Каждый двигатель внутреннего сгорания имеет свои конструктивные особенности. Основное, что их объединяет, все моторы нуждаются в смазке. В процессе работы силового агрегата, детали, из которых он состоит, взаимодействуют друг с другом. Большое количество поверхностей подвергаются трению и, как следствие, повышенному износу. Если с этим не бороться, вся система двигателя быстро выйдет из строя и приведет его в полную негодность.
С целью снизить негативные последствия трения, конструктивно предусмотрена система смазки двс. Основная задача смазки, образовать тонкую пленку из масла между трущимися деталями. Масляная пленка не только смазывает поверхности и обеспечивает скольжение между элементами, она так же отводит от них тепло, очищает от продуктов износа и нагара, уплотняет соединение.
Таким образом, система смазки двигателя автомобиля позволяет силовой установке нормально функционировать и выполнять свое прямое назначение.
Задачи, выполняемые системой смазки:
- Образование масляной плёнки на поверхностях деталей;
- Отвод тепла от трущихся поверхностей;
- Удаление продуктов износа;
- Защита деталей от коррозии;
- Уплотнение соединений;
- Выполнение роли рабочей жидкости.
В двигателях, устройство которых требует создавать и поддерживать установленное давление на определенную область детали или механизма, масло выступает как рабочая жидкость. Например, при помощи давления, переданного рабочей жидкостью, происходит изменение фаз газораспределения или регулируются зазоры клапанов гидравлическими компенсаторами. В современном моторе применение масла в качестве рабочей жидкости, довольно частое явление.
Система смазки автомобилей: виды
Систему смазки двигателя условно можно классифицировать по способу подачи масла к смазываемым деталям:
- Под давлением;
- Самотёком (разбрызгиванием);
- Комбинированная.
Подача смазки под давлением, осуществляется при помощи масляного насоса. Масло забирается из картера двигателя и по специальным каналам подводится к трущимся поверхностям. После выполнения своей функции, стекает в картер двс. Преимущество такого способа в том, что к определенным поверхностям можно подать ровно столько смазки, сколько им необходимо и четко в промежутке времени, который требуется для нормальной работы детали.
Подача смазки самотеком (разбрызгиванием) происходит под воздействием сил, создаваемых вращающимися деталями мотора. Масло разбивается на мелкие капли, образуя масляный туман. Мельчайшие частички заполняют все свободное внутреннее пространство силовой установки и таким образом, происходит процесс смазывания всех поверхностей.
Эффективность такого метода крайне низкая, основные недостатки: попадание мала на смазываемую поверхность случайным образом, большой перерасход, быстрое окисление.
Комбинированная смазочная система сочетает в себе характеристики обоих предыдущих методов.
Немаловажно в процессе циркуляции масла по двигателю, обеспечить его регулярное охлаждение, которое происходит в картере двс. Это препятствует окислению рабочего продукта и преждевременному старению. По способу охлаждения масла можно выделить:
- Открытая вентиляция картера;
- Закрытая вентиляция картера.
При использовании открытой системы газы, образованные в картере, через отверстие выходят в атмосферу. Закрытая система направляет газ обратно в цилиндр двигателя для сжигания.
В некоторых конструкциях используется охлаждение масла с помощью радиатора. Сам процесс охлаждения происходит посредством обтекания радиатора воздухом, либо жидкостью.
Применение мокрого и сухого картера в комбинированной системе смазки
Комбинированная система наиболее популярна при создании автомобилей в современных условиях. Она подразумевает под собой подачу масла под давлением ко всем деталям и механизмам, которые наиболее остро в этом нуждаются, например, подшипники. Давление масла нагнетается при помощи масляного насоса. Все остальные детали смазываются масляной эмульсией.
В комбинированной системе конструктивно может быть применен различный вид картера:
Под мокрым картером подразумевается постоянное заполнение его маслом. Такой принцип используется на большинстве стандартных автомобилей. Его достоинством является простота и надежность. Однако, имеются и свои недостатки. Например, при попадании топлива в смазку возможно образование масляной пены. Вместе с ней в систему будет попадать большое количество воздуха, тем самым, резко снижая давление и сводя работу системы смазки двигателя до нуля.
