Smarowanie silnika/układ smarowania olejowego

Olej silnikowy ma dwa zadania: oddzielanie tzw. filmem olejowym powierzchni współpracujących elementów, aby się nie stykały (wówczas nie trą o siebie i nie zużywają), oraz odprowadzanie ciepła z miejsc, w których powstaje. Systemem kanalików olej jest doprowadzany np. do łożysk ślizgowych (panewek) i na powierzchnie tulei cylindrowych.

Do powstania filmu olejowego w łożyskach ślizgowych – oprócz oleju i odpowiedniego ciśnienia (od 0,2 do 0,4 MPa) – niezbędny jest prawidłowy luz. Np. dla panewek – w zależności od średnicy od 0,01 do maksymalnie 0,1 mm dla panewek korbowodowych. Taki luz to jeden z warunków występowania tzw. tarcia płynnego. Zapewnia ono współpracującym elementom długą żywotność, obniża tarcie, a tym samym straty mocy, co przekłada się na wyższą moc. Za mały luz panewek zwiększa tarcie i niebezpieczeństwo uszkodzenia. Z kolei za duży luz panewek powoduje wypływanie oleju na boki. Wówczas łożysko może również ulec uszkodzeniu, a tarcie wzrosnąć.

Oby film się nie urwał

Jeśli ciśnienie oleju spadnie poniżej 0,15 MPa, film olejowy ulega przerwaniu. Wtedy łożysko pracuje na sucho, na skutek czego jego powierzchnia ulega uszkodzeniu. Za duże ciśnienie oleju również uszkadza panewki, ponieważ mocny strumień oleju wręcz wypłukuje stosunkowo miękką, metaliczną warstwę ślizgową panewki, nieodwracalnie ją niszcząc. Dzieje się tak, gdy nie otwiera się zawór przelewowy. Wówczas do łożysk dopływa olej pod maksymalnym ciśnieniem, jakie może wytworzyć pompa.

Najczęstszą przyczyną uszkodzeń silnika jest za mała ilość oleju w misce olejowej lub zbiorniku oleju (silnik z suchą miską olejową). Przy wysokiej prędkości obrotowej silnika rośnie bowiem apetyt pompy na olej, ale olej rozprowadzony po całym silniku i skrzyni biegów powraca z opóźnieniem. Gdy z tego powodu jest go za mało, w pewnym momencie smok pompy zaczyna zasysać powietrze zamiast oleju. To powoduje drastyczny spadek ciśnienia oleju, a więc niedostateczne smarowanie.

Błysk kontrolki

Pierwszy sygnał ostrzegawczy – czerwona kontrolka ciśnienia oleju w kokpicie. Nie pomyl jej z kontrolką, która pokazuje za małą ilość oleju. Spadek ciśnienia oleju powoduje nagły wzrost tarcia, przegrzanie powierzchni panewki ze stopu cynowego, a następnie stopniowe jej zacieranie. Mogą temu towarzyszyć wyraźne stuki. Nawet jeśli ciśnienie oleju ponownie się ustabilizuje, panewka będzie na tyle uszkodzona, że poważna awaria to tylko kwestia czasu.

Może się zdarzyć, że w oleju, obudowie fi ltra lub w misce olejowej znajdziesz drobiny uszkodzonego łożyska. Skutki częściowego uszkodzenia panewki najczęściej da się jeszcze naprawić. Jeśli więc kontrolka ciśnienia oleju tylko błyśnie, natychmiast zjeżdżasz na bok i gasisz silnik – może go ochronisz. Poważne uszkodzenie wału korbowego czy korbowodów oznacza spore wydatki.

Najważniejsze w smarowaniu są jakość i lepkość oleju. W zasadzie powinieneś zawsze stosować ten olej silnikowy, który zaleca producent silnika. To ważne, bo olej nie tylko smaruje, ale także odprowadza nadmiar ciepła. Najgoręcej jest w głowicy cylindra i na denku tłoka, czyli tam, gdzie następuje spalanie mieszanki paliwowej. Ciecz chłodząca omywa co prawda bardzo gorący obszar kanału wylotowego, mimo to olej i tak przejmuje znaczną część ciepła. Następnie jest on schładzany w wymienniku ciepła lub  oddaje ciepło powietrzu, w dodatkowej chłodnicy oleju. Tak konstruktorzy minimalizują prawdopodobieństwo awarii wskutek przegrzania.

