Схемы смазочных систем

Автомобильные двигатели имеют комбинированную смазочную систему. В этом случае особо нагруженные детали (коренные и шатунные подшипники коленчатого вала, подшипники распределительного вала, коромысла, иногда поршневые пальцы и другие детали) смазываются под давлением, к другим деталям масло поступает разбрызгиванием или самотеком. Следует отметить, что смазывание под давлением производится двумя способами: непрерывной подачей масла к трущимся поверхностям или пульсирующим потоком.

Рис. 1. Схема смазочной системы двигателя автомобиля ГАЗ-24 «Волга»: 1 и 18 – пробки маслосливных отверстий; 2 – маслоприемник; 3 – масляный насос; 4 – редукционный клапан; 5 – коленчатый вал; 6 – масляная магистраль; 7 – распределительный вал; 8 – масляный радиатор; 9 – крышка маслозаливной горловины; 10 – коромысло; 11 – крышка головки блока; 12 – головка блока; 13 – клапан; 14 – штанга; 15 – толкатель; 16 – датчик указателя давления масла; 17 – полнопоточный маслянный фильтр; 19 – датчик лампы аварийного снижения давления масла; 20 – ограничительный клапан; 21 – кран маслянного радиатора; 22 – поддон; 23 – отверстие в шатуне; 24 и 25 – каналы соответственно в головке и блоке цилиндров; 26 – указатель уровня масла; 27 – винтовая канавка; 28 и 32 – каналы для стока масла; 29 – пробка; 30 – канал в коленчатом валу; 31 – грязеуловительная полость; 33 – трубка для смазывания зубчатых колес; 34 – канавки на шейке распределительного вала; 35 – зубчатое колесо распределительного вала; 36 – зубчатое колесо коленчатого вала.

Насосы. Назначение масляного насоса подавать масло под давлением к основным трущимся поверхностям и к приборам его очистки и охлаждения. На автомобильных двигателях получили распространение одно- и двухсекционные шестеренные масляные насосы, т. е. насосы, имеющие одну или две пары зубчатых колес. Они отличаются простотой устройства, небольшим числом деталей, надежной работой и равномерностью подачи масла.

Рис. 2. Схема работы шестерного насоса: 1 – редукционный клапан; 2 – подводящий клапан; 3 – ведомое зубчатое колесо; 4 – корпус насоса; 5 – отводящий клапан; 6 – ведущее зубчатое колесо.

Схема работы шестеренного масляного насоса показана на рис.2. В корпусе 4 с минимальными зазорами установлены два зубчатых колеса, ведомое 3 и ведущее 6. При работе насоса зубчатые колеса вращаются в направлениях, показанных стрелками. Масло, поступающее к насосу по каналу 2, заполняет впадины между зубьями колес и переносится ими к отводящему каналу 5. Во время вращения колес между двумя парами зубьев масло сжимается в замкнутом пространстве, в результате чего между зубчатыми колесами 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 или всасывания.

Маслоприемники.Чтобы масляные насосы могли забирать масло из поддона двигателя, их снабжают неподвижными маслоприемниками (реже плавающими). От применения плавающих маслоприемников в смазочной системе почти полностью отказались, так как они имеют существенные недостатки. Например, при движении автомобиля по пересеченной местности в смазочную систему может попасть воздух, что вызовет прекращение подачи масла, и двигатель выйдет из строя из-за расплавления антифрикционного сплава подшипников коленчатого вала.

Масляные фильтры.В процессе работы двигателя свойства масла постепенно ухудшаются: понижается его вязкость и маслянистость. Масло загрязняется твердыми механическими примесями, состоящими из нагара и мельчайших металлических частиц, которые появляются в масле в результате изнашивания деталей. Кроме того, масло загрязняется смолами и продуктами окисления. Для очистки масла и сохранения его свойств на более длительный период, а также для защиты трущихся поверхностей от механических частиц на современных двигателях устанавливают различные масляные фильтры (грубой и тонкой очистки), которые могут быть полнопоточными или неполнопоточ-ными.

