Система смазки двигателя

Принцип работы и виды систем смазки

Все смазочные системы разделяют на две основные группы: с «сухим» и с «мокрым» картером. Последняя более популярна, благодаря простоте реализации. С другой стороны конструкции с «мокрым» картером склонны к таким проблемам, как вспенивание и расплескивание моторного масла , приводящее к перепадам уровня. В этом случае его подача в систему может быть нестабильной.

Системы смазки с «сухим» и «мокрым» картером

Отличительной чертой «сухих» систем является наличие отдельного бака, в котором хранится моторное масло. Моторное масло после поступления в двигатель стекает в поддон, но не накапливается в нем, а перекачивается назад в бак дополнительным насосом. Картер в таком случае всегда остается сухим.

Эта конструкция сложнее и дороже в изготовлении, однако, позволяет уменьшить высоту двигателя и обеспечивает надежную смазку при движении автомобиля по наклонным поверхностям. Это определило сферу применения систем с «сухим» картером — преимущественно в автомобилях высокой проходимости и спецтехнике.

Принципиально масло может подаваться к основным узлам двигателя тремя способами:

• Под давлением. Масло подается принудительно ко всем узлам двигателя при помощи насоса.
• Разбрызгиванием или самотеком. Подача выполняется под действием центробежной силы вращающихся деталей двигателя. При этом масло разделяется на мелкие частички, внешне похожие на масляный туман. Благодаря этому смазка заполняет все пространство между деталями мотора и оседает на их поверхности.
• Частично под давлением и частично самотеком (комбинированный метод). В этом случае масло к наиболее важным узлам осуществляется под давлением, а для всей остальной конструкции разбрызгиванием.

В современном автомобилестроении практически всегда применяют комбинированный способ, поскольку он позволяет более экономно расходовать смазочные материалы и при этом гарантирует своевременную смазку основных деталей.

Как работает комбинированная система смазки с мокрым картером

Процесс смазки двигателя представляет собой повторяющийся цикл. Он состоит из следующих этапов:

• В момент запуска двигателя приводится в действие масляный насос.
• Маслозаборник начинает всасывать масло из поддона картера, выполняя грубую очистку.
• На входе в насос масло проходит через масляный фильтр, где выполняется тонкая очистка.
• Из насоса по магистралям масло подается на такие узлы двигателя как подшипники (вкладыши) коленвала, опоры распредвала, поршневые кольца, а также на рабочую поверхность цилиндров. Для этого в системе могут быть установлены специальные форсунки или просто выполнены отверстия в блоке.
• Излишки масла, подаваемой на основные узлы, стекают через специальные зазоры на кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы. Их движущиеся элементы выполняют разбрызгивание рабочей жидкости, что обеспечивает ее попадание на остальные детали двигателя.
• Масло стекает обратно в поддон картера, смывая с деталей мотора металлическую стружку, нагар и другие загрязнения.
• После этого цикл повторяется.

Уровень масла и его значение

Для разных типов двигателей требуется различный объем масла в системе. В конструкциях с «мокрым» картером минимальное и максимальное значение уровня рабочей жидкости определяется при помощи специального щупа, который расположен на блоке цилиндров. Он имеет две метки «min» и «max».

Проверку уровня масла в системе выполняют на заглушенном двигателе после того, как он проработал некоторое время. В этом случае оно достаточно прогревается и стекает в поддон. Щуп вытаскивают, протирают тряпкой (ветошью) и погружают обратно в поддон. Далее достают повторно и проверяют уровень. Если масло, попавшее при этом на щуп, выходит за пределы максимального или минимального значения необходима доливка или слив масла. Также этот способ позволяет определить состояние и степень загрязнения.

Отличия систем смазки бензинового и дизельного двигателя

Особых конструктивных различий в смазочных системах бензинового и дизельного моторов нет. Однако, поскольку работа дизельного двигателя связана с более высокими температурами, основным отличием является используемое моторное масло. Базовая основа дизельного масла аналогична используемой в бензиновых моторных маслах, но имеет другой пакет присадок, которые позволяют обеспечить ей следующие функции:

• Высокую моющую способность — дизельные двигатели склонны к обильному образованию сажи, а потому требуют интенсивной очистки.
• Устойчивость к окислению — из-за высокой степени сжатия, в картер дизеля могут проникать отработавшие газы, что приводит к окислению моторного масла и более быстрой выработке его ресурса.