Suzuki poszło o krok dalej. Na początku lat 90. silniki GSX-R-ów dostały chłodzenie powietrzem i olejem. To rozwiązanie nazwano SACS (patrz ramka na str. 97). Olej przepływa w nim przez dużą chłodnicę. Ten sam patent zastosowano w Banditach. Sprawdzał się na tyle dobrze, że chłodzenie cieczą wprowadzono do nich dopiero w 2006 roku.

W prawie wszystkich współczesnych silnikach tłok jest chłodzony olejem natryskiwanym od dołu przez specjalną dyszę. Przy okazji jest smarowane łożysko ślizgowe sworznia tłokowego – jedyne w układzie korbowym, do którego olej nie jest dostarczany kanałem. Dzieje się tak z dwóch powodów: 1. otwór olejowy biegnący wzdłuż korbowodu mocno by go osłabił; 2. z powodu kosmicznych przyspieszeń korbowodu (w ułamku sekundy od zera do 130 km/h i zaraz z powrotem do zera) niemożliwe jest zapewnienie stabilnego dopływu oleju.

Olej uszczelnia

Piekielne temperatury (od 400° C wzwyż) oraz ciągle zmieniająca się szczelina powietrzna utrudniają uszczelnieniom pracę. Dotyczy to choćby pierścieni uszczelniających tłok, które tylko wtedy gwarantują szczelność, gdy olej zamknie najmniejsze pory i wolne przestrzenie – wówczas liczba przedmuchów do skrzyni korbowej będzie minimalna. Olej wspiera także działanie wszystkich simmeringów i uszczelnień labiryntowych. Zmniejsza również tarcie między wałem a wargą simmeringu, która bez oleju, zwłaszcza na wyższych obrotach, błyskawicznie uległaby uszkodzeniu.  

Film olejowy, jaki tworzy się między wszystkimi poruszającymi się elementami, tłumi metaliczne dźwięki i amortyzuje siły towarzyszące nagłym ruchom współpracujących części. To zapewnia cichszą pracę i zmniejsza wibracje silnika.

Współpraca części w silniku powoduje ich ścieranie, w wyniku którego w oleju pojawiają się drobinki metalu. Olej silnikowy zbiera je i transportuje do filtra. Tam są one oddzielane od oleju, np. są osadzane na papierowym wkładzie filtra.

Inne zadanie oleju polega na przechwytywaniu oraz neutralizowaniu gazów i agresywnych substancji, które przez pierścienie tłokowe, wraz z przedmuchami, przedostają się do skrzyni korbowej. Pozbywamy się ich przy okazji wymiany oleju. Czyli olej smaruje silnik, chłodzi, czyści, uszczelnia oraz chroni części przed korozją, zarówno aluminiowe, jak i stalowe. Dużo tego! 

chłodzenie powietrzem/olejem
	Technika: Smarowanie silnika/układ smarowania olejowego
„Olejak”, czyli czterocylindrowy silnik Suzuki GSX-R chłodzony powietrzem i olejem (system SACS).	Klasyczny silnik Triumpha Tridenta ma smarowanie z suchą miską olejową.
Suzuki wpisało się w historię silnikiem potocznie nazywanym „olejakiem”. Olej ma w nim dwa ważne zadania – smaruje i chłodzi. W SACS (Suzuki Advanced Cooling System) druga pompa olejowa przepycha duże ilości oleju przez gorące strefy w głowicy silnika. Stamtąd olej płynie do dużej chłodnicy, znajdującej się poniżej główki ramy. Tak chłodzone silniki były montowane od 1985 roku (pierwszy GSX-R 750 R) do 2006 roku – ostatniego „prawdziwego” Bandita 1200.
Także w klasycznym silniku Triumpha Tridenta (lata 70.) chłodzenie powietrzem wspierała chłodnica, przez którą przepływał olej. Potem był on wpompowywany do bocznego zbiornika oleju (układ z suchą miską olejową).
Tego typu konstrukcja jest dużo mniej sku - teczna niż chłodzenie cieczą. To sprawa przewodności cieplnej, która w przypadku oleju wynosi 0,15 (dla porównania: woda 0,55; w tych samych warunkach przez substancję o wyższej przewodności przepływa więcej ciepła). Chłodzenie olejem może natomiast wspierać chłodzenie cieczą, ponieważ olej ma bezpośredni kontakt z ruchomymi, czyli bardzo gorącymi podzespołami silnika. W zasadzie każdy silnik spalinowy pracuje z dodatkowym chłodzeniem olejowym, które oddaje ciepło albo przez powierzchnię silnika, albo przez specjalny wymiennik ciepła.
Technika: Smarowanie silnika/układ smarowania olejowego		1. Sitko 2. Pompa 3. Filtr wstępnego oczyszczania 4. Zawór przelewowy 5. Osie dźwigienek zaworowych 6. Skrzynia biegów 7. Sprzęgło 8. Dysze natryskujące olej 9. Filtr dokładnego oczyszczania 10. Wał korbowy
W tym układzie, niezależnie, czy z suchą, czy z mokrą miską olejową, pompa (lub pompy) tłoczy/ /tłoczą olej silnikowy przez kanały do wyznaczonych punktów (np. do łożysk). Olej jest doprowadzany także do ruchomych elementów silnika, do wałków skrzyni biegów i mokrego sprzęgła.
W nowoczesnych silnikach sprzęgło jest tylko częściowo zanurzone w oleju, aby uniknąć strat spowodowanych intensywnym mieszaniem oleju. Podczas ruszania czy zmiany biegów sprzęgło pracuje w poślizgu. Musi być wówczas chłodzone olejem. Jeśli tak nie jest, wtedy tarcze, wykonane przeważnie z materiałów organicznych, przypalają się.
Jeden lub dwa filtry oleju (jak na rysunku wyżej) dbają, by starte drobiny okładzin sprzęgła, panewek oraz niewielkie złuszczone odłamki kół zębatych skrzyni biegów (pitting) nie dostały się do układu smarowania, a dalej do łożysk.

mimośrodowa pompa oleju

W wielu silnikach olej silnikowy tłoczy trochoidalna pompa zębata. Zasysa ona olej przez długi smok z prawie najniższego punktu miski olejowej. Przepływa on przez metalowe sito smoka o dość dużych oczkach, dlatego do pompy oleju wpływają drobiny metalu, które dostają się między zęby kół zębatych. Mimo że powierzenie zębów są utwardzone, ulegają porysowaniu. Pompę oleju napędza wał korbowy przez wałek pośredni lub bezobsługowy łańcuch rolkowy.  

 Układ smarowania z suchą miską olejową

Ten układ daje radę nawet w ekstremalnych sytuacjach. W tym systemie jedna lub więcej pomp (1) olej zasysa z najniżej położonego punktu silnika i tłoczy go do osobnego zbiornika. Ten zbiornik może znajdować się w metalowym pojemniku (w Buellu jest on w wahaczu) lub w odlanej w bloku silnika komorze (KTM RC8). Nieważne, czy zbiornik oleju jest umieszczony wysoko, czy nisko – olej jest zasysany ze zbiornika przez drugą pompę (2) i wprowadzany do magistrali.

Dzięki możliwości dowolnego kształtowania zbiornika oleju oraz jego dowolnej lokalizacji można go optymalnie wkomponować w motocykl, mając na względzie jego środek ciężkości i rozkład mas. Największa zaleta tego rozwiązania: pompa zasysa olej nawet w najbardziej ekstremalnych sytuacjach, na jakie jest narażony motocykl (np. długa jazda na gumie). Wady: pompa zżera moc, a takie elementy, jak zbiornik oleju i przewody olejowe zwiększają koszty i masę motocykla.   

 Układ smarowania z mokrą miską olejową

To rozwiązanie proste, lekkie i niezawodne. W tym najczęściej stosowanym obecnie układzie smarowania, pompa tłoczy olej kanałami do łożysk, skąd spływa (przez sporej średnicy otwory) do nisko położonej miski olejowej. Zalety tego systemu: 1. wystarczy tylko jedna pompa, 2. wszystkie kanały olejowe są wewnątrz silnika. Jeśli miska olejowa jest przy tym wystarczająco duża, olej może dostatecznie się schłodzić. Jedynie w ekstremalnych sytuacjach, takich jak podczas ostrego hamowania z dużych prędkości czy w razie jazdy na jednym kole, pompa może zassać powietrze zamiast oleju, co powoduje obniżenie ciśnienia oleju w miejscach smarowania, a w najgorszym wypadku uszkodzenie silnika.  

