Какие детали смазываются под давлением в двигателе

Устройство автомобилей

Смазочная система (система смазки) предназначена для подачи масла к трущимся поверхностям с целью уменьшения сил трения, а также для охлаждения деталей, удаления продуктов нагара и износа, предохранения деталей двигателя от коррозии.
Помимо этого, масло существенно уплотняет зазоры между сопряженными деталями.
Кроме перечисленных функций, смазочная система может выполнять и специфические задачи.
Моторное масло из смазочной системы применяется в гидрокомпенсаторах тепловых зазоров клапанов, гидронатяжителях привода газораспределительного механизма, в системах регулирования фаз газораспределения, в гидравлическом приводе вентилятора системы охлаждения и т. п.

Если рабочие поверхности деталей, сопрягаемых в подвижном соединении, абсолютно сухие, то имеет место сухое трение, сопровождающееся интенсивным выделением теплоты, изнашиванием поверхностей, и требующее значительных затрат энергии на относительное перемещение деталей.

Трение между поверхностями, разделенными достаточно толстым слоем масла, называется жидкостным. В этом случае усилие, необходимое для относительного перемещения деталей, значительно сокращается и существенно уменьшается изнашивание их рабочих поверхностей.
В двигателе внутреннего сгорания стойкое жидкостное трение удается осуществить только в подшипниках коленчатого вала на рабочих режимах.

Остальные сопряженные пары движутся возвратно-поступательно или качаются, поэтому на их поверхностях не удается сохранить масляный слой достаточной толщины. Такое трение, когда рабочие поверхности разделены лишь тонкой пленкой масла (толщиной менее 0,1 мм) называется граничным.
В зависимости от толщины пленки граничное трение может быть полужидким или полусухим. Последнее характеризуется возможностью "схватывания" микровыступов трущихся поверхностей, склонностью к задирам и эрозивному изнашиванию.

Полужидкое трение наиболее характерно для деталей цилиндропоршневой группы. В паре "выпускной клапан – направляющая втулка" возможно возникновение полусухого трения.

Подача масла к трущимся поверхностям должна быть бесперебойной. При недостаточной смазке теряется мощность двигателя, повышается износ деталей и возрастает вероятность отказа из-за разрушения подшипников коленчатого вала, заклинивания поршней, распределительного механизма и т. п.

Нельзя допускать и избыточного смазывания, так как это может привести к попаданию масла в камеру сгорания и на электроды свечей зажигания, вследствие чего увеличивается нагарообразование в днищах поршней, стенках камеры сгорания и клапанах.
Это приводит к перегреву и перебоям в работе двигателя, а также к перерасходу масла.

Требования к системе смазки двигателя

Требования, предъявляемые к смазочной системе, основываются на ее функциях и задачах:

• бесперебойная подача масла к трущимся деталям на всех режимах работы двигателя, на подъемах и спусках автомобиля с уклоном до 35 % и при крене до 25 %, при температуре окружающей среды от +50 до -50 ˚С, при положительных и отрицательных горизонтальных и вертикальных ускорениях;
• достаточная степень очистки масла от механических примесей;
• прочная конструкция;
• удобство технического обслуживания;

Способы смазки деталей двигателя

В зависимости от способа подачи масла к трущимся поверхностям различают следующие способы смазывания:

• разбрызгиванием и посредством масляного тумана;
• под давлением;
• комбинированное.

Под давлением масло подводится к трущимся деталям из главной масляной магистрали, давление в которой создается насосом.

Смазка разбрызгиванием осуществляется специальными форсунками или подвижными деталями кривошипно-шатунного механизма (КШМ), а также путем создания масляного тумана из стекающего в картер масла.

Комбинированная система смазывания сочетает в себе первые два способа.

В современных автомобилях, как правило, система смазки имеет комбинированное устройство. Ее особенность заключается в следующем: к деталям, более всего подверженным износу, масло подается под давлением, а к тем, которые работают в более легких условиях, разбрызгиванием.
Под давлением масло подводится к коренным и шатунным подшипникам коленчатого вала, опорам распределительного вала, сочленениям привода газораспределительного механизма (ГРМ), зубчатым колесам привода распределительного вала, топливному насосу высокого давления (ТНВД) дизелей.
В некоторых двигателях под давлением смазываются сопряжения верхней головки шатуна с поршневым пальцем.

