Система смазки: устройство,принцип действия,неисправности

Двигатель автомобиля представляет собой сложный агрегат, состоящий из множества деталей и узлов, часть их которых – трущиеся. Несмотря на то, что поверхности всех скользящих деталей при изготовлении тщательно обрабатываются, на них, тем не менее, остаются невидимые глазу шероховатости, из-за которых возрастает сила трения. Трение, в свою очередь, приводит к сильному нагреву и увеличенному износу деталей. Для предотвращения данного явления предназначена система смазки двигателя. Масло создает тонкую пленку на поверхностях деталей, в результате чего они легко скользят.

Помимо сказанного назначение системы смазки заключается в:

• охлаждении трущихся элементов;
• удалении нагара и продуктов износа;
• предотвращении появления коррозии.

УСТРОЙСТВО СИСТЕМЫ СМАЗКИ

Независимо от типа двигателя, система смазки включает в себя следующие основные части:

1. поддон картера;
2. маслозаборник;
3. маслорадиатор;
4. масляный насос;
5. масляный фильтр;
6. датчики давления,
7. уровня и температуры масла;
8. масляный щуп;
9. перепускной клапан;
10. масляную магистраль и масляные каналы.

Рис. Схема системы смазки: 1 — масляный поддон; 2 — датчик уровня и температуры масла; 3 — масляный насос; 4 — редукционный клапан; 5 — масляный радиатор; 6 — масляный фильтр; 7 — перепускной клапан; 8 — обратный клапан; 9 — датчик давления масла; 10 — коленчатый вал; 11 — форсунки; 12 — распределительный вал выпускных клапанов; 13 — распределительный вал впускных клапанов; 14 — вакуумный насос; 15 — турбонагнетатель; 16 — стекание масла; 17 — сетчатый фильтр; 18 — дроссель.

Роль резервуара для хранения моторного масла выполняет поддон картера ДВС. В неработающем моторе туда стекает почти все масло, за исключением небольшого количества, которое остается в фильтре и на деталях. Активным элементом системы смазки является насос, обеспечивающий непрерывную циркуляцию рабочей жидкости. В действие он приводится от коленчатого, распределительного или дополнительного приводного вала. Как правило, в ДВС применяются насосы шестеренчатого типа.

Масляный фильтр предназначен для очистки масла от нагара и продуктов износа деталей. Это сменный элемент, который меняется с определенной периодичностью в зависимости от типа мотора, условий эксплуатации и рекомендаций производителя.

В процессе работы двигателя его детали, а вместе с ними и масло, неизбежно разогреваются. Моторное масло при достижении определенной температуры способно потерять свои эксплуатационные качества, поэтому его необходимо охлаждать. С этой целью система смазки двигателя оснащена масляным радиатором, который охлаждается жидкостью из системы охлаждения.

В качестве смазки можно применять продукцию компании «МСК», которую можно приобрести на сайте https://mskz.kz/visokotemperaturnaya-smazka-ot-msk

Принцип действия системы смазки

В современных двигателях применяется комбинированная система смазки, в которой часть деталей смазывается под давлением, а другая часть – разбрызгиванием или самотеком.

Смазка двигателя осуществляется циклически. При работе двигателя масляный насос закачивает масло в систему. Под давлением масло подается в масляный фильтр, где очищается от механических примесей. Затем по каналам масло поступает к коренным и шатунным шейкам (подшипникам) коленчатого вала, опорам распределительного вала, верхней опоре шатуна для смазки поршневого пальца.

На рабочую поверхность цилиндра масло подается через отверстия в нижней опоре шатуна или с помощью специальных форсунок.

Остальные части двигателя смазываются разбрызгиванием. Масло, которое вытекает через зазоры в соединениях, разбрызгивается движущимися частями кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов. При этом образуется масляный туман, который оседает на другие детали двигателя и смазывает их.

Под действием сил тяжести масло стекает в поддон и цикл смазки повторяется.

На некоторых спортивных автомобилях применяется система смазки с сухим картером. В данной конструкции масло храниться в специальном масляном баке, куда закачивается из картера двигателя насосом. Картер двигателя всегда остается без масла – «сухой картер». Применение данной конструкции обеспечивает стабильную работу системы смазки во всех режимах, независимо от положения маслозаборника и уровня масла в картере.

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.

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:

1. Открытая вентиляция картера;
2. 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.

Рекомендации по эксплуатации и обслуживанию системы смазки

Система смазки обеспечивает нормальную работу двигателя только тогда, когда она грамотно эксплуатируется и обслуживается. Ничего сложного здесь нет.

Главное, о чем всегда необходимо заботиться — правильный режим запуска двигателя, особенно в холодное время года. При простое двигателя масло стекает в поддон, и детали оказываются без смазки, поэтому в первые мгновения после пуска они испытывают серьезные нагрузки, а на нормальный режим работы двигатель выходит только после образования масляной пленки на всех трущихся поверхностях.

Ситуация усугубляется зимой, когда масло в картере густеет и после пуска с большим трудом подается к трущимся деталям. Поэтому зимой, особенно при температурах ниже −20°C, необходимо завести и прогреть двигатель, пока температура масла в нем не поднимется до установленной отметки (80–90°C). О методиках зимнего пуска двигателя сказано уже очень много, поэтому здесь мы этого вопроса касаться не будем.

Большое внимание необходимо уделять техническому обслуживанию системы смазки. В частности, каждые 10-20 тысяч км пробега (в среднем — 15 тысяч) необходимо производить замену моторного масла и масляного фильтра. Для новых двигателей эта операция производится чаще. Но нужно отметить, что каждый производитель автомобилей и двигателей дает свои рекомендации по обслуживанию, которым необходимо четко следовать.

Устройство и принцип работы смазочной системы двигателя

Принципиальная задача системы смазки двигателя в разрезе десятилетий развития ДВС осталась неизменной – подача к трущимся элементам смазывающего и теплоотводящего материала. Но повсеместные ужесточения экологических норм заставляют конструкторов находить скрытые ресурсы для повешения КПД мотора и уменьшения вредных выбросов в атмосферу. Рассмотрим устройство системы смазки двигателя, их виды, принцип работы масляного насоса и редукционного клапана.

Схема циркуляции масла в двигателе

Моторное масло из поддона всасывается шестеренчатым насосом и подается к фильтру. Проходя через фильтрующий элемент, масло по каналам в блоке цилиндров и ГБЦ подается к шейкам коленчатого вала, кулачкам и постелям распределительного вала. Давление в системе смазки зависит от скорости вращения коленчатого вала. Минимальное давление развивается насосом на холостом ходу, а максимальное ограничивается редукционным клапаном.

Для контроля водителем исправности системы в блоке цилиндров, а иногда и в ГБЦ, вмонтирован датчик давления масла. На современных авто стрелочным указателем давления на приборной панели оборудуются лишь немногие спортивные автомобили. На большинстве авто их заменили индикатором низкого давления, который загорается лишь при падении напора в масляных магистралях.

Усложнение конструкции

На примере дизельного двигателя объемом 2,5 л от VW можно увидеть, насколько сложнее стала схема работы смазочной системы современного двигателя. Давайте рассмотрим предназначение каждого из элементов.

• Двухступенчатый масляный насос шестеренчатого типа с внутренним зацеплением. Устанавливается в поддоне картера.
• Клапан регулировки давления масла. С помощью электромагнитного клапана ECU (Engine Control Module) направляет масло в разные каналы, переключая тем самым режимы работы масляного насоса. При регулировании производительности учитывается нагрузка на двигатель, температура охлаждающей жидкости, обороты коленчатого вала и сигналы с АКПП. При подаче управляющего сигнала клапан открывается, пропуская масло в каналы первой ступени (давление в системе порядка 1,8 атмосфер). При отсутствии управляющей «массы» возвратная пружина возвращает клапан в исходное положение, изменяет направление протекания масла, поднимая давление в системе до 3,3-4 Атм.

Изменение производительности позволяет снизить механические потери, затрачиваемые на смазывание и охлаждение трущихся пар двигателя. Такое решение повышает общий КПД двигатели, уменьшая количество вредных выбросов.

• Обратные клапаны в возвратных трубопроводах. Пропускают смазку только в одном направлении и предотвращают полный слив масла из каналов после остановки двигателя. Заполненные каналы позволяют избежать масляного голодания в первые секунды после запуска мотора.
• Предохранительный клапан. Открывается при холодном запуске, когда в системе развивается чрезмерное давление.
• Клапан малого контура циркуляции. Срабатывает при засорении фильтрующего элемента, открывая путь маслу в обход фильтра.
• Масляный охладитель. Через корпус теплообменника циркулирует масло и охлаждающая жидкость.
• Охладитель способствует поддержанию теплового баланса двигателя и препятствует перегреву масла.
• Клапан масляной форсунки. Открывается при достижении в системе расчетного давления, открывая магистраль к форсункам.
• Масляная форсунка. Разбрызгивает масло на днище поршня, отводя от него тепло.
• Редукционный клапан. Срабатывает при достижении в системе чрезмерного давления, защищает ГБЦ от лишнего масла.

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.

Редукционный клапан

Поскольку производительность нерегулируемых насосов напрямую зависит от количества оборотов двигателя, максимальное безопасное давление масла в системе смазки поддерживается редукционным клапаном. Он представляет собой запорный клапан, подпертый возвратной пружиной. Когда расчетное давление масла со стороны клапана преодолевает усилие пружины, клапан открывается, перепуская излишки масла обратно в поддон картера.

Двухступенчатые масляные насосы

Конструкцию двухступенчатого масляного насоса рассмотрим на примере агрегата роторного типа от автоконцерна VAG.

1. Первая ступень работы определяется конструкторами, исходя из необходимого двигателю объема масла на всех режимах работы. Из полости нагнетания масло направляется в каналы двигателя и к подвижному ротору в месте его упора в регулировочную пластину. В таком режиме объем полости всасывания и, как следствие, количество прокачиваемого масла небольшое.
2. Вторая ступень. При повышении оборотов двигателя возникает потребность в большем количестве смазки. Давление на подвижный ротор ослабевает. Теперь регулировочная пружина доворачивает статор на несколько градусов, изменяя положение ведомого ротора. Таким образом увеличивается объем полости всасывания и количество прокачиваемой смазки.

В двигателях FSI Audi объемом 2,8 и 3,2 литра переход с первой на вторую ступень происходит на оборотах коленвала свыше 4600. Благодаря двухступенчатым помпам конструкторам удалось на 1/3 снизить расход топлива.

Клапан N428

Клапан управления масляного насоса N428 предназначен для регулировки давления на управляющий поршень. В зависимости от давления на поршень, изменяется положение статора и объем камеры всасывания. Часть масла из полости нагнетания всегда подается в управляющую магистраль к клапану N428. По команде блока управления двигателя на клапан подается питание, масло подается к управляющему поршню. По своему устройству N428 представляет собой электроуправляемый гидравлический 3/2 ходовой клапан.

Отличие мокрого картера от сухого

Выше нами рассмотрен исключительно мокрый картер, когда основной объем системы смазки двигателя находится в поддоне и забирается оттуда масляным насосом.

На схеме представлены детали и приборы системы смазки мотора с сухим картером. Основное отличие в том, что поддон двигателя не используется для хранения масла. Весь стекший туда смазывающий материал откачивается специальным насосом и подается в отдельный бак. Оттуда давление в масляной системе создается уже при помощи нагнетающей помпы. Такая система смазки двигателя применяется на автомобилях повышенной проходимости и гоночных болидах. Основные преимущества:

• уменьшается высота поддона, что позволяет установить мотор ниже. Снижение центра масс улучшает курсовую устойчивость и управляемость автомобиля;
• сухой картер исключает масляное голодание при движении авто в больших продольных и поперечных углах, что актуально для внедорожников на пересеченной местности;
• исключено масляное голодание вследствие отлива смазки (перетекания из одной части в другую) при длительном движении автомобиля в дуге, что актуально для кольцевых автогонок и соревнований по дрифту;
• моторное масло лучше охлаждается.

Но не лишена система и недостатков, так как усложнение системы снижает надежность и увеличивает массу автомобиля.

Видео: Система смазки двигателя внутреннего сгорания (ДВС) в 3D. Как работает?

Неполадки в системе смазки

• механический износ деталей масляного насоса. Происходит вследствие несвоевременной замены масла, фильтрующего элемента. При износе в зоне всасывания не создается достаточное разряжение, из-за чего падает производительность помпы;
• коксование и засорение посторонними предметами маслоприемника. Случается при несвоевременной замене масла, разрушении пластиковых элементов натяжительных и успокоительных башмаков;
• подвисание редукционного клапана;
• электрическая неисправность или проблемы с проводкой клапана управления двухступенчатым насосом;
• выход из строя датчика давления масла, из-за чего на приборной панели загорается сигнальная лампа низкого давления;
• заклинивание обратного клапана в возвратных магистралях;
• поломка указателя давления масла;
• заклинивание масляного термостата, применяющегося для более быстрого прогрева смазки.

Современная смазочная система состоит из множества механических и электронных компонентов, ввиду чего надежность ее значительно снизилась. Поэтому крайне важно следить за соблюдением сервисных интервалов, качеством фильтров и моторного масла.