Kvapaliny pre automatické prevodovky

Kvapaliny pre automatické prevodovky, ATF (Automatic Transmission Fluids) majú v súčasnej dobe narastajúci trend čo sa týka ich spotreby  a rozsahu použitia a to najmä v osobných automobiloch.  Podľa údajov z roku 2009 sa odhaduje, že až 23 % osobných automobilov používa automatické prevodovky v Európe. Z toho dôvodu narastá aj záujem motoristickej verejnosti o informácie, ktoré súvisia s ich používaním a odporúčaním jednotlivých druhov v prevádzke automobilu. V porovnaní s motorovým olejom, kvapaliny pre automatické prevodovky nie sú vystavené takým náročným prevádzkovým podmienkam. Z dôvodu znečistenia nie je v nich prítomná žiadna pohonná látka, alebo kondenzačné produkty zo spaľovacieho priestoru v prípade prefukov, sadze a iné nežiaduce látky. Pozornosť však treba venovať najmä mechanickým nečistotám, ktoré vznikajú v prípade opotrebovania z trecích platničiek, prevodov a ložísk, ktoré sú prítomné v automatickej prevodovke. Treba však uviesť, že mnohé prevodovky majú  filtráciu kvapaliny, a tak je zabezpečená jej čistota. Stáva sa, že napriek tomu v niektorých prípadoch nečistoty zostávajú v systéme (nižšia účinnosť filtrácie), cirkulujú, zvyšuje sa opotrebovanie a vtedy treba vykonať výmenu kvapaliny. Pre životnosť kvapaliny je rozhodujúca prevádzková teplota kvapaliny. V automatickej prevodovke vzniká trenie a trenie produkuje teplo. Najmä pri vyššom zaťažení prevodovky vzniká teplo a to zvyšuje prevádzkovú teplotu kvapaliny. Normálna prevádzková teplota kvapaliny je v rozsahu od 80 do 90 °C. Mnohé kvapaliny môžu však odolávať prevádzkovým teplotám okolo 90 °C a to až niekoľko tisíc kilometrov. Ak sa prevádzková teplota  zvýši na 100 °C, tak životnosť kvapaliny veľmi klesá a to niekedy až na polovicu jej predpokladanej životnosti. Pri teplote okolo 150 °C životnosť kvapaliny prudko poklesne a pri 200 °C nastáva samotná deštrukcia kvapaliny počas niekoľkých minút. Potrebné informácie súvisiace s vývojom, sortimentom a aplikáciou kvapalín pre automatické prevodovky v praxi budú uvedené v nasledovnej časti.  

