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Olio ai Cavalli! – Lubrificazione del Motore – Parte 3

La prima parte di questo articolo la puoi trovare QUI
La seconda parte di questo articolo la puoi trovare QUI

OCCHIO AI CUSCINETTI

Gli altri componenti che necessitano di un copioso flusso d’olio per godere di una adeguata refrigerazione sono le bronzine. In effetti la quantità ad esse inviata è notevolmente superiore a quella che sarebbe necessaria per la sola funzione lubrificante. Il fatto è che questi componenti (in particolare le bronzine di biella) non possono giovarsi direttamente della asportazione di calore da parte del sistema di raffreddamento del motore; un continuo e cospicuo flusso di olio diventa pertanto essenziale per evitare che la loro temperatura di lavoro possa raggiungere valori inaccettabili. Tra bronzina e perno esiste un piccolo gioco diametrale, attraverso il quale deve passare il lubrificante. Questa restrizione, unita alla notevole quantità di liquido che deve passare nell’unità di tempo, fa sì che nel circuito di mandata si instauri una considerevole pressione.

GABBIA RULLI OLIO MT
I cuscinetti di banco e di biella a rotolamento richiedono una quantità di olio piuttosto ridotta; anche la pressione nel circuito è modesta.

Nei motori che al posto delle bronzine impiegano cuscinetti a rotolamento (oramai si tratta solo dei monocilindrici e di pochi bicilindrici), la pressione nel circuito è di gran lunga inferiore perchè di olio i cuscinetti stessi ne richiedono meno e inoltre lo spazio a disposizione per il passaggio del lubrificante è notevolmente maggiore (si pensi ai vani tra rullino e rullino…).
Per dare un’idea dei valori in gioco, i moderni motori con cuscinetti di banco e di biella hanno pressioni nel circuito di mandata dell’ordine di 3,5 – 5,5 bar (a una temperatura generalmente dell’ordine di 90 – 100 °C e a un regime di riferimento che spesso non è lontano da quello di coppia massima) e impiegano pompe con una portata che indicativamente è compresa tra 12 e 36 litri/CV h. Nei motori con cuscinetti a rotolamento i valori in questione sono soltanto attorno a 0,2 – 0,8 bar (a un regime di controllo in genere dell’ordine di 2.000 o 3.000 giri/min) e 4 – 8 litri/CV h rispettivamente. Nei motori che raggiungono regimi di rotazione molto elevati, se l’olio destinato a lubrificare le bronzine di biella entra nell’albero attraverso canalizzazioni radiali praticate nei perni di banco, deve vincere una considerevole forza centrifuga, il che rende necessario l’impiego di una elevata pressione e comporta quindi un forte assorbimento di potenza da parte della pompa. Per questa ragione ove possibile si immette l’olio in una canalizzazione assiale (praticata in una estremità dell’albero). E’ questo il caso di diversi motori bicilindrici (nei quali i perni di banco hanno un diametro considerevole) e generalmente dei motori progettati per le competizioni ai massimi livelli, che raggiungono regimi di rotazione altissimi. 

NEI MOTORI DA CORSA

Nei motori nati esclusivamente per impiego agonistico ai massimi livelli (motoGP) si adottano circuiti di lubrificazione a carter secco con le camere di manovella che vengono mantenute in depressione. Grazie a questa soluzione, le parti mobili (bielle, contrappesi e manovelle dell’albero) si trovano a dover fendere un fluido “rarefatto”, che ostacola assai meno il loro movimento. Gli effetti sono tutt’altro che trascurabili, in termini di rendimento meccanico; portando la pressione nelle camere di manovella da 1,0 (atmosferica) a 0,5 bar, si può guadagnare qualcosa come il 3 – 4 % , in fatto di potenza massima. Nei motori di serie ultrasportivi, in genere, per ridurre già in partenza la quantità di olio che arriva alle camere di manovella, le canalizzazioni di ritorno del lubrificante dalle teste non sono collegate con tali zone del basamento, ma passano esternamente, in modo da fare arrivare il liquido direttamente alla coppa. Nei motori automobilistici di Formula Uno, che oggi sono tutti a otto cilindri, si è arrivati ad impiegare anche più di dieci pompe di recupero (due per ogni camera di manovella più una o due per ogni testa), oltre a quella di mandata. L’assorbimento è considerevole ma evidentemente il gioco vale la candela.