Важность поддержания нужного количества масла в системе

Для систем с масляной ванной в картере уровень приходится поддерживать в довольно строгих пределах. Компактность двигателя и требования по экономному расходованию дорогостоящих продуктов не позволяют создавать объёмные поддоны. А превышение уровня чревато касанием кривошипов коленчатого вала с зеркалом масляной ванны, что приведёт к вспениванию и утрате свойств. Если же уровень занижен, то боковые перегрузки или продольные ускорения приведут к оголению маслоприёмника.

Современные моторы склонны расходовать масло, что связано с использованием укороченных юбок поршней, тонких энергосберегающих колец и наличию турбонаддува. Поэтому они особо нуждаются в регулярном контроле с помощью масляного щупа. Дополнительно устанавливаются датчики уровня.

У каждого двигателя существует установленный предельный расход масла, замеряемый в литрах или килограммах на тысячу километров пробега. Превышение данного показателя означает проблемы с износом цилиндров, поршневых колец или масляных уплотнений стеблей клапанов. Начинается заметное дымление из выхлопной системы, загрязнение каталитических нейтрализаторов и образование нагара в камерах сгорания. Мотор нуждается в капитальном ремонте или замене. Угар масла – один из основных показателей состояния двигателя.

Двигатели с сухим картером: преимущества, недостатки и куда их ставят

Обычные моторы имеют специальный поддон снизу, где находится всё моторное масло. Из этого поддона насос прокачивает масло для смазки трущихся деталей друг о друга по всем каналам.

Но сейчас существуют двигатели, у которых отсутствует масляной поддон. Разберемся, для чего это сделано и где используют эти двигатели?

Необходимость смазки

Смазывание всех деталей очень важно для любых двигателей. Бывает так, что масляные каналы забиваются и прокачка моторного масла из поддона не происходит. Это приводит к тому, что детали перегреваются и порой даже могут заклинить

Это приводит к тому, что детали перегреваются и порой даже могут заклинить.

Сухой картер. Машины, на которых установлен сухой картер, не имеют масляный поддон снизу, потому что его специально вынесли за границы мотора. Как это выглядит: ко дну мотора приспособлена пластина, из которой выходит специальный шланг. Он, в свою очередь, покачивает масло в масляной бак, который может располагаться либо в салоне, либо в багажнике. Затем масло проходит через охлаждающий радиатор и фильтр прямо в двигатель. Масло же в свою очередь качается благодаря двум насосам.

Преимущества. Главное достоинство системы «сухого картера» — обеспечение бесперебойной подачи масла с постоянным давлением при любых условиях движения авто. Помимо этого, масло лучше охлаждается, ибо оно хранится в удаленном от мотора резервуаре. Меньшие размеры поддона уменьшают высоту двигателя. Это дает возможность расположить мотор ниже, тем самым понизив центр тяжести (улучшить устойчивость), и повысить аэродинамику (днище выходит более плоским). Коленвал при вращении не испытывает сопротивления плещущегося в поддоне масла и выигрываются несколько лошадиных сил.

Ну, а масло не разбрызгивается коленчатым валом по всему картеру (снижается расход смазки) и меньше вспенивается. Масло не контактирует с картерными газами и увеличивается срок его службы. Все перечисленные преимущества позволяют повысить общую надежность мотора.

Недостатки. К недостаткам двигателя с сухим картером относится больший вес, сложность конструкции и больший объем масла. А сложность означает повышенные расходы на обслуживание.

Для переоборудования дорожных версий некоторых авто в гоночные, в продаже имеются киты. Однако установка системы с сухим картером оправдана только тогда, когда машина большую часть времени будет проводить на серьезном бездорожье или на гоночной трассе . При езде по обычным дорогам всё преимущество «сухого картера» не будет ощутимо, а значит, такое переоборудование будет бесполезной тратой времени и денег.

