Что смазывается под давлением в двигателе
Устройство системы смазки двигателя
Устройство и принцип работы системы смазки двигателя ни чем не отличается от принципа работы любой гидравлической системы. В экскаваторе или подъёмном кране работа масляной системы основана на одних и тех же законах. Неисправности также имеют общие причины.
Масляные каналы
Система смазки двигателя обеспечивает подачу масла под давлением во все трущиеся и вращающиеся элементы. Коренные и шатунные шейки коленчатого вала вращаются во вкладышах. Вкладыши имеют масляную канавку. В которую подаётся масло из масляного канала. Давление с которым масло подаётся. Создаёт вокруг шеек масляное кольцо. Шейки коленвала вращаются в масляном кольце. Масло смягчает все удары от возникающих нагрузок. Это способствует тому что коленвал служит длительный срок. По масляным каналам коленвала от коренных шеек масло так же под давлением подаётся в шатунные шейки. Обеспечивает вращение шатунов. Шатунный палец и гильзы цилиндров смазываются разбрызгиванием масла. Для этого в шейках шатуна имеются калиброванные отверстия.
Масло к коленчатому валу подаётся из центрального канала. Канал имеет ответвления под каждую коренную шейку коленчатого вала.
Параллельно от центрального канала масло подаётся к шейкам распределительного вала. Вращение распределительного вала происходит по тому же принципу что и вращение коленчатого вала. Масло создаёт кольцо вокруг каждой шейки распределительного вала.
Если устройство системы смазки двигателя имеет конструкцию газораспределительного механизма с применение коромысел клапанов. Присутствует канал который подаёт масло в вал коромысел. По валу к втулкам коромысел. Через втулки и канал в коромыслах масло поступает в регулировочный винт. Через него смазываются штанги толкателей коромысел. При использовании других конструкций ГРМ. Существуют масляные каналы, через которые масло поступает к ним. Рокера, гидрокомпенсаторы, толкатели и другие элементы конструкции ГРМ.
То есть все механизмы двигателя связаны между собой масляными каналами. В которых создаётся давление масла.
Масляный насос
Давление масла создаёт масляный насос. Как правило шестеренный. Благодаря минимальным зазорам между вкладышами, шейками валов, калиброванными отве5рстиями. Предназначенными для разбрызгивания масло. В системе поддерживается необходимое рабочее давление масла.
Любая гидравлическая система имеет один и тот же принцип действия. Масляный насос не начнет создавать давление до тех пор пока масло не встретить сопротивление. Или в нашем случае пока есть сопротивление для масла во вкладышах и калиброванных отверстиях насос создает необходимое рабочее давление.
Давление масла в системе
Магистраль высокого и низкого давления
Устройство системы смазки двигателя имеет магистраль низкого и высокого давления. Высокое давление создаётся нагнетанием масла в систему. Низкая магистраль подает масло в насос. Элементами низкой магистрали являются масло заборник и трубка подводящая масло от масло забурника к насосу. Масло заборник представляет собой расширение на конце поводящей трубки. Закрытое сеткой. Сетка служит для предохранения от попадания в насос крупных элементов. Это может быть нагар, куски металла, стружка.
Фильтр тонкой очистки масла
Причины низкого давления масла в двигателе
Причины низкого давления масла в двигателе могут возникать в различных узлах. Они связаны между собой как с общим износом двигателя, так и с выходом из строя отдельных механизмов двигателя. Влияющих на работу системы смазки в целом.
Износ деталей.
Износ шеек валов, вкладышей, приводит к увеличению зазора между ними. Маслу становится легче выходить из под рабочей поверхности. В результате снижается нагрузка на насос. Он начинает создавать меньшее давление. Соответственно снижается общее давление в магистралях высокого давления двигателя. Это основная причина низкого давления масла в двигателе.
Какое давление масла должно быть в двигателе.
Давление масла должно создавать оптимально устойчивое масляное кольцо вокруг валов и шеек коленчатого и распределительного валов.
Последствия низкого давления масла
Если давление ниже нормы возникает усиленное трение между валом и вкладышем. Удары возникающие при работе вала о вкладыш становятся более сильными и действенными. И как результат вкладыши разбиваются. Двигатель клинит.
В среднем практически на всех двигателях допустимое низкое давление составляет 0,2 Нм
Нормальное давление на холостых оборотах двигателя от1,5 до2,5 Нм
При скорости движения 60 км/ч и оборотах 2000 об/мин нормальное давление составляет от3-4 Нм до 6.5 Нм
Выше давление в масляной системе не создаётся благодаря редукционному клапану. Современные автомобили не оборудуются приборами указывающими давление масла. Для контроля давления достаточно контрольной лампочки давления масла. Она загорается если давление в системе становится ниже 0,2 Нм.
Например двигатель ЗМЗ 511,его устанавливают на автомобиле Газ 53. Очень чувствителен к износу. Низкое давление масла для этих двигателей почти норма. Некоторые водители заклеивают контрольную лампочку, чтобы не светила в глаза и не отвлекала. Двигатель завелся на холодную и лампочка погасла на короткое время, до прогрева. Это нормально и лучшего желать не приходится. Но как бы ни было низкое давление губит мотор. И рассчитывать на его долгую работу не приходится.
Износ масляного насоса
Масляный насос как любой механизм подвергается износу. Стачиваются шестерни и плоскости их прилегания. Масло начинает перепускаться внутри насоса. Давление в системе падает. Насосы очень редко выходят из строя. Скорее двигатель станет не пригодным для ремонта. Ничто не вечно. Существуют специальные стенды для проверки работы насоса. И если возникли сомнения насос можно проверить.
Сетка маслозаборника.
Механическое повреждение поддона двигателя.
Вмятина на поддоне может служить падению давления. Если поддон вмялся внутрь от удара он мог вплотную приблизиться к масло заборнику. Частично перекрыть его. Так же как и при засорении поступления масла будет недостаточно для создания нормального давления в системе.
Трещина на трубке масло заборника.
Уплотнения в магистрали высокого давления.
В некоторых конструкциях масляной системы предусмотрены резиновые уплотнения и в магистрали высокого давления. Например, в двигателе Газ 53. Штуцер притягивает корпус редукционного клапана. Под ним предусмотрена для уплотнения плоское резиновое кольцо. Со временем оно теряет эластичность и становится хрупким. При замене масляного фильтра. Откручивается корпус фильтра. Он вкручен в этот штуцер. Фильтр откручивается. Штуцер как при откручивании фильтра так и при его затягивании. Обязательно прокручивается. При этом резиновое кольцо, которое должно быть эластичным лопается. Все давление масла уходит под это кольцо. Если об этом не знать давление в двигателе не появится. Поэтому если существует проблема с давлением масла. Необходимо тщательно изучить схему масляной системы.
Диагностика давления масла.
Горит лампочка давления масла на холостых оборотах двигателя. Это первый тревожный симптом. Но может быть не всё еще потеряно. Причиной низкого давления масла в двигателе может быть очень простой и легко устраняемой.
Самая дальняя точка от масляного насоса головка блока двигателя. Естественно на коромыслах или на распревалу если он расположен в головке блока. Образуется самое низкое давлене. Но для нормальной работы двигателя оно должно присутствовать. Поэтому если даже просто открыть заливную пробку в клапанной крышке. Детали головки тщательно смазываются. При работающем двигателе будут видны брызги масла. Если их нет значит масло поступает с низким давлением. И уже даже по этому факту можно судить о том что в масляной системе неисправность. И уже можно судить о том почему загорелась лампа давления масла.
Необходимо найти где находится датчик давления масла. Открутить его. На его место установить механический манометр. Он точно покажет давление масла в масляной системе. Давление масла ниже 0,2 Нм на холостых оборотах. Означает наличие неисправности.
Износ распредвала и гидрокомпенсаторов.
Если устройство системы смазки двигателя предполагает размещение рапредвала в блоке двигателя. Можно попробовать просунуть щуп между шейкой распредвала и втулкой. Если щуп походит, то износ недопустимый для дальнейшей работы. При наличии шатунов сделать это будет трудно. Но как вариант.
Стук гидрокомпенсаторов говорит о утечки давления в них.
Конечно более точная картина будет видна при полной разборке двигателя. И все подобные измерения не могут дать точного ответа на вопрос о износе двигателя. Единственное почему можно провести эти измерения, только для того чтобы обнаружить причину не связанную с износом. Такую как нарушение уплотнений, трещины. Возможно масляный насос вышел из строя или заклинил редукционный клапан в одном положение. В результате чего масло с магистрали высокого давления сбрасывается в обратку.
Устройство и принцип работы системы смазки двигателя
Система смазки в двигателе необходима для уменьшения силы трения между его подвижными деталями. Дополнительно она выполняет функции охлаждения основных узлов, повышает срок их службы, защищает от коррозии, а также очищает от загрязнений (продуктов износа и нагара). Рабочей жидкостью (смазочным материалом) при этом выступает моторное масло, которое может подаваться под давлением, разбрызгиванием или самотеком. Это определяет вид, конструкцию и принцип работы системы.
