Устройство и принцип работы системы смазки двигателя

Система смазки в двигателе необходима для уменьшения силы трения между его подвижными деталями. Дополнительно она выполняет функции охлаждения основных узлов, повышает срок их службы, защищает от коррозии, а также очищает от загрязнений (продуктов износа и нагара). Рабочей жидкостью (смазочным материалом) при этом выступает моторное масло, которое может подаваться под давлением, разбрызгиванием или самотеком. Это определяет вид, конструкцию и принцип работы системы.

Устройство системы смазки автомобильного двигателя

Главной задачей системы смазки является обеспечение масляной пленки на соприкасающихся подвижных деталях автомобильного двигателя. Это позволяет снизить потери мощности и износ силового агрегата. Помимо этого, масло, подаваемое системой, используется в гидрокомпенсаторах, гидронатяжителях и в механизмах регулирования фаз газораспределения. В общем устройстве автомобиля смазочная система интегрирована в конструкцию двигателя и состоит из следующих элементов:

• Заливная горловина – через нее выполняется заливка или доливка масла.
• Поддон картера – представляет собой нижнюю часть корпуса двигателя, наполненную маслом. Для правильной работы двигателя количество рабочей жидкости в поддоне должно быть на определенном уровне, что измеряется при помощи различных датчиков и приспособлений (щупа). В поддоне скапливаются не только излишки масла, стекающие из механизмов двигателя, но и загрязнения, образующиеся в процессе работы. Также на поддоне расположено сливное отверстие и пробка в виде болта с шайбой. При замене масла пробку необходимо заменить вместе с шайбой.
• Маслозаборник – представляет собой конструкцию из патрубка, идущего от поддона к насосу, и фильтра грубой очистки.
• Масляный насос – всасывает смазку при помощи маслозаборника из поддона и подает ее в систему. Он запускается и отключается одновременно с двигателем. В качестве привода может выступать коленвал, распредвал или вспомогательный приводной вал. Как правило, в автомобилях для перекачки масла применяются два типа насосов: шестеренчатые (более популярные) и роторные.
• Масляный фильтр. Устанавливается на входе в насос и предназначен для очистки рабочей жидкости от стружки и нагара. Бывают двух типов – разборные (при загрязнении фильтра меняется лишь фильтрующий элемент) и неразборные (меняется весь фильтр).
• Масляный радиатор. Поскольку рабочая жидкость в системе смазки также осуществляет охлаждение, для снижения ее собственной температуры она проходит через радиатор. Последний, в свою очередь, охлаждается жидкостью системы охлаждения.
• Магистрали и каналы – по ним движется масло от одного узла к другому.
• Масляные форсунки. Используются для подачи масла на стенки цилиндров и поршни.
• Датчики давления, температуры и уровня масла – подают сигналы на электронный блок управления двигателем, передавая данные о состоянии системы смазки и режиме работы двигателя.
• Клапаны (перепускные и редукционные). Позволяют автоматизировать контроль давления масла и управлять его подачей в систему. Такие клапаны монтируются вблизи ведущих элементов системы (насоса, основных узлов двигателя, фильтра).

В некоторых моделях двигателей датчики и радиатор могут отсутствовать. При этом охлаждение масла происходит непосредственно в поддоне картера.

Принцип работы и виды систем смазки

Все смазочные системы разделяют на две основные группы: с «сухим» и с «мокрым» картером. Последняя более популярна, благодаря простоте реализации. С другой стороны конструкции с «мокрым» картером склонны к таким проблемам, как вспенивание и расплескивание моторного масла , приводящее к перепадам уровня. В этом случае его подача в систему может быть нестабильной.

Системы смазки с «сухим» и «мокрым» картером

Отличительной чертой «сухих» систем является наличие отдельного бака, в котором хранится моторное масло. Моторное масло после поступления в двигатель стекает в поддон, но не накапливается в нем, а перекачивается назад в бак дополнительным насосом. Картер в таком случае всегда остается сухим.

Эта конструкция сложнее и дороже в изготовлении, однако, позволяет уменьшить высоту двигателя и обеспечивает надежную смазку при движении автомобиля по наклонным поверхностям. Это определило сферу применения систем с «сухим» картером – преимущественно в автомобилях высокой проходимости и спецтехнике.

Принципиально масло может подаваться к основным узлам двигателя тремя способами:

• Под давлением. Масло подается принудительно ко всем узлам двигателя при помощи насоса.
• Разбрызгиванием или самотеком. Подача выполняется под действием центробежной силы вращающихся деталей двигателя. При этом масло разделяется на мелкие частички, внешне похожие на масляный туман. Благодаря этому смазка заполняет все пространство между деталями мотора и оседает на их поверхности.
• Частично под давлением и частично самотеком (комбинированный метод). В этом случае масло к наиболее важным узлам осуществляется под давлением, а для всей остальной конструкции разбрызгиванием.

