Краткие теоретические сведения
Смазочная система служит для подвода масла к трущимся поверхностям деталей.
Классификация. В зависимости от условий работы деталей и механизмов двигателя смазочный материал к ним может подводиться несколькими способами: под давлением, капельно (разбрызгиваемым маслом) и масляным туманом. В современных двигателях применяют комбинацию различных способов подвода масла к трущимся поверхностям сопряженных деталей. Такая смазочная система называется комбинированной.
Под давлением масло от масляного насоса подводится к коренным и шатунным подшипникам коленчатого вала, подшипникам опорных шеек распределительного вала, осям коромысел и верхним наконечникам штанг. В отдельных конструкциях под давлением смазываются втулки верхней головки шатунов и поршневые пальцы.
Разбрызгиванием и масляным туманом смазываются кулачки распределительного вала, нижние наконечники штанг, направляющие втулки клапанов, механизмы вращения выпускных клапанов, зубчатые колеса механизма газораспределения и другие детали, а также наиболее нагруженная часть зеркала цилиндра (через отверстие в нижней головке шатуна).
|
|
Компоновочные схемы. Основные элементы любой смазочной системы: масляные насосы, масляные фильтры и масляный радиатор, регулирующие давление клапаны, каналы в блоке и других деталях.
Рассмотрим компоновочные схемы и работу смазочных систем некоторых рядных и V-образных автомобильных двигателей.
Смазочная система V-образного дизеля ЯМЗ-КАЗ-642 комбинированная (смешанная). Она состоит из масляного насоса, поддона, полнопоточного фильтра тонкой очистки масла, радиатора и масляных магистралей, снабженных перепускными и предохранительными клапанами.
К коренным и шатунным подшипникам коленчатого вала, подшипникам распределительного вала, втулкам коромысел масло подается под давлением, а к остальным деталям — разбрызги-ванием.
Из поддона 12 (рис. 6.1) масло через маслоприемник засасывается в секции 9 и 13 масляного насоса. Из секции 9 через канал в стенке блока масло подается в корпус полнопоточного фильтра 8, где очищается, проходя через фильтрующий элемент. Затем оно поступает в главную масляную магистраль 4, из которой по каналам в перегородках блока подводится к коренным подшипникам коленчатого вала, подшипникам распределительного вала, втулкам коромысел, а 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 верхней головки шатуна.
|
|
Из канала задней стенки блока масло под давлением поступает к подшипникам компрессора 19 через канал в картере маховика. Из канала передней стенки блока предусмотрен отбор масла для смазывания подшипни-ков насоса 18. Из главной магистрали масло также под давлением подается к выключателю гидромуфты, расположенному на водя-ном патрубке. Из секции 13 масло поступает в радиатор 11, а из него возвращается в поддон 12.
Смазочная система рядного карбю-раторного двигателя автомобилей ВАЗ. Масляный насос 18 (рис. 6.2), приводимый в действие парой шестерен со спиральными зубьями, засасывает масло из картера 13 через фильтру-ющую сетку маслоприем-ного патрубка и подает его по каналу 19 в полно-поточный фильтр. От-фильтрованное масло по каналу 20 попадает в магистральный масляный канал, проходящий вдоль блока, а оттуда по каналам 23 и 11, просверленным в блоке цилиндров, проникает к коренным подшипникам коленчатого вала и первому подшипнику валика 24 привода масляного насоса и распределителя зажигания. К центральной опоре распределительного вала масло подводится по каналам 7, просверленным в головке блока цилиндров и корпусе подшипников распределительного вала.
Масло, подошедшее к центральной опоре распределительного вала через канавку в опорной шейке, попадает в центральный канал распределительного вала, а из канала через отверстия в кулачках и опорных шейках — к кулачкам, рычагам и опорам вала.
От первого подшипника валика 24 масло поступает ко второму подшипнику по каналу, просверленному в самом валике. К втулке шестерни привода масляного насоса масло подводится по отдельному каналу 21 из полости блока перед масляным фильтром. Остальные детали смазываются разбрызгиванием и самотеком.
Цепь механизма газораспределения смазывается маслом, вытекающим из передней опоры распределительного вала и передней втулки валика привода масляного насоса и затем разбрызгиваемым.
Насос, маслоочистители, радиаторы
Масляный насос предназначен для подачи масла под давлением к основным трущимся поверхностям и устройствам его очистки и охлаждения.
На автомобильных двигателя устанавливают, как правило, одно- и двухсекционные шестеренные масляные насосы (рис. 6.3) с одной или двумя парами зубчатых колес. Они характеризуются простотой устройства, надежной работой и равномерностью подачи масла.
В корпусе 4 такого насоса установлены ведомое 3 и ведущее 6 зубчатые колеса. При работе насоса они вращаются в противоположных направлениях. Масло, поступающее к насосу по каналу 2, заполняет впадины между зубьями колес, сжимается ими и выдавливается к отводящему каналу 5. Между зубчатыми колесами в замкнутом пространстве возникают значительные «распирающие» силы. Для уменьшения этих сил на корпусе или крышке насоса делают разгрузочную канавку, по которой масло выходит из образовавшегося замкнутого пространства в полость нагнетания.
Масляный насос двигателя ЗИЛ-508.10 двухсекционный, шестеренный. Верхняя его секция подает масло в смазочную систему двигателя, а нижняя секция — в масляный радиатор и далее на слив в поддон.
Масляный насос двигателя ЯМЗ-КАЗ-642 (рис. 6.4) двухсекционный. Задняя нагнетающая секция подает масло в смазочную систему двигателя, а передняя радиаторная секция — в масляный радиатор.
На двигателях автомобилей ГАЗ-3307 и ВАЗ установлены односекционные масляные насосы. В автомобиле ГАЗ редукционный клапан, отрегулированный на заводе, встроен в крышку насоса, а в двигателе ВАЗ — в корпус маслоприемного патрубка.
Чтобы на любом режиме работы двигателя обеспечить требуемое давление масла в магистрали и компенсировать увеличивающийся при износе двигателя расход масла, производительность масляного насоса должна быть больше, чем нужно для процесса смазывания.
|
|
Маслоочистители. В процессе работы двигателя свойства масла (вязкость и маслянистость) постепенно ухудшаются. Оно загрязняется твердыми механическими примесями (частичками нагара, элементами изнашивания деталей), смолами и продуктами окисления. Для очистки масла и сохранения его свойств, а также для защиты трущихся поверхностей от механических частиц на современных двигателях устанавливают различные маслоочистители — фильтры грубой (ФГО) и тонкой очистки (ФТО), которые могут быть полнопоточные и неполнопоточные.
Фильтр называют полнопоточным, если он установлен в смазочной системе последовательно и через него проходит все масло. Фильтр считают неполнопоточным, если он установлен параллельно и через него проходит только 10...15% масла. Особенно тщательно надо очищать масло в тех случаях, когда подшипники коленчатого вала выполнены из антифрикционного материала, в состав которого входит свинцовистая бронза, или высокооловянистого алюминиевого сплава.
Для очистки масла от крупных примесей и смолистых продуктов служат фильтры грубой очистки пластинчато-щелевого или сетчатого типа, однако их применяют ограниченно (в двигателях некоторых моделей автомобилей МАЗ).
В фильтрах тонкой очистки в качестве фильтрующих элементов используют ленточно-бумажные и картонные пакеты или другие материалы, в которых масло фильтруется, просачиваясь через микропоры элемента.
Центробежные маслоочистители (центрифуги) — это фильтры тонкой очистки. В них масло очищается за счет воздействия на примеси центробежной силы, возникающей при вращении ротора 3 (рис. 6.5). Он приводится во вращение реактивной силой, создаваемой струей масла, вытекающей из корпуса с большой скоростью через два жиклера 1. Масло в полость ротора подается под давлением 0,4...0,8 МПа по каналу 21 в блоке, полой оси 18 и через отверстие 9.
|
|
Под действием возникающих центробежных сил механические частицы, находящиеся в масле, отбрасываются к боковым стенкам колпака 5 ротора, образуя плотный осадок. Этот осадок удаляют при чистке центрифуги одновременно с заменой масла в картере двигателя.
Правильность вращения центрифуги проверяют на слух. После остановки двигателя исправная центрифуга продолжает вращаться до 3 мин, издавая своеобразный звук.
Фильтр в двигателе автомобиля ВАЗ-21213 (полнопоточный) навернутна штуцер, прижат к кольцевому буртику на блоке и уплотнен прокладкой. Масло поступает в фильтр через отверстие и, пройдя фильтрующий элемент 16 (см. рис. 6.2), выходит в магистральный канал 9 блока через центральное отверстие и штуцер крепления.
В фильтре предусмотрены противодренажный клапан 17, предотвращающий вытекание масла из системы при остановке двигателя, и перепускной клапан 15, срабатывающий при засорении фильтрующего элемента и пропускающий неочищенное масло в систему.
Полнопоточный фильтр тонкой очистки в двигателе ЯМЗ-КАЗ-462 прикреплен к правой стенке блока цилиндров. При низкой температуре масла или засорении фильтрующих элементов сопротивление фильтра увеличивается и масло поступает в главную магистраль, минуя фильтрующие элементы, через перепускной клапан. Этот клапан открывается, когда разность давлений до и после фильтрующих элементов составляет 0,2...0,25 МПа.
