چرا موتورهای GDI روغن موتور را بیشتر تحت فشار می‌گذارند؟
روغن موتور در موتور GDI چه تفاوتی دارد؟
در موتورهای معمولی، بنزین پیش از ورود به سیلندر در مسیر ورودی هوا تزریق می‌شود؛ اما در موتور GDI (Gasoline Direct Injection)، انژکتور مستقیماً سوخت را داخل محفظه احتراق تزریق می‌کند.
این فناوری مزایایی مثل کنترل دقیق‌تر سوخت و امکان افزایش راندمان را فراهم می‌کند، اما در عوض شرایط کاری موتور و روغن را پیچیده‌تر می‌کند.
به همین دلیل نمی‌توان صرفاً بر اساس «گران‌تر بودن» یا «سنتتیک بودن» یک روغن، آن را برای موتور GDI مناسب دانست.
۱. تزریق مستقیم می‌تواند روغن را بیشتر درگیر سوخت کند
یکی از موضوعات مهم در موتورهای GDI، Fuel Dilution یا رقیق‌شدن روغن با سوخت است.
در شرایط خاص، بخشی از سوخت می‌تواند به دیواره سیلندر برسد و در نهایت وارد کارتل شود. این اتفاق می‌تواند ویسکوزیته روغن را کاهش دهد.
اهمیت موضوع زمانی بیشتر می‌شود که روغن از قبل رقیق باشد؛ زیرا کاهش بیشتر ویسکوزیته می‌تواند حاشیه اطمینان فیلم روغن را کمتر کند. پژوهش‌های مربوط به موتورهای تزریق مستقیم توربوشارژ نیز ارتباط میان رقیق‌شدن روغن با سوخت و تغییر خواص روغن را بررسی کرده‌اند.
یعنی چه؟
فرض کن روغنی که داخل موتور قرار دارد باید بین دو سطح فلزی یک لایه محافظ ایجاد کند.
اگر مقدار قابل‌توجهی سوخت وارد روغن شود، این لایه می‌تواند نازک‌تر شود و شرایط روانکاری تغییر کند.
البته این موضوع به طراحی موتور، دمای کاری، نوع سوخت، نحوه پاشش و شرایط رانندگی وابسته است و نمی‌توان گفت هر موتور GDI الزاماً دچار رقیق‌شدن شدید روغن می‌شود.
۲. پدیده LSPI؛ یکی از چالش‌های مهم موتورهای GDI
یکی از اصطلاحاتی که هنگام صحبت درباره موتورهای مدرن GDI زیاد با آن روبه‌رو می‌شویم، LSPI یا Low-Speed Pre-Ignition است.
به زبان ساده، در این پدیده مخلوط داخل سیلندر پیش از زمان مورد انتظار دچار احتراق می‌شود.
LSPI بیشتر در موتورهای بنزینی کوچک‌تر، پربازده و توربوشارژ در شرایط دور پایین و بار بالا مورد توجه قرار گرفته است. مطالعات SAE نشان داده‌اند که ترکیب روغن می‌تواند روی احتمال وقوع LSPI تأثیر داشته باشد.
به همین دلیل، روغن موتور مناسب برای موتورهای مدرن GDI فقط وظیفه کاهش اصطکاک را ندارد؛ فرمولاسیون روغن نیز بخشی از مسئله است.
۳. چرا روغن موتور می‌تواند با LSPI ارتباط داشته باشد؟
ماجرا کمی جالب‌تر از چیزی است که به نظر می‌رسد.
بخشی از روغن می‌تواند در شرایط خاص به نواحی نزدیک محفظه احتراق برسد. مطالعات انجام‌شده درباره LSPI نشان می‌دهند که قطرات روغن و برهم‌کنش روغن و سوخت می‌توانند در فرآیند ایجاد این پدیده نقش داشته باشند.
از طرف دیگر، ترکیب مواد افزودنی روغن نیز اهمیت دارد.
بنابراین برای موتور GDI نمی‌توان گفت:
«هر روغن تمام‌سنتتیک با ویسکوزیته مناسب، حتماً بهترین انتخاب است.»
باید دید سازنده خودرو چه استاندارد و مشخصاتی را برای آن موتور تعیین کرده است.
۴. توربو + GDI؛ فشار بیشتر روی روغن
وقتی فناوری تزریق مستقیم با توربوشارژر ترکیب می‌شود، شرایط کاری روغن می‌تواند سخت‌تر شود.
