Система смазки двигателя. общее устройство и принцип действия

Масляный насос

Ведущая роль в работе современных автомобильных двигателей внутреннего сгорания принадлежит масляному насосу. Сравнительно большие крутящие моменты при низких частотах вращения коленчатого вала, особенно у дизельных двигателей с наддувом, диктуют необходимость увеличения давления нагнетания и производительности масляных насосов. Это связано с тем, что при таких нагрузках происходит интенсивное нагревание конструктивных элементов двигателя, что, в свою очередь, приводит к перегрузке подшипников коленчатого вала. С другой стороны, повышение производительности масляных насосов ограничено необходимостью достижения низкого расхода топлива, так как мощность, расходуемая на привод насоса, может составлять до 8% мощности двигателя. Таким образом, на современном этапе автомобилестроения актуальным является вопрос регулирования производительности масляного насоса при различных режимах работы двигателя.

Существует большое количество разнообразных вариантов конструкций масляных насосов. Разумеется, что не все из этих конструкций подходят для применения в двигателях внутреннего сгорания. Основными критериями при выборе той или иной конструкции насоса являются:

• габаритные размеры
• стоимость
• производительность

В настоящее время в системах смазки используются шестеренчатые масляные насосы с внешним и внутренним зацеплением шестерен, пластинчатые насосы и героторные насосы.

Масляный насос

Среди различных типов конструкции наибольшее распространение получили шестеренчатые и роторные масляные насосы. Устройство масляного насоса шестеренчатого типа с наружным зацеплением:

1. Ведомая шестерня.
2. Канал забора масла с поддона.
3. Ведущая шестерня. Именно она посредством червячной, цепной или шестеренчатой передачи соединена с коленчатым валом двигателя.
4. Приводной вал (в данном типе масляного насоса соединяет коленвал и ведущую шестерню).
5. Канал нагнетания.
6. Ось вращения ведущей шестерни.

При вращении шестерен масло всасывается из заборного канала и подается по каналам нагнетания к трущимся парам двигателя. Давление масла в системе смазки и производительность насоса напрямую связаны со скоростью вращения коленчатого вала. При превышении давления, достаточного для смазывания и отвода тепла трущихся элементов, лишняя смазка стравливается редукционном клапаном.

В отличие от шестеренчатого насоса с наружным зацеплением, в помпах с внутренним зацеплением ведущая шестерня вращается внутри ведомой. Принцип работы смазочной системы с точки зрения нагнетания давления остается неизменным и схож с работой роторной помпы. Внутри корпуса устанавливается внешний и внутренний роторы. Вращение последнего приводит к всасыванию смазки и подаче ее под давлением в нагнетательный канал.

Автомобиль от А до Я: устройство двигателя внутреннего сгорания

Новая рубрика, готовьтесь! Будет много познавательного текста с картинками.

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) является сердцем автомобиля. Главная особенность этих двигателей заключается в том, что воспламенение топлива происходит внутри камеры сгорания (КС), а не в сторонних внешних агрегатах.

В процессе работы тепловая энергия, выделяемая, вследствие, сгорания топлива, преобразуется в механическую.

— легкие жидкие (газ, бензин)

— тяжелые жидкие (дизельное топливо)

— Бензиновые двигатели

Бывают двух типов: бензиновые карбюраторные и бензиновые инжекторные.

В первом случае смесеобразование (смешивания топлива с воздухом) происходит в карбюраторе или во впускном коллекторе с помощью форсунок. Далее, смесь попадает в цилиндр, сжимается и поджигается искрой от свечи.

Во втором же случае, топливо впрыскивается во впускной коллектор или в цилиндр с помощью инжекторов (распыляющие форсунки).

— Дизельные двигатели

Специальное дизельное топливо (ДТ) подается в определенный момент (не доходя до мертвых точек) в цилиндр под высоким давлением с помощью форсунки.

Движение поршня сжимает смесь еще сильнее, топливо нагревается, с последующим воспламенением горючей смеси (за счет высокого давления).

