Система смазки двигателя: назначение, устройство, устранение неполадок

Назначение системы смазки и выполняемые функции

Система смазки двигателя
Система смазки двигателя

Двигатель внутреннего сгорания любого транспортного средства состоит из множества элементов, которые в процессе его работы весьма агрессивно взаимодействуют между собой. Ввиду их постоянного движения внутри установки возникает высокая сила трения, влекущая за собой большие мощностные потери и, как следствие, повышенное потребление топлива. Длительная работа «на сухую» может и вовсе привести к заклиниванию силового агрегата: усиленное взаимодействие деталей приведет к нагреванию их поверхностей и дальнейшему расширению; в результате, это уменьшит рабочие зазоры конструкции и приведет к их заполнению металлической стружкой, образовавшейся вследствие разрушения основных элементов.

Чтобы предотвратить это состояние и продлить срок полезного использования, двс оборудуется смазочной конструкцией, которая облегчает ход деталей, создавая вокруг элементов системы внутреннего сгорания прочную защитную пленку.

Таким образом, система смазки любого двухтактного или четырехтактного двигателя выполняет следующий ряд функций:

  1. Уменьшение силы трения между рабочими элементами;
  2. Охлаждение их поверхностей;
  3. Снижение рабочей температуры двигателя;
  4. Выведение металлической стружки и загрязняющих частиц за пределы рабочего пространства установки;
  5. Предотвращение скоротечного износа, разрушения и закоксовки деталей;
  6. Обеспечение требуемого давления рабочей жидкости для эффективной работы двс (изменение фаз газораспределительного механизма, регулировка гидравлическими компенсаторами рабочих зазоров клапанов).

Давление масла в системе

Коренные и шатунные шейки коленчатого вала, шейки распределительного вала, вал коромысел имеют зазоры между втулками и вкладышами в среднем не превышающим 0,15 мм. Этого достаточно чтобы насос создавал  в системе на рабочее давление от 0,2  до 6,5мм. Давление может создавать и большее. Насос будет давить до тех пор пока н разрушится. Разрушение насоса предохраняет редукционный клапан. Он устанавливается либо в самом насосе, либо в масляном канале. Давление при котором происходит сброс масла в обратку составляет 6,5 нм. Как только давление в системе становится меньше. Насос снова вступает в работу. Редукционный клапан представляет  собой шарик и поршенек с пружиной. Пружина подбирается таким образом. Что сдерживает требуемое давление . При возникновении большего давления. Шарик или поршенек открывают магистраль где создаётся основное давление и по каналам масло начинает поступает на слив в картер двигателя, То есть в обратку. Давление падает шарик или поршенёк закрывают магистраль. В ней снова начинает поддерживаться рабочее давление.

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.

Фильтр тонкой очистки масла

В магистрали высокого давления установлен   фильтр тонкой очистки масла. Параллельно с ним , или непосредственно в фильтре предусмотрен клапан. Он открывается в случае засорения фильтрующего элемента. Масло начинает проходить через клапан. Так как фильтр перестаёт пропускать требуемое для работы двигателя количество масла.  Еще его называют байпасный клапан. Или проще сказать резервный, запасной путь для движения масла.

Так стоит ли заливать присадки?

Любое современное моторное масло – это сложный состав, уже включающий в себя обусловленный коммерческой целесообразностью пакет присадок. Поэтому «чудо-баночка» может дать ощутимый эффект в сочетании с дешевой минералкой, а смешивать ее с маслом, предназначенным для спортивных моторов, будет пустой тратой денег.

Видео: Присадки в моторные масла ( За и Против )

Главный риск же применения сторонних присадок в том, что ни состав моторного масла, ни присадки не раскрывается производителями в полной мере. При эксплуатации двигателя эта смесь будет работать в диапазоне температур от -30 до более 200 градусов (масляная пленка в зоне колец поршня, его внутренняя часть у донца), подвергаться воздействию выхлопных газов, проникающих сквозь кольца, и так далее. Никто не может гарантировать, что в подобных условиях конкретная смесь присадки с конкретным маслом не даст повышенного нагарообразования, не начнет ускоренно распадаться и тем более – не начнет образовывать твердые фрагменты. Поэтому результат экспериментов всегда несет долю непредсказуемости.

