Система смазки ДВС

Система смазки ДВС предназначена для доставки нужного объема масляных жидкостей в зоны контакта соприкасающихся деталей. Основные функции смазочных материалов – это снижение износа узлов трения с минимальными энергетическими затратами.

Принцип действия

Масляная система автомобиля должна принудительно, под давлением, обеспечивать бесперебойную подачу смазочного материала к вращающимся элементам мотора. Давление поступающей смеси должно быть достаточным, чтобы обеспечить стабильное функционирование рабочих механизмов в узлах трения автомобиля.

Моторное масло снижает трение, возникающее между двумя подвижными объектами. Влияние трения можно снизить, если между движущимися плоскостями создать разделительную масляную пленку, которая защитит трущиеся детали от появления чрезмерных механических нагрузок. На величину и прочность защитного слоя влияет форма соприкасающихся деталей и санитарное состояние их поверхностей.

При соблюдении условий эксплуатации двигателя разделительный слой будет иметь достаточную плотность, чтобы предупредить непосредственный контакт поверхностей. Но в условиях экстремальных нагрузок, прочность и толщина пленки может снизиться, и детали начнут соприкасаться. Такие обстоятельства называют граничной смазкой.

Масло, имеющее нормативную вязкость, поможет снизить отрицательный эффект, и предотвратить износ конструкции. Кроме параметров вязкости на качество смазки влияет величина давления масляной жидкости и температурные параметры работы двигателя.

Показатели давления масла

Стандартную силу давления смазочных жидкостей возможно обеспечить только в случае достаточного объема масляной эмульсии в поддоне агрегата. Проверить уровень жидкости можно посредством металлического щупа, размещенного в направляющей трубке, возле блока цилиндров.

Давление смазки в системе регулируется датчиком, который в случае слабого напора отправляет сигналы электронному манометру, расположенному в салоне автомобиля. Устройство фиксирует и отражает на своей шкале существующую величину давления в системе. Рекомендуемые заводом изготовителем параметры – это 2–4 кг/см².

Низкое давление смазки наблюдается в момент первого запуска и в случае работы мотора на холостом ходу, а высокое – при работе агрегата на повышенных оборотах. Недостаточная плотность смазочной жидкости не позволит сформировать в зонах контакта разделительную пленку, что может привести к интенсивному износу деталей.

Температура масла

Низкий или высокий температурный режим в любом случае отрицательно сказывается на защитных качествах масла. Холодное масло слишком густое. Это создает определенные трудности при перемещении эмульсии по каналам смазки. Перегретая смесь, наоборот, слишком жидкая для того, чтобы создать на трущихся поверхностях прочную разделительную пленку. Тонкий масляный слой или его отсутствие может привести к износу или поломке двигателя.

Автовладелец может своими силами рассчитать благоприятные термические условия для стабильной работы силового агрегата. Для этого нужно к температуре атмосферного воздуха добавить +60°C. В результате этой операции получаем среднее значение температуры, которое должен фиксировать датчик на приборной панели в салоне автомобиля.

Устройство системы смазки

Стабильная и бесперебойная подача масляной жидкости к трущимся поверхностям – основное условие, влияющее на долговечность двигателя. По принципу смазывания узлов трения, систему подачи смесей можно разделить на несколько способов:

• принудительный;
• разбрызгиванием;
• комбинированный.

Принудительный способ заключается в доставке масляной жидкости в зоны контакта с помощью масляного насоса, под давлением. Смазка разбрызгиванием происходит посредством специальных форсунок, которые разделяют поток масла на мелкие капли. Капли, в форме масляного тумана, поступают в узлы трения и смазывают соприкасающиеся поверхности.

В современных автомобилях применяется комбинированная система смазки, которая совмещает в себе два предыдущих способа. Подшипники коленчатого и газораспределительного вала, стойки толкателей и коромысла ГРМ – смазываются принудительно. Остальные детали мотора обслуживаются методом разбрызгивания или самотеком.

Независимо от способа подачи смазочных материалов, системы смазки двигателя должны соответствовать следующим требованиям:

1. Защищать элементы ДВС от преждевременного износа.
2. Способствовать стабилизации теплового баланса мотора.
3. Служить гидравлическим уплотнителем для компрессионных колец ЦПГ.
4. Подавать частицы продуктов трения к фильтру, и выполнять надлежащую очистку загрязненного масла.
5. Накапливать и удерживать твердые включения в картере двигателя до даты сервисного обслуживания.
6. Проводить нейтрализацию вредных химических веществ, которые могут появляться в процессе сгорания топлива.
7. Препятствовать коррозии и ржавлению металлических деталей.
8. Обеспечивать необходимый объем смазочной жидкости для обслуживания газораспределительного механизма.

В зависимости от способа хранения рабочей жидкости в силовом агрегате, различают 2 вида смазочных систем:

1. Мокрый картер. В этом случае масло хранится в нижней части мотора (в поддоне).
2. Сухой картер. Здесь масляная жидкость заливается в отдельно стоящий бак-отстойник, устанавливаемый на некотором отдалении от корпуса агрегата.

Поддон предназначен для хранения и охлаждения масляной жидкости. Внутри картера находится металлическая, горизонтально расположенная перегородка, называемая успокоителем. Успокоитель служит для гашения колебаний масла во время движения автомобиля.

Кожух поддона крепится к нижней части двигателя через пробковый уплотнитель. Внизу корпуса, по центру, расположено сливное резьбовое отверстие со сливной пробкой.

Мокрый картер

Смазочная жидкость, продвигаясь через заливную горловину и сетчатый фильтровальный элемент, в верхней части клапанной крышки, поступает в картер мотора. Объем жидкости в поддоне проверяется металлическим щупом. В нижней части резервуара присутствует сливная пробка, в теле которой размещен магнитный фильтр, для вывода из загрязненного масла металлических включений. Внутри поддона, внизу, размещается маслоприемник.

Перекачивающее устройство (насос) подает жидкость в корпус фильтра тонкой очистки, а затем в масляную магистраль системы. Жидкость из масляной магистрали поступает в узлы трения, смазывает соприкасающиеся поверхности, и самотеком возвращается в картер двигателя.

Сухой картер

Система «сухой картер» применяется на автомобилях повышенной проходимости, кроссовых и спортивных моделях. Использование этой техники предусматривает экстремальные режимы вождения, подразумевающие скоростную езду по пересеченной местности, подъем и спуск на крутых склонах, участие в ралли и др.

Такие условия эксплуатации (подъем, спуск, резкие повороты и т.д.) могут вызвать осушение маслоприемника картера, и спровоцировать попадание воздуха в систему смазки. Такая манера езды может послужить причиной кратковременного прекращения подачи масла к подшипникам коленчатого вала, шатунным вкладышам и трущимся поверхностям ГРМ. Для стабилизации смазочного процесса при работе автомобиля в чрезвычайных ситуациях и предусмотрена схема подачи жидкости, называемая «сухой картер».

Емкость для содержания рабочей жидкости у такого типа моделей располагают в самом прохладном месте подкапотного пространства. Во избежание больших колебаний жидкости и ее вспенивания в момент раскачивания машины, в конструкции резервуара предусматривают успокоители смазки. Двигатели внутреннего сгорания при использовании схемы смазки «сухой картер» оборудуются, как минимум, двумя перекачивающими устройствами. Один механизм предназначен для забора смазки из поддона и подачи ее в накопительный резервуар, а второй – для подачи масла в контактные зоны мотора.

Приборы и оборудование

Все выпускаемые современной автомобильной промышленностью агрегаты оснащаются полно-поточной системой смазки. Ее структура, независимо от схемы подачи масла, предусматривает следующие приборы и механизмы:

• картер;
• маслоприемник;
• масляная магистраль;
• насос;
• фильтр;
• контроллер давления жидкости.

Работа масляного насоса

Все конструкционные разновидности перекачивающих устройств можно отнести к объемному типу механизмов. Привод помпы осуществляется при помощи зубчатой шестерни, расположенной на коленвале силового агрегата. Каждый оборот коленвала сопровождается подачей равного объема масляной жидкости.

При увеличении частоты оборотов привода – увеличивается количество поступающей в зоны контакта смазки, и повышается плотность в масляных магистралях системы. Перекачивающее оборудование, применяемое в современных моторах, делится на 2 типа – это насосы роторной и шестеренчатой конструкций с внутренней и внешней компоновкой зубьев.

Шестеренчатые модели с наружным зацепом включают в себя чугунный кожух, внутри которого плотно установлены две зубчатые детали. Ведущий орган насоса запрессован на центральном валу механизма. Центральный вал устройства в нижней части снабжен приводной шестерней, которая вступает в зацеп с такой же деталью на коленвалу мотора. С противоположных сторон кожуха находятся всасывающий и выпускной патрубки.

Поступающее во впускной патрубок масло, проходит по впадинам ведущего и ведомого органа механизма. При повороте рабочего вала устройства, выступы и впадины зубьев вступают в зацеп, и жидкость выдавливается из впадин в разгрузочную прорезь на стенках насоса. После этого, жидкость поднимается к выпускному патрубку, откуда перемещается в масляный канал силового агрегата.