В современном автомобилестроении практически всегда применяют комбинированный способ, поскольку он позволяет более экономно расходовать смазочные материалы и при этом гарантирует своевременную смазку основных деталей.

Как работает комбинированная система смазки с мокрым картером

Процесс смазки двигателя представляет собой повторяющийся цикл. Он состоит из следующих этапов:

• В момент запуска двигателя приводится в действие масляный насос.
• Маслозаборник начинает всасывать масло из поддона картера, выполняя грубую очистку.
• На входе в насос масло проходит через масляный фильтр, где выполняется тонкая очистка.
• Из насоса по магистралям масло подается на такие узлы двигателя как подшипники (вкладыши) коленвала, опоры распредвала, поршневые кольца, а также на рабочую поверхность цилиндров. Для этого в системе могут быть установлены специальные форсунки или просто выполнены отверстия в блоке.
• Излишки масла, подаваемой на основные узлы, стекают через специальные зазоры на кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы. Их движущиеся элементы выполняют разбрызгивание рабочей жидкости, что обеспечивает ее попадание на остальные детали двигателя.
• Масло стекает обратно в поддон картера, смывая с деталей мотора металлическую стружку, нагар и другие загрязнения.
• После этого цикл повторяется.

Давление масла в системе может находиться в пределах от 0,2 МПа до 1,6 МПа.

Уровень масла и его значение

Для разных типов двигателей требуется различный объем масла в системе. В конструкциях с «мокрым» картером минимальное и максимальное значение уровня рабочей жидкости определяется при помощи специального щупа, который расположен на блоке цилиндров. Он имеет две метки «min» и «max».

Проверку уровня масла в системе выполняют на заглушенном двигателе после того, как он проработал некоторое время. В этом случае оно достаточно прогревается и стекает в поддон. Щуп вытаскивают, протирают тряпкой (ветошью) и погружают обратно в поддон. Далее достают повторно и проверяют уровень. Если масло, попавшее при этом на щуп, выходит за пределы максимального или минимального значения необходима доливка или слив масла. Также этот способ позволяет определить состояние и степень загрязнения.

В зависимости от вида и мощности мотора объем масла в системе смазки может быть от 3,5 до 7,5 литров.

Отличия систем смазки бензинового и дизельного двигателя

Особых конструктивных различий в смазочных системах бензинового и дизельного моторов нет. Однако, поскольку работа дизельного двигателя связана с более высокими температурами, основным отличием является используемое моторное масло. Базовая основа дизельного масла аналогична используемой в бензиновых моторных маслах, но имеет другой пакет присадок, которые позволяют обеспечить ей следующие функции:

• Высокую моющую способность – дизельные двигатели склонны к обильному образованию сажи, а потому требуют интенсивной очистки.
• Устойчивость к окислению – из-за высокой степени сжатия, в картер дизеля могут проникать отработавшие газы, что приводит к окислению моторного масла и более быстрой выработке его ресурса.

Масло, используемое в смазочной системе, может быть синтетическим, минеральным или полусинтетическим. В зависимости от того, какой тип используется, определяют сроки его замены.

Максимально долго служат синтетическое и полусинтетическое масло, которые при нормальных условиях эксплуатации не требуют обновления до 10-15 тысяч километров пробега.

Минеральные масла служат около 5 тысяч километров пробега.

Система смазки является неотъемлемой частью любого двигателя, обеспечивающей его работоспособность. Очень важно проводить своевременный техосмотр, контролировать уровень и состояние масла.

Смазочные масла — классификация, виды и применение

Смазочные масла являются наиболее популярным видом жидких смазок для узлов трения машин и механизмов, выполняют функции рабочего тела в гидравлических приводах и амортизаторах, используются в качестве СОЖ при металлообработке, охлаждающей и изолирующей жидкости в масляных трансформаторах.

Виды смазочных масел по химическому составу и их характеристики

По химическому составу смазочные масла делятся на следующие виды: минеральные (нефтяные), органические (животного и растительного происхождения), синтетические, полусинтетические.

Органические масла обладают отличными смазывающими свойствами и экологически безопасны, но работают в очень узком диапазоне температур. Кроме того, они дорого стоят, поэтому в чистом виде используются крайне редко.

Минеральные масла, которые производят из мазута (Рис.1), имеют самое выгодное соотношение цены и эксплуатационных характеристик для промышленного применения. В зависимости от способа получения, они разделяются на дистиллятные (продукты вакумной перегонки мазута) и остаточные (получают путем деасфальтизации тяжелых нефтяных остатков, образующихся при дистилляции мазута).

Дистиллятные масла превосходят остаточные по термостабильности и вязкостно-температурным свойствам, но существенно уступают им по смазывающей способности. Смешивая их в определенных пропорциях, получают товарные масла – компаундированные смазки с требуемыми техническими характеристиками.

С целью улучшения эксплуатационных свойств в состав минеральных смазочных масел вводят антифрикционные, противозадирные, антипенные, моющие и прочие присадки.

Синтетические масла – это продукты химической переработки нефти или природного газа, в результате которой синтезируются смазочн

ые жидкости с заданными техническими характеристиками (особо высоким индексом вязкости (Рис.2), малой склонностью к пенообразованию, низкой летучестью и т.д.). Стоят они в 2 – 3 раза дороже минеральных, но окупаются тем, что гарантируют легкий пуск и устойчивую работу механизмов в широчайшем диапазоне рабочих температур, обеспечивают экономию энергии за счет меньших потерь мощности на трение, гораздо дольше служат.

Полусинтетические смазочные материалы, в состав которых входит 50%-70% минералки и 30%-50% синтетики, объединяют в себе доступную стоимость и хорошие эксплуатационные характеристики (зависят от процентного соотношения базовой основы и пакета присадок).

Классификация смазочных масел по назначению

В соответствии с ГОСТ 4.24-84 смазочные масла делятся по основному назначению на следующие группы и подгруппы (Табл.1):

Классификацию основных групп смазочных масел по рекомендуемым областям назначения и применения, а также их маркировку регламентируют соответствующие ГОСТы. Например моторные масла, в зависимости от эксплуатационных свойств, согласно ГОСТ 17479.1-85 делятся на группы А, Б, В, Г, Д, Е (Табл.2):

Индекс 1 присваивается маслам для бензиновых двигателей, индекс 2 – для дизельных. Масла, которые подходят для использования в двигателях обоих типов с одинаковым уровнем форсирования, не имеют индекса в обозначении. Если в маркировке присутствует двойное обозначение, то первое из них указывает на возможность применения в дизельных двигателях, а второе – в бензиновых.

С появлением на российском рынке импортных смазочных материалов у автомобилистов большей популярностью пользуется классификация моторных масел по международным системам – ACEA, API, SAE.

От чего зависит область применения смазочных масел

Область применения смазочных масел зависит от их эксплуатационно-технических свойств, основными из которых являются:

вязкость и плотность при самой низкой, нормальной и максимальной рабочей температуре (эти показатели влияют на легкость холодного пуска оборудования, прочность смазывающей пленки, герметичность зазоров в цилиндропоршневых группах);

температура застывания – ее значение должно быть ниже минимальной температуры окружающей среды в предполагаемых условиях эксплуатации;

температуры вспышки и воспламенения – чем они выше, тем меньше пожаро- и взрывоопасность машин и механизмов, технологических процессов;

кислотное число – определяет антикоррозионные свойства;

маслянистость (липкость) – способность создавать на трущихся поверхностях надежную смазывающую пленку.

При работе механизмов в высокотемпературном режиме следует обращать особое внимание на зольность (с ее увеличением возрастает риск ускоренного абразивного износа трущихся деталей) и коксуемость (склонность к образованию нагара) масла.

Важные нюансы при выборе смазочных масел

Каждый вид смазочного масла имеет свои преимущества и недостатки (Рис.2).

Поэтому при подборе смазки для конкретного механизма следует учитывать:

• условия его работы (температура, влажность, степень агрессивности окружающей среды);
• эксплуатационные нагрузки (скоростной и температурный режим, удельное давление в зоне контакта);
• материалы трущихся поверхностей;
• износ контактирующих деталей (с его увеличением необходимо применять масло с большей вязкостью и плотностью).

Кроме назначения, предусмотренного ГОСТом, необходимо учитывать и стоимость смазочного масла. Так, для смазки узлов трения, работающих в щадящих условиях (при невысоких температурах и давлениях, отсутствии агрессивных сред), отлично подходит самая дешевая бесприсадочная минералка. Для механизмов, условия эксплуатации которых предъявляют повышенные требования к противоизносным, антиокислительным, противозадирным, противоскачковым, адгезионным свойствам смазочных материалов применяются более дорогие минеральные, полусинтетические или синтетические масла с соответствующими присадками.

Важнейшее значение при выборе смазочного масла имеет индекс вязкости (ИВ) — зависимость вязкости (ν) от температуры. Его можно вычислить по формулам, приведенным в ГОСТ 25371-97, или воспользоваться номограммой Виноградова (Рис.3).

Чем выше ИВ, тем шире температурный диапазон эксплуатации машин и механизмов (обеспечивается легкий холодный пуск и надежная смазка узлов трения при максимальных рабочих температурах).

Какое масло выбрать – отечественное или импортное?

Конечно же, если ваше авто на гарантии, в двигатель нужно заливать исключительно масло, которое указано производителем. После снятия с гарантии для автомобилей, способных по паспорту «переваривать» масла SG/CD, нет смысла покупать дорогую импортную минералку – при соблюдении интервалов замены «Лукойл Супер» не доставит проблем при эксплуатации.

Не забывайте о том, что любые смазочные материалы стоит покупать только в авторизованных точках продаж и у официальных дилеров отечественных и зарубежных производителей. Это исключает риск приобрести подделку, которая может привести к некорректной работе и даже поломке дорогостоящей техники.