Секрет же того, что многие продающиеся на рынке продукты действительно работают и безопасны, очень прост: сами производители моторных масел используют несколько основных типов пакетов присадок, и в флаконе с надписью «Суперуничтожитель трения» с очень большой вероятностью окажется то же самое, что уже было добавлено в масло на заводе. Отдельный случай – это модификаторы трения на примере всем известного дисульфида молибдена – его мелкодисперсная взвесь в нейтральной «базе» при смешении с маслом будет удерживаться в нем уже моющими присадками, введенными в масло изначально.

Оборот масла в двигателе

Цикл начинается с забора жидкости из картера или сбора попадающего туда масла насосами системы «сухого» типа. На входе маслоприёмника идёт первичная очистка от крупных посторонних предметов разными путями туда попавших из-за нарушения технологии ремонта, неисправностей двигателя или износа самого смазывающего продукта. При избытке подобной грязи возможна закупорка сетки грубой очистки и масляное голодание на входе насоса.

Давление не контролируется самим маслонасосом, поэтому оно может превысить предельно допустимое значение. Например, из-за отклонений по вязкости. Поэтому параллельно его механизму ставится редукционный клапан, сбрасывающий излишки обратно в картер в аварийных ситуациях.

Далее жидкость поступает в полнопоточный фильтр тонкой очистки, где поры имеют размер, исчисляемый микронами. Идёт тщательная фильтрация, чтобы в зазоры не попали частицы, способные нанести царапины трущимся поверхностям. При переполнении фильтра возникает опасность разрыва его фильтрующей шторы, поэтому он комплектуется перепускным клапаном, направляющим поток в обход фильтра. Это нештатная ситуация, но она частично избавляет двигатель от накопленной в фильтре грязи.

По многочисленным магистралям отфильтрованный поток направляется ко всем узлам двигателя. При сохранности расчётных зазоров перепад давления находится под контролем, размер их обеспечивает необходимое дросселирование потока. Заканчивается путь масла обратным сбросом его в картер, где оно частично охлаждается и вновь готово к работе. Иногда его пропускают через масляный радиатор, где часть тепла сбрасывается в атмосферу, или через теплообменник – в систему охлаждения двигателя. Так поддерживается допустимая вязкость, которая сильно зависит от температуры, а также уменьшается скорость окислительных реакций.

Плюсы и минусы системы сухого картера

Как уже было сказано, система смазки с сухим картером дозволяет достигнуть размеренного давления масла при всех критериях движения тс. Также схожая схема дозволяет отлично охладить масло, что весьма принципиально для форсированных движков, которые максимально чувствительны к температуре смазочной воды.

Что касается особенностей конструкции, движок с таковой системой имеет наименьший по размеру поддон картера, что автоматом уменьшает и общую высоту силовой установки. В итоге таковой мотор можно установить несколько ниже, переместить центр масс, сделать лучше устойчивость кара. Также меняются и аэродинамические свойства, потому что днище таковых каров наиболее плоское.

Мощность мотора с системой сухого картера также несколько выше, чем у обычных аналогов. Такие моторы легче запускаются и раскручиваются, потому что коленвалу нет необходимости вращаться в масляной ванне и испытывать сопротивление масла в поддоне. Также коленвал не разбрызгивает масло, увеличивается его плотность, смазка не пенится, меньше расходуется.

Еще одним плюсом будет то, что сухой картер делает контакт масла с отработавшими картерными газами наименьшим. В итоге масло не так стремительно окисляется и стареет. Также в поддоне не так активно накапливаются загрязнения и отложения, система смазки мотора подольше остается наиболее незапятанной.

Маслонасосы находятся снаружи мотора, что дозволяет резвее найти причину и отремонтировать движок в случае появления заморочек с давлением масла, при этом без разборки самого ДВС. В совокупы, обозначенные достоинства разрешают гласить о том, что движок с сухим картером наиболее надежен.

Что касается минусов, система сухого картера является наиболее дорогостоящей и сложной. Наличие ряда доп частей (бак с маслом, насосы, масляный и воздушный радиаторы и т.д.) приводит к закономерному повышению веса. Также в такую систему необходимо заливать больше масла по размеру.

Как итог, моторы с таковой системой смазки стоят дороже, расходы на содержание мотора также увеличиваются, в особенности если дело доходит до ремонта либо необходимости подмены тех либо других частей. Конкретно по сиим причинам сухой картер не ставится на подавляющие большая часть штатских авто, потому что подобные авто не подразумевают внедрение в экстремальных либо даже отдаленно приближенным к таким критериях.

Советуем также прочесть статью о том, что такое маслоохладитель (маслокулер). Из данной нам статьи вы узнаете о особенностях реализации доп остывания моторного масла мотора и аспектах, которые необходимо учесть при установке масляного охладителя.

Если же появилась необходимость доработать штатскую версию ТС и модернизировать систему смазки, по тем либо другим причинам требуется отлично понизить температуру масла и сделать лучше остывание масла в движке, тогда можно ограничиться установкой охладителя масла в движке (маслокулера) либо же воплотить полный переход на систему сухого картера мотора.

Сделать это можно как методом установки готового кит-комплекта системы сухого картера либо производства ряда частей по персональному заказу, так и методом установки б/у компонент с различных каров.

Принцип работы системы смазки

Принудительная система отличается тем, что использует специальный многоплунжерный насос высокого давления – лубрикатор, который подает масло на втулки и поршни. Еще смазка подается на шестерни и валы.

Смешанная система работает по другой схеме. Производится принудительная смазка узлов под давлением и обработка маслом цилиндров методом разбрызгивания.

Принцип работы циркуляционной смазки с «сухим» картером – следующий: масляный насос получает из картера двигателя масло, далее оно проходит через грубый фильтр очистки, охлаждается и поступает в цистерну. Из цистерны масло отправляется с помощью маслопровода и насоса к трущимся частям двигателя. Если поддон картера ДВС используется в качестве цир­куляционной цистерны, то такую систему называют с «мокрым» картером.

Перепускной клапан в двигателе поддерживает постоянное давление в системе. Температура масла контролируется терморегулятором. В системе имеется также фильтр тонкой очистки масла (сепаратор).

Масляный насос

Давление масла создаёт масляный насос. Как правило шестеренный. Благодаря минимальным зазорам между вкладышами, шейками валов, калиброванными отве5рстиями. Предназначенными для разбрызгивания масло. В системе поддерживается необходимое рабочее давление масла.

Любая гидравлическая система имеет один и тот же принцип действия. Масляный насос не начнет создавать давление до тех пор пока масло не встретить сопротивление. Или в нашем случае пока есть сопротивление для масла во вкладышах и калиброванных отверстиях насос создает необходимое рабочее  давление.

Устройство системы смазки

Для чего предназначена данная система разобрались, теперь настало время изучить ее устройство. У каждого автомобиля – своя система смазки, поэтому ее конструктивные составляющие могут существенно отличаться друг от друга. Она может дополняться какими-то элементами, а может и вовсе не иметь нижеперечисленные компоненты, но, как правило, для современных систем характерно наличие следующих элементов:

  • Картер с поддоном. Поддон – это самая нижняя часть силовой установки. К картеру он прикрепляется при помощи болтов и уплотнительных прокладок и служит своего рода «хранилищем» для рабочей жидкости. В поддоне происходит ее охлаждение и «успокоение» — благодаря специальным перегородкам моторное масло перестает волноваться при движении транспортного средства по неровностям.
  • Фильтр. Фильтрующий элемент в системе смазки служит местом, куда рабочая жидкость «приносит» ухудшающий работу силовой установки мусор. Это может быть нагар, копоть, попавшая извне пыль, металлическая стружка и прочие загрязняющие вещества. После засорения фильтра, моторное масло начинает быстро терять свои свойства из-за чрезмерного количества грязевых частиц, что приводит к потере мощностных показателей всего автомобиля. Чтобы не допустить губительные для двс последствия, необходимо своевременно проводить замену рабочей жидкости и не забывать менять фильтрующие элементы.
Масляной фильтр
Масляной фильтр
  • Масляный насос. Без насоса работа механизма не была бы возможна: именно он создает требуемое давление внутри установки и «заставляет» рабочую жидкость воздействовать на механизмы. В автомобилях применяется два вида насосов – шестеренчатые и роторные. Первый вид агрегатов обеспечивает подачу масла с постоянным давлением, роторный – допускает изменение силы подачи. Внутри моторного отсека создается давление от 2 до 16 атмосфер.
  • Радиатор. Данный элемент системы смазки двигателя обеспечивает охлаждение моторного масла. Причем охлаждение может быть двух видов – жидкостное и воздушное.
  • Редукционные и перепускные клапаны. Эти элементы позволяют уменьшать давление, если его показатель превышает установленную норму. Устанавливаются данные элементы внутри силовой установки рядом с масляным насосом, фильтром и т.д. и активируются благодаря срабатыванию специальных датчиков. Например, при засорении фильтра перепускной клапан пускает рабочую жидкость в обход ему, чтобы не допустить остановку всего двигателя.
  • Датчики давления и температуры масла. Именно благодаря им бортовой компьютер узнает о работоспособности системы. Датчик давления устанавливается в центральной магистрали и осуществляет замер основного параметра. В случае отклонения его от нормы, на приборной панели автомобиля загорается индикатор.
  • Каналы смазки. Не трудно догадаться для чего используются данные элементы: они обеспечивают подачу моторной жидкости к взаимодействующим механизмам.
  • Главная магистраль. Осуществляет поступление масла от насоса к фильтру. Благодаря большому сечению магистраль сохраняет циркуляцию жидкости на нужном уровне. Также, благодаря магистрали осуществляется смазывание подшипников коленчатого вала.

В зависимости от конструктивных особенностей транспортного средства, современная смазочная установка может быть дополнена иными компонентами.

Диагностика давления масла.

Самая дальняя точка от масляного насоса головка блока двигателя. Естественно на коромыслах или на распревалу если он расположен в головке блока. Образуется самое низкое давлене. Но для нормальной работы двигателя оно должно присутствовать. Поэтому если даже просто открыть заливную пробку в клапанной крышке. Детали головки тщательно смазываются. При работающем двигателе будут видны брызги масла. Если их нет значит масло поступает с низким давлением. И уже даже по этому факту можно судить о том что в масляной системе неисправность. И уже можно судить о том почему загорелась лампа давления масла.

Масляные насосы – назначение и типы

Масляный насос подает масло под давлением к трущимся поверхностям деталей двигателя. На двигателях применяют масляные насосы шестеренного типа с установленным в насосе редукционным клапаном, отрегулированным на давление 0,45 МПа и не подлежащим регулировке в процессе эксплуатации.

Масляный насос двигателя с шестернями наружного зацепления (рисунок 3) имеет две шестерни наружного зацепления. К корпусу 7 насоса через крышку 5 прикреплен маслоприемный патрубок 2 с фильтрующей сеткой 1 и редукционным клапаном 3. Ведущая шестерня 8 напрессована на ведущем валу 10 насоса. Ведомая шестерня 6 свободно вращается на оси 9, запрессованной в корпусе насоса. При вращении шестерен создается разрежение, масло через фильтрующую сетку и патрубок поступает под крышку 5 насоса и через отверстие в крышке – в полость разрежения корпуса насоса. Масло, заполняющее впадины между зубьями шестерен, переносится в полость нагнетания, а оттуда поступает в приемный канал блока цилиндров двигателя. При повышении давления масла в смазочной системе более допустимого редукционный клапан 3 открывается, перепуская при этом часть масла из полости нагнетания в маслоприемный патрубок 2, и давление в системе не повышается. Давление открытия редукционного клапана не регулируется. Оно обеспечивается его пружиной 4. Ведущему валу 10 насоса вращение передается с помощью шестерни 11 вала привода масляного насоса, который приводится цепной передачей от коленчатого вала двигателя. Масляный насос установлен внутри масляного поддона и прикреплен двумя болтами к блоку цилиндров.

