Il consumo di olio lubrificante

di Massimo Clarke

Non solo carburante: i motori consumano anche lubrificante, anche se oggi in misura molto limitata rispetto al passato. Ecco perché | <i>M. Clarke</i>

di Massimo Clarke

25 agosto 2015

Fino a non molti anni fa i rabbocchi di olio si rendevano necessari con una certa frequenza. I controlli del livello dovevano essere effettuati spesso, quasi ogni volta che si faceva il pieno. Non per nulla all’atto del rifornimento l’addetto del distributore chiedeva quasi sempre «controlliamo l’acqua e l’olio? ».

La situazione, che era comunque già molto buona rispetto al passato, è ulteriormente migliorata con l’evolversi della tecnica. Nonostante questo, un leggero consumo di olio è fisiologico e quindi anche oggi l’esigenza di dare periodicamente un’occhiata al livello rimane. In molti casi i costruttori dotano le loro vetture di una spia che avvisa il conducente quando esso si avvicina al minimo; questa informazione viene evidentemente considerata più importante di quella relativa alla insufficiente pressione nel circuito di mandata.

La cosa del resto è abbastanza logica perché un malfunzionamento della pompa, come pure un malfunzionamento della valvola limitatrice, costituisce una eventualità assolutamente eccezionale. Chi ha mai avuto problemi di questo genere? E poi, se durante la marcia della vettura si dovesse accendere la spia della pressione, sarebbe ormai troppo tardi…

: Nei motori con distribuzione mono o bialbero alla testa viene inviato molto olio. Per ridurre al minimo assoluto la quantità che può passare tra gli steli delle valvole e le guide si impiegano appositi paraoli

Oggi consumano meno

Da molto tempo il consumo d’olio si è attestato su valori molto modesti, grazie ai grandi progressi compiuti nel settore dei segmenti e degli elementi di tenuta piazzati sopra le guide delle valvole. Questi ultimi sono dei piccoli paraoli che non impediscono proprio del tutto il passaggio dell’olio tra gli steli delle valvole e le guide ma lo riducono comunque a valori estremamente bassi (un minimo di lubrificazione è comunque necessario).

Una volta i motori avevano quasi tutti la distribuzione ad aste e bilancieri e di olio alla testa ne veniva inviato molto poco; in genere di questi elementi di tenuta non vi era quindi bisogno. Nei motori con distribuzione mono o bialbero, che da tempo dominano la scena, la presenza di questi paraoli è però assolutamente indispensabile. Per lubrificare in maniera adeguata l’albero a camme e le punterie (o i bilancieri) in questi casi alla testa viene inviata una cospicua quantità di olio.

Non di rado si tratta di anche oltre il 30% del volume totale che la pompa immette nel circuito di mandata. Inoltre occorre considerare che nel condotto di aspirazione in certe condizioni di funzionamento (rilascio, carichi parziali) ci può essere una depressione molto considerevole, che tende in effetti a richiamare olio attraverso il ridottissimo spazio esistente tra lo stelo delle valvole e le guide. Al montaggio il gioco diametrale tra i componenti in questione è dell’ordine di qualche centesimo di millimetro soltanto.

: Il disegno mostra una tipica segmentatura degli anni Ottanta, assai simile a quelle odierne. Vengono impiegati due segmenti di tenuta e un raschiaolio, del tipo a feritoie

I segmenti

I segmenti svolgono una funzione di importanza assolutamente vitale. Devono infatti impedire (ma la tenuta perfetta non è realizzabile; nel caso del lubrificante, non sarebbe neanche opportuna) il passaggio dei gas e dell’olio tra ciascun pistone e la canna nella quale esso è alloggiato. Non si tratta di un compito facile.

Il pistone si muove alternativamente nei due sensi, invertendo la direzione del suo movimento in corrispondenza dei due punti morti. In un moderno motore a ciclo Otto a 6000 giri/min accelera da zero alla velocità massima (che in genere è dell’ordine di una trentina di metri al secondo o poco più, corrispondenti a 110-120 km/h) e viceversa ben 200 volte al secondo. Durante il funzionamento del motore la biella si inclina ora da un lato ora dall’altro, con un movimento pendolare fulcrato nell’asse dello spinotto; siccome il pistone è montato nel cilindro con un certo gioco, ciò significa che in corrispondenza dei punti morti esso nel cambiare lato di appoggio all’interno della canna compie un piccolo movimento trasversale.

Mentre accade tutto questo, in tempi che come detto sono brevissimi, i segmenti devono continuare a mantenere tutta la loro superficie di lavoro in contatto con la canna, cosa indispensabile per impedire il passaggio dei fluidi nei confronti dei quali devono fare tenuta.