Дабы избежать таких неприятностей на некоторых автомобилях, применяется сухой картер. Принцип в том, что масло храниться в отдельном бачке и подается в систему из него. Таким образом, исключается возможность забора воздуха при образовании пены или падении уровня масла.
Преимущество этой системы: обеспечении стабильной работы двигателя при прохождении автомобилем препятствий с большим углом наклона, размеры силовой установки значительно уменьшаются в виду маленького размера картера, расход масла и его количество в двигателе уменьшается.
Элементы, системы смазки, её устройство и принцип работы
Основными элементами системы смазки являются:
- Картер с поддоном;
- Насос;
- Фильтр;
- Радиатор;
- Перепускные клапаны;
- Магистраль и каналы;
- Датчики.
Конструкция системы смазки для разных видов и типов двигателей различна и может существенно отличаться дрыг от друга наличием, или отсутствием тех или иных компонентов или систем.
- Поддон, это самая нижняя часть двигателя
Основная его задача хранить и охлаждать смазку. Кроме того, в его конструкции предусмотрены специальные перегородки, которые успокаивают волнение масла при движении автомобиля по неровностям. Крепление поддона к картеру осуществляется болтами, между ними есть уплотнительная прокладка, предупреждающая утечку масла из силовой установки. Для определения необходимого количества масла применяется щуп, на поверхности которого нанесены специальные метки.
- Насос, служит для перекачки масла из картера и создания масляного давления в каналах двс.
Возможна установка насосов различного типа, зависит от конструкции силовой установки. Наиболее популярны шестеренчатые и роторные насосы. Шестеренчатый насос может быть с внутренним или наружным зацеплением шестерен. Подача масла в шестеренчатом насосе осуществляется с постоянным давлением, тогда как в роторном насосе давление можно менять. Давление масла в канале двигателя в зависимости от его конструкции может быть от 2-16 атмосфер.
- Фильтр очищает масло от механических примесей и нагара.
Благодаря этому, увеличивается срок службы силовой установки и масла. Кроме того, вбирая в себя мусор, он упрощает техническое обслуживание системы смазки. При замене масла обязательно надо заменить и фильтр.
- Радиатор охлаждает моторное масло.
Применение радиатора обусловлено целевым назначением мотора. Не все двигатели нуждаются в использовании такого прибора. В основном радиаторами оснащаются высоко оборотистые, и сильно нагруженные моторы.
Радиаторы бывают двух видов, с воздушным или жидкостным охлаждением. Принцип воздушного, обдув потоком воздуха при движении автомобиля. Именно поэтому такие устройства располагают в передней части агрегата, обеспечивая ему достаточное количество воздуха. Жидкостные радиаторы охлаждаются благодаря системе охлаждения двигателя.
- Перепускные, редукционные клапаны обеспечивают нормальное давление в системе смазки.
Задача клапана, сбросить излишек давления при его увеличении свыше установленной нормы. Для защиты устройств и элементов двигателя устанавливается несколько клапанов в конструкции. Например, в масляном насосе, фильтре и др. При засорении фильтра, дабы не застопорить работу двигателя и системы в целом, перепускной клапан пускает масло в обход ему.
- Магистраль и каналы представляют собой отверстия, для циркуляции масла.
Они располагаются внутри многих деталей двигателя и составляют систему подачи масла к трущимся элементам. Главная магистраль ведет от насоса к фильтру и имеет большее сечение, так же она подает смазку к подшипникам коленчатого вала.
- Датчики замеряют и передают показатели, необходимые для нормальной работы системы.
Основными показателями являются: давление, температура, уровень масла. Наиболее важные показания снимает датчик давления масла. При резком падении давления возможен сбой системы в целом, поэтому показания датчика выводятся на приборную панель.
Датчик давления устанавливается в центральной магистрали. В более современных моторах он передает показания компьютеру, или электронному блоку управления. В случае превышения необходимых показателей электроника полностью останавливает работу системы.
Система смазки, принцип работы
Основной принцип работы заключается в постоянной подаче масла ко всем трущимся деталям силовой установки, не зависимо от того, в каком режиме происходит работа в данный момент времени.
При включении двигателя, смазка, посредством насоса начинает циклически циркулировать в системе, проходя через фильтр, далее — по центральной магистрали попадает в масляные каналы блока цилиндров. Через них движение происходит к трущимся парам и деталям, максимально нуждающимся в смазке. Деталью, испытывающей максимальное трение, в двигателе служит поршневое кольцо.
Поэтому первым делом задача масла состоит в его смазке. Так же необходимо подать смазку к опорным подшипникам и кулачкам распределительного вала, коренным и шатунным подшипникам коленчатого вала и .т.п.
Оказавшись в приводе газораспределительного механизма, масло попадает в головку блока цилиндров, где посредством разбрызгивания, смазывает коромысла, толкатели клапанов и всю систему головки блока цилиндров в целом.
Благодаря отверстиям в опаре шатуна масло оказывается на рабочей поверхности цилиндра и разбрызгивается на поверхность поршня и поршневые кольца. Это способствует смазке и охлаждению цилиндров и поршней, повышению ресурса двигателя и его компонентов.
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.
Принцип работы
Так как отдельные детали двигателя работают в неодинаковых условиях, то смазка их также должна быть неодинакова. К наиболее нагруженным деталям масло подается под давлением, а к менее нагруженным – самотеком или разбрызгиванием. Системы, в которых смазка деталей производится разными способами, называются комбинированными.
При работе двигателя масляный насос обеспечивает непрерывную циркуляцию масла по системе. Под давлением оно поступает в масляный фильтр, а далее к коренным и шатунным подшипникам коленвала, поршневым пальцам, опорам и кулачкам распредвала, оси коромысел привода клапанов. В зависимости от конструкции мотора масло подается под давлением к валу турбокомпрессора, на внутреннюю поверхность поршней для их охлаждения, в гидротолкатели клапанов и исполнительные механизмы систем фазовращения.
На поверхности цилиндров масло попадает путем разбрызгивания через отверстия в нижней головке шатуна или форсунки в нижней части блока цилиндров. Попадая на стенки цилиндров, оно снижает трение при движении поршня и обеспечивает свободу перемещения компрессионных и маслосъемных колец.
Со смазанных под давлением деталей капли масла падают в поддон. Попадая на вращающиеся части кривошипно-шатунного механизма, они разбрызгиваются, создавая в картере так называемый масляный туман. Оседая на деталях двигателя, он обеспечивает их смазку. Осажденное масло затем стекает в поддон картера, и цикл повторяется вновь.
Устройство системы смазки
Система смазки двигателя включает в себя поддон картера с пробкой слива масла, масляный насос с редукционным клапаном, маслоприемник с сетчатым фильтром, масляный фильтр с предохранительным и перепускным клапанами, систему масляных каналов в блоке цилиндров, головке цилиндров, коленчатом и распределительном валах, датчик давления масла с контрольной лампой и маслозаливную горловину. В некоторых двигателях в систему смазки включен масляный радиатор.
Поддон картера представляет собой резервуар для хранения масла. Уровень масла в поддоне контролируется с помощью щупа, на котором нанесены метки максимально и минимально возможного уровня. Из поддона масло поступает через маслоприемник с сетчатым фильтром к масляному насосу. Маслоприемник может быть неподвижным или плавающего типа. Емкость системы смазки легкового автомобиля, в зависимости от объема и типа двигателя, может составлять от 3,5 до 7,5 литров. Причем указываемая в инструкции емкость имеет два значения – одно относится непосредственно к системе смазки двигателя, а второе указывает на необходимое количество масла с учетом емкости масляного фильтра.
Основные неисправности системы смазки
Внешними признаками неисправности системы смазки являются пониженное или повышенное давление масла в системе и ухудшение качества масла вследствие загрязнения.
Понижение давления возможно в результате недостаточного уровня масла, разжижения его, подтекания через неплотности в соединениях, загрязнения сетчатого фильтра маслоприемника, износа деталей масляного насоса, заедания редукционного клапана в открытом положении и вследствие износа подшипников коленчатого и распределительного валов.
Проверять уровень масла следует на прогретом двигателе, но не сразу после его остановки, а через 3-5 минут с тем, чтобы масло успело стечь. Если уровень ниже нормы, необходимо долить масло в поддон картера, предварительно выявив и устранив причину. Внешним осмотром выявляются течи масла из-под крышки привода распределительного вала, крышки клапанного механизма, блока цилиндров, масляного фильтра, а также из пробки заливной горловины, через штуцер датчика давления масла, из-под крышки маслоотделителя системы вентиляции картера и через уплотнитель маслоизмерительного щупа. Уровень масла может падать вследствие износа сальников стержней клапанов, износа и закоксовывания поршневых колец или их поломки, износа поршней и их канавок, износа цилиндров двигателя, износа стержней клапанов и их направляющих втулок, а также закоксовывания прорезей маслосъемных колец или заполнение их масляными отложениями. Эти неисправности приводят к повышенному расходу масла и, соответственно, падению давления в системе.
Повышение давления в системе смазки возможно вследствие применения масла с повышенной вязкостью, заедания редукционного клапана в закрытом положении и засорения маслопроводов.
Так как коленвал совершает вращательное движение, то под действием центробежных сил на стенках его масляных каналов откладываются продукты износа двигателя. Со временем проходное сечение этих каналов уменьшается настолько, что шатунный подшипник начинает испытывать масляное голодание. Усиленному загрязнению каналов способствует применение некачественного или не соответствующего двигателю масла, регулярная эксплуатации мотора в интенсивных режимах и несвоевременная замена масла.
Каналы подвода масла к гидрокомпенсаторам со временем также могут закоксовываться, и тогда гидрокомпенсатор перестает работать. Если его заклинит при открытом клапане, это приведет к выбиванию клапана поршнем. При этом разрушается сам гидрокомпенсатор и возможны повреждения распредвала, поршней, шатунов и появление трещин в головке блока цилиндров. Вероятны масляные проблемы и с гидронатяжителями, обеспечивающими натяжку ремней и цепей привода распредвалов. Их каналы также забиваются, что может стать причиной поломки ГРМ и разрушения головки блока цилиндров. При наличии в ГРМ механизма изменения фаз газораспределения грязь может спровоцировать отказ или нарушение его работы.
При эксплуатации автомобиля возможны случаи, когда может быть неисправен указатель давления масла. Для проверки правильности действия указателя давления вместо датчика ввертывают штуцер контрольного манометра и, сравнивая показания с проверяемым прибором, судят о его работе.
Типовые схемы, оборудование смазочных систем. Смазочные устройства: для индивидуальной смазки, для централизованной смазки. Регулировка смазочных механизмов.
Пластичные смазочные материалы в подшипниках используются при температурах до 100°С и скоростях до 10 м/с.
Рис.4.1. Уровни жидкости при смазке разбрызгиванием: а – цилиндрическая зубчатая передача; б – коническая зубчатая передача; в – шариковый подшипник
Рис.4.2. Расположение подшипникового узла в зоне выпадения осадков из смазки: а – нерекомендуемое; б – рекомендуемое
ВИДЫ СИСТЕМ СМАЗКИ (ЦЕНТРАЛизованнАЯ, ИНДИВИДУАЛЬНАЯ, ГРУППОВАЯ)
Классификация систем смазки (централизованная, индивидуальная, групповая)
Системы смазки применяются для обеспечения узлов трения механизма необходимым количеством смазочного материала в определённые промежутки времени. Они позволяют автоматизировать процесс обслуживания агрегата и сократить случаи поломок производственно-технического оборудования, связанные с неправильным или недостаточным смазыванием.
Сейчас всё чаще и чаще используютсяавтоматизированные виды систем смазки, практически полностью исключающие влияние человеческого фактора на работу машин: рабочий персонал лишь пополняет ёмкости для смазочного материала и следит за исправным функционированием системы. Автоматизация позволяет снизить затраты на смазку за счёт более точной её дозировки и повысить производительность ресурса детали.
Наряду с автоматизированными, используют и ручные системы смазки, когда подача смазочного материала к узлам трения реализуется непосредственно работниками.
Смазка может осуществляться несколькими способами: самотёком, с помощью фитилей, погружением, разбрызгиванием, распылением и т.д.
Различают следующие виды систем смазки:
1. Индивидуальная – осуществляется через маслёнку или поливом; используется достаточно редко.
2. Централизованная – наиболее популярная система смазки. Её основными элементами являются насосы, трубопровод и приводы.
3. Групповая – осуществляется методом погружения и применяется в основном для зубчатых передач привода, которые нуждаются в герметизации.
Выбор системы смазки определяется условиями эксплуатации механизма, его габаритными размерами и геометрией, а также требованиями к точности дозировки смазочного материала.