Разбрызгиванием масло подается на зеркало цилиндра из отверстия в кривошипной головке шатуна, а также разбрызгивается специальными форсунками на днище поршня. Масляные форсунки могут быть расположены у верхней головки шатуна или в нижней части цилиндра.
Подаваемое на днище поршня масло выполняет двоякие функции – во-первых, оно охлаждает днище поршня, во-вторых, при стекании по стенкам гильзы, оно смазывает сопрягаемую пару "поршень-гильза цилиндров", а далее, продолжая стекать в поддон и сталкиваясь с подвижными деталями КШМ, образует масляный туман, также смазывающий детали двигателя.

Существует способ смазывания самотеком , когда подача масла осуществляется по каналам из резервуаров, карманов, различных полостей и углублений, расположенных выше смазываемых поверхностей.

В зависимости от места размещения основного запаса масла смазочные системы могут быть с "мокрым" (рис. 1 ) или "сухим" ( рис. 2 ) картером.

Для детального просмотра кликните по рисунку мышкой, и схема откроется в отдельном окне браузера.

Наибольшее распространение на автомобильных двигателях получили смазочные системы с "мокрым" картером , которые имеют более простую конструкцию. В этом случае основной запас масла находится в поддоне картера и при работе двигателя масло подается к трущимся деталям масляным насосом, затем оно самотеком возвращается обратно в поддон.
Это техническое решение имеет ряд недостатков, наиболее существенные из которых – вспенивание масла при высоких оборотах коленчатого вала, а также сильное плескание в картере, из-за чего может оголиться маслоприемник, что ведет к значительному снижению давления в системе смазки и масляному "голоданию".
Кроме того, относительно глубокий поддон негативно влияет на общие габариты и расположение центра тяжести двигателя и автомобиля в целом.

В системах с "сухим" картером основной запас масла содержится в отдельном масляном баке 5 ( рис. 2 ) и масло подается к трущимся деталям нагнетающей секцией масляного насоса. Стекающее в поддон масло полностью удаляется из него откачивающими секциями масляного насоса 9 и вновь подается в масляный бак 5.
Такая смазочная система обеспечивает надежную смазку на крутых подъемах, спусках и уклонах без утечки масла через уплотнения между деталями двигателя, а также позволяет уменьшить высоту двигателя за счет менее глубокого поддона.
Кроме того, при "сухом" картере масло в меньшей мере нагревается от горячих деталей и подвергается вредному воздействию картерных газов, благодаря чему дольше сохраняет смазывающие свойства.

Из недостатков системы смазки с "сухим" картером можно отметить высокую стоимость, больший вес, более сложное устройство и больший заправочный объем в сравнении с системой смазки с "мокрым" картером.

Система смазки с "сухим" картером обычно применяется на автомобилях с высокофорсированными двигателями, предназначенными, например, для гонок, а также в некоторых моделях внедорожников, которым часто приходится передвигаться по бездорожью со сложным рельефом местности.
В некоторых случая такая система смазывания деталей двигателя используется для уменьшения габаритной высоты силового агрегата.

Назначение и устройство системы смазки

Система смазки служит для подвода масла к трущимся поверхно­стям деталей двигателя, частичного отвода теплоты и продуктов изнаши­вания.

Система смазки 2108. Под давлением масла

происходит смазка коренных и шатунных

подшипников коленчатого вала,

опор распределительного вала.

Масло, поступающее к трущимся поверхностям, уменьшает потери на трение и износ деталей, охлаждает трущиеся поверхности и очищает их от продуктов изнашивания.

Автомобильные двигатели имеют комбинированную сма­зочную систему, в которой масло к трущимся поверхностям одних деталей подается под давлением от насоса, а к другим -путем разбрызгивания и самотеком.

Под давлением смазываются наиболее нагруженные детали; коренные и шатунные шейки коленчатого вала, коренные шейки распределительного вала, подшипники коромысел, поршневые пальцы.

Разбрызгиванием смазываются такие детали, как клапанный механизм, зубчатые колеса газораспределения, «зеркало» цилиндров.

Самотеком смазываются штанги, толкатели, кулачки распределитель­ного вала и др.

Система смазки включает в себя масляный насос, резервуар для масла (поддон картера), маслоприемник с сетчатым фильтром первичной очистки масла, масляные фильтры, масляные каналы и маслопроводы, масляный радиатор, редукционный и перепускные клапаны, масло заливную горловину с крышкой, приборы контроля уровня и давления масла, приборы вентиляции картера.

Масляные радиаторы двигателя по

конструкции аналогичны трубчато-пластинчатым

радиаторам системы охлаждения

или выполнены из оребренных трубок.

Редукционный клапан предохраняет систему масло подачи от чрезмерных давлений, возникающих при пуске холодного двигателя, когда вязкость масла велика. Редукционный клапан находится в канале, соединяющем полости нагнетания и всасывания. Канал перекрывается шариком или поршнем, поджимаемым пружиной. С помощью пробки регулируют сжатие пружины, а следовательно, и давление в масляной магистрали. При повышении давления поршень отходит от седла, и масло проходит из полости нагнетания в полость всасывания.

При работе двигателя масло засасывается из поддона картера насосом через маслоприемник и подается в фильтр. Фильтр, через который прохо­дит все масло, поступающее в главную магистраль, называется последова­тельно включенным или полно поточным. Если проходит только часть мас­ла (10—15 %), фильтр называется не полно поточным.

Конструкция масляного насоса с маслоприемником

В картере масло в виде тумана оседает на стенки цилиндров. У некоторых двигателей ь нижней головке шатуна имеется отверстие, через которое при его совпадении с каналом в шатунной шейке масло выбрасывается в наиболее нагруженную часть стенки цилиндра.
Давление масла контролируется электрическим манометром, датчик которого установлен в главной масляной магистрали, а указатели — на щитке приборов. Давление масла в карбюраторных двигателях 0,05 — 0,4 МПа, в дизелях 0,1 — 0,6 МПа.

Для охлаждения масла некоторые двигатели снабжены радиатором. Охлажденное масло сливается в поддон картера.

Масляные фильтры служат для очистки масла

от механических примесей (продуктов изнашивания трущихся деталей, нагара и т. п.).

Назначение и устройство системы смазки: 1 и 18 — пробки маслосливных отверстий; 2- маслоприемник; 3 — масляный насос; 4 — редукционный клапан; 5 — коленчатый вал; 6 – масляная магистраль, 7 — распределительный вал, 8 – масляный радиа­тор; 9 — крышка масло заливной горловины, 10 — коромысло; 11 – крышка головки блока цилиндров; 12 — головка блока цилиндров; 13 — клапан; 14 — штанга; 15 — толкатель; 16 — дат­чик указатель давления масла; 17 — масляный фильтр; 19 — датчик лампы ава­рийного снижения давления масла; 20 — ограничительный клапан; 21 — кран масляного радиатора; 22 — поддон; 23 — отверстие в шатуне; 24 и 25 — масляные каналы в головке и блоке цилиндров, 26 – указатель уровня масла (щуп), 27 — винтовая канавка; 28 и 32 — каналы для стока масла; 29 — пробка; 30 — капал и коленчатом валу; 31 — грязеуловитель; 33- трубка для смазывания зубчатых колес; 34 — канавки на шейке распределительного вала; 35 — зубчатое колесо распределительного вала; 36 — зубчатое колесо коленчатого вала.

Система смазки: 1 — масляный радиатор; 2 — кран масляного радиатора; 3 -предохранительный клапан; 4 — ось коромысел; 5 — стойка оси коромысел; 6 — канал в головке блока цилиндров; 7 – масляный канал в блоке цилиндров; 8 — центрифуга; 9 — штанга; 10 — толкатель; 11 — главная масляная магистраль; 12 – отверстие в корпусе распределителя; 13 — полость; 14 — маслопровод к центрифуге; 15 и 16 — верхняя и нижняя секции масляного насоса; 17 и 18 — маслоприемник; 19 — поддон; 20 — маслопровод для слива масла из радиатора, 21 — редукционные клапаны, 22 — вторая шейка распределительного нала; 23 — четвертая шейка распределительного вала.

Система смазки двигателя. Общее устройство и принцип действия

Видео: Система смазки двигателя внутреннего сгорания (ДВС) в 3D. Как работает система смазки?

Назначение системы смазки заключается в снижении трения сопряженных деталей двигателя. Кроме того система смазки выполняет и побочные функции — понижает температуру деталей двигателя, удаляет продукты износа и нагара, защищает детали двигателя от коррозии.

Общее устройство

В систему смазки двигателя входят:

• поддон картера с маслозаборником
• масляный насос
• масляный радиатор
• масляный фильтр
• соединительные магистрали и каналы

Рис. Схема системы смазки двигателя: 1 — масляный поддон; 2 — датчик уровня и температуры масла; 3 — масляный насос; 4 — редукционный клапан; 5 — масляный радиатор; 6 — масляный фильтр; 7 — перепускной клапан; 8 — обратный клапан; 9 — датчик давления масла; 10 — коленчатый вал; 11 — форсунки; 12 — распределительный вал выпускных клапанов; 13 — распределительный вал впускных клапанов; 14 — вакуумный насос; 15 — турбонагнетатель; 16 — стекание масла; 17 — сетчатый фильтр; 18 — дроссель.

