Смазочная система двигателя

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.

Штатное расписание

У любого двигателя система смазки включает в себя:

масляную емкость (картер или отдельный бак);
маслоприемник, представляющий собой заборную горловину с фильтрующей сеткой для отделения крупных посторонних частиц;
смазочный насос;
сменный фильтр;
редукционный клапан (один или несколько);
датчик давления;
главную напорную магистраль и каналы, обычно интегрированные в детали силовой установки;
измерительный щуп для контроля уровня смазывающей жидкости.

Дополнительно в состав смазочного оборудования могут входить: температурный датчик, датчик уровня, смазывающие форсунки. Иногда двигатель имеет охладительный радиатор для масла. Емкость смазочной системы легкового авто зависит от типа силовой установки и ее габаритов. Обычно объем заливаемого масла составляет от 3,5 до 7,5 литров.

Масляный фильтр

Для очистки масла (в основном от механических примесей) используются, как правило, два фильтра — грубой и тонкой очистки. Первый всегда полнопоточный. Он задерживает механические примеси, в основном продукты износа деталей двигателя. Фильтр тонкой очистки чаще всего неполнопоточный из-за большого сопротивления, которое он оказывает протеканию масла. Некоторые фильтры тонкой очистки кроме задержания механических примесей могут также за счет специальных пропиток фильтрующего элемента поглощать воду, свободные кислоты и щелочи. Засоренные в процессе эксплуатации двигателя масляные фильтры грубой очистки промывают или прочищают. Засоренные фильтры тонкой очистки заменяют новыми при каждой смене масла.

Фильтры грубой очистки масла аналогичны топливным фильтрам грубой очистки. Они могут быть сетчатыми, пластинчато-, ленточно- и проволочно-щелевыми. На тяжелых дизелях чаще всего используются ленточно-щелевые двухступенчатые фильтры.

В фильтрах тонкой очистки в качестве фильтрующего элемента применяют бумагу, картон, войлок, древесные опилки, пряжу и другие материалы со специальной пропиткой. Наиболее широко распространен картонный фильтр типа «многолучевая звезда». Ранее, когда использовались только минеральные моторные масла, в качестве фильтров тонкой очистки часто применялись реактивные масляные центрифуги, в которых механические примеси, загрязняющие масло, отделяются под действием центробежных сил.

Центробежные фильтры имеют значительные преимущества:

они обеспечивают высокую степень очистки масла при относительной простоте процесса
их фильтрующие свойства и пропускная способность почти не зависят от загрязнения ротора
отсутствует необходимость в замене элементов при обслуживании

В то же время практика использования центрифуг в смазочных системах, в которых применяются синтетические и полусинтетические масла, показала, что вместе с вредными примесями, загрязняющими масло, из него выводятся также некоторые полезные присадки.

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.

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.

Назначение системы смазки двигателя

Любой двигатель внутреннего сгорания состоит из сотен деталей, большинство из которых (главным образом — детали КШМ и ГРМ) находится в постоянном движении друг относительно друга, а поэтому подвержены трению и износу.

Силы трения приводят к бесполезной затрате мощности двигателя, а в ряде случаев делают работу двигателя и вовсе невозможной — при трении детали нагреваются и расширяются, зазоры между ними уменьшаются и заполняются продуктами износа, и в результате происходит заклинивание.

Решает эти проблемы система смазки двигателя. Главное, что выполняет система смазки — заменяет «сухое» трение на «мокрое», в результате трение между трущимися деталями снижается на порядок, и двигатель может нормально работать.

Современная система смазки двигателя выполняет несколько функций:

— Снижение сил трения между деталями;
— Охлаждение деталей;
— Удаление из зазоров продуктов износа деталей и частиц нагара;

— Защита поверхностей деталей от коррозии;

— Функции управления.

Функции охлаждения и удаления продуктов износа обеспечиваются тем, что масло в современных двигателях циркулирует, находится в постоянном движении, при этом очищается и охлаждается.