Где можно встретить такой двигатель? Самый распространенный вариант установки таких моторов, так это на гоночные автомобили и на специальную технику. В первом случае сухой картер помогает избежать неприятностей с оттоком — превращением в пену моторного масла во время резких поворотов.

Еще один известный случай — это возможность избежать так называемого «масляного голодания», ведь такая конструкция полностью обеспечивает смазывание всех элементов двигателя. Еще один плюс, о котором было вскользь сказано выше — это охлаждение масла в процессе его прохождения через радиатор, а это целиком и полностью снижает температуру мотора во время сильной нагрузки.

Итог. К сожалению, на обыкновенные автомобили установить подобную систему будет крайне проблематично из-за больших габаритов и весьма высокой стоимости. Тем более, при городском «режиме жизни», автомобилю будет достаточно обычного и привычного всем масляного картера.

Устройство системы смазки автомобильного двигателя

Главной задачей системы смазки является обеспечение масляной пленки на соприкасающихся подвижных деталях автомобильного двигателя. Это позволяет снизить потери мощности и износ силового агрегата. Помимо этого, масло, подаваемое системой, используется в гидрокомпенсаторах, гидронатяжителях и в механизмах регулирования фаз газораспределения. В общем устройстве автомобиля смазочная система интегрирована в конструкцию двигателя и состоит из следующих элементов:

В некоторых моделях двигателей датчики и радиатор могут отсутствовать. При этом охлаждение масла происходит непосредственно в поддоне картера.

Назначение системы смазки двигателя

Любой двигатель внутреннего сгорания состоит из сотен деталей, большинство из которых (главным образом — детали КШМ и ГРМ) находится в постоянном движении друг относительно друга, а поэтому подвержены трению и износу.

Силы трения приводят к бесполезной затрате мощности двигателя, а в ряде случаев делают работу двигателя и вовсе невозможной — при трении детали нагреваются и расширяются, зазоры между ними уменьшаются и заполняются продуктами износа, и в результате происходит заклинивание.

Решает эти проблемы система смазки двигателя. Главное, что выполняет система смазки — заменяет «сухое» трение на «мокрое», в результате трение между трущимися деталями снижается на порядок, и двигатель может нормально работать.

Современная система смазки двигателя выполняет несколько функций:

• — Снижение сил трения между деталями;
• — Охлаждение деталей;
• — Удаление из зазоров продуктов износа деталей и частиц нагара;

— Защита поверхностей деталей от коррозии;

— Функции управления.

Функции охлаждения и удаления продуктов износа обеспечиваются тем, что масло в современных двигателях циркулирует, находится в постоянном движении, при этом очищается и охлаждается.

Антикоррозийные свойства обеспечиваются масляной пленкой, которая постоянно покрывает детали, а также разнообразными присадками, которые содержатся в моторных маслах.

Система смазки двигателя содержит несколько основных компонентов:

—Масляный поддон картера;

-Масляный насос;

— Масляный фильтр;

— Масляный радиатор ;

— Датчики давления и температуры масла;

— Редукционные клапаны;

— Масляная магистраль и масляные каналы.

Принцип работы смазочной системы выстроен таким образом, чтобы обеспечить подачу масла ко всем трущимся деталям на всех режимах работы двигателя.

Масло хранится в поддоне картера, откуда при запуске двигателя насосом нагнетается в масляный фильтр, а от него под давлением через главную магистраль и каналы в блоке цилиндров поступает к наиболее трущимся и нагруженным деталям — коренным и шатунным подшипникам коленчатого вала, опорным подшипникам и кулачкам распределительного вала ГРМ.

Из переднего коренного подшипника коленвала масло поступает на привод ГРМ и в головку блока цилиндров, где образует масляную ванну — так осуществляется смазка коромысел, толкателей, клапанов и других деталей. Из ГБЦ масло по сливным каналам стекает в поддон картера.

Одновременно масло поступает в каналы в шатунах, и через специальные отверстия или форсунки разбрызгивается на стенки цилиндров и внутренние поверхности поршней — так обеспечивается снижение трения поршневых колец о стенки цилиндра, а также охлаждение поршней и цилиндров. Во многих двигателях такой схемы смазки не предусмотрено — в них смазка поршневых пальцев и цилиндров осуществляется масляным туманом.