Такие двигатели характеризуются малыми оборотами и высоким крутящим моментом.

— Газовые двигатели

В качестве топлива, двигатель использует углеводороды. В основ, такие двигатели работают на пропане, но встречаются и другой газ в качестве топлива.

Главное отличие от других двигателей — высокая степень сжатия. Такие двигатели меньше изнашиваются благодаря тому, что топливо уже подается в газообразном состоянии. Также, экономичность газовых двигателей на лицо — газ дешевле бензина.

Стоит отметить и экологичность — отсутствует дымность двигателя.

— от искры (бензиновые)

— от сжатия (дизельные)

— Рядный двигатель

Наиболее распространенная компоновка, цилиндры расположены в один ряд перпендикулярно коленчатому валу. Такие двигатели просты в конструкции, но при большом количестве цилиндров — увеличивается размер двигателя в длину.

— V-образный

Для уменьшения длины агрегата, цилиндры располагают под углом от 60 до 120 градусов, при этом, продольные оси цилиндров совпадают с продольной осью коленчатого вала.

Двигатель получается довольно небольших размеров в продольном отношении (короткий).

Из минусов: довольно большая ширина двигатели и раздельные головки блока, что приводит к увеличению себестоимости при изготовлении.

— Оппозитный

Горизонтально-оппозитный двигатель имеет меньшие габариты по высоте, что позволит снизить центр тяжести всего автомобиля. Из плюсов можно выделить: компактность, симметричность компоновки.

— VR-образный

За счет 6-ти цилиндров, расположенных под углом 150 градусов, образуется весьма компактный (узкий и короткий) двигатель. А также, этот двигатель имеет всего одну головку блока.

— W-образный

В этих двигателях соединены два ряда цилиндров в VR-исполнении.

Угол расположения цилиндров равен — 150 градусам, а сами ряды — под углом 720 градусов.

Штатный автомобильный двигатель состоит из 2-х механизмов и 5-ти систем.

Усложнение конструкции

На примере дизельного двигателя объемом 2,5 л от VW можно увидеть, насколько сложнее стала схема работы смазочной системы современного двигателя. Давайте рассмотрим предназначение каждого из элементов.

• Двухступенчатый масляный насос шестеренчатого типа с внутренним зацеплением. Устанавливается в поддоне картера.
• Клапан регулировки давления масла. С помощью электромагнитного клапана ECU (Engine Control Module) направляет масло в разные каналы, переключая тем самым режимы работы масляного насоса. При регулировании производительности учитывается нагрузка на двигатель, температура охлаждающей жидкости, обороты коленчатого вала и сигналы с АКПП. При подаче управляющего сигнала клапан открывается, пропуская масло в каналы первой ступени (давление в системе порядка 1,8 атмосфер). При отсутствии управляющей «массы» возвратная пружина возвращает клапан в исходное положение, изменяет направление протекания масла, поднимая давление в системе до 3,3-4 Атм.

Изменение производительности позволяет снизить механические потери, затрачиваемые на смазывание и охлаждение трущихся пар двигателя. Такое решение повышает общий КПД двигатели, уменьшая количество вредных выбросов.

• Обратные клапаны в возвратных трубопроводах. Пропускают смазку только в одном направлении и предотвращают полный слив масла из каналов после остановки двигателя. Заполненные каналы позволяют избежать масляного голодания в первые секунды после запуска мотора.
• Предохранительный клапан. Открывается при холодном запуске, когда в системе развивается чрезмерное давление.
• Клапан малого контура циркуляции. Срабатывает при засорении фильтрующего элемента, открывая путь маслу в обход фильтра.
• Масляный охладитель. Через корпус теплообменника циркулирует масло и охлаждающая жидкость.
• Охладитель способствует поддержанию теплового баланса двигателя и препятствует перегреву масла.
• Клапан масляной форсунки. Открывается при достижении в системе расчетного давления, открывая магистраль к форсункам.
• Масляная форсунка. Разбрызгивает масло на днище поршня, отводя от него тепло.
• Редукционный клапан. Срабатывает при достижении в системе чрезмерного давления, защищает ГБЦ от лишнего масла.