: I segmenti dei motori a benzina oggi sono molto spesso in acciaio e hanno riporti a basso attrito e ridotta usura sulle superfici di tenuta. Si può osservare la molla espanditrice del raschiaolio

A rendere la situazione ancora più gravosa c’è il fatto che la canna non è perfettamente cilindrica; lievissime imperfezioni geometriche sono infatti inevitabili. Grazie alla loro elasticità (alla quale nel caso dei primi due si aggiunge la spinta esercitata dai gas) i segmenti devono essere in grado di copiare sempre perfettamente le pareti delle canne dei cilindri. Devono però farlo esercitando un carico radiale il più possibile contenuto, per limitare le perdite per attrito. La cosa è tutt’altro che facile, ma in questo settore sono stati compiuti comunque grandi passi avanti negli ultimi decenni.

Le canne

Per quanto riguarda il consumo di olio, è naturalmente di grande importanza anche la finitura delle canne. La soluzione classica prevede che sulle pareti di queste ultime venga realizzata, mediante levigatura con pietre abrasive rotanti e traslanti, una serie di piccoli solchi che si intersecano con un certo angolo in modo da formare un “reticolo” in grado di trattenere e distribuire il lubrificante, ma al tempo stesso di assicurare una adeguata superficie portante.

Un consumo di olio più alto del normale è in genere causato da uno o più paraoli delle guide che hanno perso elasticità, da un eccessivo gioco tra pistone e cilindro, da un gioco troppo elevato dei segmenti nelle loro cave o da una eccessiva usura dei segmenti

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Di recente sono stati messi a punto alcuni riporti a basso coefficiente di attrito nei quali sono presenti piccolissimi pori in grado di trattenere l’olio. A ridurre il passaggio del lubrificante provvede il segmento raschiaolio, con un lieve aiuto da parte del segmento di tenuta montato nella seconda cava del pistone. Una piccolissima quantità di olio deve comunque passare, in modo da assicurare la lubrificazione del primo e del secondo segmento.

In aggiunta ai paraoli delle guide delle valvole e al gruppo segmenti-canne, ai fini del consumo di olio da parte del motore hanno una notevole importanza anche la volatilità dell’olio a caldo (e qui sono particolarmente OK i sintetici delle ultime generazioni) e le caratteristiche del sistema di sfiato.

: Per quanto possano essere lavorate con cura, le canne dei cilindri (qui una viene controllata per mezzo di un alesametro) hanno una geometria che si scosta lievemente da quella geometricamente perfetta. Ciò rende più impegnativo il compito dei segmenti

Un consumo di olio più alto del normale è in genere causato da uno o più paraoli delle guide che hanno perso elasticità, da un eccessivo gioco tra pistone e cilindro, da un gioco troppo elevato dei segmenti nelle loro cave o da una eccessiva usura dei segmenti stessi. Molti costruttori indicano nei libretti di uso e manutenzione delle loro vetture il massimo consumo di lubrificante che ancora può essere ritenuto accettabile.

Consumo olio: diamo i numeri

All’inizio del XX secolo i motori automobilistici avevano consumi d’olio impressionanti; valori dell’ordine di oltre 10 litri ogni 1000 km erano ritenuti normali, fino al 1910.

In seguito la situazione è progressivamente migliorata; ancora negli anni Cinquanta però per ottenere consumi accettabili in molti casi era necessario impiegare due raschiaolio per ogni pistone. In seguito il grande miglioramento nel settore dei segmenti ha consentito di impiegarne uno soltanto e di arrivare ai valori odierni.

Da diverso tempo a questa parte un consumo dell’ordine di 500 cm3 ogni 1000 km è ritenuto soddisfacente, ma in molti motori, dopo un breve assestamento iniziale, ci si attesta su valori inferiori a 150 cm3.

: Di recente hanno iniziato ad essere impiegati in misura via via crescente riporti superficiali per cilindri applicati con tecnologie innovative. Hanno un basso attrito e un’ottima capacità di ritenzione dell’olio

Nonostante questo, alcuni costruttori considerano (o almeno consideravano fino a qualche anno fa) tutto sommato ancora accettabili, per certi motori di loro produzione, consumi dell’ordine di un litro di olio ogni 1000 km. Si tratta comunque di casi abbastanza rari.

In questo campo esiste quindi una notevole variabilità, senza che ci siano controindicazioni di ordine meccanico o funzionale. Secondo due noti produttori tedeschi di segmenti, oggi sono comunque possibili consumi di lubrificante dell’ordine di 0,15-0,40 g/CV h, e questi valori vengono effettivamente raggiunti dalla maggior parte dei motori a ciclo Otto.

Può essere interessante sapere che nei motori di Formula Uno aspirati di 3000 cm3 dei primi anni Duemila il consumo di olio era in genere dell’ordine di 400 cm3 ogni 100 km, corrispondenti a quattro litri ogni 1000 km!