע) הוא יתנהג כאילו היה שמן 50 ללא תוספים. שמנים רב-דרגתיים הינם אלו שהתוסף הפולימרי שלהם נשמר לאורך זמן.
כמובן שיש להקפיד כתנאי ראשון שהשמן יהיה ברמת הצמיגות הנכונה. שמן דליל מידי יגרום לבלאי ולעליה בצריכת השמן עקב מעברו לתאי השריפה ואילו שמן סמיך מידי יביא לסיכה לקויה מיד לאחר ההתנעה וכך גם לבלאי מואץ

טבלת מדד צמיגות השמן:

דוגמה להוראות יצרן לגבי שימוש בשמנים במכללי הרכב:

לסיכום:

• אין צמיגות השמן מעידה על איכותו!!!
• השמן משמש בתפקיד החשוב ביותר בתפקוד ואורך חיי המנוע.
• הנזק שיגרם במנוע כתוצאה מבעיות שימון הינו נזק מצטבר ולטווח ארוך.
• על מנת לאבחן רמת שחיקה במנוע ניתן לבצע "אנליזה" על השמן וריכוז מתכות. ע"י כך ניתן לאבחן את מצב שחיקת מכללי המנוע ואת איכות השמן. ביצוע אנליזה לשמן נפוצה יותר בקרב ציי רכב ופחות בקרב משתמשים פרטיים.
• לאיכות השמן חשיבות ראשונה במעלה לביצועי המנוע ופליטת מזהמים.
  
  הנני תקווה שכתבה זו תמחיש את חשיבות שמן המנוע מחד, ותתרום לקצת יותר הבנה בנושא מאידך.
  אתם מוזמנים לשאול שאלות מעל גבי הפורום.
  
  

שלכם,
מוטי כהן.