Система смазки двигателя: устройство и основные неисправности

Система смазки двигателя: устройство и основные неисправности

15.08.2022 - 18:01
Приблизительное время чтения: 11 минут. Интересно, но нет времени читать?

Когда две металлические поверхности, находящиеся в непосредственном контакте, перемещаются друг по другу, они создают трение, выделяющее довольно много тепла. Это приводит к чрезмерному износу движущихся частей. Но если между ними присутствует пленка смазочного материала, они не вступают в физический контакт. Таким образом, смазка – это процесс, способствующий разделению движущихся частей путем непрерывной подачи (наличия) смазочного материала. Смазка может быть жидкой, газообразной или твердой. В системе смазки двигателя автомобиля в основном используются жидкие смазочные материалы.

 

Мир движения

Функция масла номер один в двигателе – это именно то, что большинство из нас, не важно, являемся ли мы механиками или просто автовладельцами, ожидает: обеспечение эффективного движения. Только представьте пронзительные звуки металлических поршней, скрежещущих вверх и вниз внутри сухого цилиндра. Аж мурашки по коже!

В отличие от различных лекарств, рекламируемых на телевидении, у смазки двигателя маслом есть несколько действительно приятных побочных эффектов. Трение меньше, а это значит, что двигателю приходится прилагать меньше усилий, чтобы продолжать работать. Соответственно, он может экономичнее расходовать топливо и функционировать при более низкой температуре. К тому же заметно сокращается износ движущихся деталей двигателя. 

Таким образом, поддержание достаточного уровня и чистоты масла в системе означает, что двигатель автомобиля доволен, а значит, и автомобилист тоже доволен. Выигрывают все! И в том числе СТО, своевременно и качественно выполнившая замену моторного масла: она получает не только прибыль, но и лояльного клиента.

1

В целом же формально можно обозначить несколько функций системы смазки двигателя:

  • сводит к минимуму потери мощности за счет уменьшения трения между движущимися частями;
  • уменьшает износ движущихся частей;
  • обеспечивает охлаждение горячего двигателя. Полученное от движущихся частей двигателя тепло передается более охлажденному маслу в поддоне. Таким образом, масло выполняет функцию охлаждающего агента. Некоторые двигатели имеют специальные масляные форсунки, распыляющие масло на нижней стороне поршней, тем самым отводящие тепло от поршней;
  • обеспечивает амортизирующий эффект создаваемых компонентами двигателя вибраций;
  • производит внутреннюю чистку двигателя;
  • помогает поршневым кольцам обеспечивать лучшую герметизацию от газов, находящихся в цилиндре под высоким давлением;
  • масло выполняет функцию моющего средства, улавливая частицы грязи и перенося их в масляный поддон. Более крупные частицы задерживаются на дне, в то время как более мелкие отфильтровываются масляными фильтрами.

Только, пожалуйста, не подумайте, что исключительно маслом обеспечиваются охлаждение двигателя и гашение вибрации. Конечно же, в основном за данные функции отвечают другие материалы и компоненты, но масло дополнительно поддерживает их усилия.

Система смазки двигателя подает моторное масло к следующим деталям:

  • коренные подшипники коленчатого вала;
  • подшипники шатуна (вкладыши);
  • поршневые пальцы и втулки;
  • стенки цилиндра;
  • поршневые кольца;
  • зубчатые передачи;
  • распределительный вал и подшипники;
  • клапаны;
  • толкатели и кулачки;
  • детали масляного насоса;
  • подшипники водяного насоса;
  • подшипники рядного топливного насоса высокого давления;
  • подшипники турбокомпрессора (если установлены);
  • подшипники вакуумного насоса (если установлены);
  • поршень и подшипники воздушного компрессора (в грузовых автомобилях для пневматического тормоза).

Если эти компоненты лишить смазки или подавать на них загрязненный смазочный материал, серьезных проблем, вплоть до выхода из строя как отдельных компонентов двигателя, так и всего агрегата, не избежать.

Типы системы смазки двигателя

Обычно выделяют четыре основных типа системы смазки:

  1. Система смазки с предварительным смешиванием. Эта система смазки характеризуется наиболее простой конструкцией и отсутствием многих компонентов, присутствующих в системах смазки других типов. Как правило, она используется в двухтактных двигателях скутеров, мотоциклов, силовой техники и т.д.

В системах данного типа определенное количество масла смешивается с топливом при заполнении топливного бака. Соотношение топлива и моторного масла составляет от 12:1 до 50:10 в соответствии со спецификациями или рекомендациями производителя. Основное требование – всегда соблюдать регламентированную пропорцию. Отклонение в меньшую сторону (смазочного материала меньше, чем требуется) чревато масляным голоданием, которое может привести к повреждению двигателя. Отклонение в большую (смазочного материала больше, чем требуется) вызовет образование нагара, что сопровождается появлением едкого черного дыма из выхлопной трубы. 

Система довольно капризна и требует постоянного внимания. Так, простаивание двигателя в течение некоторого времени влечет отделение масла от топлива и забивание каналов топливоподачи. Это основной недостаток системы. Кроме того, возможны обильная коррозия опорных поверхностей из-за образования кислот, масляное голодание при закрытом дросселе, то есть при движении транспортного средства вниз по склону и проч.

  1. Система смазки разбрызгиванием/самотеком. В этой системе смазки масло хранится в масляном поддоне. В нижней части шатуна выполнен черпак или ковш. Когда двигатель работает, ковш погружается в масло один раз за каждый оборот коленчатого вала, масло разбрызгивается по стенкам цилиндра. Благодаря этому действию смазываются стенки двигателя, поршневые кольца, подшипники коленчатого вала.
    Используется в двигателях малой мощности, чаще всего на небольших стационарных четырехтактных двигателях. Также система может быть лишена черпака или ковша, и тогда подача смазочного материала осуществляется за счет центробежной силы вращающихся компонентов двигателя.
  2. Система смазки под давлением. Строго говоря, существует две разновидности данной системы – система смазки под малым давлением (еще называемая комбинированной) и, скажем так, классическая система смазки под давлением. Отличие первой в том, что часть деталей смазывается маслом, подающимся под давлением, достигающим от 0,4 до 1 кг/см2, а другая – разбрызгиванием/самотеком. Под давлением масло подается, как правило, к подшипникам коленчатого и распределительного валов, а также шатунным подшипникам. Такие детали, как стенки цилиндров, поршни, поршневые пальцы и т.д., смазываются системой разбрызгивания/самотека.
2

 

В классическом варианте все компоненты смазываются маслом, подаваемым под давлением 2–4 кг/см2, создаваемым масляным насосом. Масло по магистрали подается на коренной подшипник, откуда часть его попадает обратно в поддон после смазки коренного подшипника, а часть разбрызгивается для смазки стенок цилиндра. Для смазки распределительного вала и шестерен масло подается по отдельному маслопроводу. 

Датчик давления масла, используемый в системе, следит за сохранением регламентированного давления масла в процессе функционирования двигателя. Масляные фильтры тонкой и грубой (если предусмотрено конструкцией) очистки очищают масло от пыли, металлических частиц и других вредных примесей. Стекая обратно в поддон картера, масло выполняет функцию очистки, смывая с компонентов двигателя металлическую стружку, возникающую из-за износа, нагар и прочие загрязнения.

  1. Система смазки с сухим поддоном. По мнению некоторых инженеров и конструкторов, система смазки с сухим поддоном является идеальной системой смазки для двигателей внутреннего сгорания. В доказательство своей версии они приводят неопровержимый факт – все гоночные автомобили «Формулы-1», «Инди», «Ле-Мана» и прочих спортивных состязаний используют именно такие системы. Да, это бесспорно. У системы с мокрым картером есть определенные недостатки. Она провоцирует вспенивание и расплескивание масла, возможна нестабильность подачи, даже перебои из-за резкого падения уровня. Но простота и дешевизна ее реализации делают такие системы наиболее подходящими для гражданского транспорта. Именно поэтому, пожалуй, 99% процентов автомобилей, предназначенных для эксплуатации по дорогам общего пользования, оснащаются системой смазки с мокрым картером.    

В системе с сухим картером присутствует отдельный резервуар/ы для хранения моторного масла. Поэтому, выполнив свою работу, оно также стекает в поддон, но не остается в нем, а перекачивается в резервуар для хранения еще одним насосом. Такая система дает определенные преимущества: во-первых, двигатель можно разместить немного ниже, чтобы снизить центр тяжести автомобиля и тем самым повысить его устойчивость. Для гоночных болидов – очень важный фактор, для гражданского использования – постольку-поскольку, гоняем мы все-таки не так сильно. Во-вторых, предотвращается попадание излишков масла на коленчатый вал, что может снизить мощность двигателя. И, в-третьих, поскольку поддон может быть расположен где угодно, он также может быть любого размера и формы.   

