Olje tudi za več motorne moči!

Poti olja v zgorevalni prostor.

Klasična vloga olja je mazanje delov motorja, ker se s tem zmanjšuje trenje in potrebna moč za gibanje delov. Poleg tega ima olje še stranske vloge, ki jih v glavnem ne upoštevamo ali pa so zanemarljive glede na vplive. Ker pa se pogoji za motorje z notranjim zgorevanjem vse bolj zaostrujejo, je čedalje bolj jasno, da postaja olje, posebej pri bencinskem motorju, pravzaprav zaviralec za nadaljni razvoj. Zanimivo pri vsem tem je, da so zaviralne lastnosti lahko tudi pozitivne, saj lahko tudi izboljšajo lastnosti motorja!

Motorno olje je sestavljeno iz bazičnega olja z določeno molekularno sestavo in dodatkov (aditivov), kar skupaj določa fizikalne lastnosti (sposobnost uparjanja, površinsko napetost, …). Glede na sposobnost vžiga (reaktivnosti) ali bolj preprosto koliko časa potrebuje olje, da se vžge (čas med vbrizgom in vžigom), pa ga ocenjujemo s primerjalnim številom. To je cetansko število (CŠ), kot ga določamo tudi dizelskemu gorivu. Zanimivo pri tem je, da je CŠ olja približno dvakrat večje (CŠ = 85) kot pri dizelskem gorivu! Iz tega sledi, da se bodo pare olja pri potrebnih pogojih vžgale prej kot pri dizelskem gorivu. Nasprotne lastnosti pa označuje primerjalno število pri bencinu, oktansko število (OŠ), ki označuje odpornost bencina proti samovžigu. Kontroliran vžig zmesi bencina in zraka v bencinskem motorju se doseže z iskro na svečki, če pa se zmes vžge sama, govorimo o samovžigu, ki ima za posledico (neljubo) klenkanje. To povzroči v valju visoke tlačne valove, zaradi katerih nastanejo mikro razpoke v materialu, pride pa tudi do sproščanja prekomerne toplote, ki segreva dele zgorevalne komore, kar pripelje do raztezanja bata, zaribavanja in razpada materiala.

Razmerje med oktanskim (OŠ) in cetanskim (CŠ) številom za dizelsko gorivo. Vidimo, da sta vrednosti v medsebojni odvisnosti.

In kje olje pride v valj? Po sesalni cevi iz oljne posode, preko vodil ventilov, olje je tudi na steni valja in uhaja mimo batnih obročkov. Čeprav so te količine majhne, so dovolj velike, da preprečujejo povečanje prostorniskega razmerja.

Za Ottov proces je značilno, da poteka dovod toplote – zgorevanje – po izohori, to je pri nespremenjeni prostornini. Mimogrede se lahko omeni, da ima Ottov proces višji izkoristek kot Dieselov, kjer poteka dovod toplote po izobari – torej pri nespremenjenem tlaku. V praksi bi to pomenilo, da v trenutku, ko je bat v zgornji mrtvi legi, zgori celotna količina zmesi. Seveda temu ni tako, ampak čim hitreje zgoreva zmes, tem bolj se približamo temu idealu. V teoriji in tudi v praksi pa velja tudi, da čim višje je prostornisko razmerje, tem višji izkoristek doseže proces oziroma motor.

Morda bi tu bilo zanimivo predstaviti dve zgodbici in sicer o dizelskih in o dvotaktnih bencinskih motorjih. Starejši dieselski motorji, ki so bili že malo prizadeti z obrabo in se je od njih na cesti pričakovalo veliko, so, ko so bili primerno segreti, nenadoma postali nekontrolirano poskočni. Zaradi visoke temprature olja v oljni posodi so se začele ustvarjati oljne pare, ki so uhajale preko batnih obročkov v valj. Takrat so praktično v trenutku spremenile dizelski motor v ottovega, kar je trajalo, dokler olje ni pošlo.

Druga zgodba se dogaja pri dvotaktnih motorjih, posebej pri dirkalnih, kjer se iz podobnega razloga (olje v zmesi goriva in zraka) paktično ni mogoče izogniti neljubemu in škodljivemu klenkanju. Zato je težko razumeti, zakaj se to stanje ni popravilo, saj je za to edini krivec olje.

Če sedaj strnemo v celoto, vidimo, da je olje škodljivo za bencinski motor zaradi povzročanja klenkanja, kar onemogoča dvigniti prostornisko razmerje in s tem pridobiti na boljšem izkoristku oziroma manjši porabi goriva ter večji moči.

Olje bencinskemu motorju ni škodljivo, če dosežemo, da ima mazalno olje čim nižje CŠ, hkrati pa v primernem trenutku uvedemo v motor olje z visokim CŠ. To je mogoče doseči (ena izmed možnosti) z dvofazno šobo (bencin/olje), ki olje neposredno brizga v valj. Ker so oljne pare bolj reaktivne, se bo zmes hitreje vžgala; s tem se bolj približamo izohori, izbere se lahko predvžig bližje zgornji mrtvi legi (ZML), kar pomeni manj potrebnega dela pri stiskanju, zato ga ostane več na gredi. Ker se dodaja olje z visokim CŠ kontrolirano, je mogoče povečati prostornisko razmerje, zaradi hitrega zgorevanja pa so lahko tudi temperature nižje. Posledica vsega tega je višji izkoristek, manjša poraba goriva, večja moč in pričakovana nižja koncentracija dušikovih oksidov. S primernim dovodom olja, krmiljenjem in seveda sestavo je mogoče predvideti približno 10 do 13 odstotkov izboljšanje pri porabi goriva in na moči pri bencinskem motorju.

Klenkanje, strah in trepet snovalcev (bencinskih) motorjev.

Izrabe te teorije sicer v praksi ne srečujemo pogosto, pa vendarle. Eden takšnih primerov je v svetu motorjev za dirkalnike Formule 1, kjer inženirji izkoriščajo vsako najmanjšo možnost za pridobivanje dodatnih kilovatov. To je tudi eden od razlogov, da FIA omejuje količino porabe motornega olja, ravno zadnja omejitev pa je privedla do manipulacij v moštvu Mercedes.

Kdo ve, koliko časa bodo avtomobile še poganjali motorji z notranjim zgorevanjem. A če bo to še nekaj časa, ni izključeno, da bodo inženirji tudi pri motorjih za avtomobile za vsakdanjo uporabo izrabili možnosti, ki jih ponuja ta, pravkar opisana teorija.

Aci Bizjan

Slike: arhiv AB