Czym są luzy w parach ciernych

Na początek pytanie retoryczne: średnica tłoka (razem z pierścieniami) i średnica wewnętrzna cylindra są takie same? Oczywiście, że nie! Żeby tłok mógł setki razy na minutę wykonywać ruchy posuwiste w cylindrze, jego średnica po prostu musi być nieco mniejsza, w przeciwnym razie tarcie natychmiast rozgrzałoby oba elementy badanej przez nas pary ciernej do temperatur, przy których uległyby zniszczeniu.

A więc różnica w średnicach (luz) istnieje, kolejne pytanie brzmi – jak duży jest ten luz, czym jest wypełniony i na co wpływa? Wychodząc z zasady działania silnika spalinowego, to właśnie ten luz w efekcie decyduje o sprawności silnika (współczynniku sprawności), bo to właśnie przez ten luz następuje „wyciek” siły napędowej wybuchu mieszanki paliwowej w cylindrze. Wychodziłoby więc, że im mniejszy luz – tym większa moc?

Z drugiej strony, jak już powiedziano, luz (choćby minimalny) jednak jest potrzebny, poza tym, jak każda inna para cierna, nasza para również koniecznie potrzebuje stałego smarowania. Dlatego głównym zadaniem konstruktorów jest sprawienie, by ten luz dokładnie odpowiadał tej warstwie olejowej, jaką tworzy olej silnikowy, mający taką właściwość, jak lepkość. W takim przypadku moc silnika będzie maksymalnie możliwa (przy pozostałych warunkach równych) dla jego konstrukcji.

I właśnie w tym miejscu zaczynają się problemy. Dlaczego? Ponieważ lepkość oleju to wielkość zmienna, która istotnie zależy od temperatury w sposób odwrotnie proporcjonalny. Na przykład w typowym oleju 5W-40, przy nagrzewaniu silnika, powiedzmy, od 40 do 100°C, rzeczywista lepkość spada mniej więcej z 90 do 14 mm2/s, czyli ponad 6 razy! I lepkość spada nie od razu, lecz stopniowo, po krzywej. A krzywa ta jest u każdego oleju inna. Odpowiednio, jeśli temperatura oleju jest niższa niż 40 – lepkość będzie jeszcze większa, jeśli wyższa niż 100 – jeszcze mniejsza. Oczywiste jest, że wraz z wartością lepkości zmienia się też grubość warstwy na parach ciernych.