Система смазки двигателя – назначение, устройство, принцип действия
Главная » Система смазки
Система смазки (другое наименование — смазочная система) предназначена для снижения трения между сопряженными деталями двигателя. Кроме выполнения основной функции система смазки обеспечивает охлаждение деталей двигателя, удаление продуктов нагара и износа, защиту деталей двигателя от коррозии.
Система смазки двигателя включает поддон картера двигателя с маслозаборником, масляный насос, масляный фильтр, масляный радиатор, которые соединены между собой магистралями и каналами.
Поддон картера двигателя предназначен для хранения масла. Уровень масла в поддоне контролируется с помощью щупа, а также с помощью датчика уровня и температуры масла.
Масляный насос предназначен для закачивания масла в систему. Масляный насос может приводиться в действие от коленчатого вала двигателя, распределительного вала или дополнительного приводного вала.
Наибольшее применение на двигателях нашли масляные насосы шестеренного типа.
Масляный фильтр служит для очистки масла от продуктов износа и нагара. Очистка масла происходит с помощью фильтрующего элемента, который заменяется вместе с заменой масла.
Для охлаждения моторного масла используется масляный радиатор. Охлаждение масла в радиаторе осуществляется потоком жидкости из системы охлаждения.
Давление масла в системе контролируется специальным датчиком, установленным в масляной магистрали. Электрический сигнал от датчика поступает к сигнальной лампе на приборной панели. На автомобилях также может устанавливаться указатель давления масла.
Датчик давления масла может быть включен в систему управления двигателем, которая при опасном снижении давления масла отключает двигатель.
На современных двигателях устанавливается датчик уровня масла и соответствующая ему сигнальная лампа на панели приборов. Наряду с этим, может устанавливаться датчик температуры масла.
Для поддержания постоянного рабочего давления в системе устанавливается один или несколько редукционных (перепускных) клапанов. Клапаны устанавливаются непосредственно в элементах системы: масляном насосе, масляном фильтре.
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 элементы, их назначение, устройство и принцип работы
Автор Павел Александрович Белоусов На чтение 7 мин. Просмотров 980
Содержание
- Схема циркуляции масла в двигателе
- Усложнение конструкции
- Масляный насос
- Редукционный клапан
- Двухступенчатые масляные насосы
- Клапан N428
- Отличие мокрого картера от сухого
- Видео: Система смазки двигателя внутреннего сгорания (ДВС) в 3D.
Как работает? - Неполадки в системе смазки
Как работает?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).
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:
- Ведомая шестерня.
- Канал забора масла с поддона.
- Ведущая шестерня. Именно она посредством червячной, цепной или шестеренчатой передачи соединена с коленчатым валом двигателя.
- Приводной вал (в данном типе масляного насоса соединяет коленвал и ведущую шестерню).
- Канал нагнетания.
- 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.
- 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.
- 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.
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.
Печать
Реставратор для пластика и кожи 5 минут и салон авто как новый. | 1490 р. | |||
Набор для ремонта стекла Ремонт стекла авто своими руками. | 1690 р. | |||
Зеркало видеорегистратор Vehicle Blackbox DVR видеорегистратор + зеркало заднего вида + камера заднего вида | 1990 р. | |||
Зеркало — бортовой компьютер 12в1 — видеорегистратор, GPS-навигатор, | 1990 р. | |||
Авточехлы из экокожи Салон будет как новый! | 3990 р. |
..Принципы смазки авиационных двигателей
Основная цель смазочного материала — уменьшить трение между движущимися частями. Поскольку жидкие смазочные материалы или масла могут легко циркулировать, они повсеместно используются в авиационных двигателях. Теоретически жидкостная смазка основана на фактическом разделении поверхностей, так что не происходит контакта металла с металлом. Пока масляная пленка остается целой, трение металла заменяется внутренним трением жидкости в смазке. В идеальных условиях трение и износ сведены к минимуму. Масло обычно прокачивается по всему двигателю во все области, требующие смазки. Преодоление трения движущихся частей двигателя потребляет энергию и создает нежелательное тепло.
Уменьшение трения во время работы двигателя увеличивает общую потенциальную выходную мощность. Двигатели подвержены нескольким видам трения.
Типы трения
Трение можно определить как трение одного объекта или поверхности о другой. Скольжение одной поверхности по другой поверхности вызывает трение скольжения, как при использовании подшипников скольжения. Поверхности не являются абсолютно плоскими или гладкими и имеют микроскопические дефекты, которые вызывают трение между двумя движущимися поверхностями. [Рисунок 1]
| Рисунок 1. Две движущиеся поверхности в прямом контакте создают чрезмерное трение |
Трение качения возникает, когда ролик или сфера катится по другой поверхности, например, в шариковых или роликовых подшипниках, также называемых антифрикционными подшипниками. Величина трения, создаваемая трением качения, меньше, чем создаваемая трением скольжения, и в этом подшипнике используется внешняя и внутренняя обойма с шариками или стальными сферами, катящимися между движущимися частями или обоймами.
Другой вид трения – обтирающее трение, возникающее между зубьями шестерни. При таком типе трения давление может варьироваться в широких пределах, а нагрузки на шестерни могут быть экстремальными, поэтому смазка должна выдерживать такие нагрузки.
Функции моторного масла
Масляная пленка не только снижает трение, но и действует как прокладка между металлическими деталями. [Рисунок 2] Этот амортизирующий эффект особенно важен для таких деталей, как коленчатые валы поршневых двигателей и шатуны, которые подвергаются ударным нагрузкам. Когда поршень толкается вниз во время рабочего такта, он создает нагрузку между подшипником шатуна и шейкой коленчатого вала. Несущие свойства масла должны препятствовать выдавливанию масляной пленки, вызывающему контакт металлических поверхностей в подшипнике. Кроме того, когда масло циркулирует в двигателе, оно поглощает тепло от поршней и стенок цилиндров. В поршневых двигателях эти компоненты особенно зависят от масла для охлаждения.
2. Масляная пленка действует как подушка между двумя движущимися поверхностями от двигателя к масляному радиатору. Масло также способствует образованию уплотнения между поршнем и стенкой цилиндра, предотвращая утечку газов из камеры сгорания.
По определению, вязкость — это мера сопротивления масла течению, и она измеряется при одной или нескольких стандартных температурах, чтобы мы могли определить классы вязкости моторных масел. Важно понимать, что вязкость моторного масла постоянно меняется при изменении температуры масла. Правильно подобранное моторное масло соответствующего класса вязкости образует смазочную пленку между движущимися частями двигателя и защищает их от износа. Вязкостные характеристики масла также будут влиять на такие параметры, как расход масла, подача низкотемпературного масла к двигателю и скорость, с которой будет запускаться двигатель, особенно при низких температурах окружающей среды.
Когда скорость применения снижается или рабочие температуры повышаются, вязкость масла, необходимого для обеспечения смазки, также увеличивается.
В других случаях может быть трудно определить одно масло, которое будет адекватно функционировать во всем диапазоне условий эксплуатации или окружающей среды, которым может подвергаться двигатель. Например, авиационный поршневой двигатель обычно требует довольно тяжелого масла для обеспечения хорошей смазки из-за конструкции, охлаждения и нормальных рабочих параметров двигателя. Но масла с высокой вязкостью обычно имеют ограниченную способность обеспечивать адекватные характеристики текучести при очень низких температурах окружающей среды в зимнее время. Поэтому разработчики авиационных поршневых двигателей должны прибегать к использованию дополнительных подогревателей картера для самолетов, которые должны запускаться в таких холодных условиях, потому что использование масла с достаточно низкими характеристиками текучести при таких низких температурах, которые позволили бы двигателю запускаться, когда он холодный, не будет обеспечить адекватную защиту, когда двигатель достигает нормальной рабочей температуры.
Вязкость моторного масла измеряется и стандартизируется в документе SAE J300, управляемом Обществом автомобильных инженеров (SAE), и определяет требования для каждого класса вязкости SAE.
Когда температура картера двигателя высока, всесезонное масло фактически будет поддерживать более высокую вязкость, чем односезонное. SAE 15W-50, 20W-50 и 25W-60 — распространенные сорта масла для поршневых двигателей в авиации.
