Смазочная система двигателя

Каждый автолюбитель знает, что двигателю необходима смазка, так как любой силовой агрегат нужно смазывать постоянно. Моторное масло в двигателе является не просто расходным материалом, а первостепенным элементом всей смазочной системы ДВС. Давайте рассмотрим данную систему на современных двигателях.

Назначение смазочной системы ДВС

Масло при заливе в ДВС

Двигатель внутреннего сгорания конструктивно выполнен из множества деталей. Подавляющее большинство таких элементов, особенно детали КШМ и ГРМ, движутся постоянно и взаимодействуют между собой в процессе работы силового агрегата. Это означает, что они подвержены трению и склонны к повышенному износу. Трение приводит к заметной потере КПД двигателя и бесполезным растратам его мощности. Более того, усиленное трение быстро выведет двигатель из строя по причине критического нагрева соприкасающихся деталей. Перегретые элементы расширяются, что приводит к уменьшению допустимых тепловых зазоров между ними. Если такие зазоры заполнятся микроскопической стружкой из металлических частиц, тогда двигатель попросту заклинит.

Вентилятор системы охлажденияРекомендуем также прочитать статью об устройстве системы охлаждения двигателя. Из этой статьи Вы сможете узнать о составных элементах и принципах работы системы охлаждения.

Смазочная система выполняет в ДВС важнейшую функцию по снижению трения между сопряженными деталями силового агрегата. Фактически, тонкая масляная пленка становится промежуточным звеном между трущимися парами, что позволяет избежать «сухого» соприкосновения. Смазка сопряженных деталей не только уменьшает силу трения, но и дополнительно охлаждает их поверхности, удаляет нагар и продукты механического износа. Масляная пленка, которая образуется между деталями, служит уплотнителем их соединения. Для примера можно упомянуть пленку между шейкой коленчатого вала и шатуном. Такая пленка называется масляным клином. Трение в этом случае сокращается в разы и позволяет силовому агрегату нормально функционировать и выполнять свою задачу не одну сотню тысяч километров.

Помимо указанной основной функции смазки для снижения силы трения, смазочная система дополнительно выполняет ряд задач:

  • охлаждение трущихся пар и сопряженных деталей мотора;
  • обеспечение активного удаления продуктов сгорания топлива в цилиндрах в виде нагара;
  • защита поверхностей деталей силовой установки от возникновения интенсивной коррозии;
  • удаление из зазоров и последующее улавливание микроскопических частиц, появляющихся в результате механического фрикционного износа;

Дополнительно стоит отметить управляющую функцию для отдельных систем двигателя, так как моторное масло играет роль рабочей жидкости в системе регулирования фаз газораспределения, оказывает воздействие на гидрокомпенсаторы тепловых зазоров клапанов, влияет на гидронатяжитель привода ГРМ и другие элементы.

Охлаждение и удаление продуктов износа становится возможным благодаря тому, что масло в современном ДВС циркулирует принудительно. В процессе работы двигателя поддерживается не только его постоянное движение, но и давление. Само моторное масло также проходит процесс постоянной очистки и охлаждения.

Масляная пленка обильно покрывает детали мотора и обеспечивает необходимые смазочные и антикоррозийные свойства, которые дополнительно усиливаются различными присадками в составе масла. Пакеты присадок являются важным компонентом, который обязательно добавляется к базовой основе моторных масел различных мировых производителей.

Виды систем смазки

Схематическое изображение системы смазки ДВС

В самом начале отметим, что в конструкции двухтактных двигателей внутреннего сгорания, которые устанавливаются на некоторые мопеды, скутеры, а также на мотоциклы, используется топливная система смазки. Эта система подразумевает обычное смешивание моторного масла с бензином. В процессе работы таких ДВС именно наличие определенного количества масла в бензине обеспечивает необходимую смазку трущихся узлов.

Что касается автомобильных двигателей, то системы смазки классифицируют по ряду характерных отличий. Основой такого деления стал способ подачи масла для смазки деталей ДВС:

  • система смазки с подачей масла под давлением;
  • смазочная система с подачей масла самотеком или разбрызгиванием;
  • комбинированная система смазки двигателя;

Дополнительно происходит также деление по типу вентиляции картера двигателя. Еще системы смазки отличаются друг от друга способом охлаждения масла.

  1. Картер с открытой вентиляцией, когда картерные газы через сапун для отделения масла выходят в атмосферу;
  2. Закрытая вентиляция картера, когда картерные газы отдельно от масла перенаправлены для дожигания в цилиндрах ДВС;

Системы с масляным радиатором позволяют реализовать охлаждение масла, которое происходит в радиаторе посредством воздушного или жидкостного охлаждения. Системы без масляного радиатора устроены так, что моторное масло охлаждается в самом поддоне картера двигателя.