Yamaha_YZR-M1_engine
Qui sopra il motore motoGP della Yamaha YZR M1

VISCOSITA’ E RENDIMENTO MECCANICO

Banco OLIO MT55
Qui sopra si notano le finestrature nei supporti di banco.

La considerevole variazione della viscosità dell’olio in funzione della temperatura ha anche altre conseguenze, oltre a quella già descritta. Tanto per cominciare, la resistenza al moto è massima a freddo e diminuisce mano a mano che il motore si riscalda, avvicinandosi alla temperatura di regime. Passando da 25 a 100 °C le perdite per attrito possono diminuire di qualcosa come il 70 %. Inoltre, a caldo di olio ne circola di più, attraverso il motore; è infatti minore la quantità che, nell’unità di tempo, fuoriesce dalla valvola limitatrice. Allo stesso regime, portando la temperatura dell’olio da 90 a 130 °C la pressione nel circuito di mandata può subire una diminuzione dell’ordine di 0,7 bar (qui come ovvio entrano in gioco anche le caratteristiche dell’olio impiegato; fondamentale è il suo indice di viscosità, che indica di quanto varia la viscosità stessa in funzione dei cambiamenti di temperatura).
L’olio non deve comunque mai lavorare a una temperatura troppo elevata; in tal caso infatti la capacità di carico del velo lubrificante diventerebbe insufficiente, il materiale antifrizione delle bronzine entrerebbe in crisi, etc… Sempre restando in tema di legame tra assorbimento di potenza e viscosità dell’olio, le esperienze effettuate di recente da una nota Casa automobilistica hanno mostrato come, a 100 °C e in eguali condizioni di funzionamento, passando da un 15W- 40 a un 5W-30 le perdite per attrito, in uno stesso motore, subiscano una diminuzione di circa il 20 % (il che può tradursi in un incremento di potenza dell’ordine del 3%).

BANCO OLIO MT
L’olio è essenziale per il raffreddamento delle bronzine oltre che per la loro lubrificazione.

ATTENTI AL MONTAGGIO!

Le pompe sembrano sempre a posto ma non è detto che lo siano invariabilmente. Si impone pertanto un attento controllo (in particolare, del gioco assiale degli ingranaggi o dei rotori e dello stato delle superfici che chiudono il vano di lavoro alle due estremità), prima del montaggio del motore. All’atto della installazione, tutti gli organi mobili devono essere lubrificati accuratamente (i primi attimi di funzionamento sono i più critici e l’olio non arriva immediatamente a tutti i componenti…). Particolarmente critica la situazione si rivela in genere per le bronzine e per l’accoppiamento camma-cedente (punteria o bilanciere). Alcuni costruttori prescrivono di impiegare particolari lubrificanti (ad esempio, pasta al bisolfuro di molibdeno, o olio opportunamente additivato). Spesso sono gli stessi fabbricanti degli alberi a camme speciali che forniscono un lubrificante di montaggio specifico. Dopo che il motore è stato assemblato, i migliori specialisti provvedono in genere a riempire il circuito con olio e ad “innescare” opportunamente la pompa. Le avvertenze non finiscono qui perché anche i primi minuti di impiego dopo l’avviamento di un motore elaborato (o da corsa) sono di notevole importanza. Essenziale è non far funzionare il motore al minimo, ma mantenerlo per diversi minuti a un regime dell’ordine di 2.200 – 2.500 giri/min. La cosa è importante tanto per ridurre le pressioni di contatto tra camme e cedenti quanto per assicurare un adeguato flusso di olio ai vari componenti (al minimo, ne gira pochino…). 

About TDM Staff

Sono un motociclista a tempo pieno. Adoro condividere le mie esperienze scrivendo articoli sul web grazie anche alla collaborazioni di realtà importanti nel settore. Fin da bambino ho sempre sognato di fare qualcosa a contatto con le moto, e ora eccomi qua a condividere la mia passione più grande. Con Voi.

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