Фильтр называют полнопоточным, если он установлен в смазочной системе последовательно и через него проходит все масло. Фильтр — неполнопоточный, если он установлен в смазочной системе параллельно и через него проходит только часть (10—15%) масла. Особенно тщательно надо очищать масло в том случае, если подшипники коленчатого вала имеют антифрикционный сплав из свинцовистой бронзы или высокооловянистого алюминиевого сплава, так как эти материалы плохо поглощают абразивные частицы. Тщательная фильтрация масла значительно повышает надежность двигателя.

Рис. 3. Маслянные фильтры: а – полнопоточный; б – центрифуга; 1 – пробка сливного отверстия; 2 – сливная трубка; 3 – корпус фильтра; 4 – датчик указателя давления масла; 5 – пружина перепускного клапана; 6 – перепускной клапан; 7 – пружина; 8 – болт сливной трубки; 9 – уплотнение фильтрующего элемента; 10 – крышка; 11 – маслопровод; 12 – фильтрующий элемент; 13 – датчик аварийного снижения давления масла; 14 – привалочная плоскость корпуса; 15 – гайка-барашек; 16 – кожух; 17 – сетчатый фильтр; 18 – ось ротора; 19 – колпак ротора; 20 и 21 – прокладки; 22 – корпус ротора; 23 – корпус центрифуги; 24 – жиклер; 25 – упорный шарикоподшипник; 26 – стальной отражатель; К – сила реакции.

Фильтр грубой очистки.Для очистки масла от крупных механических примесей и смолистых отложений служат фильтры грубой очистки. Они могут быть пластинчато-щелевого или сетчатого типа. В настоящее время фильтры грубой очистки применяют в смазочной системе очень ограниченно (двигатели некоторых моделей автомобилей МАЗ и др.).

Фильтр тонкой очистки. В качестве сменных фильтрующих элементов применяют ленточно-бумажные и картонные пакеты или другие материалы, в которых масло фильтруется, просачиваясь через микропоры элемента (двигатели автомобилей ВАЗ «Жигули», «Москвич-2140», ГАЗ-24 «Волга», ГАЗ-53-12, КамАЗ-5320 и др.).

На двигателе автомобиля ГАЗ-24 «Волга» применен фильтр (рис. 3,а), состоящий из корпуса 3, сливной трубки 2, фильтрующего элемента 12, пружины 7 и крышки 10, которая болтом 8 крепится к корпусу. Сливная трубка приварена к болту 8. Масло, нагнетаемое насосом, по маслопроводу II подводится к фильтру, просачивается через микропоры картонного фильтрующего элемента, проходит через многочисленные отверстия внутрь сливной трубки и по каналу в привалочной плоскости 14 корпуса поступает в блок цилиндров.

Сопротивление чистого фильтра соответствует снижению давления, равному примерно 10-20 кПа. В сливной трубке установлен перепускной клапан 6 с пружиной 5. Он вступает в работу и перепускает неочищенное масло в блок цилиндров при засорении фильтрующего элемента, когда его сопротивление оценивается снижением давления, равным 70 - 90кПа. В корпус фильтра ввернут датчик 4 указателя давления масла в системе, а внизу корпуса — датчик 13 аварийного снижения давления масла. Пробка 1 служит для удаления отстоя из корпуса фильтра.

Центрифуга.Центрифуги (рис. 3,б), устанавливаемые на двигателях автомобилей ГАЗ-53А, ЗИЛ-130, МАЗ-5335 и др., хорошо очищают масло от механических примесей и смол. Техническое обслуживание центрифуг заключается в периодической очистке их от грязи без замены каких-либо частей.

Центрифуга состоит из корпуса 23, в который ввернута ось 18 ротора, корпуса 22 ротора с колпаком 19 и кожуха 16. Пластмассовый корпус 22, свободно установленный на оси, вместе с колпаком образует вращающийся ротор. Между корпусом и колпаком имеется резиновая прокладка. В корпус запрессованы две бронзовые втулки. Ротор опирается на упорный шарикоподшипник 25, а сверху закрыт стальным кожухом 16, закрепленным на оси гайкой-барашком 15. Под фланец отражателя 26 поставлена резиновая прокладка 20. В оси 18 имеются центральное и радиальное отверстия для прохода масла внутрь ротора. В верхней части корпуса ротора установлен колпачок с сетчатым фильтром 17, а в нижнюю часть ввернуты два жиклера 24 (сопла), выходные отверстия которых направлены в противоположные стороны.

