Система смазки двигателя: принцип работы, устройство и обслуживание

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.

Устройство системы смазки автомобильного двигателя

Система смазки двигателя

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).

Вопрос37: Общее устройство и принцип работы четырехтактного двигателя внутреннего сгорания.

Двигатель
состоит из цилиндра 5 и картера 6, который
снизу закрыт поддоном 9 (рис. а). Внутри
цилиндра перемещается поршень 4 с
компрессионными (уплотнительными)
кольцами 2, имеющий форму стакана с
днищем в верхней части. Поршень через
поршневой палец 3 и шатун 14 связан с
коленчатым валом 8, который вращается
в коренных подшипниках, расположенных
в картере. Коленчатый вал состоит из
коренных шеек 13, щек 10 и шатунной шейки
11. Цилиндр, поршень, шатун и коленчатый
вал составляют так называемый
кривошипно-шатунный механизм, преобразующий
возвратно-поступательное движение
поршня во вращательное движение
коленчатого вала

.
Положение поршня в цилиндре, при котором
расстояние его от оси вала двигателя
достигает максимума, называется верхней
мертвой точкой (ВМТ). Нижней мертвой
точкой (НМТ) называют такое положение
поршня в цилиндре, при котором расстояние
его от оси вала двигателя достигает
минимума.

.
Объем цилиндра, образуемый поршнем при
его перемещении между мертвыми точками,
называется рабочим объемом цилиндра
Vh.

Рис
1.2. Схема
поршневого двигателя внутреннего
сгорания

Рабочий
объем двигателя представляет собой
произведение рабочего объема цилиндра
на число цилиндров.

Отношение
полного объема цилиндра Va к объему
камеры сгорания Vc называют степенью
сжатия

Рабочим
циклом называют совокупность
последовательных процессов, осуществляемых
с целью превращения тепловой энергии
топлива в механическую.

а)

б)

Рис.
1.3. Схемы рабочего цикла двигателей

Рабочий
цикл четырехтактного ДВС

Двигатель,
рабочий цикл которого осуществляется
за четыре такта, или за два оборота
коленчатого вала, называется четырехтактным.
Рабочий цикл в таком двигателе происходит
следующим образом. Рабочий цикл 4-тактного
карбюраторного ДВС совершается за 4
хода поршня (такта), т. е. за 2 оборота
коленчатого вала. При 1-м такте — впуске
поршень движется от верхней мёртвой
точки (в. м. т.) к нижней мёртвой точке
(н. м. т.). Впускной клапан при этом открыт
и горючая смесь из карбюратора поступает
в цилиндр. В течение 2-го такта — сжатия,
когда поршень движется от н. м. т. кв. м.
т., впускной и выпускной клапаны закрыты
и смесь сжимается до давления 0,8—2 Мн/м2
(8—20 кгс/см2). температура смеси в конце
сжатия составляет 200—400°C. В конце сжатия
смесь воспламеняется электрической
искрой и происходит сгорание топлива.
Сгорание имеет место при положении
поршня, близком к в. м. т. В конце сгорания
давление в цилиндре составляет 3—6 Мн/м2
(30—60 кгс/1см2), а температура 1600—2200°C.
3-й такт цикла —сгорание и расширение
называется рабочим ходом; в течение
этого такта происходит преобразование
тепла, полученного от сгорания топлива,
в механическую работу. 4-й такт — выпуск
происходит при движении поршня от н. м.
т. к в. м. т. при открытом выпускном
клапане. Отработавшие газы вытесняются
поршнем.

Рабочий
процесс четырехтактного дизельного
двигателя
включает следующие такты:

1.
Такт впуска. При движении поршня в
цилиндре образуется разряжение и через
воздушный фильтр в его полость поступает
атмосферный воздух. При этом впускной
клапан открыт.

2.
Такт сжатия. Поршень движется, сжимая
поступивший воздух. Для надежного
воспламенения топлива необходимо, чтобы
температура сжатого воздуха была выше
температуры самовоспламенения топлива.
Впускной и выпускной клапаны при этом
закрыты.

3.
Такт расширения (или рабочий ход).
Впрыснутое в конце такта сжатия топливо,
перемешиваясь с нагретым воздухом,
воспламеняется, начинается процесс
сгорания с быстрым повышением температуры
и давления. В этот момент оба клапана
закрыты. Под действием давления газов
поршень перемещается, тем самым совершая
полезную работу.

4.
Такт выпуска. Поршень перемещается
вверх, выталкивая в выпускной коллектор
отработанные газы, температура которых
снижается.

Рис.
1.4. Впуск
Рис 1.5. Сжатие

Рис.
1.6. Расширение Рис.
1.7. Выпуск

Дневник пермакультурного дизайнера. Занятие 4 — Секторный анализ

«Дневник пермакультурного дизайнера» от Ольги Щиглинской и Алины Пашек.

В четвертом занятии мы рассмотрим, что такое сектора, и как они помогут нам в проектировании устойчивой системы на нашем участке.

Симптоматика

Мелкий очаг, даже если их несколько, дает меньше симптоматики, чем крупное поражение. Из-за этого человеку сложно ощутить какие-либо значимые признаки, все они смазаны. Более явными они становятся, когда на сердце появляется обширное количество диффузных изменений. На патологию могут указывать следующие признаки:

расширение в размере сердца;
различные аритмии;
проблемы с кровообращением;
приглушенное дыхание (отмечается при прослушивании).

Всю эту клиническую картину можно отметить при помощи диагностических методик, сам же человек, если он не профессионал в медицинской сфере, может не сопоставить симптомы именно с кардиосклерозом, поскольку присущи они и другим кардиологическим патологиям

Обращать внимание нужно на такие явления:

Одышка.
Трофические изменения, затрагивающие ногти, кожу.
Отек ног.
Кашель после физической нагрузки.
Слабость и утомляемость.

Техническое обслуживание системы смазки

Процесс можно выполнить разными способами, в зависимости от масштабов проблемы.

Разовая жесткая очистка: фактически, промывка системы смазки двигателя. Производится в случае незначительного падения давления, или недостаточной работе гидрокомпенсаторов. Старое масло сливается, двигатель заполняется специальной промывочной жидкостью (с новым фильтром). После непродолжительной работы мотора (рекомендации есть в инструкции к промывке), жидкость сливается, меняется фильтр, и заливается свежее масло. Интервал первой замены сокращается минимум вдвое, поскольку внутри может оказаться большое количество нерастворенного шлама.
Длительная мягкая очистка. Для этого используется моторное масло, с высоким процентом содержания моющих присадок. Либо такие присадки добавляются в привычную смазку. Чаще всего так промывается система смазки дизельного двигателя, ввиду высокого содержания сажи при его работе.
Механическая очистка. Выполняется в ходе капитального ремонта мотора. Агрегат разбирается, прочищаются масляные каналы и внутренние стенки картера. Желательно заменить или хотя бы перебрать масляный насос.

Ремонт масляного насоса на ВАЗовской классике – обучающее видео

Смазочные системы с сухим картером

В смазочных системах с сухим картером основной запас масла содержится в автономном масляном баке, откуда подается в главную масляную магистраль двигателя нагнетающей секцией масляного насоса. Такие системы обеспечивают бесперебойный подвод масла к трущимся деталям двигателя на длительных крутых подъемах, спусках и при кренах без какого-либо масляного голодания и утечек масла через сальники коленчатого вала. Кроме того, применение системы с сухим картером позволяет уменьшить высоту двигателя, снизить расход масла и сохранять его физико-химические свойства в течение более длительного периода благодаря возможности удаления из масла картерных газов.

Типичная схема смазочной системы с сухим картером для мощных дизелей представлена на рисунке. Перед пуском двигателя масло из масляного бака 6 с помощью предпускового маслозакачивающего насоса имеющего электропривод, подается, минуя все фильтры, в главную масляную магистраль двигателя, для того чтобы в начальный период пуска снизить трение и износ его деталей.