موتورهای کوچک توربوشارژ GDI معمولاً برای تولید توان و گشتاور بالا از حجم موتور کمتر استفاده می‌کنند.
در چنین موتوری روغن باید همزمان با مواردی مثل:
دمای بالا
بار زیاد
دورهای مختلف موتور
توربوشارژر
چرخه‌های روشن و خاموش شدن
آلودگی و اکسیداسیون روغن
احتمال رقیق‌شدن با سوخت
کنار بیاید.
پژوهش‌های مربوط به موتورهای توربوشارژ GDI نیز نشان داده‌اند که روغن، سوخت و شرایط کاری موتور همگی می‌توانند در رفتار LSPI نقش داشته باشند.
۵. چرا تعویض روغن در موتور GDI اهمیت بیشتری پیدا می‌کند؟
یک روغن موتور از لحظه ورود به موتور شروع به کار می‌کند و به‌مرور تحت تأثیر حرارت، اکسیداسیون، آلودگی و چرخه‌های کاری قرار می‌گیرد.
در موتورهای مدرن، مسئله فقط «چند هزار کیلومتر رانندگی» نیست.
نوع استفاده خودرو هم اهمیت دارد.
مثلاً رانندگی‌های مکرر کوتاه، روشن و خاموش شدن زیاد موتور و کارکرد موتور پیش از رسیدن به دمای مناسب می‌تواند شرایط متفاوتی برای روغن ایجاد کند.
همچنین پژوهش‌های مربوط به LSPI نشان داده‌اند که رفتار روغن در حالت کارکرده و پیرشده الزاماً با روغن نو یکسان نیست.
پس این تصور که:
«روغن هنوز ظاهراً خوبه، پس لازم نیست عوضش کنم»
معیار دقیقی برای سلامت روغن نیست.
۶. آیا هر روغن 5W-30 برای موتور GDI مناسب است؟
خیر.
این یکی از مهم‌ترین نکات مقاله است.
عبارت 5W-30 فقط ویسکوزیته روغن را مشخص می‌کند و به‌تنهایی تمام ویژگی‌های روغن را توضیح نمی‌دهد.
دو روغن با ویسکوزیته یکسان می‌توانند از نظر:
استاندارد عملکردی
ترکیب افزودنی‌ها
مقاومت در برابر اکسیداسیون
کنترل رسوبات
محافظت در برابر سایش
سازگاری با موتورهای مدرن
عملکرد در برابر LSPI
با یکدیگر تفاوت داشته باشند.
بنابراین هنگام خرید روغن برای GDI، فقط به 5W-30، 0W-20 یا 5W-40 نگاه نکن.
استاندارد مورد تأیید سازنده خودرو را هم بررسی کن.
۷. یک نکته مهم درباره روغن‌های کم‌ویسکوزیته
در سال‌های اخیر روغن‌های بسیار رقیق‌تر مثل 0W-16 و حتی 0W-8 وارد برخی کاربردهای جدید شده‌اند.
هدف اصلی این روغن‌ها می‌تواند کاهش اصطکاک و کمک به بهبود بهره‌وری سوخت باشد؛ اما این به معنی آن نیست که روغن رقیق‌تر برای همه موتورها مناسب‌تر است.
حتی پژوهش‌های جدید روی روغن‌های کم‌ویسکوزیته نشان می‌دهند که کاهش ویسکوزیته می‌تواند مزایایی از نظر اصطکاک و مصرف سوخت داشته باشد، اما حفاظت در برابر سایش در شرایط خاص همچنان یک موضوع مهم مهندسی است.
پس:
0W-20 را نمی‌توان فقط به خاطر اینکه جدیدتر یا رقیق‌تر است با 5W-30 جایگزین کرد.
ملاک، مشخصات اعلام‌شده برای همان موتور است.
پس چرا موتورهای GDI روغن موتور را بیشتر تحت فشار می‌گذارند؟
دلیلش یک عامل واحد نیست.
تزریق مستقیم، فشار و دمای کاری، طراحی موتورهای کوچک و پربازده، توربوشارژ در بسیاری از مدل‌ها، احتمال رقیق‌شدن روغن با سوخت و پدیده‌هایی مانند LSPI، همگی باعث شده‌اند مهندسی روغن برای این موتورها حساس‌تر شود