A motorolaj hűtése és kenési funkciói

Aki rendelkezik belső égésű motoros autóval, egész biztosan találkozott az olajcsere jelenségével, melynek fontosságát nem győzik hangsúlyozni a szervizek és azok munkatársai. Ennek ellenére a mai napig sokan vélekednek úgy, hogy az olajcserék előírt periódusai meglehetősen túlbiztosítottak. A valóságban azonban nagy gyakorisággal találkoznak az autószerelők olyan meghibásodással, mely közvetlen módon összekapcsolható az olajcserék elhanyagolásával.

Ebben a cikkben bemutatjuk a motorolaj fontosabb feladatait, és hogy hogyan igyekszik a rendszer optimális körülményeket teremteni a folyadék számára.

Kenési rendszerek

A fenti témáról egy korábbi cikkünkben részletesen írtunk, így most csak nagyvonalakban említjük meg, mert lényeges alapot képez a folytatás számára.

Annak köszönhetően, hogy a motorok kenéstechnikája és a kenőanyagok gyártástechnológiája az elmúlt évtizedekben hatalmas mértékben fejlődött, azonos feltételek mellett a motorok élettartama és gazdaságossága is ugrásszerű fejlődésen ment keresztül.

Noha a belső égésű motor egy egységet képez, kenéstechnikai szempontból rendkívül szerteágazó: a forgattyústengely csapjai forgó mozgást végeznek, a dugattyú és a dugattyúgyűrűk fel-le (és picit ide-oda) mozognak, a dugattyúcsapszeg-hajtórúd ingamozgású, a szelepemelő tőkék és a szelepek néha ide-oda mozgás közben forognak.

Ebből következik az, hogy a kenési igényük is eltér: bizonyos elemeket nyomóolajozással kennek (például csapágyak), másokat olajköddel vagy szóróolajozással (például hengerek). Némelyik alkatrész hőmérséklete akár a több száz °C-ot is elérheti, mások viszont csak néhányszor tíz °C-osak – viszont mindkettőt ugyanazzal az olajjal kell kenni.

Ezen túlmenően a belső égésű motornak különböző üzemállapotai vannak, mellyel járulékos nehézségek is jelentkeznek, mint például a motor olajának kiválasztása, mellyel szemben a támasztott igények gyakran szöges ellentétben állnak egymással.

A kenőolaj hűtése

A kenőanyag számára kritikus, hogy ne legyen túl magas a működési hőmérséklete, ugyanis ennek következtében bizonyos komponensei elégnek, az olaj véglegesen károsodik, ráadásul tűzveszélyessé válhat. A motor kenőanyagának hűtése aktív és passzív módon történhet, azaz a kisebb hőterhelésű motoroknál nincs szükség külön olajhűtőre. Ebben az esetben az olaj elcirkulálása a forróbb pontoktól kellő hőleadási lehetőséget biztosít ahhoz, hogy a kenőanyag hőmérséklete egyensúlyban maradhasson.

Amikor a hőterhelés magas (például léghűtéses, sport- vagy versenymotorok esetén), ezt az egyensúly önerőből képtelen fenntartani az erőforrás, így az olajat hűteni kell.

Az olaj hűtésének módszerei

Általánosságban kétféle olajhűtést különböztetünk meg. Az egyikben a kenőanyag hűtése a motor hűtőfolyadékával történik (indirekt olajhűtés), a másik esetben pedig levegővel (direkt olajhűtés).

• Indirekt olajhűtés: Ez a megoldás megbízható, azonban fizikai korlátai vannak a hűthetőségnek. Ha a hűtőfolyadék 80-90 °C-os (ma már ennél jóval magasabb is lehet), legfeljebb 95-110 °C-ra lehet lehűteni az olajat. Ennek az az oka, hogy ennél alacsonyabb hőmérsékletre már csak egy lehetetlenül nagy hűtőfelülettel tudnánk lehűteni az olajat. Jelentős előnye, hogy nincs szüksége külön szabályzó rendszerre, ugyanis ezt megteszi a hűtőfolyadék hőmérséklet-szabályzása. A tervezésnél természetesen számolni kell az olaj hűtési igényével is, így a hűtőrendszert nagyjából 10-15%-nyi extra teljesítménnyel kell megnövelni.
• Direkt olajhűtés: Meglepő lehet, de ezzel a módszerrel jelentősen hatékonyabban megoldható az olaj hűtése – akár 55-60 °C-ot is lehetséges vele elérni. Ez azonban már nem cél, ezért ebben az esetben azért, hogy ne hűtsük túl a kenőanyagok, indokolt a hőmérséklet-szabályozás. Méretezéstől függően a folyadékhűtő felülete kisebb lehet, mint az indirekt változatnál.

Olajhűtési rendszerek

Indirekt rendszernél ideális esetben az olajhűtő a nyomóágban, a forgattyúházban van elhelyezve, és vagy a teljes hűtőfolyadék-áram, vagy annak egy része fut rajta keresztül. Érdekes módon, mivel a víz térfogatáramának csökkenése nem arányosan csökkenti az olajhűtés hatékonyságát, az olajoldali hőátadás rosszabb, mint a vízoldali.

Direkt olajhűtésnél az olajhűtőt a motorhűtés légáramával sorban vagy párhuzamosan is be lehet kötni. Utóbbi esetben az olajhűtő hideg levegőt kap, és a motor hűtésének áramlási ellenállása nem növekszik. Más a helyzet soros bekötésnél, mivel itt a hűtőrendszer légoldali áramlási ellenállása növekszik. Elrendezéstől függően (azaz hogy az olajhűtő a motorhűtő előtt vagy mögött helyezkedik el) a motor hűtőjén vagy az olajhűtőn már felmelegedett levegő áramlik keresztül.

Az olajhűtő szerkezeti felépítése

A hűtő egyes elemei nagyon hasonlóak azokhoz, melyeket a motor folyadékhűtő rendszerében látunk, azonban itt a nagyobb olajnyomás miatt jellemzően körszelvényű, 0,3-1 milliméter falvastagsággal rendelkező csöveket használnak. A olajoldali hőátadást úgy fokozzák, hogy örvénygerjesztő lemezeket építenek be, valamint az olaj útját többszöri irányváltás mellett meghosszabbítják.

Fontos figyelembe venni, hogy hideg motornál, főleg alacsony környezeti hőmérséklet mellett a motorolaj jelentősen viszkózusabb. Annak érdekében, hogy a hidegindítás során ennek ellenére is elégséges legyen a motor kenése, a hűtőkön áteresztőszelepek helyezkednek el, melyek adott nyomáshatár elérése esetén (ez általában kb. 1 bar), a hűtőt az olajozási rendszerből részlegesen vagy teljesen kivonják.

Olajhűtóvel rendelkező motorok

A közúti közlekedésben általános esetben nincs szükség a motorolaj külön hűtésére, a hőfejlődés legtöbbször egyensúlyban tartható. A versenymotorok mellett azért akad olyan erőforrás is, mellyel a közúton is találkozhatunk, és rendelkezik olajhűtővel. Ilyenek például a Mazda Wankel-motorjai, Az egykori Saab turbófeltöltős erőforrásai, sőt, még a Citroen 2CV is.

Ezen kívül megemlíthető számos motorkerékpár blokkja; a Suzuki előszeretettel használta már a 80-as évek közepén a GSX R750-es, valamint az FXR150-es modelljeikben is. Szintén rendelkezett olajhűtéssel a BMW „Oilhead” széria valamennyi motorkerékpárja, vagy a Royal Enfield Interceptor 650 is.