Фильтр тонкой очистки масла в двигателе автомобиля ГАЗ-3307 полнопоточный, со сменным фильтрующим элементом «Реготмас 440А-1-06», подлежащим замене при замене масла в картере двигателя.
Фильтр очистки масла в двигателе ЗИЛ-508.10 — центробежный, с реактивным приводом (центрифуга), полнопоточный.
Масляный радиатор. При нормальном тепловом режиме работы двигателя температура масла должна быть в пределах 65...85 °С. На грузовых автомобилях при повышении температуры окружающего воздуха, а также при длительной работе двигателя на больших нагрузках и при небольшой скорости движения необходимая интенсивность охлаждения масла достигается обдувом поддона картера воздухом и подачей масла в масляный радиатор. На большинстве легковых автомобилей радиаторы не устанавливают, т. е. масло охлаждается в результате естественной теплоотдачи поверхности поддона картера, обдуваемого встречным потоком воздуха. Исключение могут составлять форсированные двигатели или двигатели большей мощности.
На грузовые автомобили устанавливают масляные радиаторы водяного (маслотеплообменники) и воздушного охлаждения. Последние применяют чаще всего.
Рис. 6.6.Масляный радиатор: а — общий вид; б — кран закрыт; в — кран открыт; 1, 4 — шланги; 2 — масляный радиатор; 3 — бачок; 5 — кран; 6 — штуцер с предохранительным (ограничительным) клапаном |
Масляные радиаторы воздушного охлаждения располагают перед радиатором системы охлаждения, чтобы при движении автомобиля они интенсивно обдувались встречным потоком воздуха. Масляный радиатор состоит, как правило, из нескольких плоских или круглых латунных трубок, к которым припаяны охлаждающие пластины, увеличивающие площадь его поверхности охлаждения. Маслопроводы, по которым масло подводится и отводится от радиатора, могут располагаться с одной или противоположных сторон, как показано на рисунке 6.6. С обеих сторон масляный радиатор 2 имеет бачки 3, к которым присоединены резиновые шланги 1 и 4. По периметру радиатор охвачен каркасом. По шлангу 4 масло поступает в бачок 3, а затем в шесть трубок радиатора. С противоположной стороны охлажденное масло по шлангу стекает в поддон двигателя. Радиаторы такой конструкции применяют на автомобилях ГАЗ и КАЗ. В автомобилях ГАЗ масляный радиатор включают при температуре воздуха выше 20 °С.
Масляный радиатор двигателя ЗИЛ-508.10 оребренный алюминиевыйтрубчатый воздушного охлаждения. Он расположен спереди радиатора системы охлаждения и постоянно включен в смазочную систему посредством двух маслопроводов, по которым масло поступает в радиатор и отводится от него. Отключают радиатор только во время пуска холодного двигателя при температуре воздуха ниже 0 °С.
Клапаны смазочной системы. Чтобы поддержать требуемое давление в смазочной системе и обеспечить нормальную работу ее устройств, можно установить следующие автоматически действующие клапаны: редукционный, дифференциальный, перепускной и предохранительный. По типу все клапаны делят на плунжерные и шариковые.
В смазочных системах рассматриваемых двигателей эти клапаны можно применять в различных сочетаниях.
Редукционные клапаны действуют при перепаде давления и поддерживают постоянное давление в определенной магистрали смазочной системы.
По назначению клапаны делят на предохранительные, сливные и перепускные. Предохранительные клапаны защищают смазочную систему или отдельные агрегаты от перегрузок (чрезмерного повышения давления). Они установлены после насоса. Сливные клапаны создают определенное гидравлическое сопротивление при сливе масла и тем самым поддерживают необходимое давление в главной масляной магистрали. Перепускные клапаны возвращают поток масла из нагнетающей секции насоса во всасывающую или в главную магистраль, например при засорении фильтра, большом сопротивлении радиатора.
Дифференциальные клапаны применяют в некоторых двигателях вместо сливных или перепускных, уменьшая при этом потери энергии на прокачивание масла. Например, в двигателе ЯМЗ-КАЗ-642 перепускной клапан открывается при давлении 0,2...0,25 МПа, дифференциальный — при 0,6...0,75 МПа, а предохранительный — при 0,8...0,85 МПа.
В двигателе ЗИЛ-508.10 перепускной клапан регулируется на давление 0,12...0,15 МПа, а редукционный — на давление 0,32 МПа. Редукционный и перепускной клапаны в двигателе автомобиля ВАЗ имеют заводскую установку и не регулируются.
В смазочной системе двигателей автомобилей ГАЗ-3307 кроме редукционного и предохранительного (в масляном фильтре) клапанов на входе в радиатор устанавливают предохранительный клапан, открывающийся при давлении около 0,1 МПа и пропускающий масло через радиатор только при давлении в главной магистрали более 0,1 МПа.