Антикоррозийные свойства обеспечиваются масляной пленкой, которая постоянно покрывает детали, а также разнообразными присадками, которые содержатся в моторных маслах.

Система смазки двигателя содержит несколько основных компонентов:

-Масляный поддон картера;

-Масляный насос;

— Масляный фильтр;

— Масляный радиатор ;

— Датчики давления и температуры масла;

— Редукционные клапаны;

— Масляная магистраль и масляные каналы.

Принцип работы смазочной системы выстроен таким образом, чтобы обеспечить подачу масла ко всем трущимся деталям на всех режимах работы двигателя.

Масло хранится в поддоне картера, откуда при запуске двигателя насосом нагнетается в масляный фильтр, а от него под давлением через главную магистраль и каналы в блоке цилиндров поступает к наиболее трущимся и нагруженным деталям — коренным и шатунным подшипникам коленчатого вала, опорным подшипникам и кулачкам распределительного вала ГРМ.

Из переднего коренного подшипника коленвала масло поступает на привод ГРМ и в головку блока цилиндров, где образует масляную ванну — так осуществляется смазка коромысел, толкателей, клапанов и других деталей. Из ГБЦ масло по сливным каналам стекает в поддон картера.

Одновременно масло поступает в каналы в шатунах, и через специальные отверстия или форсунки разбрызгивается на стенки цилиндров и внутренние поверхности поршней — так обеспечивается снижение трения поршневых колец о стенки цилиндра, а также охлаждение поршней и цилиндров. Во многих двигателях такой схемы смазки не предусмотрено — в них смазка поршневых пальцев и цилиндров осуществляется масляным туманом.

По стенкам цилиндров масло стекает в картер, капли масла разбиваются движущимися деталями КШМ — так в картере образуется масляный туман. Вклад в образование тумана делает и масло, выдавливаемое из-под шатунных подшипников.

Масляный туман обеспечивает смазку шатунных пальцев, цилиндров, внутренних поверхностей поршней и других деталей.

В двигателях с турбонаддувом предусмотрена возможность подачи масла к валу турбокомпрессора, которая имея большую скорость вращения, без смазки быстро выйдет из строя.

1. Патрубок маслоналивной; 2. Насос топливный;
3. Трубка маслоподводящая; 4. Трубка маслоотводящая;
5. Фильтр центробежной очистки масла; 6. Фильтр масляный;
7. Указатель давления масла;
8. Клапан перепускной масляного фильтра; 9. Кран радиатора;
10. Радиаторы; 11. Клапан дефференциальный;
12. Клапан предохранительный радиаторной секции;
13. Картер масляный; 14. Труба всасывающая с заборником;
15. Секция радиаторная масляного насоса;
16. Секция нагнетающая масляного насоса;
17. Клапан редукционный нагнетающей секции;
18. Полость дополнительной центробежной очистки масла

Устройство системы смазки двигателя

Разберем назначение и работу отдельных узлов.

Маслонасос нагнетает давление в магистралях, с его помощью жидкость попадает из поддона в масляный фильтр, и в очищенном виде распределяется по системе. Насос соединен с коленчатым валом двигателя, и работает сразу после старта.
Сливное отверстие для осушения картера при замене масла.
Маслозаборник – раструб, с помощью которого жидкость всасывается в насос. Расположен в нижней части картера, чтобы не допустить масляного голодания при снижении уровня.
Перепускной клапан возвращает смазку в поддон картера, если проходимость загрязненного фильтра нарушает нормальную циркуляцию.
Точки распыления на рабочие узлы (своеобразные форсунки для создания масляного тумана). При засорении точек распыления нарушается режим смазки, поэтому в жидкости не должно быть нерастворимого мусора (он остается в картридже фильтра).
Маслопровод. Он может быть выполнен в виде трубок, или специальных каналов в корпусе двигателя. Шлаковые отложения нарушают проходимость каналов, поэтому в смазку добавляются моющие присадки.
Заливная горловина (показана условно). С ее помощью производится долив, или замена жидкости.
Клапан (кран) масляного радиатора. В летнее время открывается, для дополнительного охлаждения.
Радиатор охлаждения смазки. Присутствует не во всех моделях автомобилей.
Масляный фильтр. Представляет собой металлический цилиндр, способный выдержать высокое давление. Внутри расположен фильтрующий картридж из специальной бумаги или синтетических материалов.

