Основни понятия на системите за смазване на автомобилни двигатели
Системата за смазване е една от най-важните системи в автомобилния двигател. Без правилно смазване, компонентите на двигателя ще претърпят прекомерно триене, повишени температури, бързо износване и дори пълна повреда, като например блокиране. Смазването е нещо повече от „правене на двигателя хлъзгав“, а обхваща редица важни функции: намаляване на триенето, охлаждане, почистване, предотвратяване на корозия и подпомагане на поддържането на уплътненията в определени зони. Тази статия разглежда основните концепции на системите за смазване на автомобилните двигатели, от техните принципи на работа, основни компоненти, типове системи до основна поддръжка.
1. Определение и предназначение на смазочната система
Смазването е процес на нанасяне на слой масло между две метални повърхности, които се движат относително. Масленият слой образува филм, който разделя повърхностите, като по този начин минимизира контакта метал-метал. В двигателя с вътрешно горене компоненти като коляновия вал, лагерите, разпределителния вал, буталата и стените на цилиндрите се движат много бързо и са подложени на големи натоварвания; тези условия правят смазването абсолютно необходимо.
Основните цели на системата за смазване включват:
1. Намалява триенето и износването чрез образуване на маслен филм.
2. Охлаждане на компонентите чрез отвеждане на топлина от зоната на триене към картера на маслото или през маслен охладител.
3. Почиства замърсяванията, като транспортира частици от триене, сажди и замърсители до масления филтър.
4. Предпазва от ръжда и корозия, защото маслото образува защитен слой и съдържа антикорозионни добавки.
5. Подобрява уплътняването, особено на стената на цилиндъра и буталния пръстен, като спомага за поддържане на компресия.
6. Намалява шума и вибрациите, дължащи се на микросблъсъци между компонентите.
2. Основен принцип на смазването: Маслен филм
Концептуално, смазването работи чрез образуване на маслен филм между две повърхности. Съществуват няколко режима на смазване:
– Гранично смазване: много тънък маслен филм, който се образува при студен старт или високи натоварвания. Противоизносните добавки (напр. ZDDP) играят важна роля.
– Смесено смазване: част от натоварването се поема от масления филм, а друга част все още има микроконтакт.
– Хидродинамично смазване: масленият филм е доста дебел, като повърхностите са напълно разделени от маслото. Това често се случва в лагерите на коляновия вал, когато двигателят работи постоянно.
– Еластохидродинамичен (EHL): често срещан при контактите между ролка и зъбно колело, филмът се образува от много високо налягане и еластична деформация на повърхността.
При двигателите целта е да се поддържат близки до хидродинамичните условия в лагерите и критичните зони на триене. Въпреки това, по време на стартиране и спиране, граничното смазване е неизбежно. Следователно качеството на маслото и системата за подаване на масло са от решаващо значение.
3. Основни компоненти на системата за смазване на двигателя
Въпреки че конструкциите на двигателите варират, основните компоненти на смазочната система обикновено включват:
а) Картер (картер)
Картерът служи като резервоар, където се събира масло, когато се връща от циркулацията. Това е мястото, където маслото се охлажда пасивно от въздушния поток около картера. Картерът също така събира ограничено количество замърсявания.
б) Маслена помпа
Работата на маслената помпа е да циркулира масло от картера до всички части на двигателя под определено налягане и дебит. Често срещаните видове помпи включват:
– Зъбна помпа: проста, здрава, широко използвана.
– Трохоидна/героторена помпа: ефикасна и компактна, популярна при съвременните двигатели.
Помпата обикновено се задвижва от коляновия вал, ангренажната верига или механизма на разпределителния вал.
в) Маслен филтър (маслена цедка / филтър за събиране на масло)
Груб филтър на смукателната тръба на помпата за задържане на едри отпадъци (люспи, утайки). Различен от фин маслен филтър.
г) Маслен филтър
Маслените филтри премахват фините частици, преди маслото да попадне в главния тръбопровод. Съвременните филтри обикновено са от тип „spin-on“ или „patrone“. Филтърът обикновено съдържа:
– Байпасен клапан: отваря се, когато филтърът е запушен, така че потокът на маслото да продължи (дори и да не е перфектно филтрирано).
– Противоотводен клапан (при някои модели): предотвратява обратното изтичане на масло, когато двигателят е изключен, като по този начин спомага за бързото повишаване на налягането на маслото при стартиране.
д) Предпазен вентил
Този клапан предотвратява прекалено високото налягане на маслото. Когато налягането надвиши лимита, клапанът се отваря и връща част от потока към всмукателната страна или обратно в картера.
е) Нефтени галерии и вътрешни канали
Маслените галерии са вътрешни „тръби“ в блока на двигателя и главата на цилиндрите, които насочват масло под налягане към основните лагери, лагерите на мотовилките, разпределителния вал, кобилиците и някои механизми за синхронизация.
ж) Маслен охладител – по избор
В някои превозни средства (високопроизводителни, дизелови или тежкотоварни превозни средства), маслото циркулира през маслен охладител, за да се поддържа вискозитетът и термичната стабилност.
h) Сензор и индикатор за налягане на маслото
Сензорът за налягане на маслото изпраща сигнал към индикатор на арматурното табло. Предупредителната лампа за налягане на маслото е от решаващо значение: тя светва, когато налягането падне под безопасен праг.
4. Видове смазочни системи
а) Система с мокър картер
Най-често срещан в ежедневните автомобили и мотоциклети. Маслото се съхранява в картер под двигателя и циркулира от помпа. Предимствата са простота и ниска цена. Недостатъкът е, че при екстремни условия (остри завои, тежко офроуд движение), маслото може да се изчерпи, ако картерът и преградата са лошо проектирани.
б) Система със сух картер
Маслото не се съхранява в картера на двигателя, а в отделен резервоар. Помпа за продухване изсмуква масло от картера и го изпраща в резервоара, а помпа под налягане доставя масло към двигателя. Предимствата включват по-стабилно смазване при екстремни условия, възможност за монтиране на двигателя по-ниско (с плитък картер) и по-добър контрол на температурата. Недостатъците са по-сложни и скъпи.
5. Общ път на циркулация на петрола
Потокът на смазване при машина с мокър картер обикновено е:
1. Маслото в картера се засмуква през уловителя и цедката.
2. Маслената помпа изтласква маслото към филтъра.
3. Филтрираното масло постъпва в главната галерия.
4. Маслото тече към основния лагер на коляновия вал, след това през вътрешния отвор на коляновия вал към лагера на буталния прът.
5. Маслото се издига към главата на цилиндъра, за да смазва разпределителния вал, повдигачите, кобилиците или други механизми на клапаните.
6. Част от маслото се пръска по стените на цилиндъра и дъното на буталото.
7. Маслото се връща по обратната линия към картера, отнасяйки със себе си топлина и мръсотия.
6. Моторно масло: Вискозитет и добавки
Моторното масло има два важни аспекта: базово масло и добавки. Вискозитетът показва „гъстотата“ на маслото. SAE стандартите като 0W-20, 5W-30 и 10W-40 показват характеристиките на маслото при ниски температури (числото преди W) и работни температури (числото след W). Твърде рядкото масло може да намали дебелината на филма, докато твърде гъстото масло може да забави циркулацията, особено при студен старт.
Добавките в съвременните масла могат да включват:
– Почистващ и диспергаторен препарат: поддържа замърсяванията разпръснати, така че да не се образуват утайки.
– Противоизносване: предпазва по време на гранично смазване.
– Антиоксидант: предотвратява бързото окисляване на маслото при високи температури.
– Модификатор на триене: намалява триенето за по-ефективно действие.
– Против пяна: намалява образуването на пяна, която може да повлияе на налягането.
– Инхибитор на корозия и понижаващ температурата на течливост.
7. Често срещани проблеми в системата за смазване
Някои често срещани проблеми:
– Ниско налягане на маслото: може да бъде причинено от недостатъчно масло, износена помпа, хлабави лагери, вътрешни течове или запушен филтър.
– Течове на масло: от гарнитурата на картера, семеринга на коляновия вал, разхлабения филтър или капачката на резервоара.
– Маслото се замърсява бързо/образува утайки: интервалите за смяна са твърде дълги, двигателят често прегрява или качеството на маслото не е подходящо.
– Пенещо се масло: нивото на маслото е твърде високо, маслото не е подходящо или в системата е попаднал въздух.
Симптомите, за които трябва да се внимава, включват светване на лампата за налягане на маслото, груб шум/чукане на двигателя, повишаване на температурата и прекомерен разход на масло.
8. Основна поддръжка на смазочната система
Най-ефективното и просто лечение е:
1. Проверявайте редовно нивото на маслото с маслоизмервателната пръчка, когато превозното средство е на равна повърхност.
2. Сменяйте маслото според интервалите на производителя (на база пробег или време).
3. Сменяйте масления филтър всеки път, когато сменяте маслото или според препоръките.
4. Използвайте препоръчителните спецификации за масло (SAE и API/ACEA/ILSAC).
5. Проверете за течове и състоянието на уплътненията/гарнитурите.
6. Избягвайте навика да форсирате двигателя рязко, когато маслото не е циркулирало перфектно, особено при студен старт.
Затваряне
Основната концепция на системата за смазване на автомобилния двигател се фокусира върху поддържането на стабилен маслен филм между движещите се компоненти. Чрез циркулация на масло под налягане, филтриране, регулиране на налягането и управление на температурата, смазването позволява на двигателя да работи ефективно, устойчиво и безопасно. Разбирането на компонентите и принципите на работа на системата за смазване помага на потребителите и техниците да диагностицират проблемите по-бързо и да определят подходящата поддръжка. С правилното масло и редовна поддръжка рискът от преждевременно износване и сериозни повреди на двигателя може да бъде значително намален.