Давление, выходящего из кожуха насоса масла, регулируется редукционным перепускным клапаном. Размещается устройство внутри емкости для содержания масляной смеси (поддон), в нижнем отделе блока цилиндров.

Структура перекачивающих устройств с внутренним зацепом рабочих органов состоит:

• кожух;
• ведомый элемент
• ведущий;
• редукционный клапан;
• маслоприемник;
• крышка корпуса.

Чугунный кожух механизма объединяет в себе две камеры – всасывающую и нагнетающую, разделенные небольшим выступом. Крепление ведущей шестерни предусматривается на рабочем валу устройства. В нижней части корпуса крепится маслоприемник с сеточкой. Крышку механизма изготавливают из алюминиевого композита. В крышке находится редукционный клапан с регулирующей пружиной.

При повороте шестерен друг относительно друга масляная жидкость из картера, через приемное устройство, доставляется в рабочую камеру насоса. Затем, при помощи ведомой шестерни жидкость подается в нагнетательный патрубок, откуда поступает в масляную магистраль. Если давление смазочного материала превысит допустимый уровень, срабатывает перепускной клапан и перенаправляет лишнюю смесь во всасывающую область механизма.

Роторный насос состоит из кожуха, внутри которого располагаются две детали – наружное кольцо в форме пятиконечной звезды и центральный вал с четырьмя овальными лопастями (ротор), установленный внутри кольца. За счет разного количества выступов на рабочих элементах насоса в корпусе механизма, во время вращения вала, создается разряжение, которое способствует всасыванию жидкости.

Выдавливание масла из корпуса происходит в момент захода лопасти ротора во впадину наружного кольца. Контроль выходного давления смазочной жидкости, как и в предыдущем варианте, выполняется редукционным клапаном.

В дополнение к масляным насосам в системе смазки предусмотрен маслоприемник, расположенный в нижней части картера двигателя. На входе в приспособление, для очистки масла, устанавливается металлическая сеточка. В зависимости от модели мотора устройства бывают двух видов – плавающие и свободные. Плавающие конструкции могут менять свое место расположения в зависимости от объема жидкости в картере.

Фильтр для масла

Во время работы мотора происходит загрязнение масла неорганическими взвесями, которые смазочные жидкости должны отводить от трущихся поверхностей и перемещать в поддон двигателя. При повторной подаче смазочного материала в систему смазки субстанции, с помощью фильтрующих элементов, очищают от ненужных включений.

Масляный фильтр устанавливают на напорной магистрали, после перекачивающего устройства. Такая компоновка прибора позволяет гарантировать качество масел, поступающих в рабочие секции двигателя.

Фильтры по принципу действия делятся на приборы тонкой и грубой очистки, а по конструкции внутренней части – на центробежные и щелевые. В щелевых механизмах качество очистки или фракция улавливаемых частиц зависит от величины зазора между рабочими элементами (поры, волокна, пластины).

Если фильтрация масляной жидкости выполняется через один слой материала, то такой способ называют поверхностным. В случае использования плотного фильтра, весь объем которого заполнен поролоном или пористым картоном – объемным.

Для защиты ДВС от пускового износа, и предотвращения риска работы мотора без смазки, фильтрующие элементы оборудуют дренажными клапанами, которые предупреждают самопроизвольный сток масла в поддон двигателя, в момент остановки силового агрегата.

Для грубой очистки масла в систему смазки устанавливают центрифуги. Фильтр состоит из неподвижного корпуса (статора), внутри которого находится подвижный элемент (ротор). Загрязненная смесь поступает в рабочую камеру через отверстия на центральном валу устройства.

При вращении ротора, находящаяся внутри смазка, с силой отбрасывается к стенкам статора, где твердые частицы прилипают к неподвижному кожуху, а очищенное масло, через отверстия в основании фильтра, стекает в поддон. Эффективность центробежного метода фильтрации масла зависит от скорости вращения ротора.

Масляные каналы

Смазочная жидкость с помощью насоса подается в фильтрующий элемент, из которого, под давлением, поступает в масляные каналы. Масляные каналы представляют собой горизонтально высверленные отверстия, которые пролегают по всей длине двигателя.

Системы смазки рядного агрегата оснащаются одной магистралью, V-образные модели – двумя.

Оборудованные в блоке цилиндров горизонтальные каналы способствуют быстрому поступлению смазочного материала к основным механизмам двигателя.