Для контроля за состоянием системы, в нее интегрирован ряд датчиков:

температуры;
давления;
в некоторых конструкциях – уровня;
чистоты фильтра (тот же датчик давления, только расположенный непосредственно на фланце фильтрующего элемента).

При нормальном функционировании в двигателе поддерживается постоянное давление. Нарушение работы системы приводит к резкому увеличению износа, температуры деталей, и заклиниванию двигателя.

Обратите внимание
Как видно из схемы работы, замена масла на «магические» присадки, которые якобы позволяют работать «на сухую», не может обеспечить всего функционала жидкости. Поэтому не следует экспериментировать с подобной химией.

Масляная система двигателя камаз

Смазочная система двигателя КАМАЗ-740 1. Изучите по плакату и на двигателе компоновку и работу смазочной системы. По плакату изучите схему смазывания двигателя.

2. Система смазки (рис. 2.25) двигателя смешанная, с мокрым картером. Масло под давлением подается к коренным и шатунным подшипникам коленчатого вала, к подшипникам распределительного вала, втулкам коромысел, топливному насосу высокого давления, компрессору. Предусмотрена пульсирующая подача масла к сферическим опорам штанг и толкателей.

Из поддона 14 масло через маслоприемник засасывается в секции 9 и 10 масляного насоса. Через канал в правой стенке блока цилиндров масло из секции 9 поступает в корпус полнопоточного фильтра 7, где оно очищается, проходя через два фильтрующих элемента. Из фильтра масло поступает в главную масляную магистраль 6, расположенную в правой стенке картера блока цилиндров. Из главной масляной магистрали масло по каналам в перегородках блока цилиндров поступает к коренным подшипникам коленчатого вала, подшипникам распределительного вала, втулкам коромысел и по каналу в штангах клапанов к толкателям. К шатунным подшипникам коленчатого вала масло подается по каналам в коленчатом валу от ближайшей коренной шейки. Масло, снимаемое со стенок цилиндра маслосъемным кольцом, через отверстия в канавке кольца отводится внутрь поршня и смазывает опоры поршневого пальца в бобышках поршня и в верхней головке шатуна.

Из канала в задней стенке блока цилиндров масло поступает по трубке для смазки подшипников компрессора 19. Из канала в передней стенке блока цилиндров производится отбор масла для

смазки подшипников топливного насоса 18 высокого давления. Из главной масляной магистрали масло под давлением подается к термосиловому датчику 16, который расположен в переднем тор-це блока цилиндров и управляет работой гидромуфты 15 привода вентилятора в зависимости от температуры охлаждающей жидкости в системе охлаждения двигателя. Остальные детали и узлы двигателя смазываются разбрызгиванием и масляным туманом.

Масло из радиаторной секции 10 поступает к фильтру 1 центробежной очистки, затем в радиатор 12, а из него сливается в поддон 14. При закрытии крана 2 масло из центрифуги сливается в поддон двигателя через сливной клапан 4.

Предохранительный клапан 12, встроенный в корпус радиаторной секции, отрегулирован на давление 8.8,5 кгс/см и перепускает масло из нагнетающей во всасывающую полость.

Предохранительный клапан 9, встроенный одновременно в корпус 6 радиаторной и корпус 2 нагнетающей секций, отрегулирован на давление 8.8,5 кгс/см и также перепускает масло из нагнетающей во всасывающую полость.