По стенкам цилиндров масло стекает в картер, капли масла разбиваются движущимися деталями КШМ — так в картере образуется масляный туман. Вклад в образование тумана делает и масло, выдавливаемое из-под шатунных подшипников.

Масляный туман обеспечивает смазку шатунных пальцев, цилиндров, внутренних поверхностей поршней и других деталей.

В двигателях с турбонаддувом предусмотрена возможность подачи масла к валу турбокомпрессора, которая имея большую скорость вращения, без смазки быстро выйдет из строя.

• 1. Патрубок маслоналивной; 2. Насос топливный;
• 3. Трубка маслоподводящая; 4. Трубка маслоотводящая;
• 5. Фильтр центробежной очистки масла; 6. Фильтр масляный;
• 7. Указатель давления масла;
• 8. Клапан перепускной масляного фильтра; 9. Кран радиатора;
• 10. Радиаторы; 11. Клапан дефференциальный;
• 12. Клапан предохранительный радиаторной секции;
• 13. Картер масляный; 14. Труба всасывающая с заборником;
• 15. Секция радиаторная масляного насоса;
• 16. Секция нагнетающая масляного насоса;
• 17. Клапан редукционный нагнетающей секции;
• 18. Полость дополнительной центробежной очистки масла

Работа смазочной системы

Система питания дизельного двигателя- Устройство и неисправности

Принцип работы всех смазочных систем одинаков – масло из поддона («мокрый картер») или масляного бака («сухой картер») засасывается насосом через маслозаборник с сетчатым фильтром, и нагнетается в главную масляную магистраль. Роль главной магистрали могут выполнять трубопроводы и (или) специально предусмотренные продольные каналы в блок-картере, откуда масло по поперечным сверлениям и каналам подводится к подшипникам коленчатого и распределительного валов, а также к другим точкам, нуждающимся в принудительной смазке.

Масло, вытекающее из коренных и шатунных подшипников коленчатого вала и подшипников распределительного вала, а также снимаемое с зеркала цилиндров маслосъемными кольцами, подхватывается кривошипами и противовесами коленчатого вала и разбрызгивается в картере, создавая в его пространстве масляный туман. Масляный туман, оседая, смазывает зеркало цилиндров, кулачки, зубчатые колеса распределительного вала, поршневые пальцы и другие детали кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов. В некоторых конструкциях капельки масла, оседая, самотеком поступают к толкателям. Масляный туман проникает также в зазор между стержнем клапана и его направляющей втулкой.

Некоторые детали двигателя (оси коромысел, узел осевой фиксации распределительного вала, распределительные зубчатые колеса) могут смазываться путем пульсирующей подачи масла. Прерывистость смазывания этих узлов осуществляется посредством золотникового устройства, образуемого лысками и канавками на опорных шейках распределительного вала.

В сетке маслозаборника масло проходит первичную фильтрацию, а после насоса – вторичную.

Часть масла проходит в масляный радиатор для охлаждения, и, охлаждаясь, стекает в масляный картер двигателя по шлангу.

Так как давление в главной масляной магистрали должно поддерживаться в определенных значениях (оно не должно сильно изменяться в зависимости от температуры масла и частоты вращения коленчатого вала двигателя), то в системе устанавливают редукционный клапан, который при критическом давлении открывается и возвращает часть масла во впускную полость насоса.

Предохранительный клапан установлен последовательно в магистраль радиатора и отключает его, если при малой частоте вращения коленчатого вала давление в смазочной системе падает ниже допустимого; этим достигается увеличение поступления масла в магистраль к подшипникам коленчатого и распределительного валов. В смазочной системе, показанной на рис. 2, перепускной клапан 6 радиатора установлен параллельно. При засорении радиатора или пуске холодного двигателя, когда вязкость масла велика, клапан перепускает масло мимо радиатора, что ускоряет прогрев двигателя.

Давление масла в главной масляной магистрали контролируется манометром и (или) сигнальной лампочкой, которая загорается при недостаточном давлении масла в системе. Иногда для контроля температуры масла используют термометр. Контроль уровня масла в системе осуществляется посредством специального щупа, на котором нанесены риски максимального и минимального допустимого уровня масла в поддоне картера.