Рисунок 3 – Масляный насос с шестернями наружного зацепления

1 – сетка; 2 – патрубок; 3 – клапан; 4 – пружина; 5 – крышка; 6, 8, 11 – шестерни; 7 – корпус; 9 – ось; 10 – вал

Масляный насос с шестернями внутреннего зацепления (рисунок 4) состоит из корпуса 1, крышки 7, ведущей 3 и ведомой 2 шестерен, маслоприемника 8 и редукционного клапана 4. Корпус насоса отлит из чугуна. Он имеет две полости (всасывания и нагнетания), которые разделены между собой выступом 9. Ведущая и ведомая шестерни изготовлены из спеченного материала и размещены внутри корпуса. Ведущая шестерня 3 установлена на переднем конце коленчатого вала 10, который уплотняется в крышке насоса манжетой 6. К корпусу прикреплены маслоприемник с фильтрующей сеткой и крышка. Крышка 7 насоса отлита из алюминиевого сплава. В ней размещен редукционный клапан 4, давление срабатывания которого обеспечивается пружиной 5.

Рисунок 4 – Масляный насос с шестернями внутреннего зацепления 1 – корпус; 2, 3 – шестерни; 4 – клапан; 5 – пружина; 6 – манжета; 7 – крышка; 8 – маслоприемник; 9 – выступ; 10 – вал

При вращении шестерен масло через маслоприемник поступает во всасывающую полость насоса. Оно заполняет впадины между зубьями шестерен, переносится в полость нагнетания и под давлением направляется в приемный канал блока цилиндров. Редукционный клапан срабатывает при возрастании давления выше допустимого и перепускает часть масла из нагнетательной полости насоса во всасывающую. Подача насоса равна 34 л/мин при частоте вращения ведущей шестерни 6000 мин -1, а создаваемое давление – 0,5 МПа.

Плюсы сухого картера

Бесперебойная подача масла, и его постоянное давление, несомненно, имеют большое преимущество перед обычной, мокрой системой подачи. Какие бы препятствия не встретились на пути, как бы машину не трясло и не качало, смазка неизменно попадет куда требуется и в необходимом количестве. Дополнительно можно отметить то, что масло не имеет долгого контакта с картерными газами, так как сразу забирается насосом, а это продлит срок его эксплуатации. Сухой картер имеет меньший размер поддона, чем обычный, что зачастую прилично сокращает размер двигателя, на больших и мощных моторах это особенно актуально.

Охлаждение масла, за счет увеличения его объема и циркуляции, так же происходит намного лучше. В некоторой степени увеличивается мощность двигателя, за счет того, что коленвалу не приходится бороться с сопротивлением масла в картере.

Обслуживание, ремонт и замена картеров

Поломка картера происходит крайне редко. Чаще всего страдает его поддон. Когда автомобиль преодолевает серьезные бугры, он может сильно удариться днищем об острый камень. В случае с поддоном это обязательно приведет к утечке масла.

Если водитель не обратит внимание на последствия удара, то из-за масляного голодания мотор будет испытывать усиленную нагрузку и, в конечном счете, сломается. Если в поддоне образовалась трещина, то ее можно попытаться заварить

Стальные ремонтируются обычной электрической или газовой, а алюминиевые только аргоновой сваркой. Нередко в магазинах можно встретить специальные герметики для поддонов, но они эффективны до следующего удара.

Замена поддона не такая уж и сложная задача. Для этого нужно слить старое масло (если оно все не выбежало через пробоину), открутить крепежные болты и установить новый поддон. Вместе с новой деталью следует также заменить и прокладку.

Чтобы минимизировать шансы пробить поддон картера, стоит воспользоваться стальной пластинчатой защитой. Она крепится к лонжеронам под автомобилем

Перед тем как купить такую защиту, стоит обратить внимание на прорези в ней. Некоторые модификации имеют соответствующие отверстия, позволяющие без снятия защиты поменять масло в двигателе или в коробке

Магистраль высокого и низкого давления

Устройство системы смазки двигателя имеет магистраль низкого и высокого давления. Высокое давление создаётся нагнетанием масла в систему. Низкая магистраль подает масло в насос. Элементами низкой магистрали являются масло заборник и трубка подводящая масло от масло забурника к насосу. Масло заборник представляет собой расширение на конце поводящей трубки. Закрытое сеткой. Сетка служит для предохранения от попадания в насос крупных элементов. Это может быть нагар, куски металла, стружка.

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
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.