Масляный насос крепится к передней перегородке нижней плоскости блока цилиндров и приводится во вращение от шестерни коленчатого вала.

Поддон картера прикреплен к блоку цилиндров болтами с пружинными шайбами. Между поддоном и блоком установлена резинопробковая прокладка толщиной 2,5 мм, обеспечивающая герметичность соединения. Масло заливается через горловину, установленную в задней части блока с правой стороны. Количество масла в поддоне замеряется указателем уровня масла, на стержне которого нанесены метки «В» и «Н».

Полнопоточный фильтр (рис. 2.27) очистки масла прикреплен тремя болтами к правой стенке блока цилиндров.

При увеличении сопротивления фильтра (при низкой температуре масла или засорении фильтрующих элементов) масло поступает в главную магистраль, минуя фильтрующие элементы, через перепускной клапан. Клапан открывается, когда разность давлений до и после фильтрующих элементов достигает 2,5.3 кгс/см2.

Нагнетаемое радиаторной секцией масло по каналу в корпусе 6 подается к соплу в оси 9 ротора. Ротор 8 приводится во вращение турбиной, на лопатки которой воздействует масло, поступающее под давлением из сопла. Турбина расположена в расточке нижней части ротора.

Ротор вращается на упорном подшипнике, который устанавливается между упорной шайбой и распорной втулкой ротора, и закрепляется гайками. При выбросе масла из сопла оси 9 на лопатки турбины ротор приподнимается вверх и прижимает подшипник к упорной шайбе.

Колпак 5 ротора фиксируется штифтом в верхней части ротора и закрепляется гайкой 4. В выточке диска ротора установлено резиновое кольцо, уплотняющее колпак ротора.

Колпак 3 фильтра уплотняется в корпусе прокладкой и закрепляется на оси 9 гайкой 1. При снятии колпака 3 пластина 7 отжимается прижимами, при этом пальцы входят в отверстия диска ротора. Тем самым происходит стопорение ротора, что облегчает демонтаж колпака ротора для его очистки.

Принцип работы системы смазки дизельного мотора

Подавляющее большинство дизельных ДВС имеют систему смазки, в которой моторное масло подается к наиболее нагруженным деталям (элементы кривошипно-шатунного механизма, ГРМ) под давлением. Другие детали, которые подвержены меньшей нагрузке, смазывается посредством разбрызгивания.

В списке основных элементов системы смазки двигателя находятся:

поддон картера двигателя, который служит резервуаром для масла;
масляный насос, закачивающий смазочный материал;
масляный фильтр, очищающий моторное масло;

Маслонасос в дизеле может приводиться в действие от коленвала, распредвала или дополнительного приводного вала. Наибольшее количество смазки подается к подшипникам коленчатого вала по специальным масляным каналам. Шестерни маслонасосов могут иметь внешнее или внутреннее зацепление. Что касается второго варианта, такие конструкции отличаются меньшими габаритами, менее шумны в работе, износ шестерен наименее влияет на снижение производительности насоса.

Показатель необходимой производительности насоса зависит от того, какое давление в системе смазки необходимо для того или иного двигателя с учетом ряда особенностей.

Высокофорсированный дизельный мотор должен иметь такой масляный насос, который способен обеспечить большой запас по производительности. Это необходимо для поддержания эффективности работы системы смазки в условиях любых нагрузок, а также с учетом потенциального износа самого насоса, подшипников распредвала и коленчатого вала.

Реализация охлаждения поршней особенно необходима в турбодизелях мощных грузовиков, которые отличаются высоким показателем наддува, имеют камеру сгорания в днище поршня. Распространенной и относительно простой схемой является способ подачи масла посредством форсунок-распылителей, которые находятся снизу цилиндра. Эффективность такого решения уступает второму способу, который заключается в осуществлении подачи смазочного материала по специальному каналу, высверленному в шатуне. Далее смазка попадает в верхнюю головку, после чего оказывается в распылителе. Посредством распылителя масло попадает в область днища поршня.