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.
Принцип работы и виды систем смазки
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:
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:
Давление масла в системе может находиться в пределах от 0,2 МПа до 1,6 МПа.
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.
В зависимости от вида и мощности мотора объем масла в системе смазки может быть от 3,5 до 7,5 литров.
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:
Масло, используемое в смазочной системе, может быть синтетическим, минеральным или полусинтетическим. В зависимости от того, какой тип используется, определяют сроки его замены.
Максимально долго служат синтетическое и полусинтетическое масло, которые при нормальных условиях эксплуатации не требуют обновления до 10-15 тысяч километров пробега.
Минеральные масла служат около 5 тысяч километров пробега.
Система смазки является неотъемлемой частью любого двигателя, обеспечивающей его работоспособность. Очень важно проводить своевременный техосмотр, контролировать уровень и состояние масла.
whatisvehicle
Как это работает?
Часть 3 — Система смазки двигателя
Система смазки(lubrication system)
Смазочной называется система, обеспечивающая подачу масла к трущимся деталям двигателя.
Система смазки предназначена для снижения трения между сопряженными деталями двигателя. Кроме выполнения основной функции система смазки обеспечивает:
Система смазки в автомобиле комбинированная. Комбинированной называется система смазки, осуществляющая смазывание деталей двигателя под давлением и разбрызгиванием. Давление создается масляным насосом, а разбрызгивают масло коленчатый вал и другие быстровращающиеся детали двигателя.
Под давлением смазываются наиболее нагруженные трущиеся детали двигателей – коренные и шатунные подшипники коленчатого вала, опорные подшипники распределительного вала, подшипники вала привода масляного насоса и др.
Разбрызгиванием смазываются стенки цилиндров, поршни, поршневые кольца, поршневые пальцы, детали газораспределительного механизма, его цепного или шестеренного привода и другие детали двигателей. В двигателях со смазочной системой без масляного радиатора охлаждение масла, которое нагревается в процессе работы, происходит в основном в масляном поддоне.
При наличии в смазочной системе масляного радиатора охлаждение масла осуществляется и в масляном поддоне, и в масляном радиаторе, которые включается в работу при длительном движении автомобиля с высокими скоростями и при эксплуатации автомобиля летом.
Система смазки двигателя состоит из:
Принцип работы системы смазки:
Масло заливают в поддон 12 через горловину 3 и его количество контролируют специальным стержнем 8, конец которого находится в масляной ванне. При работе двигателя масло забирается из поддона насосом 10 через маслоприемник 11 и по приемному каналу в блоке цилиндров подается в фильтр 9, который включен в главную масляную магистраль 7 последовательно. Из фильтра масло через главную магистраль и канал в блоке цилиндров под давлением поступает соответственно к коренным подшипникам коленчатого вала и переднему подшипнику вала 1 привода масляного насоса, а также к заднему подшипнику по центральному каналу вала.
Максимальное давление масла, создаваемое насосом, ограничивается редукционным клапаном, установленным в масляном насосе.
При засорении фильтра масло поступает в главную масляную магистраль, минуя фильтр, через перепускной клапан, который установлен в фильтре. От коренных подшипников масло через внутренние каналы коленчатого вала подается к шатунным подшипникам и от них через отверстия в нижних головках шатунов разбрызгивается на стенки цилиндров.
Поршневые кольца и поршневые пальцы смазываются маслом, снимаемым со стенок цилиндров, и масляным туманом, находящимся внутри двигателя. К центральному опорному подшипнику распределительного вала масло из фильтра под давлением поступает через главную магистраль 7, канал 4 и канавку в опоре в центральный канал 2 распределительного вала и из него к другим опорным подшипникам и кулачкам вала.
Звездочка и цепь привода распределительного вала смазываются маслом, вытекающим из переднего опорного подшипника вала. Стержни клапанов, направляющие втулки и другие детали клапанов смазываются маслом, разбрызгиваемым механизмами двигателя при их работе. Отработавшее масло стекает в поддон картера двигателя. Давление масла в смазочной системе контролируется контрольной лампой 5, датчик 6 которой установлен на блоке цилиндров двигателя.
Так же применяются системы с радиатором для охлаждения смазки.
Масло от насоса через канал в блоке цилиндров направляется к масляному фильтру(3). В корпусе держателя масляного фильтра установлен термостат(1), открывающийся при температуре 105 градусов и направляющий масло через масляный радиатор(2). После фильтрования и охлаждения масло направляется в масляную магистраль блока цилиндров.
В принципе, на этом система понятна. Но я буду следовать и правилу «рассказать о всём подробно», поэтому давайте разберём теперь детали поподробнее.
Масляный поддон(oil sump)
Является резервуаром для масла. Он закрывает двигатель снизу, и в нем масло охлаждается. Масляный поддон стальной, штампованный. Внутри поддона имеется специальная перегородка, уменьшающая колебания масла при движении автомобиля. Поддон крепится к нижнему торцу блока цилиндров (к картеру) через уплотнительную прокладку, изготовленную из пробкорезиновой смеси. Он имеет резьбовое отверстие с пробкой, предназначенное для слива масла.
Масляный насос(oil pump)
Масляный насос подает масло под давлением к трущимся поверхностям деталей двигателя. На двигателях применяют масляные насосы шестеренного типа с установленным в насосе редукционным клапаном, отрегулированным на давление 0,45 МПа и не подлежащим регулировке в процессе эксплуатации.
Устройство масляных насосов так же различно:
1)с шестернями наружного зацепления
1 – сетка; 2 – патрубок; 3 – клапан; 4 – пружина; 5 – крышка; 6, 8, 11 – шестерни; 7 – корпус; 9 – ось; 10 – вал
Данный насос имеет две шестерни наружного зацепления. К корпусу 7 насоса через крышку 5 прикреплен маслоприемный патрубок 2 с фильтрующей сеткой 1 и редукционным клапаном 3. Ведущая шестерня 8 напрессована на ведущем валу 10 насоса. Ведомая шестерня 6 свободно вращается на оси 9, запрессованной в корпусе насоса. При вращении шестерен создается разрежение, масло через фильтрующую сетку и патрубок поступает под крышку 5 насоса и через отверстие в крышке — в полость разрежения корпуса насоса. Масло, заполняющее впадины между зубьями шестерен, переносится в полость нагнетания, а оттуда поступает в приемный канал блока цилиндров двигателя. При повышении давления масла в смазочной системе более допустимого редукционный клапан 3 открывается, перепуская при этом часть масла из полости нагнетания в маслоприемный патрубок 2, и давление в системе не повышается. Давление открытия редукционного клапана не регулируется. Оно обеспечивается его пружиной 4. Ведущему валу 10 насоса вращение передается с помощью шестерни 11 вала привода масляного насоса, который приводится цепной передачей от коленчатого вала двигателя. Масляный насос установлен внутри масляного поддона и прикреплен двумя болтами к блоку цилиндров.
2)с шестернями внутреннего зацепления
1 – сетка; 2 – патрубок; 3 – клапан; 4 – пружина; 5 – крышка; 6, 8, 11 – шестерни; 7 – корпус; 9 – ось; 10 – вал
состоит из корпуса 1, крышки 7, ведущей 3 и ведомой 2 шестерен, маслоприемника 8 и редукционного клапана 4. Корпус насоса отлит из чугуна. Он имеет две полости (всасывания и нагнетания), которые разделены между собой выступом 9. Ведущая и ведомая шестерни изготовлены из спеченного материала и размещены внутри корпуса. Ведущая шестерня 3 установлена на переднем конце коленчатого вала 10, который уплотняется в крышке насоса манжетой 6. К корпусу прикреплены маслоприемник с фильтрующей сеткой и крышка. Крышка 7 насоса отлита из алюминиевого сплава. В ней размещен редукционный клапан 4, давление срабатывания которого обеспечивается пружиной 5.
Масляный фильтр(oil filter)
Масляный фильтр очищает масло от твердых частиц (продуктов износа трущихся деталей, нагара и т.п.), так как они вызывают повышенное изнашивание деталей и засоряют масляные магистрали. На легковых автомобилях применяется масляный фильтр полнопоточный (пропускает все нагнетаемое масло), неразборный, с перепускным и противодренажным клапанами.
1 – корпус; 2 – днище; 3, 5 – клапаны; 4, 6 – отверстия; 7 – кольцо; 8 – крышка; 9 – фильтрующий элемент
Масляный фильтр крепится к блоку цилиндров на специальном резьбовом штуцере, для чего в днище фильтра имеется резьбовое отверстие 4. Резиновое кольцо 7, надетое на крышку 8, обеспечивает герметичность установки фильтра на блоке цилиндров двигателя. Для эффективной очистки масла фильтр заменяют при смене масла в двигателе.
Масляный фильтр центробежной очистки(centrifugal oil cleaner)
На автомобилях так же встречаются масляные фильтры центробежной очистки, как вариация масляного фильтра. В центрифуге очистка масла производится за счет центробежных сил, которые отбрасывают механические примеси к стенкам вращающегося ротора.
1 — ось; 2 — жиклер; 3 — корпус; 4 — ротор; 5 — колпак; 6 — крышка; 7 — сетка; 8 – подшипник
В корпусе 3 (рисунок 6) фильтра с крышкой 6 неподвижно закреплена ось 1 с внутренним каналом и выходными отверстиями. На оси на радиально-упорном подшипнике 8 и двух втулках установлен ротор 4 с колпаком 5, фильтрующей сеткой 7 и жиклерами 2, выходные отверстия которых направлены в противоположные стороны.
При работе двигателя масло поступает внутрь оси 1, проходит через выходные отверстия и направляется во внутреннюю полость ротора. Затем проходит через фильтрующую сетку 7, идет вниз и выпрыскивается под давлением из жиклеров 2 в корпус фильтра. Под воздействием струй масла, направленных в противоположные стороны, создается реактивный момент, который вращает ротор, заполненный маслом. При этом под действием центробежных сил механические примеси, находящиеся в масле, оседают плотным слоем на стенках колпака 5 ротора.
Масляный радиатор(oil cooler)
Масляный радиатор предназначен для охлаждения масла при больших скоростях движения и при эксплуатации автомобиля летом. Он установлен перед радиатором системы охлаждения двигателя.
Масляный радиатор включают и выключают краном 7. Масло подводится к радиатору через предохранительный клапан 6 из главной масляной магистрали 5, пропускающий масло в радиатор при давлении в магистрали свыше 100 кН/м2. Охлажденное масло сливается в масляный поддон картера. Давление масла, создаваемое нижней секцией насоса, ограничивается редукционным клапаном 2.
Теперь можем смело подвести итоги:
Система смазки заполняется маслом через заливную горловину(6). После чего масло стекает в масляный поддон(8). После запуска двигателя включается масляный насос, который имеет привод от коленчатого вала. Через маслоприёмник(1) масло нагнетается по каналам в масляный фильтр(4), где происходит очистка масла. В маслянном поддоне есть сливное отверстие для слива масла, которое закрыто пробкой(3). После очистки масла в масляном фильтре(4) масло поступает в главную масляную магистраль(5) откуда поступает под давлением к трущимся поверхностям для их смазки. После чего масло стекает обратно в поддон, откуда опять забирается насосом и цикл повторяется.
Ну и давайте для закрепления посмотрим видео:
Выбор моторного масла
Главная задача автомасла – не допустить сухого трения движущихся внутренних деталей двигателя, а также обеспечить минимальную силу трения при максимальной герметичности рабочих цилиндров.
Исходя из требований двигателя конкретного автомобиля и температуры окружающего воздуха, моторное масло подбирается по двум основным критериям:
— уровень эксплуатационных свойств по классификации API или ACEA, который должен соответствовать требованиям Вашего двигателя;
— вязкость по классификации SAE, которая выбирается в зависимости от температуры окружающего воздуха и степени изношенности двигателя.
Одним из основных свойств моторного масла является его вязкость и ее зависимость от температуры в широком диапазоне (от температуры окружающего воздуха в момент холодного пуска зимой до максимальной температуры в двигателе при максимальной нагрузке летом). Наиболее полное описание соответствия вязкостно — температурных свойств масел требованиям двигателей содержится в общепринятой на международном уровне классификации SAE3000.
Классификация масел
Что означают цифры обозначения вязкости масла на этикетке?
После аббревиатуры SAE мы видим несколько чисел, разделенных буквой W и тире, например 5W-30 (для всесезонного масла, которое, как правило и используют все автолюбители). Не вдаваясь в физику и сложную терминологию (это есть ниже), расшифровать эту надпись можно так:
5W 
– это низкотемпературная вязкость, которая означает, что холодный запуск двигателя возможен при температуре не ниже -35°С (т.е. от цифры перед W нужно отнять 40). Это та минимальная температура этого автомасла, при которой масляный насос двигателя сможет прокачать масло по системе, не допустив при этом сухого трения внутренних деталей. На работу прогретого двигателя этот параметр никак не влияет.
Гораздо интереснее второе число в обозначении – высокотемпературная вязкость (в данном случае это 30). Его нельзя так просто, как первое, перевести на понятный автолюбителю язык, ибо это сборный показатель, указывающий на минимальную и максимальную вязкость масла при рабочих температурах 100-150°С. Чем больше это число, тем выше вязкость моторного масла при высоких температурах. Хорошо это, или плохо именно для Вашего мотора – знает только производитель автомобиля.
Мне кажется, на этом система смазки нам понятна и можно перейти к рассмотрению другой системы.