Усложнение конструкции

На примере дизельного двигателя объемом 2,5 л от VW можно увидеть, насколько сложнее стала схема работы смазочной системы современного двигателя. Давайте рассмотрим предназначение каждого из элементов.

• Двухступенчатый масляный насос шестеренчатого типа с внутренним зацеплением. Устанавливается в поддоне картера.
• Клапан регулировки давления масла. С помощью электромагнитного клапана ECU (Engine Control Module) направляет масло в разные каналы, переключая тем самым режимы работы масляного насоса. При регулировании производительности учитывается нагрузка на двигатель, температура охлаждающей жидкости, обороты коленчатого вала и сигналы с АКПП. При подаче управляющего сигнала клапан открывается, пропуская масло в каналы первой ступени (давление в системе порядка 1,8 атмосфер). При отсутствии управляющей «массы» возвратная пружина возвращает клапан в исходное положение, изменяет направление протекания масла, поднимая давление в системе до 3,3-4 Атм.

Изменение производительности позволяет снизить механические потери, затрачиваемые на смазывание и охлаждение трущихся пар двигателя. Такое решение повышает общий КПД двигатели, уменьшая количество вредных выбросов.

• Обратные клапаны в возвратных трубопроводах. Пропускают смазку только в одном направлении и предотвращают полный слив масла из каналов после остановки двигателя. Заполненные каналы позволяют избежать масляного голодания в первые секунды после запуска мотора.
• Предохранительный клапан. Открывается при холодном запуске, когда в системе развивается чрезмерное давление.
• Клапан малого контура циркуляции. Срабатывает при засорении фильтрующего элемента, открывая путь маслу в обход фильтра.
• Масляный охладитель. Через корпус теплообменника циркулирует масло и охлаждающая жидкость.
• Охладитель способствует поддержанию теплового баланса двигателя и препятствует перегреву масла.
• Клапан масляной форсунки. Открывается при достижении в системе расчетного давления, открывая магистраль к форсункам.
• Масляная форсунка. Разбрызгивает масло на днище поршня, отводя от него тепло.
• Редукционный клапан. Срабатывает при достижении в системе чрезмерного давления, защищает ГБЦ от лишнего масла.

Из каких элементов состоит система смазки

Каждый двигатель оборудован системой смазки, состоящей из нижеследующих узлов:

• Масляный резервуар (маслобак). Расположен преимущественно в нижней части двигателя;
• Маслозаборник – патрубок, подающий масло из картера к масляному насосу;
• Масляный насос. Различают шестеренчатые и роторные. В современных моторах все чаще встречаются последние. Причина тому – простота конструкции и технологические соображения. Роторные насосы не допускают применения высоковязких масел;
• Фильтр очистки масла с гофрированным бумажным элементом. В отдельных случаях может применяться еще и фильтр грубой очистки, но на большинстве двигателей им является сетка маслозаборника;
• Датчики системы управления (ECU).
• Система маслоподающих каналов.

Снятие и разборка двигателя

4. Отсоединить шланги системы охлаждения двигателя, идущие к радиатору и отопителю.

5. Отсоединить электропровода от аккумуляторной батареи, генера­тора, стартера, катушки зажигания, ЭПХХ карбюратора, датчи­ков и выключателей.

6. Отсоединить шланг от вакуумного усилителя тормозов.

7. Отсоединить шланги подачи топлива к топливному насосу и шланг перепуска топлив от карбюратора.

8. Отсоединить приводы воздушной и дроссельной заслонок кар­бюратора.

9. Отсоединить тросовый привод или рабочий гидроцилиндр сцеп­ления.

10. Отсоединить приемные трубы глушителя.

11. Отсоединить привод передних колес (на переднеприводных авто­мобилях) или карданную передачу (у автомобилей с классичес­кой схемой компоновки), закрыть отверстие вилки карданного шарнира в коробке передач заглушкой.

12. Закрепить двигатель на подъемном устройстве.

13. Отвернуть крепления двигателя к кузову.

14. Вынуть двигатель в сборе со сцеплением и коробкой передач. Установка двигателя на автомобиль производится в порядке, об­ратном его снятию.

Разборка двигателя. Разборка двигателя производится после его наружной очистки и мойки на специальном стенде, позволяющем поворачивать двигатель для обеспечения удобства выполнения разборочно-сборочных работ. Для того чтобы обеспечить высокое каче­ство последующей сборки двигателя и не нарушить уравновешенно­сти его деталей, необходимо устанавливать годные детали на пре­жние, приработанные места. Для этого при разборке детали метят без повреждения кернением, краской, бирками или надписями. К таким деталям относятся гильзы, поршни, поршневые кольца, паль­цы и шатуны с крышками, коленчатый вал и маховик, маховик и сцепление, блок цилиндров и крышки коренных подшипников и кар­тер маховика.

Разборка двигателя имеет примерно одинаковую последователь­ность для всех изучаемых двигателей и выполняется в следующем порядке. Если с автомобиля был снят силовой агрегат, то перед раз­боркой двигателя нужно снять стартер, коробку передач с картером сцепления и сцепление.

Снять приборы системы зажигания (распределитель или датчик-распределитель зажигания, его привод, провода высокого напряже­ния, свечи)и генератор.

Отсоединить шланги систем питания и охлаждения двигателя, снять бензонасос, карбюратор, вентилятор, жидкостный насос, тер­мостат.

Снять указатель уровня масла и трубку, в которую он вставлен, снять масляный фильтр.

Снять с носка коленчатого вала шкив привода генератора, для чего заблокировать маховик фиксирующим штифтом и отвернуть болт крепления шкива.

Отвернуть переднюю крышку и, отсоединив механизмы натяже­ния, снять зубчатый ремень или цепь привода механизма газорасп­ределения.

Снять впускной и выпускной газопроводы, крышку головки и головку цилиндров с прокладками.

Перевернуть двигатель картером вверх и снять масляный картер с прокладкой, масляный насос и маслоприемник.

Снять крышки шатунов, отвернув гайки болтов их крепления, и аккуратно, чтобы не повредить зеркала (рабочей поверхности) ци­линдров, вынуть шатуны с поршнями через цилиндры и пометить крышки шатунов с шатунами для последующей правильной их сбор­ки.

У двигателей со съемными гильзами (УЗАМ-331, -412) поршни с шатунами выталкиваются из блока вместе с гильзами, а затем выни­маются из гильз через нижнюю часть гильзы, что позволяет не про­таскивать шатун через гильзу и избежать возможных царапин на ее поверхности. Если вынуть поршень с шатуном вместе с гильзой не Удается, то сначала вынимают поршень с шатуном через гильзу, а затем вынимают гильзу с использованием съемника. Если снимать гильзы не требуется, то производится их фиксация в блоке при по­мощи втулок-зажимов, а поршни с шатунами вынимаются, как обычно, через цилиндры. Если гильзы не зафиксировать, то при снятии (установке) поршней они могут стронуться с места и при этом неизбежно будет нарушено их уплотнение в блоке.

Некоторые неисправности системы смазки

Неисправностей системы смазки не слишком много, а внешних проявлений у них всего два: повышенный расход масла и понижение давления в системе. Каждый признак может свидетельствовать о нескольких неисправностях, выявить которые обычно не представляет труда.

Быстрый расход масла может свидетельствовать о следующих неисправностях:

— Негерметичное крепление масляного фильтра к штуцеру; — Утечка масла через прокладку картера или масляного насоса; — Повреждение поддона картера; — Засорение системы вентиляции картера; — Некоторые неисправности ГРМ и КШМ.

Понижение давления масла может иметь следующие причины:

— Засорение масляного фильтра; — Неисправность масляного насоса; — Неисправность редукционных клапанов; — Понижение уровня масла в системе; — Выход из строя датчика давления.

Устранение большинства неисправностей связано с частичной разборкой двигателя (а также сливом масла), поэтому ремонт лучше доверить профессионалам.

Принцип работы и назначение системы смазки

Как уже говорилось выше, система смазки для автомобилей отыгрывает колоссальную роль и влияет на то, как долго прослужит двигатель. Обусловлено это тем, что механизмы внутри двигателя прибывают в постоянном движении, шестерни и другие детали непрерывно трутся друг о друга, из-за этого они нагреваются еще больше, не говоря о том, что во время сгорания топлива этот узел и так находится в среде с повышенными температурами. Ввиду этих обстоятельств, внутренние механизмы могут подвергаются большому износу, но чтобы минимизировать ущерб, нужно постоянно добавлять в процесс работы смазочное вещество, чем и занимается обсуждаемая система.

Помимо своей прямой задачи, данная система выполняет ряд не менее важных функций:

• Смазка охлаждает трущиеся элементы;
• Смазочное вещество также способствует устранению нагара и всевозможных микрочастиц, которые скапливаются во время работы автомобиля;
• Данный узел также не позволяет образовываться ржавчине внутри двигателя.

Важность поддержания нужного количества масла в системе

Для систем с масляной ванной в картере уровень приходится поддерживать в довольно строгих пределах. Компактность двигателя и требования по экономному расходованию дорогостоящих продуктов не позволяют создавать объёмные поддоны. А превышение уровня чревато касанием кривошипов коленчатого вала с зеркалом масляной ванны, что приведёт к вспениванию и утрате свойств. Если же уровень занижен, то боковые перегрузки или продольные ускорения приведут к оголению маслоприёмника.

Современные моторы склонны расходовать масло, что связано с использованием укороченных юбок поршней, тонких энергосберегающих колец и наличию турбонаддува. Поэтому они особо нуждаются в регулярном контроле с помощью масляного щупа. Дополнительно устанавливаются датчики уровня.

У каждого двигателя существует установленный предельный расход масла, замеряемый в литрах или килограммах на тысячу километров пробега. Превышение данного показателя означает проблемы с износом цилиндров, поршневых колец или масляных уплотнений стеблей клапанов. Начинается заметное дымление из выхлопной системы, загрязнение каталитических нейтрализаторов и образование нагара в камерах сгорания. Мотор нуждается в капитальном ремонте или замене. Угар масла – один из основных показателей состояния двигателя.

Техническое обслуживание двигателя автомобиля сразу после покупки

Первые 3–5 тысяч километров пробега нового автомобиля являются самым важным периодом, в течение которого владелец должен действовать грамотно, чтобы обеспечить долгий срок беспроблемной службы машины. Детали всех узлов и агрегатов еще притираются друг к другу, поэтому не следует по полной нагружать машину и давать максимальные обороты двигателю. Полный прогрев движка перед началом движения позволяет обеспечить устойчивую работу ДВС на холостом ходу без «подсоса».

Первая поездка на автомобиле требует проведения ряда обязательных манипуляций. В их числе: протяжка резьбовых соединений, замер давления воздуха в шинах манометром, проверка наличия и уровня технических жидкостей и масел в ДВС, КПП, мостах и бачке гидроусилителя руля (при его наличии) либо в рулевой колонке, антифриза — в радиаторном бачке, тормозной жидкости — в бачке главного тормозного цилиндра и гидравлике сцепления (если таковая имеется), топлива — в баке. С помощью нагрузочной вилки нужно проверить заряд аккумулятора, уровень и плотность электролита и обязательно закрепить батарею специальным удерживающим устройством на положенном месте, затянуть клеммы согласно их полярности. Необходимо протестировать работу систем стеклоочистки и омывателей (есть ли жидкость в бачках, работают ли распылители).

Перед первым запуском мотора нужно произвести подкачку топлива бензонасосом в карбюратор. После запуска двигателя водителю стоит тщательно проверить, нет ли подтекания масла, топлива, тосола или антифриза. Пусть мотор поработает вхолостую, потом нажмите на акселератор, плавно добавив обороты, и прислушайтесь. Если посторонних подозрительных шумов нет, можно начинать движение.