Het olieverbruik is een probleem geworden omdat de olieverversingsintervallen nu oplopen tot 10.000 of meer mijlen en omdat moderne motoren zo weinig olie verbruiken dat veel autobezitters vergeten het oliepeil van hun motor regelmatig te controleren. Erger nog, veel eigenaren zullen hun motor vaak zonder olie laten lopen omdat ze niet weten hoe ze het oliepeil moeten controleren. Om die reden worden oliepeilwaarschuwingssystemen standaarduitrusting voor veel voertuigen.
Dat gezegd hebbende, ken ik geen specifiek nummer dat zou duiden op overmatig olieverbruik voor een specifiek voertuig. Een marge voor het olieverbruik van een nieuwe motor kan een liter olie zijn tijdens de eerste inbraak. Na het inrijden zou het olieverbruik zich dan moeten stabiliseren op misschien een liter per 2.000 of 3.000 mijl. Voor motoren met 150.000 of meer mijlen op de teller, zou het verbruiken van een liter olie per 2.000 mijl geen probleem moeten zijn. Naarmate motoren slijten, kan het gecombineerde verlies door externe en interne olielekken het olieverbruik verhogen tot één liter per 1.000 mijl, wat geen probleem zou moeten zijn als de bougies niet vervuild raken met olie-as of de uitlaat niet zichtbaar uitstraalt olierook.
Ervan uitgaande dat de motor geen duidelijke externe lekkage heeft bij de krukasafdichtingen, oliecarter, distributiedeksel of cilinderkop- en nokkenasdekselpakkingen, laten we eens kijken hoe motorolie de verbrandingskamer kan binnendringen via interne lekken. Een voorbeeld van interne lekkage is dat de asafdichtingen van de turbocompressor olie lekken in de motorinlaat, zoals blijkt uit de coating van motorolie in de leidingen tussen de turbocompressor en de motor. Als het inlaatspruitstuk op sommige V-blokmotoren het bovenste carter afdicht, kan olie binnenkomen via een of meer pakkingen van de inlaatpoort. Evenzo kunnen versleten of gebarsten inlaatklepsteelafdichtingen olie lekken door de klepgeleiders, vooral tijdens vertraging en langdurig stationair draaien.
In beide gevallen kunnen de bougies wat olie-asophoping vertonen aan de kant van de elektrode die naar de inlaatkleppen is gericht. Olielekkage via de uitlaatklepgeleiders komt niet zo vaak voor, aangezien de normale uitlaatstroom positieve druk genereert. Aan de andere kant gaat het meeste olieverbruik via de zuigers en zuigerveren, en dat is waar ons verhaal vervolgens naartoe gaat.
Oliewassen is een indicatie dat motorolie door de zuigerveren gaat (zie foto 1). Laten we eens kijken naar het ontwerp van de zuiger en zuigerveer om een beter inzicht te krijgen in het olieverbruik dat met de zuigerveren te maken heeft. Veel topringen zijn bijvoorbeeld plat met een bolle of tonvormige buitenrand die een molybdeen inleg bevat. De moly-inlay houdt olie vast en is bestand tegen hoge verbrandingstemperaturen.
De tweede compressiering helpt niet alleen de verbrandingsdruk af te dichten, maar schraapt overtollige olie in het motorcarter (zie foto 2). In tegenstelling tot de bovenring is de tweede ring schotelvormig, waarbij alleen de onderrand van de ring contact maakt met de cilinderwand. Wanneer de verbrandingsdruk toeneemt, wordt de tweede ring platgedrukt tegen het land van de zuigerveer, waardoor de volledige buitenbreedte van de ring tegen de cilinder wordt gedrukt om verbrandingsgassen in de cilinder af te dichten. Wanneer de ring niet wordt belast, keert hij terug naar zijn schotelvormige configuratie, waardoor de onderrand van de ring overtollige olie in het carter schraapt.
De enige taak van de onderste of derde zuigerveer is om overtollige motorolie in het carter te schrapen. In de meeste gevallen is de derde ring een driedelig ontwerp bestaande uit een geventileerde ringexpander en twee stalen rails die over de expander passen. Door de geventileerde expander en zuigerveergroef kan overtollige olie naar de binnenkant van de zuiger en in het carter stromen (zie foto 3).
