Система смазки ДВС

Назначение СС автомобильного двигателя

ДВС представляет собой сложнейший комплекс узлов и агрегатов, связанных в единое целое и обеспечивающих стабильную работу силового агрегата. Но поскольку в нём имеется немало трущихся с большой скоростью частей, для их бесперебойного функционирования требуется обеспечить надёжную доставку смазочного материала. Этим и занимается система смазки: не будь её, мотор не продержался бы и десяти минут. Работа силового агрегата «на сухую» чревата быстрым разогревом трущихся поверхностей до критичного уровня, после которого из-за теплового расширения происходит уменьшение зазоров с последующим разрушением деталей двигателя, подверженных усиленному трению.

Сложность реализации системы смазки двигателя заключается в том, чтобы не только обеспечить доставку смазочной жидкости в нужное место, хотя это тоже непростая инженерная задача, но и чтобы обеспечить циркуляцию машинного масла по замкнутому циклу с минимальными потерями.

Перечислим список задач, решаемых посредством использования СС:

  • снижение силы трения за счет образования на трущихся поверхностях тончайшей защитной плёнки;
  • охлаждение поверхностей деталей силового агрегата;
  • очистка технической жидкости о защищаемых поверхностей от металлической стружки и других твёрдых загрязнителей;
  • обеспечение бесперебойной циркуляции смазочной жидкости под требуемым давлением;
  • предотвращение преждевременного износа деталей СА.

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.

Разновидности систем

Укрупнённо можно разделить все конструкторские решения на системы с сухим картером и с масляной ванной. Для гражданских автомобилей вполне достаточно использовать накопитель в виде поддона картера двигателя. Туда стекает выполнившее свои функции масло, частично охлаждается и затем забирается через маслоприёмник снова в насос.

Но эта система обладает рядом недостатков. Автомобиль не всегда чётко ориентирован относительно гравитационного вектора, особенно в динамике. Масло может плескаться на неровностях, уходить в сторону от заборника насоса при наклонах кузова или возникновении перегрузок во время разгона, торможения, прохождения крутого поворота. Это приводит к оголению сетки и захвату насосом картерных газов, то есть завоздушиванию магистралей. Воздух обладает сжимаемостью, поэтому давление становится нестабильным, возможны перебои в снабжении, что недопустимо. Подшипники скольжения всех основных валов, а особенно турбины в наддувных моторах, будут локально перегреваться и разрушаться.

Решение проблемы состоит в установке системы с сухим картером. Он не сухой в буквальном смысле слова, просто попадающее туда масло немедленно подхватывается насосами, которых может быть несколько, освобождается от газовых включений, аккумулируется в отдельном объёме и затем бесперебойно идёт к подшипникам. Такая система конструктивно сложнее, дороже, но на спортивных или форсированных двигателях иного выхода нет.

Принцип работы смазочной конструкции

Работа системы смазки
Работа системы смазки

Принцип работы системы смазки заключается в бесперебойной подаче рабочей жидкости ко всем элементам, подверженным механическому износу.

Схема работы смазочной системы выглядит следующим образом. Во время запуска силовой установки маслоприемник захватывает требуемое количество масла из поддона картера и направляет его в масляный насос. Насос в свою очередь задает жидкости силу и скорость, с которой она будет циклически циркулировать по системе. После насоса масло попадает в фильтр и проходит тщательное очищение. Как говорилось ранее, если данный элемент цепи загрязнен, то перепускной клапан пустит рабочую смазку в обход фильтрующего элемента. После него ГСМ направляется к подшипникам шатунов и коленвала, опорам и пальцам распредвала, к коромыслам привода клапанов. При наличии турбокомпрессора масло также распределяется на его вал.

Попадание рабочей смеси на внутренние стороны цилиндров рабочая смесь осуществляется посредством отверстий в головке шатуна. Здесь оно обеспечивает беспрепятственный ход маслосъемных и компрессорных колец, снижает износ стенок цилиндров. После смазывания элементов силовой установки отработанная жидкость  возвращается обратно в поддон автомобиля, где под воздействием бесперебойно вращающегося кривошипно-шатунного механизма распыляется по остальным элементам системы.

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.

Принцип функционирования СС

Большинство двигателей последних поколений снабжается комбинированной системой смазки, суть которой заключается в смазывании обильно трущихся деталей/узлов под определённым давлением, а нагруженных менее интенсивно – самотёком/разбрызгиванием.

Мы уже рассмотрели схему системы смазки двигателя, теперь перейдём к описанию, как всё это работает.

При включении зажигания запускается маслонасос, призванный создать давление и закачать жидкость в каналы, которые за время стоянки автомобиля оказались опустошенными. На э то уходит несколько секунд, и именно столько горит лампочка недостаточного давления в системе смазки.

Как только заработал насос, масло из поддона начинает подаваться на маслофильтр, затем – для смазки подшипников коленвала (шатунных/коренных шеек) и в распределительный вал, после чего наступает очередь верхних опор шатуна (к пальцам поршневой группы).

Следующий этап «большого шёлкового пути» – смазка цилиндров, куда жидкость попадает через форсунки или специальные отверстия, находящиеся в нижней опоре шатуна.

Все остальные узлы силового агрегата смазываются методом разбрызгивания. Работает это следующим образом: вытекая через зазоры в вышеописанных смазываемых поверхностях, масло разбрызгивается, попадая на движущиеся узлы ГРМ и кривошипно-шатунного механизма. Разбрызгивание из-за высокой скорости вращения деталей столь интенсивно, что формируется масляный туман, который обволакивает все остальные детали мотора. В дальнейшем под действием земного тяготения смазка конденсируется и стекает вниз, в поддон картера, замыкая таким образом цикл.

Вышеописанная схема является самой популярной и называется смазкой с мокрым картером. В то же время на мощных двигателях применяется система «сухой картер», в которой для промежуточного хранения ММ используется отдельный бак, а поддон картера остаётся сухим. Подобная схема позволяет избавиться от зависимости давления в системе от уровня жидкости в картере и пространственного положения маслозаборника, которая имеет место в обычных системах смазки.

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.

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.

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.

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.

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.

Масляный радиатор

На рисунке 7 представлена смазочная система двигателя легкового автомобиля ГАЗ. Смазочная система комбинированная, с масляным радиатором и с закрытой вентиляцией картера двигателя.

Рисунок 7 - Смазочная система с масляным радиаторо

Рисунок 7 — Смазочная система с масляным радиатором

1 — маслоприемник; 2, 9 — клапаны; 3 — радиатор; 4, 8 — датчики; 5 — магистраль; 6 — горловина; 7 — фильтр; 10 — кран; 11 — насос; 12 – поддон

В смазочную систему входят масляный поддон 12, масляный насос 11 с редукционным клапаном 2 и маслоприемником 1, масляный фильтр 7, главная масляная магистраль 5, масляные каналы в головке и блоке цилиндров и в коленчатом вале, заливная горловина 6, маслоизмерительный стержень (щуп) и масляный радиатор 3 с краном 10, предохранительным клапаном 9 и соединительными шлангами. Давление масла в смазочной системе контролируется датчиком 4 указателя давления масла и датчиком 8 сигнализатора (лампы) аварийного давления.

Масляный радиатор предназначен для охлаждения масла при больших скоростях движения и при эксплуатации автомобиля летом. Он установлен перед радиатором системы охлаждения двигателя и включается с помощью крана 10, предохранительный клапан 9 открывает проход масла в радиатор при давлении 0,07… 0,09 МПа. Масло из радиатора сливается по шлангу в масляный поддон.