Кроме основного контура циркуляции масла, могут быть предусмотрены следующие параллельные контуры:

• неполнопроточного (параллельного) фильтра тонкой очистки масла;
• смазочной системы воздушного компрессора пневмосистемы автомобиля.

Основными элементами смазочных систем являются масляный насос, редукционные клапаны, масляные фильтры и масляный радиатор. К смазочной системе относится и устройство для вентиляции картерного пространства.

***

Учебные дисциплины

• Инженерная графика
• МДК.01.01. «Устройство автомобилей»
• Общее устройство автомобиля
• Автомобильный двигатель
• Трансмиссия автомобиля
• Рулевое управление
• Тормозная система
• Подвеска
• Колеса
• Кузов
• Электрооборудование автомобиля
• Основы теории автомобиля
• Основы технической диагностики
• Основы гидравлики и теплотехники
• Метрология и стандартизация
• Сельскохозяйственные машины
• Основы агрономии
• Перевозка опасных грузов
• Материаловедение
• Менеджмент
• Техническая механика
• Советы дипломнику

Олимпиады и тесты

• «Инженерная графика»
• «Техническая механика»
• «Двигатель и его системы»
• «Шасси автомобиля»
• «Электрооборудование автомобиля»

Масляный насос

Среди различных типов конструкции наибольшее распространение получили шестеренчатые и роторные масляные насосы. Устройство масляного насоса шестеренчатого типа с наружным зацеплением:

1. Ведомая шестерня.
2. Канал забора масла с поддона.
3. Ведущая шестерня. Именно она посредством червячной, цепной или шестеренчатой передачи соединена с коленчатым валом двигателя.
4. Приводной вал (в данном типе масляного насоса соединяет коленвал и ведущую шестерню).
5. Канал нагнетания.
6. Ось вращения ведущей шестерни.

При вращении шестерен масло всасывается из заборного канала и подается по каналам нагнетания к трущимся парам двигателя. Давление масла в системе смазки и производительность насоса напрямую связаны со скоростью вращения коленчатого вала. При превышении давления, достаточного для смазывания и отвода тепла трущихся элементов, лишняя смазка стравливается редукционном клапаном.   

В отличие от шестеренчатого насоса с наружным зацеплением, в помпах с внутренним зацеплением ведущая шестерня вращается внутри ведомой. Принцип работы смазочной системы с точки зрения нагнетания давления остается неизменным и схож с работой роторной помпы. Внутри корпуса устанавливается внешний и внутренний роторы. Вращение последнего приводит к всасыванию смазки и подаче ее под давлением в нагнетательный канал.

Техническое обслуживание системы смазки двигателя

Для нормальной работы системы смазки необходимо регулярно проводить техническое обслуживание. Для этого осуществляется замена масла и фильтров тонкой очистки.

Замена масла осуществляется в следующей последовательности:

• Прогреть мотор до достижения им рабочей температуры. Это необходимо для понижения степени вязкости смазки;
• Установить транспортное средство на смотровую яму, эстакаду или подъёмник.  В некоторых случаях замена осуществляется на специализированном поддоне;
• Открыть пробку заливной горловины;
• Очистить область сливного отверстия на поддоне картера от загрязнений;
• Установить под сливное отверстие емкость с широкой горловиной;
• Демонтировать заглушку сливного отверстия;

• Дождаться полного стекания жидкости;
• Заменить фильтрующий элемент тонкой очистки;
• Закрутить пробку сливного отверстия в поддоне до упора;
• Залить новую жидкость. Смазка заливается до достижения необходимого уровня предусмотренного заводом изготовителем.

При сильном загрязнении осуществляется промывка системы смазки двигателя. Для промывки применяются специализированные средства.