Масло, подаваемое в центрифугу, быстро заполняет внутреннюю полость ротора, проходит через сетчатый фильтр и вытекает с большой скоростью из жиклеров, создавая реактивные силы К, направленные в противоположные стороны. Под действием этих сил ротор начинает вращаться, и его частота вращения достигает 5000 — 6000 об/мин. Вместе с ротором вращается и масло, находящееся в нем. Взвешенные механические примеси под действием сил инерции отбрасываются от оси вращения и осаждаются плотным слоем на внутренних стенках ротора; очищенное масло стекает в поддон двигателя.

Масляный радиатор.Для поддержания температуры масла в требуемых пределах используют радиаторы, которые получили распространение в двигателях грузовых автомобилей, так как они часто работают в тяжелых условиях.

Радиаторы устанавливают и на легковые автомобили, если они имеют форсированные двигатели или двигатели большой мощности.

Масляный радиатор располагают перед водяным радиатором, чтобы он при движении автомобиля интенсивно обдувался встречным потоком воздуха.

Вентиляция картера

При работе двигателей некоторое количество горючей смеси и отработавших газов проникает в картер (поддон) через замки поршневых колец и не плотности между поршневыми кольцами и стенками цилиндра. Количество газов, прорывающихся в картер, увеличивается по мере изнашивания поршней, поршневых колец и цилиндров, а также при возрастании нагрузки на двигатель. В газах содержатся загрязняющие масло сернистые соединения и пары воды. Они образуют серную и сернистую кислоты, что значительно ухудшает качество масла. Кроме того, содержащиеся в газах пары воды вызывают вспенивание масла, образование эмульсии, что затрудняет поступление масла к трущимся поверхностям. Прорвавшиеся в картер газы повышают в нем давление, что может вызвать утечку масла через сальники коленчатого вала. Недопустимо также проникновение отработавших газов под капот двигателя, а затем в кузов или кабину автомобиля, так как эти газы очень опасны для пассажиров и водителя.

Вентиляция картера двигателя позволяет уменьшить вредные последствия прорыва паров топлива и отработавших газов в картер, а следовательно, и проникновение этих газов в кабину или кузов автомобиля. В картере необходимо поддерживать атмосферное давление, поэтому взамен удаленных газов в него поступает воздух, предварительно прошедший через фильтр. Вентиляция картера увеличивает срок службы масла и долговечность двигателя.

Вентиляция картера может быть выполнена с отсосом газов наружу — открытая система (двигатели автомобилей ГАЗ-53А, МАЗ-5335, КамАЗ-5320) или в систему питания двигателя — закрытая система (двигатели автомобилей ГАЗ-24 «Волга», ГАЗ-3102 «Волга», ГАЗ-53-12, ЗИЛ-130 и др.), что позволяет дополнительно сжигать пары бензина, содержащиеся в картерных газах. Во втором случае газы можно отсасывать непосредственно во впускной трубопровод или через воздушный фильтр и карбюратор. Закрытая система вентиляции картера весьма эффективна, но при этом в карбюраторе осаждается смола, нарушается смесеобразование и несколько увеличивается расход масла. Отсасывать картерные газы лучше через впускной трубопровод, так как в нем всегда имеется необходимое разрежение.Известно, что автомобиль выделяет много токсических веществ. Если принять все токсические вещества, выделяемые автомобилем, за 100%, то 65% составят отработавшие газы, 20% картерные газы и 15% пары топлива. Несомненно, что тип системы вентиляции картера отражается на количестве выделяемых токсических веществ, т. е. на загрязнении окружающей среды. В настоящее время на автомобилях получает широкое распространение закрытая система вентиляции картера, позволяющая уменьшить выброс токсических веществ с отработавшими газами в атмосферу.

Лекция 5.

Система охлаждения

Система охлаждения предназначена для принудительного отвода от деталей двигателя лишней теплоты и передачи их окружающему воздуху. В результате чего создается определенный температурный режим, при котором двигатель не перегревается и не переохлаждается, т. е. рабочий цикл протекает нормально.