Λύσεις στις 9 ερωτήσεις της §4.9 (Ερωτήσεις-Ασκήσεις Q2-Q10, η Q1 «σχεδιάστε διάγραμμα ροής λαδιού» εξαιρέθηκε ως αμιγής άσκηση σχεδίασης): ο συμβολισμός SAE 20W50 και τα πολύτυπα λάδια, η αντλία λαδιού (κίνηση, γραναζωτή/λοβών τύποι), οι τύποι φίλτρων λαδιού, το σύστημα ανακύκλωσης αναθυμιάσεων στροφαλοθαλάμου (βαλβίδα PCV), η χωρητικότητα Empty-Full του δείκτη λαδιού, η λειτουργία της προειδοποιητικής λυχνίας πίεσης λαδιού στην εκκίνηση, η πλήρης διαδρομή του λαδιού στο σύστημα λίπανσης με αναγκαστική κυκλοφορία, και η θέση της ανακουφιστικής βαλβίδας υπερπίεσης (by-pass).
Ερώτηση: Εξηγήστε τι σημαίνει ο συμβολισμός SAE 20W50.
Απάντηση:
Σύνοψη: Ο συμβολισμός SAE 20W50 δηλώνει ένα λάδι πολλαπλής ρευστότητας (πολύτυπο). Στην τυποποίηση της SAE (Society of Automotive Engineers — Οργάνωση Μηχανικών Αυτοκινήτων των ΗΠΑ), τα πολύτυπα λάδια έχουν δύο αριθμούς: ο πρώτος αριθμός, πριν από το γράμμα W (εδώ το 20), είναι η κατηγορία του δείκτη ιξώδους του λαδιού σε χαμηλή θερμοκρασία (0°F, δηλ. -17,8°C) — το γράμμα W είναι το αρχικό της λέξης Winter (χειμώνας) και σημαίνει ότι το λάδι διαθέτει επαρκή ρευστότητα ώστε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε χαμηλές, χειμερινές θερμοκρασίες, φτάνοντας αμέσως στις τριβόμενες επιφάνειες κατά την ψυχρή εκκίνηση του κινητήρα. Ο δεύτερος αριθμός, μετά το W (εδώ το 50), χαρακτηρίζει την κατηγορία του δείκτη ιξώδους του λαδιού στους 210°F (99°C), δηλαδή στη θερμοκρασία που φτάνει ο κινητήρας όταν είναι πλήρως ζεσταμένος στη κανονική λειτουργία του — ένα «50» δείχνει σχετικά παχύρρευστο λάδι σε αυτή τη θερμοκρασία, ικανό να διατηρήσει σταθερό το πάχος της προστατευτικής λιπαντικής μεμβράνης χωρίς να «λιμνάζει» υπερβολικά λεπτό. Έτσι, το SAE 20W50 είναι ένα λάδι που συμπεριφέρεται σαν «λεπτόρρευστο» λάδι κατηγορίας 20 όταν ο κινητήρας είναι κρύος (εξασφαλίζοντας άμεση λίπανση στην εκκίνηση) και σαν «παχύρρευστο» λάδι κατηγορίας 50 όταν ο κινητήρας είναι ζεστός (εξασφαλίζοντας σταθερή, επαρκή λιπαντική μεμβράνη στη θερμοκρασία λειτουργίας) — αυτή η διπλή συμπεριφορά επιτυγχάνεται με τα ειδικά χημικά πρόσθετα που χρησιμοποιούν οι εταιρείες παραγωγής των πολύτυπων λαδιών.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση: Τι σημαίνει πολύτυπο λάδι;
Απάντηση:
Σύνοψη: (ενδεικτική) Πολύτυπο λάδι (ή λάδι πολλαπλής ρευστότητας) ονομάζεται ένα λιπαντικό που, στον συμβολισμό του κατά SAE, φέρει δύο αριθμούς δείκτη ιξώδους αντί για έναν, όπως π.χ. στο λάδι SAE 10W-50. Στα λάδια μονού τύπου (π.χ. SAE 10, SAE 30 ή SAE 50) ο μοναδικός αριθμός φανερώνει την κατηγορία του λαδιού ανάλογα με το δείκτη ιξώδους του σε μία μόνο θερμοκρασία αναφοράς, τους 0°F (17,8°C) — δηλαδή το λάδι αυτό ταξινομείται μόνο ως προς τη συμπεριφορά του σε χαμηλή θερμοκρασία. Στα πολύτυπα λάδια, αντίθετα, ο πρώτος αριθμός (πριν το γράμμα W) εξακολουθεί να δείχνει την κατηγορία του δείκτη ιξώδους στη χαμηλή/χειμερινή θερμοκρασία (0°F), όπως στα λάδια μονού τύπου, ενώ ο δεύτερος αριθμός, μετά το W, χαρακτηρίζει επιπλέον την κατηγορία του δείκτη ιξώδους σε πολύ υψηλότερη θερμοκρασία, τους 210°F (99°C) — δηλαδή στη θερμοκρασία λειτουργίας ενός ζεστού κινητήρα. Έτσι, ένα πολύτυπο λάδι «καλύπτει» ταυτόχρονα δύο θερμοκρασιακές συνθήκες λειτουργίας με ένα μόνο προϊόν: συμπεριφέρεται ως σχετικώς λεπτόρρευστο (άρα εξασφαλίζει άμεση λίπανση) στην ψυχρή εκκίνηση, και ως πιο παχύρρευστο (άρα εξασφαλίζει σταθερή προστατευτική μεμβράνη) όταν ο κινητήρας ζεσταθεί. Η δυνατότητα αυτή επιτυγχάνεται χάρη σε ειδικά χημικά πρόσθετα που χρησιμοποιούν οι εταιρείες παραγωγής λιπαντικών ειδικά για τα πολύτυπα λάδια, πρόσθετα τα οποία σήμερα κατασκευάζονται έτσι ώστε να μην καταστρέφουν τον καταλυτικό μετατροπέα του αυτοκινήτου.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση: Από πού παίρνει κίνηση η αντλία λαδιού και πόσους τύπους αυτής έχουμε;
Απάντηση:
Σύνοψη: (ενδεικτική) Η αντλία λαδιού παίρνει κίνηση είτε από τον εκκεντροφόρο άξονα (συνήθως μέσω οδοντωτών τροχών και του άξονα του διανομέα), είτε απευθείας από το στροφαλοφόρο άξονα. Αποστολή της είναι να αναρροφά λάδι από την ελαιολεκάνη (κάρτερ) και να το στέλνει, μέσω των σωληνώσεων, με πίεση 2-4 ατμοσφαιρών στα τριβόμενα μέρη του κινητήρα (στο ρελαντί, και μέχρι τις 2.000 στροφές ανά λεπτό, η πίεση αυτή κυμαίνεται μεταξύ 1 και 1,5 ατμοσφαιρών). Χρησιμοποιούνται δύο τύποι αντλιών λαδιού. Ο πρώτος τύπος είναι η αντλία λαδιού με οδοντωτούς τροχούς (γραναζωτή): φέρει δύο γρανάζια, εκ των οποίων το ένα είναι το κινητήριο (παίρνει κίνηση από τον εκκεντροφόρο μέσω του άξονα του διανομέα) και το μεταδίδει στο άλλο, το κινούμενο· το λάδι εισέρχεται από τη μια πλευρά, διαχέεται ανάμεσα στα δόντια των γραναζιών και στο κάλυμμα της αντλίας και, φτάνοντας στην αντίθετη πλευρά, πιέζεται και εξέρχεται προς τις σωληνώσεις. Ο δεύτερος τύπος είναι η αντλία με στροφείς (λοβούς): έχει έναν κεντρικό κινητήριο στροφέα (με π.χ. 4 λοβούς) που παίρνει άμεσα κίνηση από τον εκκεντροφόρο άξονα ή, σε ορισμένες τοποθετήσεις, απευθείας από τον στροφαλοφόρο άξονα (οπότε η αντλία αυτή εργάζεται με καλύτερο βαθμό απόδοσης, αφού δεν χρειάζεται άξονας κίνησης από τον εκκεντροφόρο), και έναν κινούμενο στροφέα (με π.χ. 5 ανοίγματα) τοποθετημένο έκκεντρα ως προς τον πρώτο· η περιστροφή του κινητήριου στροφέα παρασύρει σε περιστροφή τον κινούμενο, δημιουργώντας κενό χώρο που γεμίζει με λάδι, μεγαλώνει και μετά μειώνεται προοδευτικά, με αποτέλεσμα το λάδι να πιέζεται και να εξέρχεται από ειδικό άνοιγμα του καλύμματος. Και στους δύο τύπους αντλιών υπάρχει ανακουφιστική βαλβίδα (bypass) που, σε περίπτωση υπερπίεσης, υπερνικά την τάση του ελατηρίου, ανοίγει, και το λάδι επιστρέφει στο κάρτερ.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση: Ποιοι είναι οι βασικότεροι τύποι των φίλτρων λαδιού;
Απάντηση:
Σύνοψη: (ενδεικτική) Το φίλτρο λαδιού έχει ως προορισμό να συγκρατεί τα κατάλοιπα της καύσης και τις άλλες ακαθαρσίες που συγκεντρώνονται στο λάδι, ώστε το λάδι που κυκλοφορεί να είναι καθαρό και να επιτυγχάνεται σωστή λίπανση στα τριβόμενα μέρη του κινητήρα· τοποθετείται έξω από τον κινητήρα, για να αντικαθίσταται εύκολα, είτε σε σειρά πάνω στον αγωγό που συνδέει την αντλία με τον κεντρικό σωλήνα διανομής (τότε όλη η ποσότητα του λαδιού περνά μέσα από αυτό), είτε σε μια διακλάδωση παράλληλη με τον κεντρικό σωλήνα (τότε μόνο ένα μέρος του λαδιού περνά μέσα από το φίλτρο και επιστρέφει στο κάρτερ). Οι βασικότεροι τύποι φίλτρων λαδιού είναι τρεις. Πρώτον, το φίλτρο που έχει σαν στοιχείο καθαρισμού μια στήλη από λεπτούς ελασμάτινους δίσκους. Δεύτερον, το φίλτρο που έχει σαν στοιχείο καθαρισμού ειδικό (διηθητικό) χαρτί — ο πιο συνηθισμένος τύπος στα σύγχρονα αυτοκίνητα. Τρίτον, το φίλτρο φυγοκεντρικού τύπου, το οποίο χρησιμοποιείται συνήθως σε μεγάλους κινητήρες: έχει ένα τύμπανο που, με την πίεση του λαδιού, περιστρέφεται με περισσότερες από 5.000 στροφές το λεπτό και εκσφενδονίζει τα ξένα σωματίδια που βρίσκονται μέσα στο λάδι, τα οποία επικάθονται στα τοιχώματα του κελύφους του φίλτρου, χωρίς να μπορούν να επιστρέψουν στο κάρτερ. Όταν τα κατάλοιπα και οι ακαθαρσίες αυξηθούν πολύ μέσα στο στοιχείο καθαρισμού, το φίλτρο φράζει, με αποτέλεσμα να διακόπτεται η αποστολή λαδιού στα τριβόμενα μέρη — κάτι που εκδηλώνεται με μικρή ένδειξη στο όργανο μέτρησης πίεσης, ή με κραδασμούς και υπερθέρμανση του κινητήρα.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση: Σε ποιο βασικό σύστημα ανήκει το σύστημα ανακύκλωσης αναθυμιάσεων στροφαλοθαλάμου - κάρτερ;
Απάντηση:
Σύνοψη: (ενδεικτική) Το σύστημα ανακύκλωσης αναθυμιάσεων στροφαλοθαλάμου-κάρτερ ανήκει στο σύστημα λίπανσης του κινητήρα, αφού η λειτουργία του συνδέεται άμεσα με την προστασία του λαδιού λίπανσης και του ίδιου του κάρτερ. Όταν λειτουργεί ο κινητήρας, μέσα στο κάρτερ συγκεντρώνονται ατμοί λαδιού και νερού, καυσαέρια κ.λπ. Αν αυτά τα αέρια δεν είχαν ελεύθερη έξοδο προς την ατμόσφαιρα, θα δημιουργούσαν πιέσεις μέσα στο κάρτερ, θα δυσκόλευαν τη λειτουργία του κινητήρα, θα καταστρέφαν το λάδι λίπανσης (π.χ. μέσω αλλοίωσης/αραίωσης από καυσαέρια και υδρατμούς) και θα δημιουργούσαν θορύβους. Για την πρόληψη αυτών των φαινομένων, οι κινητήρες διαθέτουν σύστημα εξαερισμού του στροφαλοθαλάμου, το οποίο επιτρέπει σε όλα αυτά τα αέρια και τους ατμούς να αναρροφούνται (η αναρρόφηση υποβοηθείται από την υποπίεση που δημιουργείται στην πολλαπλή εισαγωγής) και να οδηγούνται, με ελαστικό σωλήνα, στην πολλαπλή εισαγωγής ή στην είσοδο του φίλτρου αέρα, ώστε τελικά να καίγονται στους κυλίνδρους. Η διαδικασία αυτή, με την οποία ανανεώνεται συνεχώς ο αέρας του στροφαλοθαλάμου, ονομάζεται θετικός εξαερισμός και επιτυγχάνεται με τη βαλβίδα PCV (Positive Crankcase Ventilation) — μια βαλβίδα που αποτελεί, ταυτόχρονα, και ένα από τα συστήματα ελέγχου εκπομπών ρύπων του κινητήρα. Άρα, το σύστημα αυτό εξυπηρετεί διττό σκοπό: προστατεύει το σύστημα λίπανσης (το λάδι και το κάρτερ) από υπερπίεση και αλλοίωση, ενώ παράλληλα λειτουργεί και ως σύστημα ελέγχου εκπομπών.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση: Ποια είναι η χωρητικότητα σε λίτρα μεταξύ των ενδεικτικών σημείων Empty - Full ή Min - Max ενός δείκτη λαδιού;
Απάντηση:
Σύνοψη: (ενδεικτική) Ο έλεγχος της στάθμης του λαδιού γίνεται με τον δείκτη λαδιού που υπάρχει στο πλευρό του κινητήρα ή στο σωλήνα εξαερισμού, όταν το αυτοκίνητο βρίσκεται σε οριζόντιο επίπεδο και ο κινητήρας έχει αποκτήσει την κανονική θερμοκρασία λειτουργίας του· αφού ο κινητήρας σβήσει και περάσουν περίπου 10 λεπτά, αφαιρείται ο δείκτης και ελέγχεται η στάθμη, η οποία πρέπει να βρίσκεται ανάμεσα στις δύο ενδεικτικές γραμμές του δείκτη, γνωστές ως Ε-F ή Min.-Max. Τα ενδεικτικά αυτά σημεία Ε & F (Empty - Full, ή αντίστοιχα Min-Max) στους δείκτες λαδιού των αυτοκινήτων αντιστοιχούν, συνήθως, σε χωρητικότητα περίπου ενός λίτρου. Αυτό σημαίνει ότι, αν η στάθμη είναι στο κατώτερο σημείο (Empty/Min) και χρειαστεί να συμπληρωθεί μέχρι το ανώτερο σημείο (Full/Max), απαιτείται περίπου 1 λίτρο λαδιού. Η γνώση αυτής της χωρητικότητας είναι χρήσιμη πρακτικά, γιατί επιτρέπει στον χρήστη να εκτιμήσει πόσο λάδι πρέπει να προσθέσει χωρίς κίνδυνο υπερπλήρωσης, ενώ σχετίζεται και με το γεγονός ότι οι κατασκευαστές καθορίζουν συνήθως ανώτατο όριο φυσιολογικής κατανάλωσης λαδιού 0,1 έως 0,25 λίτρα ανά 1.000 km, για τους μικρούς κινητήρες.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση: Πώς σβήνει μετά την εκκίνηση του κινητήρα η ενδεικτική λυχνία πίεσης του λαδιού;
Απάντηση:
Σύνοψη: (ενδεικτική) Η ενδεικτική λυχνία πίεσης λαδιού λειτουργεί μέσω ενός αυτόματου διακόπτη (βαλβίδας) πίεσης, συνδεδεμένου στο ηλεκτρικό κύκλωμα του αυτοκινήτου. Πριν και κατά την εκκίνηση, όσο η πίεση του λαδιού στο κύκλωμα λίπανσης είναι ακόμη πολύ χαμηλή (η αντλία λαδιού δεν έχει ακόμη αναπτύξει την κανονική της πίεση λειτουργίας), οι επαφές του μηχανικού διακόπτη είναι κλειστές και το κύκλωμα της λυχνίας είναι κλειστό, με αποτέλεσμα η λυχνία να είναι αναμμένη —προειδοποιώντας τον οδηγό ότι δεν υπάρχει ακόμη επαρκής πίεση λαδιού. Μόλις ο κινητήρας «πιάσει» και η αντλία λαδιού αρχίσει να αναπτύσσει την κανονική πίεση λίπανσης (2-4 ατμόσφαιρες, ή 1-1,5 ατμόσφαιρες στο ρελαντί), η πίεση αυτή εισέρχεται από το κάτω τμήμα του αυτόματου διακόπτη και ωθεί τη μεμβράνη επαφής προς τα επάνω, υπερνικώντας την τάση του ελατηρίου του διακόπτη και σπρώχνοντας τον ρυθμιστικό κοχλία προς τα επάνω· ο κοχλίας αυτός έρχεται σε επαφή με τον ακροδέκτη του διακόπτη και έτσι, καθώς οι επαφές ανοίγουν λόγω της επαρκούς πίεσης, διακόπτεται το κύκλωμα της ενδεικτικής λυχνίας και η λυχνία σβήνει. Δηλαδή, η λυχνία πίεσης λαδιού σβήνει αυτόματα λίγα δευτερόλεπτα μετά την εκκίνηση, μόλις η αντλία λαδιού αναπτύξει πίεση αρκετή για να υπερνικήσει την τάση του ελατηρίου του διακόπτη πίεσης και να ανοίξει τις ηλεκτρικές επαφές του κυκλώματος της λυχνίας. Αν η λυχνία παραμείνει αναμμένη μετά την εκκίνηση ή ανάψει ενώ ο κινητήρας λειτουργεί, αυτό σημαίνει ότι η πίεση του λαδιού έχει πέσει κάτω από την προβλεπόμενη τιμή, με κίνδυνο σοβαρών και γρήγορων φθορών, ή και «κολλήματος» του κινητήρα.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση: Περιγράψτε τα εξαρτήματα - μέρη, μέσα από τα οποία ρέει το λάδι, κατά τη λειτουργία του συστήματος λίπανσης ενός κινητήρα.
Απάντηση:
Σύνοψη: (ενδεικτική) Στη σύγχρονη λίπανση με αναγκαστική κυκλοφορία, το λάδι διαγράφει την εξής πορεία μέσα από τα εξαρτήματα του συστήματος λίπανσης. Η αντλία λαδιού (συνήθως γραναζωτή, κινούμενη από το στροφαλοφόρο ή τον εκκεντροφόρο άξονα) αναρροφά, μέσω μιας σίτας, λάδι από το κάρτερ (ελαιολεκάνη) και το στέλνει στο φίλτρο λαδιού, όπου καθαρίζεται από κατάλοιπα καύσης και άλλες ακαθαρσίες. Στη συνέχεια, το λάδι αποστέλλεται στο ψυγείο λαδιού (όπου υπάρχει), με πίεση περίπου 2-2,5 ατμοσφαιρών, απ' όπου, πάντα υπό πίεση, φτάνει στον κεντρικό σωλήνα διανομής. Από τον κεντρικό σωλήνα, μέσω των απαραίτητων σωληνώσεων, το λάδι διαχέεται στα διάφορα τμήματα του κινητήρα: οδηγείται πρώτα στα κουζινέτα των εδράνων (κύρια κουζινέτα του στροφαλοφόρου) και, αφού λιπάνει τα κομβία τους, εισέρχεται στο εσωτερικό του ίδιου του στροφαλοφόρου άξονα, ο οποίος είναι διάτρητος. Μέσα από τις οπές αυτές, το λάδι φτάνει στα κουζινέτα των «ποδιών» του διωστήρα, τα λιπαίνει και, δια μέσου αυτών, καταλήγει στους πείρους των εμβόλων. Μετά τη λίπανση των πείρων, μια μικρή ποσότητα λαδιού διαφεύγει από τα άκρα τους και λιπαίνει το εσωτερικό των κυλίνδρων· τελικά, το λάδι επιστρέφει ζεστό στο κάρτερ. Παράλληλα, μέσω άλλης διακλάδωσης προερχόμενης από το ψυγείο λαδιού, λιπαίνονται με τον ίδιο τρόπο τα κουζινέτα του εκκεντροφόρου άξονα, τα κοκοράκια των βαλβίδων και τα έδρανα των αξόνων των διαφόρων οδοντωτών τροχών, με το λάδι να επιστρέφει και αυτό στο κάρτερ. Σε όλη αυτή τη διαδρομή, το σύστημα λίπανσης είναι εφοδιασμένο με μία ανακουφιστική βαλβίδα (by-pass), η οποία δεν επιτρέπει την υπέρβαση της πίεσης του λαδιού πάνω από το μέγιστο επιτρεπόμενο όριο μέσα στο κύκλωμα.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση: Σε ποιο σημείο ή εξάρτημα του συστήματος λίπανσης βρίσκεται η ανακουφιστική βαλβίδα υπερπίεσης (by-pass);
Απάντηση:
Σύνοψη: (ενδεικτική) Η ανακουφιστική βαλβίδα υπερπίεσης (by-pass) βρίσκεται, κατά κύριο λόγο, μέσα στην ίδια την αντλία λαδιού. Και στους δύο τύπους αντλιών λαδιού που χρησιμοποιούνται —τη γραναζωτή αντλία με οδοντωτούς τροχούς και την αντλία με στροφείς (λοβούς)— υπάρχει ενσωματωμένη ανακουφιστική βαλβίδα (bypass), η οποία λειτουργεί ως βαλβίδα ασφαλείας για την περίπτωση υπερπίεσης: όταν η πίεση του λαδιού μέσα στο κύκλωμα ξεπερνά το μέγιστο επιτρεπόμενο όριο, αυτή η υπερπίεση υπερνικά την τάση του ελατηρίου της βαλβίδας, η βαλβίδα ανοίγει και το λάδι, αντί να συνεχίσει να πιέζεται προς τις σωληνώσεις, επιστρέφει απευθείας στο κάρτερ (ελαιολεκάνη). Πέρα από την αντλία λαδιού, ολόκληρο το σύστημα λίπανσης, όπως περιγράφεται και στη λειτουργία του με αναγκαστική κυκλοφορία, είναι γενικότερα εφοδιασμένο με βαλβίδα by-pass μέσα στο κύκλωμά του, ώστε να μην επιτρέπεται η υπέρβαση της πίεσης του λαδιού πάνω από το επιτρεπόμενο όριο σε κανένα σημείο της διαδρομής του. Με άλλα λόγια, η θέση της βαλβίδας by-pass συνδέεται άμεσα με το σημείο παραγωγής της πίεσης (την αντλία λαδιού) και με το σημείο όπου αυτή η πίεση θα μπορούσε να ξεφύγει από τα επιτρεπτά όρια μέσα στο κύκλωμα λίπανσης, ώστε να προστατεύονται οι σωληνώσεις, τα φίλτρα και οι τσιμούχες του συστήματος από ζημιά λόγω υπερπίεσης.
Κριτήρια αξιολόγησης: