Il consumo di olio è diventato un problema perché gli intervalli di cambio dell'olio ora si estendono a 10.000 o più miglia e perché i motori moderni consumano così poco olio che molti proprietari di veicoli dimenticano di controllare regolarmente il livello dell'olio del motore. Peggio ancora, molti proprietari spesso esauriscono i loro motori perché non sanno come controllare il livello dell'olio. Per questo motivo, i sistemi di avviso del livello dell'olio stanno diventando un equipaggiamento standard per molti veicoli.
Detto questo, non conosco alcun numero specifico che indichi un consumo eccessivo di olio per qualsiasi veicolo specifico. Un numero di ballpark per il consumo di olio su un nuovo motore potrebbe essere un litro di olio durante il rodaggio iniziale. Dopo il rodaggio, il consumo di petrolio dovrebbe quindi stabilizzarsi a forse un quarto per 2.000 o 3.000 miglia. Per i motori con 150.000 o più miglia sul contachilometri, il consumo di un litro di olio ogni 2.000 miglia non dovrebbe essere un problema. Con l'usura dei motori, la perdita combinata di perdite di olio esterne e interne potrebbe aumentare il consumo di olio a un quarto di gallone ogni 1.000 miglia, il che non dovrebbe essere un problema se le candele non si sporcano di cenere d'olio o lo scarico non emette visibile fumo d'olio.
Supponendo che il motore non abbia perdite esterne evidenti alle guarnizioni dell'albero motore, alla coppa dell'olio, al coperchio della distribuzione o alle guarnizioni della testata del cilindro e del coperchio dell'albero a camme, consideriamo come l'olio motore potrebbe entrare nella camera di combustione attraverso perdite interne. Un esempio di perdita interna sono le guarnizioni dell'albero del turbocompressore che perdono olio nell'aspirazione del motore, come indicato dal rivestimento di olio motore all'interno del condotto tra il turbocompressore e il motore. Se il collettore di aspirazione su alcuni motori V-block sigilla il basamento superiore, l'olio può entrare attraverso una o più guarnizioni della porta di aspirazione. Allo stesso modo, le guarnizioni dello stelo della valvola di aspirazione usurate o incrinate possono perdere olio attraverso le guide delle valvole, specialmente durante la decelerazione e il funzionamento a regime minimo prolungato.
In entrambi i casi, le candele potrebbero mostrare un accumulo di cenere d'olio sul lato dell'elettrodo rivolto verso le valvole di aspirazione. La perdita di olio attraverso le guide della valvola di scarico non è così comune poiché il normale flusso di scarico genera pressione positiva. D'altra parte, la maggior parte del consumo di olio avviene attraverso i pistoni e le fasce elastiche, ed è qui che va la nostra storia.
Il lavaggio dell'olio è un'indicazione del passaggio dell'olio motore attraverso le fasce elastiche (vedi foto 1). Per comprendere meglio il consumo di olio relativo all'anello, diamo un'occhiata al design del pistone e dell'anello del pistone. Ad esempio, molti anelli superiori sono piatti con un bordo esterno convesso oa forma di botte che contiene un inserto in molibdeno. L'inserto in molibdeno trattiene l'olio ed è resistente alle alte temperature di combustione.
Il secondo anello di compressione non solo aiuta a sigillare le pressioni di combustione, ma raschia l'olio in eccesso nel basamento del motore (vedi foto 2). In contrasto con l'anello superiore, il secondo anello è a forma di piattino, con solo il bordo inferiore dell'anello a contatto con la parete del cilindro. Quando la pressione di combustione aumenta, il secondo anello si appiattisce contro la superficie dell'anello del pistone, che forza l'intera larghezza esterna dell'anello contro il cilindro per sigillare i gas di combustione all'interno del cilindro. Quando non è sotto carico, l'anello torna alla sua configurazione a forma di piattino, il che fa sì che il bordo inferiore dell'anello raschia l'olio in eccesso nel basamento.
L'unico compito della fascia inferiore o del terzo pistone è di raschiare l'olio motore in eccesso nel basamento. Nella maggior parte dei casi, il terzo anello è un design a tre pezzi costituito da un espansore ad anello ventilato e due binari in acciaio che si adattano all'espansore. L'espansore ventilato e la scanalatura dell'anello del pistone consentono all'olio in eccesso di fluire all'interno del pistone e nel carter (vedere la foto 3).