Самой эффективной схемой выступает способ подачи масла через канал в шатуне в специальную полость, которая изготовлена в днище поршня.

Эта полость служит для улучшенного охлаждения. Стоит добавить, что функция охлаждения поршней требует также качественного охлаждения самого моторного масла, для чего в системе смазки используются масляные радиаторы.

Двигатели с сухим картером: преимущества, недостатки и куда их ставят

Обычные моторы имеют специальный поддон снизу, где находится всё моторное масло. Из этого поддона насос прокачивает масло для смазки трущихся деталей друг о друга по всем каналам.

Но сейчас существуют двигатели, у которых отсутствует масляной поддон. Разберемся, для чего это сделано и где используют эти двигатели?

Необходимость смазки

Смазывание всех деталей очень важно для любых двигателей. Бывает так, что масляные каналы забиваются и прокачка моторного масла из поддона не происходит. Это приводит к тому, что детали перегреваются и порой даже могут заклинить

Это приводит к тому, что детали перегреваются и порой даже могут заклинить.

Сухой картер. Машины, на которых установлен сухой картер, не имеют масляный поддон снизу, потому что его специально вынесли за границы мотора. Как это выглядит: ко дну мотора приспособлена пластина, из которой выходит специальный шланг. Он, в свою очередь, покачивает масло в масляной бак, который может располагаться либо в салоне, либо в багажнике. Затем масло проходит через охлаждающий радиатор и фильтр прямо в двигатель. Масло же в свою очередь качается благодаря двум насосам.

Преимущества. Главное достоинство системы «сухого картера» — обеспечение бесперебойной подачи масла с постоянным давлением при любых условиях движения авто. Помимо этого, масло лучше охлаждается, ибо оно хранится в удаленном от мотора резервуаре. Меньшие размеры поддона уменьшают высоту двигателя. Это дает возможность расположить мотор ниже, тем самым понизив центр тяжести (улучшить устойчивость), и повысить аэродинамику (днище выходит более плоским). Коленвал при вращении не испытывает сопротивления плещущегося в поддоне масла и выигрываются несколько лошадиных сил.

Ну, а масло не разбрызгивается коленчатым валом по всему картеру (снижается расход смазки) и меньше вспенивается. Масло не контактирует с картерными газами и увеличивается срок его службы. Все перечисленные преимущества позволяют повысить общую надежность мотора.

Недостатки. К недостаткам двигателя с сухим картером относится больший вес, сложность конструкции и больший объем масла. А сложность означает повышенные расходы на обслуживание.

Для переоборудования дорожных версий некоторых авто в гоночные, в продаже имеются киты. Однако установка системы с сухим картером оправдана только тогда, когда машина большую часть времени будет проводить на серьезном бездорожье или на гоночной трассе . При езде по обычным дорогам всё преимущество «сухого картера» не будет ощутимо, а значит, такое переоборудование будет бесполезной тратой времени и денег.

Где можно встретить такой двигатель? Самый распространенный вариант установки таких моторов, так это на гоночные автомобили и на специальную технику. В первом случае сухой картер помогает избежать неприятностей с оттоком — превращением в пену моторного масла во время резких поворотов.

Еще один известный случай — это возможность избежать так называемого «масляного голодания», ведь такая конструкция полностью обеспечивает смазывание всех элементов двигателя. Еще один плюс, о котором было вскользь сказано выше — это охлаждение масла в процессе его прохождения через радиатор, а это целиком и полностью снижает температуру мотора во время сильной нагрузки.

Итог. К сожалению, на обыкновенные автомобили установить подобную систему будет крайне проблематично из-за больших габаритов и весьма высокой стоимости. Тем более, при городском «режиме жизни», автомобилю будет достаточно обычного и привычного всем масляного картера.