Kvapaliny pre automatické prevodovky

História, vývoj a sortiment

Z histórie je známe, že prvá  kvapalina (čistý minerálny olej) pre automatické prevodovky bola použitá pre prevodovku pod názvom „Hydra – Matic model 180“ v roku 1939 a to pre automobil vyrábaný od roku 1940 pod názvom Oldsmobile. Treba uviesť, že tieto automobily nemali vtedy ešte spojku. V roku 1949 spoločnosť GM (General Motors) predstavila kvapalinu pre automatické prevodovky pod názvom „Type A“, ktorá bola v roku 1957 upravená a uvedená pod názvom „Type A, Sufix A“, špecifikácia (TASA).  Ostatní výrobcovia automobilov používali tieto kvapaliny pre automatické prevodovky až dovtedy, pokiaľ Ford v roku 1960 a Chrysler v roku 1964 nepredstavili vlastné špecifikácie. V roku 1967 GM predstavil novú špecifikáciu a výrobok  pod obchodným názvom Dexron. Ford uviedol v tom istom roku kvapalinu pod názvom Ford Type F. V roku 1977 to bola kvapalina pod názvom Ford Type CJ , ktorá bola porovnateľná s kvapalinou GM Dexron II. V rokoch 1960 až 1970 trecie charakteristiky špecifikácií Ford a GM boli značne rozdielne. Ford uprednostňoval tzv. tvrdé radenie „hard shift“, ktoré si vyžadovalo vyšší koeficient statického trenia, ako je dynamický koeficient. Modifikátory trenia sa preto nemohli používať v týchto kvapalinách. GM, Chrysler a ďalší výrobcovia uprednostňovali mäkší spôsob radenia s predĺžením spojenia spojok a lamiel. Požiadavky na koeficient statického trenia boli nižšie, ako dynamický koeficient. Preto tieto kvapaliny si vyžadovali prísady, modifikátory trenia. V tom čase nebolo možné tieto kvapaliny vzájomne miešať, dopĺňať. Postupne po roku 1980 boli snahy zjednotiť špecifikácie pre tieto kvapaliny a to či už to bola spoločnosť  Ford, ktorá predstavila, kvapalinu pod obchodným názvom Mercon, Toyota T-IV, Chrysler MS 7176 (ATF+3), ale najmä spoločnosť GM, ktorá uviedla kvapaliny Dexron II a III, ale boli to aj ďalší výrobcovia. Na základe toho sa tieto kvapaliny označovali ako „Dexron/Mercon“ kvapaliny pre automatické prevodovky. Táto situácia pretrvávala až do roku 1990 so snahou o zlepšenie platných špecifikácií, ktoré zahrňovali požiadavky vyplývajúce, napr.  s používaním CVT (Continuously Variable Transmission), plynulá zmena prevodu, životnostné náplne a ďalšie požiadavky. Okrem toho sa riešila požiadavka na nízkoteplotné vlastnosti kvapaliny a to dynamickú viskozitu  pri – 40 °C. Táto hodnota nemala prekročiť max. hodnotu  20 000 cP. Vzhľadom na uvedené požiadavky tieto kvapaliny si vyžadovali najmä nové kvalitnejšie základové oleje. V tomto čase najmä japonský a americký výrobcovia automobilov nevzdávali sa myšlienky na vytvorenie univerzálnej špecifikácie pre ATF kvapaliny. Tento proces začal najmä s uvedením novej špecifikácie Ford Mercon V v roku 1996, Daimler Chrysler MS 9602 (ATF+4) v roku 1998 a Allison TES-295 v roku 1999. Tieto nové kvapaliny mali omnoho lepšie nízko teplotne vlastnosti, oxidačnú stabilitu a trecie  charakteristiky. Napriek tomu žiadna z uvedených  kvapalín nemohla spĺňať všetky požiadavky danej špecifikácie. Nebolo to ani dlho možne vzhľadom na dostupnú technológiu prísad, teda upraviť kvapaliny Dexron/Mercon tak, aby spĺňali všetky požiadavky týchto nových špecifikácií. Zlepšené nízko teplotné vlastnosti sú požadované z dôvodu elektronického systému teraz používaného v automatických prevodovkách. Lepšia oxidačná stabilita a nízko teplotné vlastnosti nútia používať kvalitnejšie základové oleje. Bežné základové oleje napriek tomu, že sa používajú rôzne depresanty, znižovače bodu tuhnutia, nemôžu spĺňať tieto nízkoteplotné vlastnosti. Zvyšovaním výroby hydrogenovaných základových olejov a to podľa API skupín II., III. a syntetických olejov skupiny  IV. (PAO) sa to teraz môže dosiahnuť. V tom čase vzhľadom na danú situáciu v sortimente kvapalín ATF a to najmä na rozdielnosť jednotlivých  špecifikácii upozorňovali najmä európsky výrobcovia.  

V roku 2004 Ford predstavil novú špecifikáciu, kvapalinu Mercon SP, vyrobenú exkluzívne pre  použitie v 6 rýchlostných prevodoch pre pohon na zadné kolesa.  Táto kvapalina nie je zlučiteľná  s ostatnými Ford  ATF kvapalinami. V roku 2005 GM uviedol  prevádzkovú kvapalinu  v špecifikácii Dexron III v  „H“ verzii. Dexron III H a Mercon SP majú lepšiu stabilitu proti chveniu a treciu životnosť.  V porovnaní k Dexron/Mercon kvapalinám z 90 rokov  Chrysler ATF+3 a 4, GM Dexron III H a Mercon SP majú omnoho lepšiu oxidačnú stabilitu. V roku 2003 Toyota a ďalšie dve japonské spoločnosti ohlásili vývoj ATF kvapalín a to tzv. Fuel Economy ATF kvapaliny. Výsledkom bolo uvedenie ATF kvapaliny pod obchodným označením Toyota ATF WS. Táto kvapalina má výborné nízko teplotné vlastnosti, dynamická viskozita pri – 40 °C je 9 000 cP, čo má významy vplyv na úsporu paliva.

