Система смазки двигателя

Система смазки двигателя автомобиля или смазочная система двигателя (ССД) – совокупность механизмов авто, которые участвуют в снижении трения между сопряженными деталями ДВС, минимизируют затраты мощности ДВС на трение. Принцип работы системы смазки двигателя заключается в обеспечении подачи смазочных материалов (моторного масла) ко всем трущимся деталям ДВС на всех режимах его работы. ССД работает циклично.

Между двумя поверхностями движущихся тел формируется масляная пленка. Она разделяет движущиеся поверхности и уберегает трущиеся поверхности от дополнительных нагрузок.

Назначение системы смазки двигателя

Система смазки направлена на поддержание непрерывной подачи к подшипникам смазочных материалов и непосредственное решение следующих задач:

• Уменьшение трения между сопряженными деталями. Причем компоненты системы направлены на уменьшение всех видов трения – сухого – непосредственного соприкосновения деталей друг с другом, жидкостного – с разделением масла, полужидкостного (масляный слой присутствует, но полного разделение трущихся поверхностей маслом нет). Сухое трение в чистом виде на практике – самое редкое. Его можно встретить при деформации контактирующих тел (например, подшипников), при разрушении граничных плёнок в местах повышенного давления. Гораздо же более распространённая ситуация – полужидкостное и жидностное трение. С жидкостным трением детали, например, часто встречаются при высоких окружных скоростях при попадании масла в клиновой зазор между цапфой и вкладышем подшипника скольжения.
• Отвод тепла и охлаждение деталей двигателя. Осуществляется потоком жидкости из системы охлаждения. Сначала охлаждается масло, а затем уже сами детали ДВС.
• Освобождение двигателя от продуктов износа механизмов в отработанном масле (в виде прямоугольников, «листочков», пыли). Наиболее распространён усталостный износ. Он возникает при трении качения и трении скольжения. Также существует адгезионный, абразивный, коррозионный износ.
• Удаление нагара. Чаще всего нагар характерен для транспортных систем с прямым впрыском топлива (топливо идет непосредственно в камеру сгорания, отсутствует этап промывки клапанов). Также проблема нагара актуальна в ситуациях, если транспортное средство используется только время от времени, есть постоянные простои, или при использовании авто в холодное время года его владелец не прибегает к прогреву двигателя.
• Защита деталей двигателя от коррозии. Смазочные вещества в системе помогают ей противостоять окислением под влиянием кислорода.
• Чтобы решить поставленные задачи, давление масла в ССД должно быть достаточно высоким. Масла должно хватит для обеспечения жидкостного и отвода от поверхностей тепла.

Устройство системы смазки

Элементы системы смазки двигателя:

• Поддон картера. Резервуар для хранения масла. Именно здесь происходит сбор и аккумуляция масла в системе смазки. Также в поддоне картера скапливаются мелкие абразивные частички при трении металлических элементов друг о друга.
• Маслозаборник. Место сбора масла для дальнейшей циркуляции масла в системе после поддона картера. Устанавливается не на самом дне, а на некотором расстоянии от него. Благодаря этому абразивные частицы, образовавшиеся в системе, легко удалить. Достаточно просто снять поддон. Некоторые маслозаборники комплектуются магнитами. Это удобно для быстрого сбора и удаления металлической стружки.
• Масляный насос – приспособление, главная функция которого – закачивать в систему масло. Запускаться насос может разными способами. Например, от распредвала, от коленвала.
• Масляный фильтр. Устройство выполняет функцию очистителя масла от продуктов нагара, загрязнений и износа.
• Датчик давления. Он работает в связке с указателем давления в системе смазки двигателя, сигнальной лампой на панели приборов.
• Радиатор (стоит не на всех транспортных средствах). Комплекс трубок и пластин для отвода тепла, охлаждения масла.
• Редукционные клапаны. Помогают поддержать стабильное давление. Размещены в масляном фильтре, насосе.

На некоторых элементах остановимся более детально.

Масляные насосы

Масляные насосы в системе могут быть шестеренными, роторными, героторными (с внутренним и внешним мотором), поршневыми, шиберными крыльчатыми. Самые популярные – шестерённые модели.

