Как работает система смазки?

Давайте немного конкретизируем, что есть смазочная система двигателя, окунувшись в технические подробности.

Чтобы обеспечить качественное выполнение поставленных задач, инженеры разработали несколько вариантов систем. В частности, в зависимости от способа подачи масла, различают такие смазки:

• с подачей масла под давлением;
• с разбрызгиванием и подачей самотёком;
• комбинированная.

Не трудно догадаться, что в первом случае смазка попадает к деталям по специальным магистралям под давлением, которое создаётся насосом.

Во втором – масло разбрызгивается форсунками и работающими элементами самого двигателя, что создаёт так называемый масляный туман. Но дело в том, что одним узлам мотора идеально подходит система смазки под давлением, а другим – самотеком или разбрызгиванием.

Поэтому инженерами была разработана третья по счёту в списке система – комбинированная, которая используется в подавляющем большинстве современных агрегатов.

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.

Назначение системы смазки

Детали кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов перемещаются относительно друг друга. Этому перемещению препятствует сила трения, величина которой зависит от относительной скорости перемещения, удельного давления деталей одной на другую и от точности обработки трущихся поверхностей. Для преодоления сил трения бесполезно затрачивается мощность двигателя. Помимо этого, трение деталей вызывает их нагрев. При чрезмерном нагреве зазоры между деталями уменьшатся настолько, что деталь перестанет перемещаться, т.е. заклинится.

Одним из наиболее эффективных способов уменьшения трения является ввод слоя смазки между трущимися поверхностями. Смазка, прилипая к поверхности, создает на ней прочную пленку, которая, разделяя детали, заменяет сухое трение между ними трением частиц смазки между собой. Так как в работающем двигателе масло беспрерывно циркулирует, оно одновременно охлаждает трущиеся детали и уносит твердые частицы, образовавшиеся в результате их износа. Помимо того, детали, смазываемые маслом, меньше подвержены действию коррозии, а зазоры между ними значительно уплотняются.

На современные системы смазки, кроме вышеперечисленных, возлагаются еще и управляющие функции. Моторное масло работает в гидрокомпенсаторах тепловых зазоров клапанов, гидронатяжителях привода ГРМ, системах регулирования фаз газораспределения.

Подача масла к трущимся поверхностям должна быть бесперебойной. При недостаточной подаче масла теряется мощность двигателя, повышается износ деталей и в результате их нагрева возможно выплавление подшипников, заклинивание поршней и остановка двигателя. Избыточная подача масла приводит к проникновению его в камеру сгорания, что увеличивает отложение нагара и ухудшает условия работы свечей зажигания.

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.

Классификация систем смазки

Существует несколько критериев, согласно которым происходит подразделение ДВС на категории. В частности, по методу подачи смазывающей жидкости к деталям силового агрегата:

• под давлением, обеспечиваемым работой маслонасоса;
• методом разбрызгивания;
• комбинированный способ.

Подача масла к трущимся деталям под давлением необходима, если никаким другим способом невозможно обеспечить точно дозированную доставку смазки к детали в единицу времени. В большинстве современных двигателей масляный насос присутствует.

Тратить мощность мотора на поддержку высокого давления, необходимого для смазки всех деталей мотора, нуждающихся в этом, не всегда рационально. Поэтому там, где это возможно, используют метод разбрызгивания, когда масло самотёком попадает на вращающиеся детали и разбрызгивается по всему объему полости, создавая плотный масляный туман, обволакивающий всё вокруг себя.

Отметим, что метод разбрызгивания имеет немалое число недостатков:

• он не обеспечивает равномерную смазку, поскольку масло конденсируется на смазываемых поверхностях случайным образом;
• при таком способе требуется намного большее количество смазывающей жидкости;
• поскольку процесс смазки квантован, вероятность окисления металлических поверхностей возрастает.

В большинстве случаев на автомобилях применяется комбинированная схема циркуляции масла в системе, для которой характерны недостатки и преимущества обоих вышеперечисленных способов.

Вторым важным фактором для СС является своевременное охлаждение разогретого внутри силового агрегата масла – если этого не делать, смазывающие свойства будут уменьшаться с поднятием температуры, что грозит перегревом мотора. Существующие способы охлаждения смазки:

• метод открытой вентиляции картера двигателя;
• охлаждение картера методом закрытой вентиляции.

При первом способе формирующиеся в картере газы выводятся в атмосферу через специальное отверстие, во втором случае газ направляется назад в цилиндр, где благополучно сжигается.

Некоторые модели силовых агрегатов комплектуются масляными радиаторами, в которых охлаждение моторного масла происходит либо обдувом встречным потоком воздуха, либо охлаждающей жидкостью, циркулирующей по трубкам радиатора.

Масляный радиатор

Поскольку наибольшее распространение получил комбинированный метод подачи масла, имеет смысл более подробно рассказать о его разновидностях, уже упоминавшихся нами: мокром и сухом картере.

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.

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