 V nasledovnom prehľade uvedieme kvapaliny pre automatické prevodovky a ich nízkoteplotné vlastnosti, dynamickú viskozitu (cP),   hodnotenú pri -40 °C.

Názov ATF kvapaliny  Rok (uvedenie do predaja)  Dynamická viskozita v cP pri -40 °C  

GM Type A, Suffix A    1957  64 000

Ford Type F  1967  55 000

Dexron   1967  55 000

Dexron II    1967  50 000

Ford Type CJ  1977     50 000

Ford Mercon    1992  20 000

Dexron III    1993  20 000

ATF+3  1993  20 000

Toyota T-IV  1993  19 000

Mercon V  1997  13 000

ATF+4  1998  10 000

Mercon SP  2004    7 500

Toyota ATF WS  2005    9 000 

Dexron VI    2006  11 500

V prehľade je aj ATF kvapalina od GM obchodného označenia Dexron VI, ktorá bola uvedená do predaja v roku 2006 pre GM Hydra - Matic 6L80 pre 6 rýchlostnú automatickú prevodovku pohon na zadné kolesá. Dexron VI teraz nahradí Dexron II. a III. a táto kvapalina ATF môže byť použitá v GM, alebo v ďalších automatických prevodovkách, kde sa pred tým používali kvapaliny ATF Dexron II. a III.

Uvedieme ďalšie  upozornenia na použitie kvapalín pre automatické prevodovky podľa výrobcov automobilov:

-  BMW LT 1141 alebo LA 2634, špeciálne formulované kvapaliny ATF pre BMW

-  Genuine Honda ZL ATF, špeciálna ATF kvapalina pre Honda prevodovky, okrem CVT

-  Mitsubishi Diamond SP – II & SP III, špeciálna formulácia ATF kvapalín pre Mitsubishi prevodovky

-  Nissan J - Matic, špeciálna formulácia ATF kvapaliny pre Nissan prevodovky

-  Toyota Type T, T-III & T-IV, špeciálna formulácia kvapalín pre Toyota a Lexus prevodovky

-  Dexron III/Saturn, špeciálna ATF kvapalina pre Saturn

Formulácia ATF kvapalín

Formulácii kvapalín ATF pre automatické prevodovky je venovaná rovnaká pozornosť ako, napr. olejom motorovým. Treba pripomenúť, že kvapaliny ATF sa používajú v iných prevádzkových podmienkach, ako oleje motorové. Napriek tomu samotné formulácie a obsah prísad je veľmi podobný. Treba uviesť, že kvapaliny pre automatické prevodovky patria medzi najkomplexnejšie mazivá čo do výberu základových olejov a jednotlivých druhov prísad.  Zloženie kvapalín ATF pozostáva približne z  80 % základového oleja a 20 % prísad. V súčasnosti vzhľadom na dané aplikačné požiadavky sa používajú najmä základové oleje podľa API skupiny II., III. a IV. (PAO). Kinematická viskozita základového oleja pri 100 °C je v rozsahu 5,5  až 6,5, alebo 6,8 až 7,8 cSt. V tomto prípade sa zohľadňujú požiadavky na nízko teplotné vlastnosti kvapalín. Na zlepšenie úžitkových vlastnosti sa používajú tieto prísady:

-  Prísady AW/EP – predlžujú životnosť prevodu

-  Modifikátory trenia – upravujú trecie pomery a zmenšujú chvenie

-  Antioxidanty – predlžujú životnosť kvapaliny

-  Prísady na stabilitu tesnenia – zníženie úniku kvapaliny

-  Detergentné a disperzantné prísady – udržujú čistoty a kontrolujú usadeniny

-  Proti korózne prísady – kontrola korózie, hrdze

-  Proti peniace prísady – zlepšujú hydraulickú funkciu kvapaliny

Pri formulácii kvapalín ATF je rozhodujúci správny výber základového oleja a zloženie jednotlivých druhov prísad a ich vzájomná vyváženosť. Niekedy sú požiadavky aj na ich farbu, vôňu, malú toxicitu a dostatočne vysoký bod vzplanutia a horenia.  Uvedieme typické vlastnosti a kvalitatívne ukazovatele pre ATF kvapalinu (Dexron VI):

-  Kinematická viskozita pri  40 °C, cSt ..............................................  29,5

-   100 °C, cSt .............................................  5,83

-  Dynamická viskozita pri – 40 °C, cP  .............................................. 11 500

-  Viskozitný index, V.I.  .....................................................................  145

-  Teplota vzplanutia, °C ....................................................................  220

-  Farba .............................................................................................. červená

Upozorňujeme, že požiadavky na ATF kvapaliny sú  rôzne a to vzhľadom na jednotlivých výrobcov automobilov, ktoré sú uvádzané v jednotlivých výrobných listoch, špecifikáciách a  preto to treba rešpektovať.   