Uszkodzenie łożysk

Informują o tym najczęściej cząstki metalu obecne w oleju lub w jego filtrze. Doświadczonemu mechanikowi wystarczy spojrzenie, aby wiedział, które łożysko i/lub który element uległy uszkodzeniu.
Obecność mosiądzu świadczy o wyeksploatowaniu się koszyków łożysk tocznych. Szare drobinki cyny pochodzą z panewek, aluminiowe wiórki – najczęściej z łożysk wałków rozrządu lub z kosza sprzęgła, a małe, ostre kawałki metalu – ze zużytych kół zębatych skrzyni biegów (pitting) lub kłów sprzęgieł kłowych.
Jeśli jest ich mało, możesz się nie przejmować. Ale jeśli w filtrze zebrało się sporo metalowych drobinek (tak jak na zdjęciu obok), wtedy kompletnemu uszkodzeniu silnika mogą zapobiec już tylko rozbiórka i remont.
Technika: Smarowanie silnika/układ smarowania olejowego	Technika: Smarowanie silnika/układ smarowania olejowego
W filtrze oleju można znaleźć wykruszone drobiny kół zębatych.
Technika: Smarowanie silnika/układ smarowania olejowego	Technika: Smarowanie silnika/układ smarowania olejowego
Z powodu braku oleju, wałki rozrządu ułożyskowane bezpośrednio w aluminiowej głowicy, szybko ulegną zatarciu.	Brak smarowania i wałek rozrządu oraz krzyw ka zaworowa BMW S 1000 RR nadają się do wymiany.	Panewka stopy korbowodu starta aż do warstwy mosiądzu.

Oznaczenia na butelce - o co chodzi?

Wielu uważa, że olej motocyklowy to naciąganie klientów, bo samochodowy jest OK. Nieprawda! Do olejów samochodowych dodaje się komponenty obniżające zużycie paliwa (modyfikatory tarcia). Wlany do silnika motocykla powoduje poślizg sprzęgła, co może doprowadzić do spalenia tarcz. Oleje motocyklowe muszą być szczególnie odporne na wysokie temperatury, ścinanie oraz starzenie się. Ważna jest też ciągłość filmu olejowego przy dużych naciskach. Dla uzyskania pożądanych cech oleju, producenci stosują bazy olejowe – pół- lub w pełni syntetyczne – oraz pakiety dodatków innych niż samochodowe. Oleje są klasyfikowane według jakości i lepkości, o czym informują specjalne oznaczenia i symbole.

API AMERICAN PETROL INSTITUTE

Jest to klasyfikacja jakościowa oleju. Pierwsza litera, czyli S (jak spark), oznacza olej do silników z zapłonem iskrowym. Druga litera określa klasę jakości (im dalsza litera alfabetu, tym wyższa klasa oleju). Obecnie najwyższą klasą dla silników benzynowych jest SN.

JASO JAPAN AUTOMOBILE STANDARDS ORGANIZATION

Klasyfikacja opracowana przez japońskich producentów motocykli jest obecnie najważniejsza dla olejów do motocyklowych czterosuwów. MA to oleje dla silników z mokrym sprzęgłem, a MB – dla silników, w których nie ma mokrego sprzęgła lub pracuje ono w innym oleju. Norma MA została w 2011 r. podzielona na MA-1 i MA-2. Przy określaniu, do której z kategorii należy olej, mierzy się dwa momenty obrotowe: przenoszony przez sprzęgło w warunkach poślizgu (cechuje pracę sprzęgła przy ruszaniu) i przenoszony przy braku poślizgu (zesprzęglone sprzęgło) oraz mierzy się czas przejścia sprzęgła od pracy w poślizgu do pracy bez niego (ważne przy ruszaniu). Certyfikat MA-2 potwierdza także, że olej może być zastosowany w silniku z katalizatorem. Zgodność z klasą MB-2 potwierdza numer certyfikatu JASO, umieszczony na etykiecie oleju.

Technika: Smarowanie silnika/układ smarowania olejowego

Paradoksalnie najważniejsze informacje znajdziesz na odwrocie butelki. Klasa lepkości SAE i klasa jakości API oraz klasa JASO (tu: MA-2) są istotniejsze od nazwy (patrz: z lewej strony). Z kolei na dole umieszczono numer certyfikatu JASO potwierdzający spełnienie specyfikacji MA-2. Sprawdź tylko, czy te informacje pokrywają się z wymaganiami producenta twojego motocykla.