Масляная система дизеля

Масляная система дизеля (рис. 37) служит для создания необходимого давления и подвода масла к трущимся деталям, отвода тепла от них, а также для удаления продуктов износа и частиц нагара, попадающих между трущимися поверхностями. Масляная система состоит из двух контуров: внутреннего и внешнего. Внутренний контур системы смазки дизелей представляет собой совокупность каналов и трубок, проходящих в деталях. Они обеспечивают подвод масла ко всем местам деталей, причем системы подвода масла к деталям у всех дизелей принципиально одинаковы. Затем, после смазки деталей, насос забирает масло из внутреннего контура, например, из поддона дизеля ЦЦ1М и по маслоотводящей трубе подает его во внешний контур.

В состав внешнего контура, обеспечивающего циркуляцию, очистку и охлаждение масла, забираемого из поддона дизеля и подводимого к его масляному коллектору, входят насосы, охладители масла, фильтры, контрольные и защитные приборы. Пройдя внешний контур, охлажденное и очищенное масло поступает в масляный коллектор дизеля, из которого оно по каналам опять попадает во внутренний контур и подается к коренным и шатунным подшипникам коленчатого вала и далее по каналам в шатунах — на охлаждение поршней и смазывание трущихся деталей цилиндро-поршневой группы. Для смазывания подшипников распределительного вала масло от коллектора подводится к трубкам. К рычагам толкателей масло подается по трубкам и далее по каналам в рычагах и штангах толкателей- на смазывание рычагов механизма газораспределения. От масляного коллектора масло поступает также к шестерням привода распределительного вала и к подшипникам турбокомпрессора. После смазывания деталей и сборочных единиц дизеля масло сливается обратно в поддон дизеля.

Запас масла на тепловозе ТЭМ2 (378 л) находится в системе и в маслосборнике картера дизеля. Масло заливают через горловину центробежного очистителя масла. Циркуляция масла по замкнутой системе обеспечивается масляным насосом, который забирает масло из маслосборника и подает его по трубе а к верхнему коллектору секций масловоздушных радиаторов 2 (рис. 37). Из нижнего коллектора радиаторов основная часть масла по трубе б поступает в пластинчато-щелевые фильтры (грубой очистки), а из них — в трубу (масляный коллектор), идущую внутри картера. Часть масла, примерно 15-20 %, из радиатора 2 поступает в фильтры с бумажными элементами 7 (тонкой очистки), откуда по трубе в сливается в маслосборник картера. Перед пуском дизеля масло забирается из картера маслоподкачивающим насосом 10 и по нагнетательной трубе г подается к трущимся деталям дизеля. Невозвратный клапан 8 не пропускает масло в насос 10 во время работы дизеля. Через кран 9(7) выпускается воздух при прокачивании масла перед пуском дизеля. Байпасный клапан 18 перепускает масло из подводящего трубопровода а в отводящий б, минуя секции 2 охлаждающего устройства, если разница между давлениями в этих трубах будет больше 0,165 МПа. Такой перепад давлений возможен при повышении вязкости масла, когда понижается температура или загрязнены секции охлаждающего устройства. Разгрузочный обратный клапан 6 выполняет две функции: пропускает некоторое количество масла через фильтры 7, если давление его выше 0,255 МПа, и не позволяет стекать загрязненному маслу из фильтров в картер после остановки дизеля. При повышении давления в трубе б свыше 0,295 МПа масло через регулирующий клапан 17 сливается в картер, минуя все фильтры. Вентиль 5(3) используют, когда масло холодное и его не следует пропускать через секции охлаждающего устройства.

Для отключения масляных секций на поддонах и отводящих трубах установлены вентили 5(1) и 5(2). Для выпуска воздуха из секций охлаждающего устройства секции 2 служит пробка 3. В случае необходимости масло из картера сливается по трубе, на которой установлен вентиль 5(5). На конец этой трубы дополнительно навернута заглушка. Масло из масляной системы сливают через вентиль 5(4). Трубопроводы, идущие от масляного насоса к секциям холодильника и от секции к пластинчато-щелевым фильтрам, соединены гибкими шлангами.

При выполнении ремонта масляной системы устраняют течь масла в соединениях трубопроводов. Регулирующие клапаны разбирают, негодные детали заменяют, после сборки регулируют на стенде. Независимо от состояния заменяют рукава, установленные на трубопроводе от масляного насоса к секции холодильника и от секции холодильника к пластинчатым фильтрам.