 

Kontrola a výmena ATF kvapalín

Pravidelná kontrola zameraná na množstvo kvapaliny ATF v prevodovke je veľmi dôležitá. Pre automatické prevodovky, aby pracovali v normálnom prevádzkovom režime je potrebná pravidelná kontrola výšky hladiny kvapaliny, ktorá musí byť medzi označením na odmernej tyčke (min. – max). Ak úroveň kvapaliny je nízka, prevodovka môže sa pomaly prekĺzavať alebo zasúvať. Ak úroveň hladiny kvapaliny je príliš vysoká, kvapalina sa môže miešať so vzduchom (zavzdušnenie) čím vznikajú  problémy v radení rýchlosti, preklzávanie a hluk. Kontrola sa má vykonávať vtedy, keď prevodovka má prevádzkovú teplotu. V nohých automobiloch sa to často robí vtedy, keď motor beží na prázdno a prevodovka je mimo prevádzky. Odporúča sa pomocou rýchlostnej páky radiť cez každý prevodový stupeň a tak  vykonať kontrolu úrovne hladiny kvapaliny a tým aj zabezpečiť jej správne odčítanie. Pri normálnych prevádzkových podmienkach spotreba kvapaliny je minimálna. Nízka úroveň hladiny kvapaliny naznačuje únik, priesaky kvapaliny. Odporúča sa vizuálna kontrola tesnení a to najmä tesnenia hnacieho hriadeľa.

Ak kvapalina je zakalená (mliečno – hnedý vzhľad), tak to naznačuje, že je kontaminovaná chladiacou kvapalinou. Problém vzniká pri úniku chladiacej kvapaliny  z olejového chladiča. Vtedy treba vykonať opatrenia okamžite a to najčastejšie vymeniť celú náplň kvapaliny ATF. Ak sa v kvapaline ATF  tvoria bubliny, alebo pení, tak často je to najmä z dôvodu preplnenia kvapaliny ATF (vysoká úroveň hladiny kvapaliny).

Výmena kvapaliny ATF sa má podľa všeobecného odporúčania vykonávať po 40 000 až 60 000 km, alebo každé 2 až 3 roky. V prípade ťažkej prevádzky raz do roka, alebo po 25 000 km. Pri výmene treba vypustiť pôvodnú kvapalinu ATF, vymeniť filter a systém naplniť novou kvapalinou. Čo sa týka preplachu celého systému, tak sa neodporúča robiť preplach a to z toho dôvodu, že dané prísady v kvapaline ATF zabezpečujú čistotu mazacieho systému. Životnosť kvapaliny ATF závisí od prevádzkových podmienok. Ide najmä o prevádzkovú teplotu, ktorá by nemala byť vyššia ako 90 °C. Nové typy kvapalín ATF majú dlhšiu životnosť, napr. GM Dexron VI má životnosť až 160 000 km pri normálnej prevádzke. V prípade ťažkej prevádzky 80 000 km.

Treba pripomenúť, že niektoré automatické prevodovky nemajú odmernú, kontrolnú tyčku hladiny kvapaliny. Vtedy kontrola kvapaliny sa vykonáva pomocou kontroly z plniaceho otvoru, ktorý je buď na ľavej alebo pravej strane prevodovky. Na odmernej tyčke je často uvedený aj názov kvapaliny ATF, resp. jej špecifikácia. Vždy treba používať kvapalinu ATF podľa odporúčania výrobcu. Ak sú pochybnosti, tak názov kvapaliny ATF možno zistiť buď v návode na obsluhu, alebo dostupných odporúčacích  tabuľkách, resp. obrátiť sa na odborníkov.

   

Bratislava, november 2010

Ing. Jozef Stopka,

TRIBEX, spol. s r.o., E-mail: stopka@tribex.sk