Компоненты системы смазки двигателя

Система смазки автомобильного двигателя включает целый ряд компонентов, обладающих определенным функциональным предназначением.

Масляный поддон – это просто резервуар в форме чаши. Располагаясь в нижней части двигателя, он собирает и хранит моторное масло, которое циркулирует в двигателе. Когда двигатель не используется, масло возвращается в поддон под давлением/самотеком.

Плохие дорожные условия могут привести к повреждению масляного поддона. Чтобы минимизировать неприятные последствия попадания летящих с дороги камней и проч. опасных более или менее крупных объектов, производители предусматривают специальную защиту картера/поддона. Эта защита (достаточно толстый металлический лист) поглощает удары от неровностей дороги и защищает картер от разнообразных повреждений.

Масляный насос – устройство, обеспечивающее циркуляцию моторного масла в системе и его подачу ко всем движущимся частям внутри двигателя. К таким деталям относятся подшипники коленчатого и распределительного валов, а также толкатели клапанов. Обычно он расположен в нижней части картера, рядом с масляным поддоном. Масляный насос подает масло к масляному фильтру, который очищает и направляет его дальше. Затем через масляные каналы масло достигает различных движущихся частей двигателя.

Даже мелкие частицы могут засорить масляный насос и каналы. Если масляный насос заблокируется, это может привести к серьезному повреждению или даже полному заклиниванию двигателя. Чтобы этого избежать, конструкция насоса предусматривает сетчатый фильтр и перепускной клапан.

Масляный насос шестеренчатого типа имеет пару зубчатых колес. Промежутки между зубьями заполняются маслом, когда шестерни расцепляются.

В масляном насосе роторного типа внутренний ротор приводит в движение внешний ротор. При вращении ротора зазоры между лопастями заполняются маслом. Когда лепестки внутреннего ротора перемещаются в зазоры во внешнем роторе, масло вытесняется через выпускное отверстие насоса. Масляный насос может приводиться в действие шестерней распределительного вала, которая приводит в действие распределитель зажигания, или коленчатым валом.

Масляные каналы. Для повышения производительности и увеличения срока службы двигателя важно, чтобы моторное масло быстро достигало движущихся частей двигателя. Для этого производители предусматривают масляные каналы внутри двигателя. Масляные каналы представляют собой не что иное, как серию взаимосвязанных проточек, по которым масло поступает в самые отдаленные части двигателя.

Масляные каналы состоят из больших и малых каналов, просверленных внутри блока цилиндров. Большие каналы соединяются с меньшими каналами и подают моторное масло к головке блока цилиндров. Масляные каналы также подают масло к коленчатому валу, подшипникам коленчатого вала и подшипникам распределительного вала через просверленные в них отверстия, а также к толкателям клапанов.

Масляный радиатор – устройство, которое работает так же, как радиатор системы охлаждения. Он охлаждает моторное масло, которое в процессе циркуляции становится очень горячим. Масляный радиатор передает тепло от моторного масла к охлаждающей жидкости двигателя через свои ребра. Первоначально производители использовали масляный радиатор только в гоночных автомобилях. Однако сегодня уже большинство автомобилей используют систему масляного радиатора для повышения производительности двигателя.

Масляный радиатор, который помогает поддерживать температуру моторного масла, также контролирует его вязкость. Кроме того, сохраняет качество смазки, предотвращает перегрев двигателя и тем самым помогает сократить его износ.

1

Масляный фильтр. Масло из масляного насоса проходит через масляный фильтр, прежде чем попасть на подшипники двигателя. Масляный фильтр задерживает частицы грязи и пропускает только чистое отфильтрованное масло.

Диагностика системы смазки и основные неисправности

Устранение неполадок в системе смазки двигателя начните со сбора информации о проблеме. Первым делом внимательно опросите автовладельца: предмет жалобы, наиболее частые проявления, регулярность возникновения. После чего на основе полученных сведений проанализируйте симптомы, исходя из вашего понимания работы системы. Вы должны прийти к логическому выводу о причине проблемы.

В системе смазки чаще всего возникают следующие четыре проблемы:

1. Высокий расход масла (масло необходимо часто добавлять).
2. Низкое давление масла (горит индикатор на приборной панели или двигатель издает ненормальные шумы).
3. Высокое давление масла (масляный фильтр вздут).
4. Неисправные индикатор или цепь датчика (неточная работа или показания).

При диагностике этих проблем проведите визуальный осмотр двигателя на предмет очевидных проблем. Проверьте, нет ли утечки масла, отсоединенного провода передающего устройства, низкого уровня масла, поврежденного масляного поддона или других проблем, связанных с симптомами.

Высокий расход масла

Если водитель должен часто доливать масло в двигатель, это признак высокого расхода масла. Внешняя утечка масла из двигателя или внутренняя утечка масла в камеры сгорания приводит к высокому расходу масла. Описание каждой из этих проблем выглядит следующим образом.

Внешняя утечка масла обнаруживается в виде потемневших влажных участков масла на двигателе или вокруг него. Масло также может быть обнаружено в небольших лужах под автомобилем. Источником внешней утечки моторного масла обычно являются негерметичные прокладки или уплотнения. Чаще всего это:

  • передние или задние уплотнения коленчатого вала;
  • прокладка масляного поддона;
  • прокладки клапанной крышки;
  • прокладки впускного коллектора.

Внутренняя утечка масла проявляется в виде синего дыма, выходящего из выхлопной системы автомобиля. Например, если поршневые кольца и цилиндры двигателя сильно изношены, масло может попасть в камеры сгорания и сгореть во время цикла сгорания. Только будьте внимательны: не путайте черный дым (избыток топлива в цилиндре) и белый дым (утечка воды в цилиндр двигателя) с синим дымом, вызванным моторным маслом.

1

Низкое давление масла

Низкое давление масла чаще всего диагностируется по горящему индикатору на приборной панели или дребезжащему звуку, издаваемому компонентами двигателя (подшипниками, шатунами и т.д.). Наиболее распространенными причинами низкого давления масла являются следующие:

1. Низкий уровень масла (масло недостаточно высоко в поддоне, чтобы покрыть датчик масла).
2. Изношенные шатун или основные подшипники (насос не может обеспечить подачу достаточного объема масла).
3. Жидкое или разбавленное масло (низкая вязкость или топливо в масле).
4. Слабая или сломанная пружина предохранительного клапана (клапан открывается слишком легко).
5. Треснувшая или ослабленная приемная трубка насоса (воздух втягивается в масляный насос).
6. Изношенный масляный насос (избыточный зазор между ротором или шестернями и корпусом).
7. Засоренный экран для сбора масла (уменьшает количество масла, поступающего в насос).

Низкий уровень масла является частой причиной низкого давления масла. При устранении проблемы низкого давления масла всегда сначала проверяйте уровень масла.

Высокое давление масла

Высокое давление масла редко является проблемой. Наиболее частыми причинами высокого давления выступают:

1. Клапан сброса давления неисправен (не открывается при заданном давлении).
2. Высокое натяжение пружины предохранительного клапана (сильная пружина или пружина была неправильно подогнана).
3. Высокая вязкость масла (слишком густое масло или использование масляной присадки, повышающей вязкость).
4. Ограниченный масляный канал (дефектное литье блока или мусор в масляном канале).

Проблемы с индикатором или датчиком

Неисправный индикатор или датчик давления масла может напугать автовладельца и заставить его поверить в наличие серьезных проблем. Индикатор может гореть или мигать, указывая на проблему низкого давления масла. 

Проверьте цепь индикатора или датчика на наличие проблем. Возможно, оборвался провод, идущий к передающему устройству. Провод передающего устройства также может быть закорочен на «землю» (индикатор остается включенным или мигает).

Чтобы проверить работу индикатора или датчика, отсоедините провод от передающего устройства. Прикоснитесь к металлической части двигателя. При этом должна загореться индикаторная лампа или на манометре давления масла должно быть максимальное значение. В противном случае блок подачи может быть неисправен. Если этого не происходит, возможно, неисправны цепь, индикатор или датчик.

Перед проверкой цепи индикатора или датчика всегда проверяйте руководство по техническому обслуживанию. Некоторые производители рекомендуют использовать специальный измерительный прибор. Это особенно важно для некоторых систем с компьютерным управлением.


Посмотрите похожие материалы: