Affidabilità del motore a gas: comprensione del consumo di olio motore

Questo articolo spiega i meccanismi che influenzano il consumo di olio lubrificante nei motori a gas stazionari. Spiega le conseguenze positive e negative del consumo di petrolio. Discute l'importanza di considerare il contenuto di ceneri d'olio quando si seleziona un olio lubrificante per motori a gas e sottolinea l'importanza del monitoraggio del consumo di olio nelle operazioni quotidiane.

L'olio lubrificante in un motore a gas stazionario svolge molteplici funzioni critiche. Lubrifica le superfici in movimento relativo tra loro fornendo la separazione di queste superfici attraverso la viscometria del fluido, sigilla l'interfaccia fascia elastica/camicia del cilindro e raffredda le parti del motore, come pistoni e cuscinetti. Con l'ausilio della tecnologia degli additivi, l'olio lubrificante garantisce inoltre protezione contro l'usura durante l'avviamento e contro la corrosione da parte di specie acide, originate dal carburante o da processi di degradazione dell'olio. Infine, cosa ancora più importante, mantiene il motore pulito.

Un tipico circuito di lubrificazione di un motore a gas è costituito da una coppa dell'olio, una pompa dell'olio, un radiatore dell'olio, valvole di controllo della pressione e della temperatura, filtri dell'olio a flusso totale e sistemi di filtraggio secondari. La pompa dell'olio aspira il fluido dalla coppa attraverso un filtro. Successivamente l'olio viene raffreddato nel radiatore dell'olio; una valvola termostatica determina quanto olio passa attraverso il radiatore e quanto lo bypassa per raggiungere la temperatura di ingresso dell'olio desiderata. L'olio scorre attraverso i filtri dell'olio con una finezza che può variare da 20 micron (nominali) a 40 micron (assoluti). Dai filtri dell'olio, l'olio viene alimentato al motore, fornendo i cuscinetti del perno principale e dell'asta, l'albero a camme e il follower, il treno di ingranaggi, i turbocompressori, i bilancieri e gli alberi, i pistoni e le camicie. Gli steli delle valvole e le guide delle valvole normalmente non sono inclusi nel sistema di olio pressurizzato poiché ricevono l'olio dai bilancieri che scorre liberamente sul piano valvole. Tutto l'olio alla fine ritorna nella coppa dell'olio a una temperatura di circa 10°C–15°C (50°F–59°F) più elevata rispetto a quando è entrato nel motore.

Il film d'olio fornisce la completa separazione dei cuscinetti e dei perni dell'albero motore. All'avvio si forma un cuneo idrodinamico in cui quanto più velocemente l'albero scorre nel cuscinetto o quanto maggiore è la viscosità del fluido, tanto più spesso sarà il film d'olio. La velocità ridotta, la viscosità ridotta e l'aumento del carico riducono lo spessore del film d'olio. Viene inoltre creato un cuneo idrodinamico tra l'anello del pistone e l'interfaccia della parete del rivestimento per fornire la separazione di queste superfici metalliche; questo film d'olio funge anche da tenuta per i gas di combustione.

Per una corretta lubrificazione degli steli e delle guide delle valvole di aspirazione e scarico è necessaria una quantità minima di flusso d'olio. Attraverso il gioco tra la guida e lo stelo della valvola, una piccola quantità di olio entrerà nel flusso del gas. Questo olio raggiungerà le sedi delle valvole di aspirazione e le proteggerà. Tuttavia, sul lato di scarico, il flusso del gas di scarico impedirà che raggiunga le sedi delle valvole di scarico. Questi invece sono protetti con la cenere dell'olio bruciato nella camera di combustione.

Il consumo di olio nei motori a gas stazionari è una funzione normale e necessaria per un funzionamento sano. I produttori di motori a gas tengono conto di questo aspetto nella progettazione dei loro motori, poiché è necessaria una determinata quantità di consumo di olio. Ogni produttore di motori ha la propria gamma di ciò che è o non è accettabile in relazione al tasso di consumo, spesso fornito ai proprietari in grammi per kilowattora (g/kWh). Nei motori moderni, i tassi di consumo di olio tipici vanno da 0,05 g/kWh a 0,15 g/kWh e tendono ad aumentare man mano che il motore si avvicina all'intervallo di revisione pianificato. I tassi di consumo di olio nei motori a carico leggero sono generalmente leggermente più elevati.

Anche il tasso di consumo di olio può avere un impatto sulla durata utile di un riempimento di olio. Un basso consumo di olio può significare una piccola quantità di olio fresco, che può ridurre la potenziale durata dell'olio. Un maggiore consumo di olio motore aumenta il tasso di reintegro di olio nuovo, il che può contribuire a prolungare la durata di servizio dell'olio, a condizione che il maggiore consumo di olio non coincida con un aumento del trafilamento.