Сегодня подавляющее число автомобильных двигателей получили именно комбинированную систему смазки без масляного радиатора с закрытым типом вентиляции картерных газов, так как замкнутый тип вентиляции намного более экологичен. В такой системе одна часть наиболее нагруженных деталей смазывается моторным маслом под давлением. Эти детали постоянно работают в максимально тяжелых режимах, а некоторые из них выдавливают масло из минимальных зазоров в процессе работы. Остальные детали ДВС смазываются маслом, которое поступает к ним по принципу самотека или посредством разбрызгивания. Системы с масляным радиатором ставятся только на мощные двигатели спортивных и раллийных авто.

В процессе работы ДВС система смазки по принципу разбрызгивания обеспечивает то, что масло делится на мельчайшие капли самими вращающимися деталями силового агрегата. В качестве примера можно упомянуть коленчатый вал двигателя. Результатом становится наполнение свободного пространства в картере мельчайшими каплями масла, которые попадают в зазоры между трущимися поверхностями деталей. Такой вид смазки нашел применение в ранних конструкциях автомобильных двигателей. Сегодня эта система устанавливается крайне редко, так как отличается серьезными недостатками. Среди основных минусов отмечен явный перерасход масла, ускоренное окисление масла и недостаточная эффективность смазки нагруженных деталей двигателя, что приводит к их быстрому износу.

В системе смазки под давлением масло подается из картера к деталям при помощи масляного насоса. Масло движется по специальным каналам, которые подводят его к поверхностям трущихся элементов. После этого оно стекает в картер ДВС. Такой вид смазки позволяет реализовать подачу к трущимся поверхностям точно необходимого количество масла, а также обеспечивает его активную и постоянную циркуляцию.

Обращаем ваше внимание, что резкое падение давления масла в системе смазки подобного тииа приводит к тому, что детали кривошипно-шатунного механизма могут заклинить.

Комбинированная система с мокрым и сухим картером

Современные автомобильные двигатели зачастую имеют комбинированную систему смазки. Под такой системой подразумевается подача масла под давлением к наиболее нагруженным поверхностям: шатунные и коренные подшипники коленвала, подшипники распределительного вала и т.д. Остальные детали смазываются по принципу разбрызгивания масла.

Комбинированная система дополнительно делится на:

  • систему смазки двигателя с мокрым картером;
  • систему смазки двигателя с сухим картером;

Система «мокрого картера» означает, что картер постоянно заполнен моторным маслом. Такая система используется на большинстве гражданских авто. В мокром картере автомобиля при определенных условиях может возникнуть усиленное пенообразование масла. Если масляный насос начнет засасывать пену, тогда давление масла и эффективность системы смазки двигателя падает до критически низкого уровня.

По этой причине разработана система «сухого картера», которая подразумевает отсутствие масла в картере и устанавливается на высокооборотистые двигатели, а также на специально подготовленные автомобили. В такой конструкции «сухого картера» масло хранится в отдельном масляном баке. Применение этой конструкции обеспечивает стабильность в процессе работы системы смазки во всех режимах независимо от уровня масла в картере и положения маслозаборника.

Учитывая эти особенности, система с сухим картером присутствует в автомобилях, которые спроектированы так, чтобы преодолевать препятствия с большим углом подъема.

Осушение картера при наклоне мотора происходит при помощи двух насосов для откачки масла. Насосы устанавливают в передней и задней части картера. К плюсам системы смазки с сухим картером относят уменьшение высоты двигателя, а также снижение расхода масла. Расход масла уменьшается благодаря отсутствию эффекта взбалтывания масла и попадания его излишков на стенки цилиндров ДВС.

Устройство и принцип работы

Схема системы смазки

Система смазки тесно интегрирована в конструкцию двигателя и состоит из следующих базовых элементов:

  • масляный поддон картера двигателя;
  • масляный насос;
  • масляный фильтр;
  • масляный радиатор;
  • редукционные клапаны;
  • масляные каналы и магистраль;
  • датчик давления масла;

Двигатели могут отличаться по схеме устройства смазочных систем. В отдельных конструкциях ДВС может присутствовать специальный датчик температуры масла и масляный радиатор для улучшенного охлаждения. Чаще всего эти элементы, особенно масляный радиатор, встречаются в системах смазки мощных высокофорсированных силовых агрегатов. Это касается и систем смазки с сухим картером.

