Conceptes bàsics dels sistemes de lubricació de motors d'automòbils
El sistema de lubricació és un dels sistemes més importants d'un motor d'automòbil. Sense una lubricació adequada, els components del motor experimentaran una fricció excessiva, un augment de les temperatures, un desgast ràpid i fins i tot una fallada total, com ara el gripament. La lubricació és més que "fer que el motor sigui relliscós", sinó que engloba una sèrie de funcions importants: reduir la fricció, refredar, netejar, prevenir la corrosió i ajudar a mantenir els segells en determinades zones. Aquest article tracta els conceptes bàsics dels sistemes de lubricació de motors d'automòbils, des dels seus principis de funcionament, components principals, tipus de sistemes fins al manteniment bàsic.
1. Definició i propòsit del sistema de lubricació
La lubricació és el procés d'aplicar una capa d'oli entre dues superfícies metàl·liques en moviment relatiu. La capa d'oli forma una pel·lícula que separa les superfícies, minimitzant el contacte metall amb metall. En un motor de combustió interna, components com el cigonyal, els coixinets, l'arbre de lleves, els pistons i les parets del cilindre es mouen molt ràpidament i estan sotmesos a càrregues elevades; aquestes condicions fan que la lubricació sigui una necessitat absoluta.
Els principals objectius del sistema de lubricació inclouen:
1. Redueix la fricció i el desgast formant una pel·lícula d'oli.
2. Refrigeració dels components transportant la calor des de la zona de fricció fins al càrter d'oli o a través d'un refrigerador d'oli.
3. Neteja la brutícia transportant partícules de fricció, sutge i contaminants al filtre d'oli.
4. Evita l'òxid i la corrosió perquè l'oli forma una capa protectora i conté additius anticorrosius.
5. Millora l'estanquitat, especialment a la paret del segment del pistó i del cilindre, cosa que ajuda a mantenir la compressió.
6. Redueix el soroll i les vibracions degudes a les microcol·lisions entre components.
2. Principi bàsic de lubricació: pel·lícula d'oli
Conceptualment, la lubricació funciona formant una pel·lícula d'oli entre dues superfícies. Hi ha diversos règims de lubricació:
– Lubricació límit: una pel·lícula d'oli molt fina, que es produeix durant arrencades en fred o càrregues elevades. Els additius antidesgast (per exemple, ZDDP) hi tenen un paper important.
– Lubricació mixta: part de la càrrega és suportada per la pel·lícula d'oli, mentre que una altra part encara experimenta microcontacte.
– Lubricació hidrodinàmica: la pel·lícula d'oli és força gruixuda, amb les superfícies completament separades per l'oli. Això passa sovint en els coixinets del cigonyal quan el motor funciona de manera constant.
– Elastohidrodinàmica (EHL): comuna en contactes de corrons/engranatges, la pel·lícula es forma per una pressió molt alta i una deformació elàstica de la superfície.
En els motors, l'objectiu és mantenir condicions gairebé hidrodinàmiques en els coixinets i les zones de fricció crítiques. Tanmateix, durant l'arrencada i l'aturada, la lubricació límit és inevitable. Per tant, la qualitat de l'oli i el sistema de subministrament d'oli són crucials.
3. Components principals del sistema de lubricació del motor
Tot i que els dissenys de motors varien, els components bàsics d'un sistema de lubricació generalment inclouen:
a) Càrter d'oli (càrter)
El càrter d'oli serveix com a dipòsit on s'acumula l'oli quan torna de la circulació. Aquí és on l'oli es refreda passivament pel flux d'aire al voltant del càrter. El càrter d'oli també acumula una quantitat limitada de dipòsits de brutícia.
b) Bomba d'oli
La funció de la bomba d'oli és fer circular l'oli des del càrter a totes les parts del motor a una pressió i un cabal específics. Els tipus de bombes més comuns inclouen:
– Bomba d'engranatges: simple, robusta, molt utilitzada.
– Bomba trocoide/gerotor: eficient i compacta, popular en motors moderns.
La bomba normalment és accionada pel mecanisme del cigonyal, la cadena de distribució o l'arbre de lleves.
c) Filtre d'oli (colador d'oli / pantalla de recollida)
Un filtre gruixut al tub d'aspiració de la bomba per retenir les restes grans (escates, fangs). Diferent d'un filtre fi d'oli.
d) Filtre d'oli
Els filtres d'oli eliminen les partícules fines abans que l'oli entri a la línia principal. Els filtres moderns solen ser de tipus roscat o de cartutx. El filtre normalment conté:
– Vàlvula de bypass: s'obre quan el filtre està obstruït perquè el flux d'oli continuï (fins i tot si no està filtrat perfectament).
– Vàlvula antiretorn (en alguns dissenys): evita que l'oli es dreni quan el motor està apagat, cosa que ajuda a acumular pressió d'oli ràpidament en arrencar.
e) Vàlvula d'alleujament de pressió
Aquesta vàlvula evita que la pressió de l'oli pugi massa. Quan la pressió supera el límit, la vàlvula s'obre i retorna part del flux al costat d'admissió o de tornada al càrter d'oli.
f) Galeries de petroli i canals interns
La galeria d'oli és una "canonada" interna del bloc. motor i culata que distribueix oli a pressió als coixinets principals, coixinets de biela, arbre de lleves, balancins i certs mecanismes de sincronització.
g) Refredador d'oli – opcional
En certs vehicles (d'alt rendiment, dièsel o pesants), l'oli circula a través d'un refrigerador d'oli per ajudar a mantenir la viscositat i l'estabilitat tèrmica.
h) Sensor i indicador de pressió d'oli
El sensor de pressió d'oli envia un senyal a un indicador del quadre d'instruments. El llum d'advertència de la pressió de l'oli és crucial: s'encén quan la pressió baixa per sota d'un llindar segur.
4. Tipus de sistemes de lubricació
a) Sistema de càrter humit
Més comú en cotxes i motocicleta Diàriament. L'oli s'emmagatzema en un càrter d'oli sota el motor i es fa circular per una bomba. Els avantatges són la simplicitat i el baix cost. L'inconvenient és que en condicions extremes (cantons pronunciats, conducció tot terreny intensa), l'oli es pot morir de menjar si el càrter i el deflector estan mal dissenyats.
b) Sistema de càrter sec
L'oli no s'emmagatzema al càrter d'oli del motor, sinó en un dipòsit separat. Una bomba de purga extreu l'oli del càrter i l'envia al dipòsit, i una bomba de pressió subministra oli al motor. Els avantatges inclouen una lubricació més estable en condicions extremes, la possibilitat de muntar el motor més baix (amb un càrter d'oli poc profund) i un millor control de la temperatura. Els desavantatges són més complexos i cars.
5. Camí general de circulació d'oli
El flux de lubricació en una màquina de càrter humit és generalment:
1. L'oli del càrter s'aspira a través del recollidor i el colador.
2. La bomba d'oli pressiona l'oli cap al filtre.
3. L'oli filtrat entra a la galeria principal.
4. L'oli flueix cap al coixinet principal del cigonyal i, a continuació, a través del forat intern del cigonyal, fins al coixinet de la vareta del pistó.
5. L'oli puja al capçal del cilindre per lubricar l'arbre de lleves, els elevadors, els balancins o altres mecanismes de vàlvules.
6. Part de l'oli esquitxa les parets del cilindre i la part inferior del pistó.
7. L'oli torna per la línia de retorn al càrter, arrossegant calor i brutícia.
6. Oli de motor: viscositat i additius
L'oli de motor té dos aspectes importants: l'oli base i els additius. La viscositat indica el "gruix" de l'oli. Els estàndards SAE com ara 0W-20, 5W-30 i 10W-40 indiquen les característiques de l'oli a baixes temperatures (el número abans de la W) i temperatures de funcionament (el número després de la W). Un oli massa líquid pot reduir el gruix de la pel·lícula, mentre que un oli massa espès pot alentir la circulació, especialment durant les arrencades en fred.
Els additius dels olis moderns poden incloure:
– Detergent i dispersant: manté la brutícia dispersa perquè no formi fangs.
– Antidesgast: protegeix durant la lubricació perimetral.
– Antioxidant: evita que l'oli s'oxidi ràpidament a altes temperatures.
– Modificador de fricció: redueix la fricció per a una major eficiència.
– Antiescuma: redueix la formació d'escuma que pot interferir amb la pressió.
– Inhibidor de la corrosió i depressor del punt de fusió.
7. Problemes comuns en el sistema de lubricació
Alguns problemes comuns:
– Baixa pressió d'oli: pot ser causada per una quantitat insuficient d'oli, una bomba desgastada, coixinets solts, fuites internes o un filtre obstruït.
– Fuites d'oli: per la junta del càrter d'oli, el segell del cigonyal, un filtre solt o el tap de farciment.
– L'oli s'embruta ràpidament/forma fangs: els intervals de canvi són massa llargs, el motor sovint s'sobreescalfa o la qualitat de l'oli no és adequada.
– Oli escumós: el nivell d'oli és massa alt, l'oli no és adequat o ha entrat aire al sistema.
Els símptomes a tenir en compte inclouen l'encesa del llum de pressió de l'oli, soroll/cops del motor, augment de les temperatures i consum excessiu d'oli.
8. Manteniment bàsic del sistema de lubricació
El tractament més eficaç i senzill és:
1. Comproveu el nivell d'oli regularment amb la vareta quan el vehicle estigui sobre una superfície plana.
2. Canvieu l'oli segons els intervals del fabricant (en funció del quilometratge o del temps).
3. Canvieu el filtre d'oli cada vegada que canvieu l'oli o segons les recomanacions.
4. Utilitzeu les especificacions d'oli recomanades (SAE i API/ACEA/ILSAC).
5. Comproveu si hi ha fuites i l'estat de les juntes/segells.
6. Eviteu l'hàbit d'accelerar el motor a tota velocitat quan l'oli no ha circulat perfectament, sobretot durant les arrencades en fred.
Tancament
El concepte bàsic del sistema de lubricació d'un motor d'automòbil se centra en mantenir una pel·lícula d'oli estable entre els components mòbils. Mitjançant la circulació d'oli pressuritzat, la filtració, la regulació de la pressió i la gestió de la temperatura, la lubricació permet que el motor funcioni de manera eficient, sostenible i segura. Comprendre els components i els principis de funcionament del sistema de lubricació ajuda els usuaris i els tècnics a diagnosticar problemes més ràpidament i a determinar el manteniment adequat. Amb l'oli adequat i un manteniment regular , es pot reduir significativament el risc de desgast prematur i danys greus al motor.