Per aiutare a soddisfare gli standard sulle emissioni, i produttori hanno ridotto il gioco pistone-cilindro. Utilizzando come esempio un motore Skyactiv Mazda da 2,5 litri e 16 valvole del 2013, 0,0010” minimo e 0,0017” massimo è il gioco standard specificato tra pistoni e cilindri per i nuovi motori.
Per fare un confronto, i giochi erano quasi il doppio rispetto ai modelli di motori più vecchi per consentire l'espansione termica. Poiché i moderni pistoni in alluminio ad alto contenuto di silicio subiscono un'espansione termica molto inferiore, 0,001" fornisce un gioco d'olio sufficiente tra il pistone e un cilindro lavorato di precisione. Questi giochi stretti del mantello del pistone e i cilindri lavorati di precisione tengono anche le fasce elastiche perpendicolari alla parete del cilindro per una compressione e una tenuta dell'anello dell'olio molto migliori (vedere Foto 4).
Nel frattempo, la maggior parte dei motori leggeri riduce l'attrito rotante utilizzando una tensione stretta e bassa fasce elastiche. Anche le fasce elastiche a bassa tensione tendono a durare più a lungo a causa della minore pressione circonferenziale contro il cilindro. Infine, le tecniche migliorate di alesatura del cilindro e levigatura del cilindro "piattolate" consentono agli anelli del pistone di insediarsi rapidamente nella parete del cilindro. Dopo il rodaggio, nel cilindro rimane uno schema di tratteggio incrociato più grossolano per mantenere ben lubrificate le fasce elastiche del pistone e le aree del cilindro superiore.
Il gioco del cuscinetto di biella influisce sul consumo di olio perché il pistone e il cilindro sono lubrificati a sbattimento dall'olio che passa attraverso il cuscinetto di biella e sulla parete del cilindro. Con il nostro motore Mazda SkyActiv, l'olio deve passare attraverso un gioco del cuscinetto di biella compreso tra 0,0011" e 0,0020" prima di poter raggiungere la parete del cilindro. Ricorda che il raddoppio del gioco del cuscinetto di biella quadruplica il flusso di olio alle fasce elastiche, il che può aumentare notevolmente il consumo di olio.
L'olio motore deve quindi passare attraverso un gioco d'olio di 0,0001 pollici di pollice tra il mantello del pistone e il cilindro prima di raggiungere le fasce elastiche. L'utilizzo di olio ad alta viscosità in un nuovo motore riduce la lubrificazione e il raffreddamento delle fasce elastiche a bassa tensione, che possono rappresentare un serio problema per gli odierni motori turbocompressi ad alte prestazioni.
Un altro problema con l'utilizzo di olio ad alta viscosità è che potrebbe impedire agli anelli del pistone a bassa tensione di entrare in contatto con la parete del cilindro, il che può aumentare il consumo di olio.
Come accennato in precedenza, l'olio che fuoriesce dall'albero motore non solo lubrifica gli anelli, ma li raffredda anche. Poiché l'olio ad alta viscosità riduce il flusso d'olio attraverso il cuscinetto della biella, la lubrificazione e il raffreddamento del cilindro ne risentiranno negativamente.
Mentre da un lato stiamo cercando di ridurre il flusso d'olio alle fasce elastiche, dall'altro, il film d'olio deve raggiungere la sommità della parete del cilindro. Gli oli generici ad alta viscosità potrebbero non lubrificare adeguatamente la fascia superiore e la seconda fascia elastica del pistone, specialmente durante gli avviamenti a freddo. Anche il punto di infiammabilità dell'olio deve essere sufficientemente alto da resistere alla vaporizzazione a temperature elevate della parete del cilindro. L'utilizzo di oli base non sintetici in applicazioni sintetiche consente di bruciare questo film d'olio durante la combustione, mentre gli oli sintetici tendono a rimanere in posizione nel cilindro superiore.
In quasi tutti i casi, gli oli sintetici non solo proteggono il cilindro superiore, ma proteggono anche la fascia superiore e il secondo pistone da microsaldature momentanee alla parete del cilindro durante condizioni di guida ad alto carico. Man mano che i chilometri si accumulano, gli oli sintetici mantengono i pistoni liberi da depositi di vernice che possono causare l'incollaggio delle fasce elastiche a bassa tensione nelle loro scanalature.
In sintesi, il rispetto degli intervalli di manutenzione consigliati e l'utilizzo di oli motore specifici contribuisce notevolmente a prevenire un consumo eccessivo di olio sui motori moderni.
