Wiele osób uważa, że wymagane okresy wymiany oleju są raczej przesadzone. W rzeczywistości często pojawiają się usterki w samochodach, które można bezpośrednio powiązać z brakiem wymiany oleju. W tym artykule omawiamy najważniejsze zadania oleju silnikowego i optymalne dla niego warunki eksploatacyjne.

Układy smarowania

Ogromnemu rozwojowi technologii smarowania i produkcji środków smarnych towarzyszy wydłużenie ich żywotności, jak również znaczny spadek ich kosztów.

Choć silnik spalinowy stanowi jedną całość, to jego poszczególne części różnią się pod względem specyfiki pracy: czopy wału korbowego obracają się, tłok i pierścienie tłokowe poruszają się w górę i w dół (oraz – w pewnym stopniu – w przód i tył), czop tłoka wykonuje ruch wahadłowy, popychacze zaworów i same zawory wykonują ruch góra-dół, a czasami także obrót.

Różnorodna specyfika pracy przekłada się również na różne potrzeby w zakresie smarowania: niektóre elementy są smarowane ciśnieniowo (np. łożyska), inne mgłą olejową lub natryskowo (np. cylindry). Temperatura niektórych części może osiągać nawet kilkaset stopni Celsjusza, innych zaledwie kilkadziesiąt. Mimo to wszystkie wymagają smarowania.

Dodatkowe trudności powoduje fakt, że sam silnik zachowuje się inaczej w różnych warunkach roboczych. W tym względzie potrzeby w zakresie smarowania stają się niemal sprzeczne.

Chłodzenie oleju smarowego

Kluczowe znaczenie dla środka smarnego ma to, aby jego temperatura robocza nie była zbyt wysoka, ponieważ olej jest substancją palną, a jego niekontrolowany zapłon może stać się przyczyną pożaru. Olej silnikowy może być chłodzony aktywnie lub pasywnie: silniki o niższych obciążeniach nie wymagają oddzielnej chłodnicy oleju – wystarczy, że olej przemieszcza się z gorętszych obszarów do chłodniejszych, w których może oddać nadmiar ciepła.

Gdy obciążenie cieplne jest wysokie (np. w przypadku silników chłodzonych powietrzem lub w samochodach wyścigowych), silnik nie jest w stanie samoczynnie utrzymać równowagi termicznej oleju, przez co konieczne jest jego dodatkowe chłodzenie.

Metody chłodzenia oleju

Występują dwa rodzaje chłodzenia oleju. W jednym przypadku środek smarny jest chłodzony płynem chłodzącym silnik (pośrednie chłodzenie oleju), a w drugim przypadku powietrzem (bezpośrednie chłodzenie oleju).

• Pośrednie chłodzenie oleju: To rozwiązanie jest niezawodne, choć wiążą się z nim pewne fizyczne ograniczenia. Jeśli temperatura płynu chłodzącego wynosi 80-90°C (obecnie może być znacznie wyższa), olej można schłodzić do 95-110°C. Dalsze chłodzenie byłoby możliwe tylko przy bardzo rozległej powierzchni chłodzenia. Istotną zaletą tego rozwiązania jest brak wymogu oddzielnego układu sterowania, ponieważ funkcję tę pełni termostat regulujący temperaturę chłodziwa. Oczywiście w fazie projektowania układu chłodzącego musimy uwzględnić potrzeby układu olejowego, dlatego wydajność chłodzenia należy zwiększyć o dodatkowe 10-15 %.
• Bezpośrednie chłodzenie oleju: To zaskakujące, ale dzięki tej metodzie można znacznie efektywniej schłodzić olej – nawet do temperatury 55-60 °C. Nie chodzi jednak o to, aby przechłodzić środek smarny, dlatego kontrola temperatury jest jak najbardziej niezbędna. W przypadku tej metody powierzchnia chłodnicy może być mniejsza niż w poprzedniej wersji.

Układy chłodzenia oleju

W układzie pośrednim chłodnica oleju znajduje się w odgałęzieniu dedykowanym skrzyni korbowej i przepływa przez nią całość chłodziwa lub jego część. Co ciekawe, ponieważ zmniejszenie objętościowego przepływu wody nie zmniejsza proporcjonalnie wydajności chłodzenia oleju, wymiana ciepła po stronie oleju jest gorsza niż po stronie wody.

W przypadku bezpośredniego chłodzenia oleju, chłodnica oleju może być połączona szeregowo lub równolegle z przepływem powietrza chłodzącego silnik. W tym drugim przypadku do chłodnicy oleju trafia zimne powietrze bez jednoczesnego wzrostu oporu w przepływie powietrza chłodzącego. Sytuacja wygląda inaczej w przypadku połączenia szeregowego, ponieważ tutaj opór przepływu wzrasta. W zależności od układu (a więc od tego, czy chłodnica oleju znajduje się przed czy za chłodnicą silnika), podgrzane powietrze przepływa przez chłodnicę silnika lub chłodnicę oleju.

Konstrukcja chłodnicy oleju

Poszczególne elementy chłodnicy są bardzo podobne do tych, które można znaleźć w układzie chłodzenia silnika, jednak ze względu na wyższe ciśnienie oleju, zwykle stosuje się tu rurki o grubości ścianki 0,3-1 milimetra. Transfer ciepła po stronie oleju jest zwiększany dzięki zastosowaniu płyt wzbudzających wiry i wydłużeniu toru przepływu oleju z kilkoma zmianami kierunku.

Należy pamiętać, że olej silnikowy jest znacznie bardziej lepki w zimnym silniku, zwłaszcza w niskich temperaturach otoczenia. Aby zapewnić wystarczające smarowanie silnika podczas zimnego rozruchu, chłodnice są wyposażone w zawory przelotowe, które częściowo lub całkowicie odłączają chłodnicę od układu smarowania po osiągnięciu określonego limitu ciśnienia (zwykle ok. 1 bar).

Silniki z chłodnicą oleju

Nie ma potrzeby oddzielnego chłodzenia oleju silnikowego w zwykłych samochodach osobowych. Niemniej jednak istnieją samochody inne niż wyścigowe, wyposażone w chłodnicę oleju. Przykłady obejmują silniki Wankla w samochodach marki Mazda, dawne turbodoładowane silniki samochodów Saab, jak również silniki Citroena 2CV.

Ponadto można wymienić kilka bloków motocyklowych: Suzuki używało go już w połowie lat 80. w swoich modelach GSX R750 i FXR150. Wszystkie motocykle BMW z serii „Oilhead” lub Royal Enfield Interceptor 650 również posiadały funkcję chłodzenia oleju.