Давление масла в системе смазки дизельного двигателя

Как функционирует система смазки дизельного мотора

Смазочная система дизеля устроена так, чтобы подавать моторное масло к деталям, работающим под постоянной интенсивной нагрузкой: элементам кривошипно-шатунного и газораспределительного механизма. Остальные, менее нагруженные детали, орошаются маслом по принципу разбрызгивания.

Масло хранится в поддоне картера двигателя и оттуда поступает на детали через масляный насос.

Маслонанос, который качает смазку, в зависимости от особенности конструкции двигателя, приводит в действие коленчатый, распределительный или доп.приводной вал.

Немного масла по специальным каналам поступает поступает на подшипники коленвала. Основная же часть смазки подается через форсунки-распылители внизу цилиндра.

Более эффективный метод — подача масла по специальному каналу в шатуне, через верхнюю головку на распылитель и уже оттуда — в область днища поршня. Таким образом достигается эффективное охлаждение поршня.

Чтобы само масло было достаточно холодным, в системе предусмотрены специальные масляные радиаторы.

Важным элементом системы является также масляный фильтр, который очищает масло.

Система смазки двигателя выполняет ряд важнейших задач:

• подает моторное масло на трущиеся детали, чтобы оно образовало защитную пленку для уменьшения трения и защитило детали от преждевременного износа;
• позволяет с помощью масла удалить посторонние частицы и включения, смыть нагар и защитить таким образом элементы двигателя от коррозии;
• охлаждает трущиеся поверхности за счет масла, что снижает риск перегрева двигателя.

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.

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.

Увеличение расхода смазки вследствие попадания горючего

Причины, которые могут повлечь за собой попадание солярки в смазочную жидкость таковы:

• Возрастает нагрузка на мотор;
• Компрессионные или поршневые кольца начинают перегреваться;
• Изношенные цилиндры;
• Жидкость течёт через сальники;
• Прокладка фильтра неисправна.

В дизельном моторе просачивание горючего в смазочную жидкость — явление довольно частое. Высокая степень текучести солярки разжижает смазочную жидкость, резко уменьшая уровень её вязкости и препятствуя формированию маслянистой плёнки. Горючее не испаряется при повышении температур, и с каждым просачиванием в двигатель его становится всё больше, что приводит к нанесению ущерба силовому агрегату автомобиля.

Масло теряет вязкость, что влечёт за собой уменьшение смазываемости цилиндров — в итоге происходит износ поршневых колец.

Существенное негативное влияние смазка, в которую проникло горючее, оказывает на износостойкость вкладышей коленчатого вала. Если вовремя не начать разбираться с этой проблемой, то можно получить большое количество хлопот, потребующих на своё решение много времени и денежных средств.

Среди основных причин, вследствие которых в смазочную жидкость попадает горючее, можно выделить износ насоса регулируемого клапана, закоксованностью форсунок, холодный пуск мотора, частую холостую работу силового агрегата на высоких оборотах.

Другие статьи

Винты, болты и гайки, разложенные по столу или в пластиковой емкости, легко теряются и повреждаются. Эту проблему при временном хранении метизов решают магнитные поддоны. Все о данных приспособлениях, их типах, конструкции и устройстве, а также о выборе и применении поддонов — читайте в этой статье.

В подвесках грузовых автомобилей, автобусов и другой техники предусмотрены элементы, компенсирующие реактивный момент — реактивные штанги. Соединение штанг с балками мостов и рамой осуществляется с помощью пальцев — об этих деталях, их типах и конструкции, а также о замене пальцев читайте в статье.

Многие модели автомобилей МАЗ оснащаются приводом выключения сцепления с пневматическим усилителем, важную роль в работе которого играет клапан включения привода. Все о клапанах включения привода сцепления МАЗ, их типах и конструкции, а также о подборе, замене и ТО данной детали — узнайте из статьи.

При ремонте поршневой группы двигателя возникают сложности с установкой поршней — выступающие из канавок кольца не позволяют поршню свободно войти в блок. Для решения этой проблемы используются оправки поршневых колец — о данных приспособлениях, их типах, конструкции и применении узнайте из статьи.

Работа центрифуги

Масло от насоса поступает в узел по каналу в корпусе, проходит через кольцевой канал и отверстия в оси к насадке, закреплённой винтом. Через отверстия насадки смазка разбрызгивается в тангенциальном касательном направлении, приобретая вращательное движение. Далее масло через отверстия в остове ротора попадает в полость внутреннего стакана и поднимается вверх, отражаясь от буртика остова. Центробежная сила отбрасывает загрязняющие включения к внутренним стенкам ротора. Очищенное масло с ускорением через тангенциальные отверстия в верхней части остова выбрасывается во внутренний канал оси. В результате возникает реактивная сила, которая вращает ротор. Масло, поступая через отверстия в канал очищенным потоком проходит в главную масляную магистраль дизеля.

Устройство автомобилей

Назначение системы смазки и ее дополнительные функции

Смазочная система (система смазки) предназначена для подачи масла к трущимся поверхностям с целью уменьшения сил трения, а также для охлаждения деталей, удаления продуктов нагара и износа, предохранения деталей двигателя от коррозии.
Помимо этого, масло существенно уплотняет зазоры между сопряженными деталями.
Кроме перечисленных функций, смазочная система может выполнять и специфические задачи.
Моторное масло из смазочной системы применяется в гидрокомпенсаторах тепловых зазоров клапанов, гидронатяжителях привода газораспределительного механизма, в системах регулирования фаз газораспределения, в гидравлическом приводе вентилятора системы охлаждения и т. п.

Если рабочие поверхности деталей, сопрягаемых в подвижном соединении, абсолютно сухие, то имеет место сухое трение, сопровождающееся интенсивным выделением теплоты, изнашиванием поверхностей, и требующее значительных затрат энергии на относительное перемещение деталей.

Трение между поверхностями, разделенными достаточно толстым слоем масла, называется жидкостным. В этом случае усилие, необходимое для относительного перемещения деталей, значительно сокращается и существенно уменьшается изнашивание их рабочих поверхностей.
В двигателе внутреннего сгорания стойкое жидкостное трение удается осуществить только в подшипниках коленчатого вала на рабочих режимах.

Остальные сопряженные пары движутся возвратно-поступательно или качаются, поэтому на их поверхностях не удается сохранить масляный слой достаточной толщины. Такое трение, когда рабочие поверхности разделены лишь тонкой пленкой масла (толщиной менее 0,1 мм) называется граничным.
В зависимости от толщины пленки граничное трение может быть полужидким или полусухим. Последнее характеризуется возможностью «схватывания» микровыступов трущихся поверхностей, склонностью к задирам и эрозивному изнашиванию.

Полужидкое трение наиболее характерно для деталей цилиндропоршневой группы. В паре «выпускной клапан – направляющая втулка» возможно возникновение полусухого трения.

Подача масла к трущимся поверхностям должна быть бесперебойной. При недостаточной смазке теряется мощность двигателя, повышается износ деталей и возрастает вероятность отказа из-за разрушения подшипников коленчатого вала, заклинивания поршней, распределительного механизма и т. п.

Нельзя допускать и избыточного смазывания, так как это может привести к попаданию масла в камеру сгорания и на электроды свечей зажигания, вследствие чего увеличивается нагарообразование в днищах поршней, стенках камеры сгорания и клапанах.
Это приводит к перегреву и перебоям в работе двигателя, а также к перерасходу масла.

Требования к системе смазки двигателя

Требования, предъявляемые к смазочной системе, основываются на ее функциях и задачах:

• бесперебойная подача масла к трущимся деталям на всех режимах работы двигателя, на подъемах и спусках автомобиля с уклоном до 35 % и при крене до 25 %, при температуре окружающей среды от +50 до -50 ˚С, при положительных и отрицательных горизонтальных и вертикальных ускорениях;
• достаточная степень очистки масла от механических примесей;
• прочная конструкция;
• удобство технического обслуживания;

Способы смазки деталей двигателя

В зависимости от способа подачи масла к трущимся поверхностям различают следующие способы смазывания:

• разбрызгиванием и посредством масляного тумана;
• под давлением;
• комбинированное.

Под давлением масло подводится к трущимся деталям из главной масляной магистрали, давление в которой создается насосом.

Смазка разбрызгиванием осуществляется специальными форсунками или подвижными деталями кривошипно-шатунного механизма (КШМ), а также путем создания масляного тумана из стекающего в картер масла.

Комбинированная система смазывания сочетает в себе первые два способа.

В современных автомобилях, как правило, система смазки имеет комбинированное устройство. Ее особенность заключается в следующем: к деталям, более всего подверженным износу, масло подается под давлением, а к тем, которые работают в более легких условиях, разбрызгиванием.
Под давлением масло подводится к коренным и шатунным подшипникам коленчатого вала, опорам распределительного вала, сочленениям привода газораспределительного механизма (ГРМ), зубчатым колесам привода распределительного вала, топливному насосу высокого давления (ТНВД) дизелей.
В некоторых двигателях под давлением смазываются сопряжения верхней головки шатуна с поршневым пальцем.

Разбрызгиванием масло подается на зеркало цилиндра из отверстия в кривошипной головке шатуна, а также разбрызгивается специальными форсунками на днище поршня. Масляные форсунки могут быть расположены у верхней головки шатуна или в нижней части цилиндра.
Подаваемое на днище поршня масло выполняет двоякие функции – во-первых, оно охлаждает днище поршня, во-вторых, при стекании по стенкам гильзы, оно смазывает сопрягаемую пару «поршень-гильза цилиндров», а далее, продолжая стекать в поддон и сталкиваясь с подвижными деталями КШМ, образует масляный туман, также смазывающий детали двигателя.

Существует способ смазывания самотеком , когда подача масла осуществляется по каналам из резервуаров, карманов, различных полостей и углублений, расположенных выше смазываемых поверхностей.

В зависимости от места размещения основного запаса масла смазочные системы могут быть с «мокрым» (рис. 1 ) или «сухим» ( рис. 2 ) картером.

Для детального просмотра кликните по рисунку мышкой, и схема откроется в отдельном окне браузера.

Наибольшее распространение на автомобильных двигателях получили смазочные системы с «мокрым» картером , которые имеют более простую конструкцию. В этом случае основной запас масла находится в поддоне картера и при работе двигателя масло подается к трущимся деталям масляным насосом, затем оно самотеком возвращается обратно в поддон.
Это техническое решение имеет ряд недостатков, наиболее существенные из которых – вспенивание масла при высоких оборотах коленчатого вала, а также сильное плескание в картере, из-за чего может оголиться маслоприемник, что ведет к значительному снижению давления в системе смазки и масляному «голоданию».
Кроме того, относительно глубокий поддон негативно влияет на общие габариты и расположение центра тяжести двигателя и автомобиля в целом.

В системах с «сухим» картером основной запас масла содержится в отдельном масляном баке 5 ( рис. 2 ) и масло подается к трущимся деталям нагнетающей секцией масляного насоса. Стекающее в поддон масло полностью удаляется из него откачивающими секциями масляного насоса 9 и вновь подается в масляный бак 5.
Такая смазочная система обеспечивает надежную смазку на крутых подъемах, спусках и уклонах без утечки масла через уплотнения между деталями двигателя, а также позволяет уменьшить высоту двигателя за счет менее глубокого поддона.
Кроме того, при «сухом» картере масло в меньшей мере нагревается от горячих деталей и подвергается вредному воздействию картерных газов, благодаря чему дольше сохраняет смазывающие свойства.

Из недостатков системы смазки с «сухим» картером можно отметить высокую стоимость, больший вес, более сложное устройство и больший заправочный объем в сравнении с системой смазки с «мокрым» картером.

Система смазки с «сухим» картером обычно применяется на автомобилях с высокофорсированными двигателями, предназначенными, например, для гонок, а также в некоторых моделях внедорожников, которым часто приходится передвигаться по бездорожью со сложным рельефом местности.
В некоторых случая такая система смазывания деталей двигателя используется для уменьшения габаритной высоты силового агрегата.