Om aan de emissienormen te voldoen, hebben fabrikanten de speling tussen zuiger en cilinder verminderd. Als we een 2013 Mazda 2.5-liter Skyactiv-motor met 16 kleppen als voorbeeld gebruiken, is minimaal 0,0010” en maximaal 0,0017” de standaard gespecificeerde speling tussen zuigers en cilinders voor nieuwe motoren.
Ter vergelijking:de spelingen waren bijna het dubbele van die in oudere motorontwerpen om thermische uitzetting mogelijk te maken. Aangezien moderne aluminium zuigers met een hoog siliciumgehalte veel minder thermische uitzetting ervaren, biedt 0,001” voldoende oliespeling tussen de zuiger en een nauwkeurig bewerkte cilinder. Deze nauwe speling van de zuigerrok en nauwkeurig bewerkte cilinders houden de zuigerveren ook haaks op de cilinderwand voor een veel betere compressie en olieringafdichting (zie foto 4).
In de tussentijd verminderen de meeste lichte motoren de roterende wrijving door gebruik te maken van smalle, lage spanning zuigerveren. Zuigerveren met lage spanning hebben ook de neiging om langer mee te gaan vanwege minder druk in de omtrek tegen de cilinder. Als laatste zorgen verbeterde cilinderboring en "geplateerde" cilinderhoontechnieken ervoor dat de zuigerveren snel in de cilinderwand passen. Na het inlopen blijft er een grover, onderliggend gearceerd patroon in de cilinder achter om de zuigerveren en de bovenste cilindergebieden goed gesmeerd te houden.
De speling van de drijfstanglagers is van invloed op het olieverbruik omdat de zuiger en cilinder spatgesmeerd zijn door olie die door het drijfstanglager en op de cilinderwand gaat. Bij onze Mazda SkyActiv-motor moet olie door een lagerspeling van 0,0011” tot 0,0020” gaan voordat deze de cilinderwand kan bereiken. Onthoud dat een verdubbeling van de speling van de drijfstanglagers de oliestroom naar de zuigerveren verviervoudigt, wat het olieverbruik drastisch kan verhogen.
De motorolie moet dan door een oliespeling van 0,0001 inch tussen de zuigermantel en de cilinder gaan voordat deze de zuigerveren bereikt. Het gebruik van olie met een hoge viscositeit in een nieuwe motor vermindert de smering en koeling van zuigerveren met een lage spanning, wat een ernstig probleem kan zijn bij de moderne krachtige motoren met turbocompressor.
Een ander probleem met het gebruik van olie met een hoge viscositeit is dat het kan voorkomen dat zuigerveren met een lage spanning in contact komen met de cilinderwand, wat het olieverbruik kan verhogen.
Zoals hierboven vermeld, smeert olie die van de krukas slingert niet alleen de ringen, maar koelt ze ook af. Omdat olie met een hoge viscositeit de oliestroom door het drijfstanglager vermindert, worden de cilindersmering en koeling negatief beïnvloed.
Terwijl we aan de ene kant proberen de oliestroom naar de zuigerveren te verminderen, moet de oliefilm aan de andere kant de bovenkant van de cilinderwand bereiken. Hoogviskeuze generieke oliën smeren mogelijk niet voldoende de bovenste en tweede zuigerveren, vooral tijdens koude start. Het vlampunt van de olie moet ook hoog genoeg zijn om bestand te zijn tegen verdampen bij hoge cilinderwandtemperaturen. Door niet-synthetische basisoliën in synthetische toepassingen te gebruiken, kan deze oliefilm tijdens de verbranding worden weggebrand, terwijl synthetische oliën de neiging hebben om in de bovenste cilinder op hun plaats te blijven.
In vrijwel alle gevallen beschermen synthetische oliën niet alleen de bovenste cilinder, maar ook de bovenste en tweede zuigerveren tegen kortstondig microlassen aan de cilinderwand tijdens zware rijomstandigheden. Naarmate er meer kilometers worden gemaakt, houden synthetische oliën de zuigers ook vrij van vernisafzettingen die ertoe kunnen leiden dat zuigerveren met een lage spanning in hun groeven blijven plakken.
Samengevat, het volgen van de aanbevolen onderhoudsintervallen en het gebruik van gespecificeerde motoroliën helpt een groot deel om overmatig olieverbruik bij moderne motoren te voorkomen.