Основные компоненты системы

Масляный поддон картера представляет собой нижнюю часть двигателя. Поддон выполняет функцию своеобразного резервуара, в котором осуществляется хранение масла и его охлаждение. В поддоне картера имеются специальные перегородки-успокоители. Их задачей становится снижение волнений масла в процессе езды на автомобиле по неровностям. Поддон оборудован сливной пробкой для удаления масла. Способом крепления масляного поддона к картеру двигателя является соединение при помощи болтов.

Между поддоном и картером имеется также уплотнительная прокладка для обеспечения герметичности. Уровень масла в поддоне картера измеряется при помощи масляного щупа. Возможно также применение электронного масляного щупа. Такое решение заметно снижает риск незаметной утечки моторного масла из поддона картера двигателя и повышает точность контроля его количества.

Масляный насос является устройством, при помощи которого осуществляется непрерывная циркуляция масла под давлением по каналам двигателя. Корпус блока цилиндров и головки блока цилиндров имеет развитую сеть каналов для подачи масла. Основной задачей маслонасоса является закачивание масла в систему смазки по каналам. Масляный насос приводится в действие различными способами: от коленвала ДВС, от распределительного вала двигателя, а также от дополнительного приводного вала. На двигателях возможна установка масляных насосов различного типа.

Сегодня наибольшее применение получили насосы двух типов — шестереночный и роторный масляный насос. Шестереночный насос еще делится на два дополнительных вида, так как может конструктивно иметь шестерни наружного или внутреннего зацепления. Шестереночный насос способен нагнетать моторное масло с постоянным давлением. В разных конструкциях двигателя показатель давления масла в результате работы маслонасоса составляет от 2 до 16 атм. Роторный маслонасос может быть регулируемым. Маслонасос устанавливают в картере двигателя, а забор моторного масла производится через маслоприемник. Маслоприемник размещается в поддоне.

Современные ДВС гражданских автомобилей зачастую оборудованы именно шестеренным масляным насосом.

Масляный фильтр выполняет свою прямую функцию очистки масла. Его фильтрующие элементы задерживают продукты износа деталей мотора, отложения, загрязнения и частицы нагара. Своевременная плановая замена масла сопровождается обязательной заменой масляного фильтра. Фильтр пропускает масло под давлением. По этой причине его надежно прикручивают к резьбовому штуцеру, который находится на самом блоке цилиндров силового агрегата.

Наиболее часто используются неразборные сменные масляные фильтры. Фильтрующим элементом внутри становится бумага или другие материалы, похожие по своим свойствам. Мощные двигатели также оснащают дополнительными масляными фильтрами центробежной очистки. Такие фильтры напоминают по своему устройству и принципу работы компактную центрифугу.

Масляный радиатор является устройством для охлаждения моторного масла. Применение такого устройства целесообразно не во всех автомобилях. На двигателе могут использоваться два типа радиаторов. Масляные радиаторы бывают устройствами воздушного и жидкостного охлаждения.

Первый тип радиатора размещают в непосредственной близости от основного радиатора системы охлаждения двигателя. В основе работы масляного радиатора воздушного охлаждения лежит обдув встречным потоком воздуха.

Во втором случае может использоваться масляный радиатор или теплообменник для улучшенного охлаждения моторного масла в системе смазки. Такой радиатор включен в систему охлаждения двигателя, где постоянно циркулирует охлаждающая жидкость. ОЖ проходит через масляный радиатор и охлаждает разогретое масло подобно тому, как и реализуется охлаждение других деталей ДВС.

Редукционные (перепускные) клапаны в системе смазки обеспечивают защиту от излишнего превышения заданного порога давления масла в двигателе. Таким образом получается, что рабочее давление в системе смазки остается постоянным. Конструкторы устанавливают сразу несколько редукционных (перепускных) клапанов в современных ДВС. Указанные клапаны находятся в составных элементах системы смазки: маслонасосе, масляном фильтре и т.д.

Перепускной клапан установлен на выходе из масляного насоса. Срабатывает такой клапан при сильном снижении пропускной способности масляной магистрали и/или полной закоксовке каналов. Клапан перенаправляет излишки масла назад в поддон. Еще один клапан обязательно находится в масляном фильтре. Если фильтр засорился, тогда клапан отправляет масло в обход.

Масляная магистраль и масляные каналы представляют собой центральный и второстепенные каналы внутри блока цилиндров, шатунов, коленчатого вала и многих других деталей и элементов двигателя, через которые реализована подача масла к трущимся парам. Главная магистраль имеет большое сечение. Она идет от масляного насоса к фильтру и к опорным подшипникам коленчатого вала.

Датчики давления, температуры и уровня моторного масла фиксируют те показатели, которые являются наиболее важными в системе смазки. Основная задача возложена на датчик давления масла. Этот датчик подключен к сигнальной лампе, которая укажет на критическое понижение давления. В двигателях устанавливаются дополнительные датчики температуры масла и его уровня, что для ДВС автомобиля является более совершенным решением благодаря наличию точного указателя считываемых показаний в виде градуированной информационной шкалы.

Если первый датчик позволяет более «деликатно» эксплуатировать ДВС с поправкой на температуру масла, то второй связан с индикатором и своевременно предупреждает о понижении уровня масла, а также сигнализирует о резкой утечке масла в системе смазки и других неисправностях. Как уже было сказано, масло в системе обязательно должно быть под определенным давлением. Датчик давления масла устанавливается в масляной центральной магистрали. В случае падения давления масла в системе ниже требуемой нормы датчик посылает электрический сигнал. Результатом становится загорание сигнальной лампы на панели приборов в салоне автомобиля для информирования водителя.

Датчик давления масла в отдельных конструкциях ДВС может также взаимодействовать с ЭБУ двигателя, который автоматически остановит работу силового агрегата при определении критического падения давления в системе смазки. Большинство современных ДВС сегодня имеют только датчик давления масла и сигнальную лампу на панели приборов. Этого вполне достаточно для контроля давления масла в системе.

Как работает система смазки

Главный принцип работы системы смазки базируется на том, чтобы реализовать постоянную подачу моторного масла к трущимся парам, причем это должно происходить на всех без исключения режимах работы силовой установки. Масло на заглушенном моторе находится в поддоне картера. Запуск двигателя означает, что масляный насос начинает немедленно работать и нагнетает масло в масляный фильтр. Смазка силового агрегата осуществляется циклически.

После прохода через фильтрующие элементы масло, которое находится под давлением, движется по главной магистрали и попадает в масляные каналы, выполненные в блоке цилиндров. По этим каналам обеспечен доступ моторного масла к трущимся парам и таким деталям, которые испытывают максимальную нагрузку при работе мотора. Масло сразу направляется к верхней опоре шатуна для смазки поршневого пальца. К нагруженным деталям относят коренные и шатунные подшипники коленвала, опорные подшипникам и кулачки распредвала, элементы ГРМ и т.д.

На своем пути из переднего коренного подшипника коленчатого вала масло оказывается в приводе ГРМ и попадает в головку блока цилиндров. Именно там происходит его разбрызгивание, благодаря чему реализована смазка коромысел, толкателей, клапанов и других элементов ГБЦ.

На рабочей поверхности цилиндра масло оказывается благодаря отверстиям в нижней опоре шатуна, а также может подаваться туда при помощи специальных форсунок. Таким же образом масло разбрызгивается на внутреннюю поверхность поршня для обеспечения снижения трения поршневых колец о поверхность стенки цилиндра. Одновременно со смазкой происходит дополнительное охлаждение поршней и стенок цилиндров.

Данная схема смазки стенки цилиндра и поршневых колец не предусмотрена для всех без исключения двигателей. Распространены конструкции, в которых смазка поршневых пальцев и цилиндров происходит по принципу масляного тумана.

Масляный туман образуется также после того, как масло стекает в картер ДВС по стенкам цилиндров. Капли масла сталкиваются с движущимися деталями КШМ и разбиваются, что и приводит к появлению в картере двигателя масляного тумана. В образовании тумана участвует и то количество масла, которое выдавливается шатунными подшипниками. Масляный туман активно смазывает шатунные пальцы, цилиндры, внутренние поверхности поршней и множество других деталей силового агрегата. Сила тяжести принуждает моторное масло стекать обратно в поддон картера. Из головки блока цилиндров масло самотеком движется по сливным каналам и снова попадает в поддон картера двигателя. Дальше цикл смазки двигателя постоянно повторяется.

Двигатели, которые имеют систему турбонаддува, дополнительно получают реализацию подачи масла к валу турбокомпрессора. Крыльчатка турбины имеет высокую скорость вращения и остро нуждается в смазке, так как в противном случае нагруженный элемент немедленно выйдет из строя.

Все статьи про систему смазки двигателя

Замена моторного масла

Какой объем масла нужно заливать в мотор

Большинство двигателей внутреннего сгорания имеют систему смазки, в которой моторное масло является рабочей жидкостью. Объем…

Промывка двигателя

Стоит ли использовать промывку мотора перед заменой масла

Процесс замены моторного масла в различных автосервисах зачастую сопровождается предложением дополнительно промыть систему смазки перед…