Устройство и принцип работы системы смазки двигателя

Принцип действия

Масляная система автомобиля должна принудительно, под давлением, обеспечивать бесперебойную подачу смазочного материала к вращающимся элементам мотора. Давление поступающей смеси должно быть достаточным, чтобы обеспечить стабильное функционирование рабочих механизмов в узлах трения автомобиля.

Моторное масло снижает трение, возникающее между двумя подвижными объектами. Влияние трения можно снизить, если между движущимися плоскостями создать разделительную масляную пленку, которая защитит трущиеся детали от появления чрезмерных механических нагрузок. На величину и прочность защитного слоя влияет форма соприкасающихся деталей и санитарное состояние их поверхностей.

При соблюдении условий эксплуатации двигателя разделительный слой будет иметь достаточную плотность, чтобы предупредить непосредственный контакт поверхностей. Но в условиях экстремальных нагрузок, прочность и толщина пленки может снизиться, и детали начнут соприкасаться. Такие обстоятельства называют граничной смазкой.

Масло, имеющее нормативную вязкость, поможет снизить отрицательный эффект, и предотвратить износ конструкции. Кроме параметров вязкости на качество смазки влияет величина давления масляной жидкости и температурные параметры работы двигателя.

Показатели давления масла

Стандартную силу давления смазочных жидкостей возможно обеспечить только в случае достаточного объема масляной эмульсии в поддоне агрегата. Проверить уровень жидкости можно посредством металлического щупа, размещенного в направляющей трубке, возле блока цилиндров.

Давление смазки в системе регулируется датчиком, который в случае слабого напора отправляет сигналы электронному манометру, расположенному в салоне автомобиля. Устройство фиксирует и отражает на своей шкале существующую величину давления в системе. Рекомендуемые заводом изготовителем параметры – это 2–4 кг/см2.

Низкое давление смазки наблюдается в момент первого запуска и в случае работы мотора на холостом ходу, а высокое – при работе агрегата на повышенных оборотах. Недостаточная плотность смазочной жидкости не позволит сформировать в зонах контакта разделительную пленку, что может привести к интенсивному износу деталей.

Температура масла

Низкий или высокий температурный режим в любом случае отрицательно сказывается на защитных качествах масла. Холодное масло слишком густое. Это создает определенные трудности при перемещении эмульсии по каналам смазки. Перегретая смесь, наоборот, слишком жидкая для того, чтобы создать на трущихся поверхностях прочную разделительную пленку. Тонкий масляный слой или его отсутствие может привести к износу или поломке двигателя.

Автовладелец может своими силами рассчитать благоприятные термические условия для стабильной работы силового агрегата. Для этого нужно к температуре атмосферного воздуха добавить +60°C. В результате этой операции получаем среднее значение температуры, которое должен фиксировать датчик на приборной панели в салоне автомобиля.

Элементы, системы смазки, её устройство и принцип работы

Основными элементами системы смазки являются:

• Картер с поддоном;
• Насос;
• Фильтр;
• Радиатор;
• Перепускные клапаны;
• Магистраль и каналы;
• Датчики.

Конструкция системы смазки для разных видов и типов двигателей различна и может существенно отличаться дрыг от друга наличием, или отсутствием тех или иных компонентов или систем.

Поддон, это самая нижняя часть двигателя

Основная его задача хранить и охлаждать смазку. Кроме того, в его конструкции предусмотрены специальные перегородки, которые успокаивают волнение масла при движении автомобиля по неровностям. Крепление поддона к картеру осуществляется болтами, между ними есть уплотнительная прокладка, предупреждающая утечку масла из силовой установки. Для определения необходимого количества масла применяется щуп, на поверхности которого нанесены специальные метки.

Насос, служит для перекачки масла из картера и создания масляного давления в каналах двс.

Возможна установка насосов различного типа, зависит от конструкции силовой установки. Наиболее популярны шестеренчатые и роторные насосы. Шестеренчатый насос может быть с внутренним или наружным зацеплением шестерен. Подача масла в шестеренчатом насосе осуществляется с постоянным давлением, тогда как в роторном насосе давление можно менять. Давление масла в канале двигателя в зависимости от его конструкции может быть от 2-16 атмосфер.

Фильтр очищает масло от механических примесей и нагара.

Благодаря этому, увеличивается срок службы силовой установки и масла. Кроме того, вбирая в себя мусор, он упрощает техническое обслуживание системы смазки. При замене масла обязательно надо заменить и фильтр.

Радиатор охлаждает моторное масло.

Применение радиатора обусловлено целевым назначением мотора. Не все двигатели нуждаются в использовании такого прибора. В основном радиаторами оснащаются высоко оборотистые, и сильно нагруженные моторы.

Радиаторы бывают двух видов, с воздушным или жидкостным охлаждением. Принцип воздушного, обдув потоком воздуха при движении автомобиля. Именно поэтому такие устройства располагают в передней части агрегата, обеспечивая ему достаточное количество воздуха. Жидкостные радиаторы охлаждаются благодаря системе охлаждения двигателя.

Перепускные, редукционные клапаны обеспечивают нормальное давление в системе смазки.

Задача клапана, сбросить излишек давления при его увеличении свыше установленной нормы. Для защиты устройств и элементов двигателя устанавливается несколько клапанов в конструкции. Например, в масляном насосе, фильтре и др. При засорении фильтра, дабы не застопорить работу двигателя и системы в целом, перепускной клапан пускает масло в обход ему.

Магистраль и каналы представляют собой отверстия, для циркуляции масла.

Они располагаются внутри многих деталей двигателя и составляют систему подачи масла к трущимся элементам. Главная магистраль ведет от насоса к фильтру и имеет большее сечение, так же она подает смазку к подшипникам коленчатого вала.

Датчики замеряют и передают показатели, необходимые для нормальной работы системы.

Основными показателями являются: давление, температура, уровень масла. Наиболее важные показания снимает датчик давления масла. При резком падении давления возможен сбой системы в целом, поэтому показания датчика выводятся на приборную панель.

Датчик давления устанавливается в центральной магистрали. В более современных моторах он передает показания компьютеру, или электронному блоку управления. В случае превышения необходимых показателей электроника полностью останавливает работу системы.

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.

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.

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.

Система смазки, принцип работы

Основной принцип работы заключается в постоянной подаче масла ко всем трущимся деталям силовой установки, не зависимо от того, в каком режиме происходит работа в данный момент времени.

При включении двигателя, смазка, посредством насоса начинает циклически циркулировать в системе, проходя через фильтр, далее — по центральной магистрали попадает в масляные каналы блока цилиндров. Через них движение происходит к трущимся парам и деталям, максимально нуждающимся в смазке. Деталью, испытывающей максимальное трение, в двигателе служит поршневое кольцо.

Поэтому первым делом задача масла состоит в его смазке. Так же необходимо подать смазку к опорным подшипникам и кулачкам распределительного вала, коренным и шатунным подшипникам коленчатого вала и .т.п.

Оказавшись в приводе газораспределительного механизма, масло попадает в головку блока цилиндров, где посредством разбрызгивания, смазывает коромысла, толкатели клапанов и всю систему головки блока цилиндров в целом.

Благодаря отверстиям в опаре шатуна масло оказывается на рабочей поверхности цилиндра и разбрызгивается на поверхность поршня и поршневые кольца. Это способствует смазке и охлаждению цилиндров и поршней, повышению ресурса двигателя и его компонентов.

https://youtube.com/watch?v=UgrioKqBeqU

Классификация систем смазки

Существует несколько критериев, согласно которым происходит подразделение ДВС на категории. В частности, по методу подачи смазывающей жидкости к деталям силового агрегата:

• под давлением, обеспечиваемым работой маслонасоса;
• методом разбрызгивания;
• комбинированный способ.

Подача масла к трущимся деталям под давлением необходима, если никаким другим способом невозможно обеспечить точно дозированную доставку смазки к детали в единицу времени. В большинстве современных двигателей масляный насос присутствует.

Тратить мощность мотора на поддержку высокого давления, необходимого для смазки всех деталей мотора, нуждающихся в этом, не всегда рационально. Поэтому там, где это возможно, используют метод разбрызгивания, когда масло самотёком попадает на вращающиеся детали и разбрызгивается по всему объему полости, создавая плотный масляный туман, обволакивающий всё вокруг себя.

Отметим, что метод разбрызгивания имеет немалое число недостатков:

• он не обеспечивает равномерную смазку, поскольку масло конденсируется на смазываемых поверхностях случайным образом;
• при таком способе требуется намного большее количество смазывающей жидкости;
• поскольку процесс смазки квантован, вероятность окисления металлических поверхностей возрастает.

В большинстве случаев на автомобилях применяется комбинированная схема циркуляции масла в системе, для которой характерны недостатки и преимущества обоих вышеперечисленных способов.

Вторым важным фактором для СС является своевременное охлаждение разогретого внутри силового агрегата масла – если этого не делать, смазывающие свойства будут уменьшаться с поднятием температуры, что грозит перегревом мотора. Существующие способы охлаждения смазки:

• метод открытой вентиляции картера двигателя;
• охлаждение картера методом закрытой вентиляции.

При первом способе формирующиеся в картере газы выводятся в атмосферу через специальное отверстие, во втором случае газ направляется назад в цилиндр, где благополучно сжигается.

Некоторые модели силовых агрегатов комплектуются масляными радиаторами, в которых охлаждение моторного масла происходит либо обдувом встречным потоком воздуха, либо охлаждающей жидкостью, циркулирующей по трубкам радиатора.

Масляный радиатор

Поскольку наибольшее распространение получил комбинированный метод подачи масла, имеет смысл более подробно рассказать о его разновидностях, уже упоминавшихся нами: мокром и сухом картере.

Особенности смазки дизельных и высоконагруженных двигателей

Основное отличие заключается в заданных свойствах масла. Существует целый рад важных характеристик продукта:

• вязкость, особенно её зависимость от температуры;
• стойкость в поддержании свойств, то есть долговечность;
• моющие и диспергирующие свойства, способность отделять продукты загрязнения и не допускать их к деталям;
• кислотность и противостояние коррозии, особенно по мере старения масла;
• наличие вредных веществ, в частности, серы;
• потери на внутреннее трение, энергосберегающие способности.

Для дизелей особенно требуется стойкость к загрязнению Работа на тяжёлом топливе с высокой степенью сжатия способствует концентрации в картере сажи и серной кислоты. Усугубляется ситуация наличием в каждом легковом дизеле турбонаддува. Отсюда и указанию по применению специальных масел, где это учтено в пакете присадок. Плюс более частая замена, поскольку накопление износа неизбежно в любом случае.

Масло состоит из базовой основы и пакета присадок. Обычно принято судить о качестве товарного продукта по его основе. Она может быть минеральной или синтетической. При смешанном составе масло именуют полусинтетикой, хотя обычно это простая «минералка» с небольшой добавкой синтетических составляющих. Ещё один миф – это безусловное преимущество синтетики. Хотя она тоже бывает разного происхождения, большинство бюджетных продуктов изготавливается из тех же нефтепродуктов путём гидрокрекинга.

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.

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.

• 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.
• 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:

• Систематическая замена масляного фильтра.
• 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

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

Прогрев двигателя перед запуском в этой ситуации – необходимая операция

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

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.

Источник

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.