В зимнее время масло в баке, основной маслоподводящей магистрали и насосе 8 предварительно подогревается предпусковым жидкостным подогревателем. Подогрев масла в баке обычно осуществляется с помощью змеевика 7, в котором циркулирует нагретая жидкость системы охлаждения двигателя. При работе двигателя за счет функционирования нагнетающей секции 10 основного масляного насоса масло из бака подается через маслоприемный сетчатый фильтр 9 в полнопоточный фильтр 3 грубой очистки, а оттуда — в главную масляную магистраль двигателя. Смазав трущиеся детали, масло стекает в передний и задний маслоприемники двигателя, откуда его основная часть (80…92%) удаляется обратно в бак с помощью откачивающей секции 11 основного масляного насоса. Эта секция состоит из двух пар шестерен — по одной на каждый маслоприемник. По пути в бак масло охлаждается в масляном радиаторе 4. Если масло еще холодное, а значит, имеет высокую вязкость, то для предохранения радиатора от разрушения срабатывает перепускной клапан 5. Небольшое количество масла (8…20%) от откачивающей секции насоса подается в фильтр тонкой очистки — масляную центрифугу 1. Очищенное в центрифуге масло стекает в картер двигателя. В некоторых системах с сухим картером центрифуга не используется. В таких случаях неполнопоточный фильтр тонкой очистки располагается в одном корпусе с ленточно-щелевым фильтром грубой очистки! Очищенное в секции тонкой очистки масло стекает в картер двигателя.

Принцип действия системы смазки двигателя

Самой распространенной системой смазки двигателей в настоящее время является комбинированная. В такой системе одни детали смазываются под давлением, а другие – самотеком или разбрызгиванием.

Двигатель смазывается циклически. После его запуска, масло закачивается в систему масляным насосом. Насос создает необходимое давление и подает масло в масляный фильтр, в котором происходит его очистка от механических примесей. Далее масло по каналам подается к:

шатунным шейкам коленчатого вала
коренным шейкам коленчатого вала
опорам распределительного вала
верхней опоре шатуна для смазки поршневого пальца

К рабочей поверхности цилиндра масло поступает из отверстий в нижней опоре шатуна или от специальных форсунок.

Другие части двигателя смазываются разбрызгиванием, т.е. часть масла вытекающего из зазоров в соединениях разбрызгивается подвижными частями КШМ и ГРМ. При разбрызгивании масла создается масляный туман, который при оседании смазывает детали двигателя.

Масло стекает в поддон картера двигателя под действием силы тяжести, после чего цикл смазки повторяется.

Также в некоторых автомобилях применяется система смазки с сухим картером. В такой системе основной запас масла содержится в автономном масляном баке, откуда подается в главную масляную магистраль двигателя нагнетающей секцией масляного насоса. Такие системы обеспечивают бесперебойный подвод масла к трущимся деталям двигателя на длительных крутых подъемах, спусках и при кренах без какого-либо масляного голодания и утечек масла через сальники коленчатого вала. Кроме того, применение системы с сухим картером позволяет уменьшить высоту двигателя, снизить расход масла и сохранять его физико-химические свойства в течение более длительного периода благодаря возможности удаления из масла картерных газов.

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.

Преимущества масляных насосов с возможностью регулирования

Использование регулируемых маслонасосов более предпочтительно, поскольку такие модели дают ряд заметных преимуществ:

снижение доли мощности, отбираемой у двигателя (примерно на 33%),
снижение интенсивности отработки масла благодаря уменьшению количества оборотов, снижению частоты,
снижение вспенивания масла.

Регулируемый масляный насос дает возможность получить равномерную циркуляцию масла в системе смазки и увеличить срок его службы (реже требуется замена), что дает заметную экономическую выгоду.

