Система смазки двигателя: устройство и принцип работы
Как устроена система смазки двигателя спецтехники и грузовиков: насос, фильтр, поддон, каналы. Виды систем смазки, давление масла, неисправности, замена.
Зачем двигателю нужна система смазки
Внутри работающего двигателя десятки деталей движутся друг относительно друга с огромной скоростью и под большой нагрузкой: поршни скользят в цилиндрах, коленвал вращается в коренных подшипниках, распредвал давит на толкатели клапанов. Без масляной пленки между этими поверхностями металл быстро истирался бы о металл, а трение превращало бы энергию топлива в тепло и износ вместо полезной работы.
Система смазки двигателя решает сразу несколько задач: снижает трение и износ трущихся пар, отводит от деталей часть тепла, которое не уходит через систему охлаждения, уносит с потоком масла продукты нагара и мелкие частицы металла, защищает внутренние поверхности от коррозии в периоды простоя. У грузовых дизелей и спецтехники, которые работают под нагрузкой по 8-12 часов в сутки, к смазочной системе предъявляют повышенные требования: она должна держать стабильное давление на любых оборотах, при высокой температуре и при загрязнении масла продуктами сгорания.
Из чего состоит система смазки: основные узлы
Устройство системы смазки двигателя у большинства современных дизелей похоже, независимо от того, стоит он на самосвале, экскаваторе или тракторе. В базовый комплект входят:
- масляный поддон картера - емкость в нижней части блока цилиндров, где хранится основной запас масла;
- маслоприемник с сеткой грубой очистки - забирает масло из поддона и не пропускает крупный мусор;
- масляный насос - создает давление и гонит масло по каналам;
- масляный фильтр - отсекает мелкие частицы износа и нагара;
- редукционный и перепускной клапаны - держат давление в безопасных пределах;
- масляные каналы в блоке цилиндров и головке блока - магистрали, по которым масло доходит до подшипников, распредвала, гидрокомпенсаторов;
- датчик давления масла - контролирует работу системы и включает аварийную лампу при падении давления.
На тяжелых дизелях грузовиков и спецтехники к этому набору часто добавляют масляный радиатор, а иногда и отдельный насос для турбокомпрессора или для охлаждения поршней снизу через форсунки масла.
Масляный насос и масляный фильтр: как масло попадает к деталям
Масляный насос - сердце всей системы. Чаще всего это шестеренчатый насос, реже роторный, который приводится в движение от коленвала через шестерню или цепь. При работе двигателя насос забирает масло из поддона через маслоприемник и под давлением подает его в главную масляную магистраль.
Перед тем как масло попадет к подшипникам и распредвалу, оно проходит через масляный фильтр, установленный на пути основного потока. Фильтр задерживает продукты износа, нагар и другие загрязнения, которые неизбежно накапливаются в масле по мере работы двигателя. Если фильтр забивается, срабатывает перепускной (байпасный) клапан: он открывает обходной канал, чтобы масло продолжало поступать к деталям даже через грязный фильтр, пусть и без очистки. Так двигатель защищен от масляного голодания ценой временного снижения качества фильтрации - немного грязное масло на деталях все же лучше, чем отсутствие смазки вовсе.
Редукционный и перепускной клапаны: зачем нужны и как работают
В системе смазки двигателя обычно работают два разных клапана, и их часто путают.
Редукционный клапан ограничивает максимальное давление в главной магистрали. Насос рассчитан так, чтобы на высоких оборотах создавать давление с запасом, поэтому без ограничителя оно могло бы вырасти до опасных значений и повредить сальники, прокладки или сам насос. Когда давление превышает настроенный порог, редукционный клапан открывается, часть масла сбрасывается обратно в поддон, и показатель возвращается в рабочий диапазон.
Перепускной клапан, о котором уже шла речь выше, реагирует не на давление в магистрали, а на перепад давления до и после фильтра. Он открывается, когда фильтрующий элемент забит и создает слишком большое сопротивление потоку. Клапаны работают независимо друг от друга: один защищает систему от избыточного давления, второй следит, чтобы масло дошло до деталей при любом состоянии фильтра.
Способы подачи масла: под давлением, разбрызгиванием, комбинированная система
По способу доставки масла к трущимся парам различают несколько схем.
Смазка под давлением - масло подается насосом по каналам напрямую к самым нагруженным узлам: коренным и шатунным подшипникам коленвала, подшипникам распредвала, гидрокомпенсаторам клапанов, подшипникам турбокомпрессора. Здесь важна стабильность давления, потому что эти пары трения работают при высоких нагрузках и без постоянной подачи масла быстро выходят из строя.
Смазка разбрызгиванием устроена проще: масляный туман, который образуется в картере при вращении коленвала, оседает на стенках цилиндров, поршневых пальцах и других деталях, где не требуется такое же давление, как в основных подшипниках.
На практике почти все современные двигатели используют комбинированную систему смазки: ответственные узлы получают масло под давлением через каналы, а остальные детали смазываются разбрызгиванием и стекающими остатками масла. Так удается защитить самые нагруженные узлы и одновременно не усложнять конструкцию лишними каналами там, где без них можно обойтись.
Мокрый и сухой картер: в чем разница и где применяются
По месту хранения основного запаса масла системы смазки делят на два типа.
Система с мокрым картером - самая распространенная схема, при которой масло собирается прямо в поддоне под блоком цилиндров, и оттуда его забирает насос. Конструкция простая и дешевая, но у нее есть ограничение: при сильных кренах, резких поворотах или работе на уклоне масло может отходить от маслоприемника, и насос на короткое время начинает захватывать воздух вместо масла.
Систему с сухим картером ставят на технику, которая работает с большими кренами и наклонами: на части гусеничных машин, карьерной технике, спортивных и внедорожных двигателях. Здесь масло из поддона откачивается отдельным насосом в отдельный бак, а другой насос из этого бака подает масло в систему под давлением. Такая схема исключает масляное голодание при экстремальных углах наклона, но заметно дороже и сложнее в обслуживании.
Давление масла в двигателе: нормальные показатели и что означают отклонения
Давление в системе - главный индикатор ее исправности. Для большинства дизельных двигателей грузовой и специальной техники ориентировочная норма такая: на холостом ходу - от 1 до 2 бар, на рабочих оборотах - от 3 до 5 бар. Точные цифры для конкретной модели двигателя всегда указаны в руководстве по эксплуатации, поскольку они зависят от конструкции насоса, вязкости рекомендованного масла и настройки клапанов.
Низкое давление масла говорит о нескольких возможных причинах: износ насоса или подшипников коленвала (увеличенные зазоры пропускают больше масла мимо, чем рассчитано), неисправность редукционного клапана, недостаточный уровень масла в поддоне, засорение маслоприемника или сильно разжиженное перегретое масло. Слишком высокое давление встречается реже, но тоже опасно: обычно это признак заклинившего в закрытом положении редукционного клапана или использования масла со слишком высокой вязкостью для данного двигателя и температуры.
Загоревшуюся лампу аварийного давления масла игнорировать нельзя: даже несколько минут работы двигателя без давления могут привести к задиру подшипников коленвала и капитальному ремонту.
Вязкость и класс моторного масла для двигателей спецтехники и грузовиков
Работоспособность системы смазки напрямую зависит от вязкости масла, залитого в двигатель. Слишком жидкое масло не удержит нужную толщину масляной пленки под нагрузкой и не обеспечит достаточное давление, слишком густое - будет плохо прокачиваться по каналам на холодном пуске и создаст лишнее сопротивление насосу.
Класс вязкости масла обозначают по SAE, чаще всего в формате 10W-40, 15W-40 или 5W-30: первое число с буквой W показывает вязкость при низкой температуре и способность масла прокачиваться на холодном пуске, второе число - вязкость при рабочей температуре двигателя. Для дизелей грузовиков и спецтехники, которые эксплуатируются в широком диапазоне температур, обычно применяют масла классов 10W-40 или 15W-40, но конкретную рекомендацию всегда дает производитель двигателя с учетом сезона и климата эксплуатации. Отдельно стоит сказать про турбированные двигатели: подшипники турбокомпрессора работают при очень высоких температурах и оборотах, и масло не по спецификации быстро выводит турбину из строя. О работе смежных систем спецтехники, которые тоже зависят от чистоты и качества рабочей жидкости, рассказано в статье про Гидравлическая система спецтехники: как устроена и работает.
Частые неисправности системы смазки и их признаки
Большинство проблем со смазочной системой развиваются постепенно и дают о себе знать заранее, если следить за показаниями приборов.
Падение давления масла на холостом ходу или на прогретом двигателе - самый частый и тревожный симптом, обычно связанный с износом насоса, подшипников или неисправностью клапанов. Посторонний глухой стук в нижней части двигателя, усиливающийся при нагрузке, часто указывает на выработку зазоров в коренных или шатунных подшипниках из-за длительного масляного голодания. Повышенный расход масла между заменами говорит либо о его угаре через изношенные маслосъемные кольца и сальники клапанов, либо о наружных подтеках через прокладки поддона, крышки клапанов или сальники коленвала. Быстрое почернение и загустение масла раньше срока замены свидетельствует о перегреве, попадании продуктов сгорания или охлаждающей жидкости. Похожие симптомы иногда дает не смазочная система, а сам двигатель - разбор типичных поломок и их причин есть в статье про Неисправности двигателя КамАЗ и их причины.
При появлении любого из этих признаков стоит проверить уровень и цвет масла на щупе, состояние фильтра, отсутствие подтеков на поддоне и сальниках, а при сохраняющемся низком давлении обратиться к диагностике насоса и клапанов, не откладывая ремонт.
Как обслуживать систему смазки: замена масла, фильтра, диагностика
Регулярное обслуживание системы смазки сводится к нескольким простым, но обязательным процедурам. Масло и фильтр меняют вместе, строго в интервалах, которые указывает производитель двигателя в регламенте обслуживания - обычно это диапазон от 250 до 500 моточасов или раз в год, в зависимости от модели и условий эксплуатации. Если техника работает в пыли, с частыми перепадами температур и под постоянной высокой нагрузкой, интервал сокращают вдвое или ориентируются на данные лабораторного анализа отработанного масла, если такой контроль ведется на предприятии.
При каждой замене масла проверяют состояние сливной пробки на предмет металлической стружки на магните, осматривают поддон и сальники на подтеки, а на двигателях с масляным радиатором дополнительно чистят его снаружи от грязи и насекомых, поскольку загрязненный радиатор хуже отводит тепло от масла. Периодически имеет смысл проверять давление масла манометром напрямую, а не только по штатному датчику, особенно если есть подозрение на неисправность самого датчика. Своевременная замена масла и фильтра вместе с вниманием к давлению и посторонним стукам обходятся в разы дешевле капитального ремонта двигателя.
Коротко о главном
- Система смазки снижает трение и износ деталей, отводит тепло и уносит продукты нагара из двигателя.
- Основные узлы: поддон, маслоприемник, масляный насос, масляный фильтр, редукционный и перепускной клапаны, каналы, датчик давления.
- Большинство современных двигателей используют комбинированную систему: смазку под давлением для нагруженных узлов и разбрызгивание для остальных деталей.
- Мокрый картер проще и дешевле, сухой картер применяется на технике с большими кренами и наклонами.
- Норма давления масла ориентировочно 1-2 бар на холостом ходу и 3-5 бар на рабочих оборотах, точные цифры дает производитель.
- Класс вязкости масла подбирают под климат и рекомендации производителя, чаще всего это 10W-40 или 15W-40.
- Плановая замена масла и фильтра каждые 250-500 моточасов и внимание к давлению и стукам обходятся дешевле капремонта.
Часто задаваемые вопросы
Что такое система смазки двигателя и зачем она нужна? Это комплекс узлов, который подает моторное масло к трущимся деталям двигателя: коленчатому и распределительному валам, поршневой группе, подшипникам турбокомпрессора. Масло снижает трение и износ, отводит тепло от горячих деталей, уносит продукты нагара и защищает металл от коррозии.
Из каких основных узлов состоит система смазки? Масляный поддон картера, масляный насос, масляный фильтр, редукционный и перепускной клапаны, датчик давления масла, масляные каналы в блоке и головке блока цилиндров. На части двигателей дополнительно ставят масляный радиатор для охлаждения масла.
Чем отличаются смазка под давлением и разбрызгиванием? Под давлением масло подается насосом по каналам к наиболее нагруженным парам трения: коренным и шатунным подшипникам коленвала, подшипникам распредвала. Разбрызгиванием смазываются менее нагруженные детали, например стенки цилиндров и поршневые пальцы, куда масло попадает в виде масляного тумана. В современных двигателях эти способы совмещают в комбинированной системе смазки.
Какое давление масла считается нормальным? Для большинства дизельных двигателей грузовой и специальной техники на холостом ходу нормой считается давление от 1 до 2 бар, на рабочих оборотах от 3 до 5 бар. Точные значения указывает производитель в руководстве по эксплуатации конкретного двигателя, отклонения от нормы сигнализируют о неисправности насоса, клапанов или износе подшипников.
Как понять, что система смазки неисправна? О проблемах говорят загорание лампы аварийного давления масла, посторонний стук в двигателе, повышенный расход масла, потемнение масла раньше срока замены и подтеки на поддоне или сальниках. При таких признаках проверяют уровень и состояние масла, работу насоса, чистоту фильтра и маслоприемника.
Как часто менять масло и фильтр в двигателе спецтехники? Интервал зависит от модели двигателя и условий эксплуатации, обычно от 250 до 500 моточасов или раз в год по регламенту производителя. В тяжелых условиях, при пыли, частых перепадах температур и высокой нагрузке, интервал сокращают, ориентируясь на данные из руководства по эксплуатации.