LEPKOŚĆ

Jest miarą tarcia wewnętrznego cieczy, które przeciwstawia się przesuwaniu warstw oleju względem siebie. Organizacja SAE klasyfikuje oleje, mierząc dla klas zimowych: 1. temperaturę, przy której olej umożliwia uruchomienie silnika zimą; 2. temperaturę pompowalności oleju, a dla klas letnich: 1. lepkość kinematyczną (w temp. 100O C) i 2. dynamiczną (w temp. 150O C). Obecnie obowiązuje 6 klas zimowych – liczby 0, 5, 10, 15 i 20 oraz 25 oznaczonych literą W (winter) i 6 klas letnich – liczby 16, 20, 30, 40, 50 i 60.

Dzisiejsze oleje motocyklowe można eksploatować przez cały rok. Mówi o tym podwójne oznaczenie, np. 10W-30. Szeroki jest zakres temperatur ich stosowania. Np. olej 5W-40 zapewnia dobre smarowanie oraz łatwy rozruch i w niskich temperaturach (jak SAE 5W), i w wysokich (jak SAE 40). W książce serwisowej producent często podaje wymagane klasy lepkości oleju dla warunków klimatycznych, w których motocykl jest eksploatowany. Tego zalecenia należy przestrzegać.

O stabilności lepkości oleju silnikowego informuje bezwymiarowy wskaźnik lepkości. Im jest on większy, tym mniejsza jest zmiana lepkości oleju przy zmianie temperatury.

OZNACZENIA NA OLEJACH

Nazwa oleju stosowana przez producenta nic nie mówi. Istotne są oznaczenia podane na odwrocie butelki. Na zdjęciu obok po lewej stronie jest nazwa produktu, klasa lepkości SAE i klasa jakości API oraz klasa JASO (tu: MA-2). Z kolei na dole umieszczono numer certyfikatu JASO, potwierdzający spełnienie specyfikacji MA-2. Najważniejsze jest jednak, by olej, a nawet jego producent, byli zgodni z wymaganiami podanymi w instrukcji obsługi motocykla. Od tych wymagań mogą być odstępstwa, np. gdy motocykl jest używany do sportu.

Wymień olej w 4 krokach

Wymiana oleju nie jest czynnością ani skomplikowaną, ani czasochłonną. W tym ostatnim przypadku jest jednak wyjątek – czasem trzeba odkręcić owiewki, żeby dostać się do filtra oleju. Tak czy siak, spróbuj ogarnąć temat samemu, a zaoszczędzisz trochę kasy i będziesz miał pewność, że wszystko zostało zrobione zgodnie z twoimi oczekiwaniami. Przede wszystkim przygotuj narzędzia – klucz do odkręcenia starego filtra (od biedy możesz użyć śrubokręta), klucz do śruby spustowej, nowy filtr i właściwy olej (specyfikację znajdziesz w instrukcji obsługi lub w internecie na stronie producenta). Dokonaj tego w czterech krokach. 

Technika: Smarowanie silnika/układ smarowania olejowego	Technika: Smarowanie silnika/układ smarowania olejowego
1. Rozgrzej silnik – ciepły olej lepiej spływa, skuteczniej zabierając ze sobą wszystkie zanieczyszczenia. Żeby olej lepiej spływał, wykręć korek wlewu, po czym odkręć śrubę spustową (w dolnej części silnika). Nie zapomnij o podstawieniu miski na zużyty olej.	2. Odkręć stary filtr i zastąp go nowym. Przed wkręceniem nóweczki delikatnie (!) posmaruj świeżym olejem pierścień uszczelniający. Filtr wkręć najpierw ręcznie, a potem dokręć go kluczem (najlepiej dynamometrycznym z odpowiednim momentem).
Technika: Smarowanie silnika/układ smarowania olejowego	Technika: Smarowanie silnika/układ smarowania olejowego
3. Teraz wkręć śrubę spustową. Najlepiej zainwestuj w nową aluminiową lub miedzianą uszczelkę, następnie dokręć ją odpowiednim momentem. Nie dociągaj na siłę, bo gwint w aluminiowej misce jest delikatny. Następnie sprawdź w instrukcji (lub przeczytaj na silniku), ile oleju się mieści. Wlej dokładnie tyle.	4. Odpal silnik na chwilę – olej zaleje filtr i zostanie rozprowadzony po wnętrzu silnika. Zgaś i odczekaj kilka minut, po czym skontroluj poziom oleju (przez okienko lub bagnetem). W razie potrzeby uzupełnij olej. Pamiętaj, że łatwiej będzie nawet trzy razy dolać, niż raz spuszczać.