Характеристики каждого вида топлива — октановое и цетановое число

Нередко можно услышать, как водители стремятся улучшить качества дизельного топлива, добавив в пропорции бензин. Особенно это актуально зимой, ведь зимние виды солярки стоят дороже из-за содержащихся в ней специальных присадок. Чтобы улучшить возгораемость смеси и сделать её менее густой, как раз и разбавляют солярку бензином — последствия такого действия могут принести не только пользу, но и вред. Почему так происходит? Потому что многие наши сограждане пытаются создать горючую смесь, которая не замерзала бы в зимние холодные месяцы.

Перед тем, как начать лить в бензин солярку зимой, нужно учесть, насколько важен для дизельного мотора момент зажигания. Если рабочая смесь начнет воспламеняться самостоятельно, возникает эффект так называемого «калильного зажигания». В отличие от понятия октанового числа, которое характеризует способность бензина к самовозгоранию, у солярки есть обратный показатель, который называется цетановое число.

Это примерно аналогичный критерий, только он показывает способность горючего к возгоранию в процессе его сжатия. Чем большим оно будет, тем быстрее оно будет вспыхивать и создавать полезную энергию. У самых лучших сортов солярки этот показатель может достигать 55 единиц. Поэтому, если добавить бензин в дизтопливо, даже зимой, то можно вызвать взаимодействие исключающих друг друга величин. При смешивании октан-число бензина в родном движке снижается, как и мощность мотора, зато возрастает детонация и сильнее начинают стучать клапана.

А что произойдёт при обратном процессе? Соответственно:

снизится показатель цетанового числа;
ухудшатся смазочные свойства горючего;
повысится время сгорания смеси;
уменьшится полезный КПД двигателя.

Принцип работы масляного насоса: шестеренный, роторный, регулируемый

Конструктивно шестеренный насос выполнен из двух шестерен, размещенных в одном корпусе. Одна из них является ведущей, а вторая – ведомой. Масло поступает через всасывающий канал, после чего захватывается шестернями и нагнетается в систему через специальный канал. Для вычисления производительности шестеренного насоса нужно знать частоту вращения коленчатого вала. Эти две величины пребывают в прямо пропорциональной зависимости. Если давление масла превысило некоторую пороговую величину, то происходит срабатывание редукционного клапана и часть масла перепускается во всасывающую полость.

Роторные масляные насосы состоят из двух роторов – ведущего и ведомого, помещенных в единый корпус. Принцип работы масляного насоса роторного типа: сначала происходит всасывание масла в насос, затем оно захватывается лопастями роторов и нагнетается в систему. Как и в шестеренном насосе предусмотрена защита при повышении давления за счет редукционного клапана. Такая конструкция свойственна нерегулируемому роторному насосу.

Регулируемый масляный насос роторного типа имеет более совершенную конструкцию. Он обладает несомненным преимуществом, поскольку способен обеспечить постоянное давление во всем диапазоне частоты вращения коленчатого вала. Технически функция регулирования давления обеспечивается за счет изменения объема полости между ведущим и ведомым ротором при повороте статора.

Использование регулируемых насосов позволяет:

снизить величину потребляемой мощности;
уменьшить количество вспениваемого масла;
уменьшить износ оборудования.

Принцип работы масляного насоса роторного регулируемого типа состоит в следующем. Увеличение частоты вращения коленчатого вала приводит к падению давления в системе, потребность в новом масле растет. Падение давления приводит к сдвиганию статора регулировочной пружиной. Положение ведомого ротора изменяется. В результате этого объем всасывающей полости увеличивается и растет производительность.

Если частота вращения коленчатого вала снижается, то уменьшается расход масла, а давление в системе повышается. Повышенное давление сжимает регулировочную пружину, которая изменяет положение статора, перемещается и ротор. В результате уменьшается объем всасывающей жидкости и снижается производительность насоса.

Масляные насосы достаточно широко используются в различном оборудовании, включая установки компании GlobeCore для обработки различных типов масел.

На этом видео видно, как циркулирует трансформаторное масло под воздействием насосов: