shadow
Системы смазки автомобильных ДВС

Системы смазки автомобильных ДВС

13
Главная » Статьи/Обзоры » Системы смазки автомобильных ДВС

Бесперебойный подвод масла к тру­щимся поверхностям в ДВС обеспечи­вает система смазки.

Система смазки автомобильного двигателя должна обеспечивать подачу достаточного ко­личества масла к трущимся деталям при ра­боте на различных скоростных и нагрузочных режимах, при подъемах и спусках до 35%, кренах до 25%, при отрицательных и положи­тельных температурах окружающего воздуха, положительных и отрицательных горизонталь­ных и вертикальных ускорениях. Кроме того, она должна обеспечивать возможность дли­тельной работы двигателя без перегрева мас­ла с минимальным его расходом, а также обеспечивать достаточную очистку масла от механических примесей, не требовать боль­ших трудозатрат на обслуживание.

Подвод масла к трущимся поверхностям осуществляется с помощью циркуляционных систем смазки или путем добавления масла в состав топлива (3-6% по объему).

Последний вариант смазки используется в маломощных двухтактных двигателях с криво-шипно-камерной продувкой. Масло, добав­ленное в топливо, в смеси с воздухом посту­пает в кривошипную камеру, где частично кон­денсируется на деталях ЦПГ и КШМ, а частич­но попадает в КС. В связи с этим к маслам для таких двигателей предъявляются особые требования по зольности и коксуемости.

В остальных двигателях применяются цир­куляционные системы смазки, в которых мас­ло, подводимое к трущимся поверхностям, собирается, очищается от продуктов износа и повторно подается для смазки деталей.

В зависимости от способа подвода масла в циркуляционных системах различают подачу смазки под давлением и путем разбрызгива­ния. В современных системах смазки двигате­лей используются оба варианта подвода мас­ла, поэтому их называют комбинированными. Под давлением смазываются коренные и ша­тунные подшипники коленчатого вала, под­шипники распределительного вала, вала турбокомпрессора, оси коромысел привода кла­панов, сопряжения шатунов с поршневыми пальцами и др. В некоторых конструкциях для улучшения смазки организуется принудитель­ный впрыск масла на зеркало цилиндра, а так­же на внутреннюю поверхность днища поршня с целью его охлаждения. Подвод масла под давлением организуется также в охлаждаемых циркулирующим маслом поршнях, к поршням с изменяемой степенью сжатия, гидравличе­ским толкателям клапанов, механизмам изме­нения фаз газораспределения и к другим исполнительным механизмам. Остальные подвижные детали двигателя смазываются путем разбрызгивания — каплями, образующимися при вытекании масла из подшипников колен­чатого вала и других сопряжений. При этом распределение разбрызгиваемого масла в значительной степени связано с компоновкой двигателя.

В зависимости от места размещения ос­новного запаса масла различают системы смазки с мокрым (рис. 1.24, а) и сухим (рис. 1.24, б) картером.

В автомобильных двигателях наиболее распространены системы смазки 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.

В системах с сухим картером основной за­пас масла содержится в автономном масля­ном баке и масло подается к трущимся дета­лям нагнетающим масляным насосом. Стека­ющее в поддон масло полностью удаляется из него откачивающим насосом и вновь подает­ся в масляный бак.

Система смазки с сухим картером обеспе­чивает длительную работу на крутых подъе­мах, спусках и при кренах без утечки масла через сальники коленчатого вала, а также да­ет возможность снизить высоту двигателя. От­сутствие запаса масла в зоне вращения ко­ленчатого вала исключает возможность его забрасывания на стенки цилиндров, что поло­жительно влияет на снижение эксплуатацион­ного расхода смазки. Кроме того, при сухом картере масло в меньшей степени нагревает­ся от горячих деталей и подвергается воздей­ствию картерных газов, благодаря чему со­храняет свои физико-химические свойства в течение более длительного времени, чем в системах с мокрым картером.

В основу большинства систем смазки по­ложен один и тот же принцип, иллюстрируе­мый рис. 1.24. Масло из поддона 11 (или ба­ка 14) нагнетающим насосом 2 через полно­поточный фильтр 4, подается в масляную ма­гистраль. Давление в ней контролируется ма­нометром 5. Из масляной магистрали масло подается к шейкам коленчатого вала 16 (в не­которых вариантах к одной шейке, а к осталь­ным по внутренним каналам коленвала), рас­пределительного вала 8 и к другим парам тре­ния. Слив избытка масла из магистрали осу­ществляется через фильтр 9. Контроль темпе­ратуры масла осуществляется термометром 12, охлаждение — с помощью радиатора 13. Уровень масла контролируется мерным щу­пом 10. Для откачки масла в системах с сухим картером используются насосы 15. В качестве насосов в системах смазки, как правило, ис­пользуются шестеренчатые насосы (прямозу­бые или косозубые) с шестернями внешнего или внутреннего зацепления (рис. 1.25, а, б)

Системы смазки автомобильных ДВС
Рис. 1.24. Схемы систем смазки:
а — с мокрым картером; б — с сухим картером; 1 — маслоприемник; 2 — нагнетающий насос; 3, 9 — фильтры;
4 — редукционный клапан; 5 — манометр; 6 — подвод масла к коленчатому валу; 7 — поршень; 8 — распредвал;
10- щуп; 11- картер; 12 — указатель температуры; 13 — радиатор; 14 — бак; 15 — откачивающий насос;
16 — коленчатый вал.
Системы смазки автомобильных ДВС
Рис. 1.25. Схемы шестеренных насосов системы смазки:
а- с внешним зацеплением; б — с внутренним зацеплением; 1 — разгрузочная канавка; 2 — полость нагнетания;
3 — полость всасывания.

Производительность масляного насоса и создаваемое давление в значительной мере зависит от вязкости масла и частоты враще­ния вала двигателя, которая изменяется в ши­роких пределах. Кроме того, в процессе экс­плуатации сопряженные детали двигателя из­нашиваются, что приводит к увеличению зазо­ров между ними и к повышению количества прокачиваемого масла. Чтобы обеспечить бесперебойную подачу масла ко всем тру­щимся деталям при неблагоприятном сочета­нии указанных факторов, расчетную произво­дительность масляного насоса увеличивают, а для поддержания требуемого давления в ма­гистрали вводят регулятор, называемый ре­дукционным клапаном.

В автомобильных двигателях применяются конические, сферические, пластинчатые и ци­линдрические редукционные клапаны. На рис. 1.26 показан цилиндрический клапан, который состоит из плунжера 2 и пружины 3, установ­ленных в корпусе 1 с отверстиями. В случае повышения давления в магистрали плунжер 2, сжимая пружину 3, перемещается и обеспечи­вает перепуск части масла в поддон или во всасывающую полость насоса. Требуемая ха­рактеристика клапана достигается соответст­вующим подбором пружины.

Редукционные клапаны могут устанавли­ваться в корпусе насоса на входе в главную масляную магистраль или в конце масляной магистрали. Установка редукционного клапана в корпусе насоса исключает возможность рез­кого повышения давления на входе в магистраль. Однако в этом случае давление в конце магистрали, под которым смазываются под­шипники, может значительно колебаться при изменении гидравлического сопротивления системы и расхода масла. В связи с этим в некоторых системах устанавливают два редукционных клапана — в начале и в конце магист­рали. Кроме редукционных в системах смазки могут устанавливаться нагнетательные, впуск­ные, обратные и перепускные клапаны.

Системы смазки автомобильных ДВС
Рис. 1.26. Плунжерный редукционный клапан: 1 — корпус; 2 — плунжер; 3 — пружина

Давление масла в системах смазки ДВС различных типов и назначения находится в пределах от 0,2 до 1,5 МПа. Большие значе­ния относятся к быстроходным форсирован­ным двигателям.

Производительность используемого в сис­теме смазки насоса должна обеспечивать расход масла 13-68 л/кВт • ч. Наибольшие значения используются для форсированных быстроходных двигателей с масляным охлаж­дением поршней.

Объем масла в системах смазки с мокрым картером для двигателей различных типов со­ставляет 0,03-0,48 л/кВт.

Очистка масла от механических примесей в системах смазки осуществляется фильтрами. Наибольшее распространение в двигателях современных автомобилей получили бумажные полнопоточные поглощающие фильтры, улавливающие частицы размером до 0,5 мкм.

Для исключения перегрева масла и сохра­нения нормального теплового режима тру­щихся пар масло в системе смазки двигателя, особенно в летний период, нуждается в охла­ждении. Чаще всего для этого используются воздушно-масляные радиаторы, устанавлива­емые перед радиатором системы охлаждения двигателя.

С целью снижения вредного воздействия на масло прорывающихся из КС газов (картерных газов), а также снижения давления в картере для предотвращения утечек масла из двигателя, картер снабжают системой венти­ляции. В настоящее время для минимизации вредных выбросов автомобильными двигате­лями в атмосферу используют закрытые сис­темы вентиляции картера. Для отвода картерных газов в этих системах картер соединяет­ся с впускным трубопроводом и (или) с воз­душным фильтром.