Предназначением поддона картера двигателя является хранения масла. Проконтролировать уровень масла в поддоне можно используя щуп, а также датчик уровня и температуры масла.

Масляный насос служит для закачки масла в систему. В действие он приводится коленчатым, распределительным или дополнительным приводным валом. Самыми распространенными являются масляные насосы шестеренного типа.

Рис. Односекционный шестеренный масляный насос со встроенным редукционным клапаном:
1 — впускная полость; 2 — нагнетательная полость; 3 — редукционный клапан

От продуктов нагара и износа масло очищается масляным фильтром. Очищение моторного масла достигается фильтрующим элементом, замену которого рекомендуется производить одновременно с заменой масла.

Охлаждение и нагрев моторного масла производит масляный радиатор. Через масляный радиатор пропускается охлаждающая жидкость, которая нагревает масло в холодном двигателе и охлаждает его, когда двигатель горячий. Масло в двигателе должно иметь температуру выше 100°С чтобы из него выпаривалась остаточная вода, но его температура не должна превосходить границу в диапазоне от от 138°С до 148°С.

Давление масла в системе контролируют датчики установленные в масляной магистрали. Датчик направляет сигнал к лампе на приборной панели. Также информация о давлении может поступать в систему управления двигателем. При снижении давления сверх нормы, система управления должна остановить двигатель.

Современные двигатели могут иметь датчики уровня и температуры масла. Поступающая от них информация также отображается на приборной панели.

Постоянное рабочее давление в системе смазки поддерживается с помощью одного или нескольких редукционных (перепускных) клапанов, которые устанавливают в масляных насосе и фильтре.

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.

Рис. Типичная схема смазочной системы двигателя с сухим картером:
1 — масляная центрифуга; 2 — двигатель; 3 — полнопоточный фильтр грубой очистки; 4 — масляный радиатор; 5 — перепускной клапан; 6 — масляный бак; 7 — змеевик для подогрева масла; 8 — предпусковой маслозакачивающий насос; 9 — маслопрцемный сетчатый фильтр; 10, 11 — нагнетающая и откачивающая секции основного масляного насоса

Устройство системы смазки двигателей ГАЗ-69, ГАЗ-69А, ГАЗ-63 и ГАЗ-51А, ЗИЛ-157К, ЗИЛ-157 и ЗИЛ-151, ЗИЛ-164А, ЗИЛ-164 и ЗИЛ-150, ЯАЗ-М-206Б

Ознакомиться с особенностями устройства двигателей отечественных автомобилей ГАЗ, ЗИЛ, УРАЛ И ЯАЗ можно в следующей записи.

Система смазки двигателя ВАЗ

Система смазки двигателя ВАЗ — комбинированная, т.е. смазывание происходит одновременно двумя способами: под давлением и разбрызгиванием. При температуре масла 85 °С и частоте вращения коленвала 5600 мин-1, давление в системе смазки составляет от 3,5 до 4,5 кгс/см2. При минимальной частоте вращения коленчатого вала (от 850 до 900 мин-1) минимальное давление должно составлять не менее 0,5 кгс/см2. Вместимость системы смазки, включая масло в масляном фильтре, составляет 3,75 л.

Рис. Схема системы смазки двигателя ВАЗ:
1 — масляный насос; 2 — масляный картер: 3 — канал подачи масла от насоса к фильтру; 4 — горизонтальный канал для подачи масла от фильтра в масляную магистраль; 5 — канал для подачи масла к шестерне привода масляного насоса и распределителя зажигания; 6 — канал в шейке коленчатого вала; 7 — передний сальник коленчатого вала; 8 — канал подачи масла от масляной магистрали к коренному подшипнику и к валику привода масляного насоса и распределителя зажигания; 9 — шестерня привода масляного насоса и распределителя зажигания; 10 — валик привода масляного насоса и распределителя зажигания; 11 — канал для стока масла; 12 — канал в кулачке распределительного вала; 13 — магистральный канал в распределительном валу; 14 — канал в опорной шейке коленчатого вала; 15 — кольцевая выточка на средней опорной шейке распределительного вала; 16 — крышка маслоналивной горловины; 17 — наклонный канал с головке цилиндров; 18 — вертикальный канал в блоке цилиндров; 19 — масляная магистраль; 20 — датчики давления и контрольной лампы давление масла; 21 — канал подачи масла к коренному подшипнику; 22 — канал подачи масла от коренного подшипника к шатунному; 23 — указатель уровня масла; 24 — масляный фильтр; 25 — перепускной клапан масляного фильтра; 26 — противодренажный клапан

Подробней система смазки двигателя ВАЗ рассмотрена нами в следующей статье.