На практике шестеренчатые модели показывают себя как наиболее производительные. Конструкция шестерённых насосов при этом бывает очень разной. На транспорте могут устанавливаться конструкции, где шестерни располагаются рядом (решения с наружным зацеплением) и друг в друге (шестерня в шестерне), т.е. зацепление – внутреннее.

Насосы с шестернями наружного зацепления более компактные (их можно легко поместить в ограниченном пространстве) и износостойкие в силу небольшой величины скорости скольжения в зацеплении и, соответственно, небольшого давления на зубья. И это их существенные преимущества перед насосами с наружным зацеплением. При этом большинство производителей выпускает насосы с внешним зацеплением. Конструкция «шестерня в шестерне» более дорогостоящая, так как более сложная в исполнении, при этом производитель не может гарантировать такой же КПД, как в случае с решением с наружным зацеплением.

Масляные фильтры

Существенные различия – и в масляных фильтрах, которые могут входить в ССД. Они напрямую влияют на заправочный объем системы смазки двигателя, пропускную способность, скорость и эффективность очистки.

Наиболее быстро масло и очищают полнопроточные (часто их называют просто – проточными) фильтры. Через полнопроточные фильтры проходит всё количество масла, всасываемое насосом. Наиболее качественную очистку обеспечивают частично проточные фильтры. Через них проходит не всё масло, а только его часть.

Если же важна и скорость, и качество, помогут комбинированные фильтрующие системы. Они дороже, сложней, но фактически они представляют собой систему частичнопоточного и полнопоточного фильтров.

При этом самые практичные комбинированные системы с обратным и перепускным клапаном и двойной вальцовкой. На картинке представлен типичный фильтр такого типа (решение компании Robert Bosch GmbH).

Среди явных плюсов системы смазки двигателя – возможность обеспечить непрерывную подачу масла в ДВС даже при очень вязком масле и при низкой температуре воздуха, быстрое наращивание давление и, соответственно, оперативное смазывание при перезапуске, а также защита от холостого хода фильтра после запуска ДВС.

Виды систем смазки

Схема системы смазки двигателя может быть разной. Классификацию при этом можно провести по различным признакам.

• По способу подачи масла: с подачей масла под давлением, с разбрызгиванием (самотёком), комбинированный вариант. Комбинированный вариант хорош тем, что детали, испытывающие большие нагрузки, можно обрабатывать максимально основательно — под давлением, а узлы, функционирующие в простых операциях – самотёком. В этом случае не страдает ни качество, ни скорость.
• По типу вентиляции картера: картерные газы могут удаляться сразу в атмосферу (через сапун) или направляться в цилиндры на дожигание (системы с закрытой вентиляцией). Замкнутая (закрытая) система вентиляции является наиболее экологичной.
• По способу охлаждения масла («отработки»). Охлаждение может проводиться в радиаторе, поддоне картера. Для маломощных двигателей достаточно охлаждения в поддоне, для мощных ДВС – подходящий вариант – решения с охлаждением в масляном радиаторе.
• По типу картера. Хорошо известны схемы с «сухим» и «мокрым» картером. Решения с сухим картером более конструктивно сложные. У них есть отдельный бак для масла. Масло стекает в поддон, но не аккумулируется, а поступает в бак, и картер всегда сухой. Решение более сложное и дорогое в реализации, но зато надёжная смазка гарантировано дает при интенсивном движении по наклонным поверхностям. Поэтому популярный вариант устройства системы смазки двигателя у внедорожников, строительной спецтехники, транспортных средств для работы в горах – именно решение с «сухим» картером. Аналогичное же решение популярно у спорткаров.

«Сухой» картер для производителя – это целый спектр преимуществ. ДВС можно установить ниже, чем обычно (идеальный вариант, чтобы снизить центр тяжести транспортного средства и упростить прохождение поворотов. В СДД оптимизируется температурное регулирование. Масло удерживается на большом расстоянии от коленвала, и ДВС способен развивать впечатляющую мощность.

Возможные неполадки

Наиболее распространёнными неполадками, с которыми встречаются автомобилисты, является выход из строя деталей масляного насоса, фильтров (чаще – из-за износа), потеря герметичности узлов, нарушение регулировок или механические проблемы с редукционными клапанами.

Неисправности системы смазки двигателя, как правило, связаны с двумя группами неполадок.

1. Неполадки, которые приводят к понижению давления масла. Они могут быть результатом деформации, износа, повреждения масляного насоса, низкого уровня масла, засорения фильтра, выхода из строя датчика масла, заедания редукционного клапана.
2. Неполадки, которые приводят к повышенному расходу масла. Это результат выхода из строя газораспределительного механизма, износа прокладки насоса, засорения вентиляции картера, повреждения КШМ (кривошипно-шатунного механизма), ослабления масляного фильтра (или изначально ошибки при его закреплении).

Для выявления показателей давления используют сигнальные лампы на панели приборов транспортного средства. Пониженное давление масла – прямой сигнал, свидетельствующий о том, что на транспортном средстве нельзя ездить, и требуется ремонт или техническое обслуживание.
Для определения расхода масла у современных автомобилей с автоматикой есть специальная контрольная лампа на панели приборов. Для определения проблемы у транспортных средств без такой лампы традиционно применяют щуп.

Износ и деформация

Если диагностика показывает, что детали износились, то есть отслужили свой срок эксплуатации, в большинстве случаев не стоит пытаться восстанавливать их. Её нужно менять. У прокладок, колпачков, сальников фильтров есть ресурс (указан в документации на детали), и, если их не заменить, количество проблем можно только увеличить. Например, несвоевременная замена фильтра приводит к критической концентрации вредных примесей, что может привести к деформации не только самого фильтра, но и корпуса. К деформации корпуса может привести, например, износ наружной поверхности втулок насоса.

Кстати, о деформации. Она может наступить гораздо раньше самого износа. Но, чтобы решить проблему, придётся не просто менять деформированную деталь, но и устранять причину, которая привела к этой неприятности.

Например, при механической деформации часто корень проблемы – в неисправностях иных узлов, взаимодействующих с ССД. В частности, деформация деталей системы смазки может быть ответной реакцией на выход из строя сайлентблоков, нарушение крепления ДВС.
Впрочем, здесь важна именно комплексная диагностика. Сразу «обвинять» крепление ДВС или сайлентблоки не стоит. Например, в ситуации, когда деформированы детали клапанной группы ГРМ, часто виновато качество масла.

Профилактика неисправностей

Самая эффективная профилактика неисправностей – регулярное квалифицированное техобслуживание:

1. Систематическая замена масляного фильтра.
2. Систематическая замена моторного масла.

При это нужно четко знать сколько моторного масла требуется системе, учитывать объем системы смазки двигателя. Недостаточное количество масла – это создание нагрузки на детали, увеличение сухого трения, ускорение износа. Переизбыток масла – риск создать избыточное давление и вывести из строя сальники распредвала, коленвала, «убить» уплотнители и нарушить герметичность.

Важно! Вместе с заменой масляного насоса всегда важно не лениться заменять масляный фильтр.

Важный элемент профилактики – это и грамотная эксплуатация ДВС. Особенно важно корректно запускать двигатель в морозное время. При низких температурах вязкость масла густеет, и путь масла к трущимся деталям ухудшается. Прогрев двигателя перед запуском в этой ситуации – необходимая операция.

Своевременное техническое обслуживание и профилактика – это обеспечение смазочными веществами всех деталей, вступающих в трение, защита ДВС от перегрева, остаточных продуктов сгорания, гашение колебаний и подавление шумов.

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:

• Заливная горловина – через нее выполняется заливка или доливка масла.
• Поддон картера – представляет собой нижнюю часть корпуса двигателя, наполненную маслом. Для правильной работы двигателя количество рабочей жидкости в поддоне должно быть на определенном уровне, что измеряется при помощи различных датчиков и приспособлений (щупа). В поддоне скапливаются не только излишки масла, стекающие из механизмов двигателя, но и загрязнения, образующиеся в процессе работы. Также на поддоне расположено сливное отверстие и пробка в виде болта с шайбой. При замене масла пробку необходимо заменить вместе с шайбой.
• Маслозаборник – представляет собой конструкцию из патрубка, идущего от поддона к насосу, и фильтра грубой очистки.
• Масляный насос – всасывает смазку при помощи маслозаборника из поддона и подает ее в систему. Он запускается и отключается одновременно с двигателем. В качестве привода может выступать коленвал, распредвал или вспомогательный приводной вал. Как правило, в автомобилях для перекачки масла применяются два типа насосов: шестеренчатые (более популярные) и роторные.
• Масляный фильтр. Устанавливается на входе в насос и предназначен для очистки рабочей жидкости от стружки и нагара. Бывают двух типов – разборные (при загрязнении фильтра меняется лишь фильтрующий элемент) и неразборные (меняется весь фильтр).
• Масляный радиатор. Поскольку рабочая жидкость в системе смазки также осуществляет охлаждение, для снижения ее собственной температуры она проходит через радиатор. Последний, в свою очередь, охлаждается жидкостью системы охлаждения.
• Магистрали и каналы – по ним движется масло от одного узла к другому.
• Масляные форсунки. Используются для подачи масла на стенки цилиндров и поршни.
• Датчики давления, температуры и уровня масла – подают сигналы на электронный блок управления двигателем, передавая данные о состоянии системы смазки и режиме работы двигателя.
• Клапаны (перепускные и редукционные). Позволяют автоматизировать контроль давления масла и управлять его подачей в систему. Такие клапаны монтируются вблизи ведущих элементов системы (насоса, основных узлов двигателя, фильтра).

В некоторых моделях двигателей датчики и радиатор могут отсутствовать. При этом охлаждение масла происходит непосредственно в поддоне картера.

Принцип работы и виды систем смазки

Все смазочные системы разделяют на две основные группы: с «сухим» и с «мокрым» картером. Последняя более популярна, благодаря простоте реализации. С другой стороны конструкции с «мокрым» картером склонны к таким проблемам, как вспенивание и расплескивание моторного масла , приводящее к перепадам уровня. В этом случае его подача в систему может быть нестабильной.

Системы смазки с «сухим» и «мокрым» картером

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:

• Под давлением. Масло подается принудительно ко всем узлам двигателя при помощи насоса.
• Разбрызгиванием или самотеком. Подача выполняется под действием центробежной силы вращающихся деталей двигателя. При этом масло разделяется на мелкие частички, внешне похожие на масляный туман. Благодаря этому смазка заполняет все пространство между деталями мотора и оседает на их поверхности.
• Частично под давлением и частично самотеком (комбинированный метод). В этом случае масло к наиболее важным узлам осуществляется под давлением, а для всей остальной конструкции разбрызгиванием.

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:

• В момент запуска двигателя приводится в действие масляный насос.
• Маслозаборник начинает всасывать масло из поддона картера, выполняя грубую очистку.
• На входе в насос масло проходит через масляный фильтр, где выполняется тонкая очистка.
• Из насоса по магистралям масло подается на такие узлы двигателя как подшипники (вкладыши) коленвала, опоры распредвала, поршневые кольца, а также на рабочую поверхность цилиндров. Для этого в системе могут быть установлены специальные форсунки или просто выполнены отверстия в блоке.
• Излишки масла, подаваемой на основные узлы, стекают через специальные зазоры на кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы. Их движущиеся элементы выполняют разбрызгивание рабочей жидкости, что обеспечивает ее попадание на остальные детали двигателя.
• Масло стекает обратно в поддон картера, смывая с деталей мотора металлическую стружку, нагар и другие загрязнения.
• После этого цикл повторяется.

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:

• Высокую моющую способность – дизельные двигатели склонны к обильному образованию сажи, а потому требуют интенсивной очистки.
• Устойчивость к окислению – из-за высокой степени сжатия, в картер дизеля могут проникать отработавшие газы, что приводит к окислению моторного масла и более быстрой выработке его ресурса.

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.