Давление масла в системе

Давление масла является одним из главных параметров, характеризующих смазку пар трения. Оно зависит от таких параметров, как: частота вращения коленчатого вала; температура масла и охлаждающей жидкости, зависящие от нагрузочного режима работы двигателя; вязкостно-температурные свойства масла; гидравлическое сопротивление системы смазки; величины зазоров в смазываемых парах трения.

Для каждого двигателя существует своё оптимальное давление масла в системе смазки, которое зависит от типа двигателя, его конструктивных особенностей, режимов работы и условий эксплуатации. Оптимальное давление масла, обеспечивающее выполнение вышеизложенных требований к системе смазки, для бензинового двигателя составляет 0,3 - 0,4 МПа, а для форсированного дизеля 0,55 - 0,6 МПа на номинальном скоростном режиме работы. Дальнейшее увеличение давления масла нецелесообразно, так как сопровождается повышенным износом. Это объясняется увеличением расхода масла и соответственно абразивных частиц через систему смазки.

Важное значение придаётся минимально допустимому давлению масла в главной масляной магистрали при минимальной частоте вращения коленчатого вала. Это давление должно быть не менее 0,06 – 0,15 МПа. При понижении давления ухудшается смазка распределительных валов на головке блока, ухудшаются условия гидродинамической смазки.

5.4. Очистка масла

Износ автомобильных двигателей вызывается, главным образом, попаданием в него абразивных частиц. Так, например, известно, что 45% всех повреждений подшипников автомобильных двигателей происходит по причине проникновения в них твёрдых частиц, загрязняющих масло. Исследованиями установлено, что интенсивность изнашивания цилиндров и поршневых колец зависит от размера абразивных частиц. Наиболее опасные размеры частиц это 5 ... 15 мкм. Проходя через поры фильтрующего элемента и циркулируя вместе с маслом в системе смазки, эти частицы внедряются в относительно мягкий антифрикционный слой вкладышей коленчатого вала, опор распредвала, юбки поршней и другие детали, превращая их в шлифующий слой с микрорезцами и вызывая повышенный износ двигателя. Уменьшение интенсивности изнашивания при размерах частиц больше 10 ... 20 мкм объясняется снижением вероятности попадания крупных частиц в зазор между поршневым кольцом и цилиндром.

Поэтому для повышения надёжности работы двигателей необходимо, в первую очередь, обеспечить тщательную защиту трущихся пар от абразивных частиц, что, в значительной степени, определяется чистотой смазывающего масла. Для этого применяются фильтрующие элементы.

Требования к фильтрующим элементам: 1. Обеспечить эффективную очистку масла от загрязнителей на всех режимах работы дизеля; 2. Иметь достаточно стабильные по времени работы гидравлические характеристики; 3. Иметь компактные размеры при сохранении необходимых удельных показателей поверхности их фильтрующей перегородки.

Включение фильтров в схему циркуляции масла бывает полнопоточным и частично поточным. Полнопоточные фильтры включаются в масляную магистраль последовательно и через них проходит все масло, поступающее в двигатель для смазки трущихся поверхностей деталей. Частично поточные включаются в масляную магистраль параллельно и через них проходит около 10... 15% масла, которое затем сливается в поддон. Они могут быть установлены как на ответвлении от основной секции масляного насоса, так и в магистрали дополнительной, радиаторной секции. Согласно экспериментальным данным наиболее эффективной является схема очистки типа «полнопоточный фильтр тонкой очистки и частично поточная центрифуга».

В качестве полнопоточных фильтров используются поверхностные или объемные фильтры тонкой очистки и центрифуги. Первые два типа относятся к агрегатам, фильтрующий материал которых не подлежит восстановлению после загрязнения.

Полнопоточный фильтр тонкой очистки с бумажным фильтрующим элементом (рис. 2.87) имеет встроенный внутри перепускной 5 и дренажный 3 клапана. Дренажный клапан 3 предотвращает слив масла из фильтра после остановки двигателя, что сокращает время поступления масла к трущимся деталям при следующем его пуске и, следовательно, уменьшает пусковые износы. Перепускной клапан 5 открывается при засорении фильтрующего элемента 4, для увеличения поверхности которого бумажную штору складывают в виде многолучевой звезды. Подтекание масла из фильтра предотвращает резиновое кольцо 1, установленное в корпусе 2. Используемая бумага, имеет невысокое гидравлическое сопротивление (перепад давлений на новом фильтрующем элементе 0,002 МПа) и высокую тонкость отсева (до 20 мкм).

При холодном пуске и прогреве двигателя, а также значительном загрязнении фильтрующего элемента, при открывании перепускного клапана происходит смыв потоком перепускаемого масла нафильтрованных ранее загрязнений с поверхности фильтрующего элемента в масляную магистраль. Поэтому в некоторых марках фильтров перепускной клапан защищается фильтрующим элементом. Но перепускаемое масло очищается только от крупных загрязнений (>100 мкм), а более мелкие циркулируют вместе с маслом, вызывая износ двигателя. Кроме того, при каждом открывании перепускного клапана нафильтрованные загрязнения с основного фильтрующего элемента смываются и переносятся на дополнительный фильтрующий элемент и при значительном его загрязнении могут вызвать "масляное голодание" двигателя с аварийными п ос ледствиями.

Рис. 2.87. Полнопоточный фильтр тонкой очистки масла: а - конструкция; б - сменный бумажный фильтрующий элемент; в- с фильтром на перепускном клапане и с кольцевым магнитом.

В некоторых конструкциях бумажных фильтров на входе в фильтр после антидренажного клапана расположен мощный кольцевой магнит, который извлекает из проходящего мимо потока масла всевозможные металлические ферромагнитные (сталь, чугун) частицы. Кроме того, подобный фильтр сохраняет в период эксплуатации качество моторного масла т.к. металлические частицы, ранее рассредоточенные в масле и на фильтрующем элементе, являются катализатором ускоренного окисления масла.

Существуют конструкции фильтров с бумажным фильтрующим элементом, в которых установлено по два фильтрующих элемента- одни грубой очистки, через него проходит все масло поступающее в двигатель (тонкость фильтрации около 25 мкм), а второй тонкой очистки- через него проходит только часть масла (тонкость фильтрации около 15 мкм). Такие фильтры применяются, как правило, в дизельных двигателях и позволяют очищать масло от сажи.

Объемно-адсорбирующие (объемные) фильтры имеют толстостенную фильтрующую перегородку и малую поверхность входа масла. Задержание загрязняющих частиц у них происходит в толще фильтровального материала в поровых каналах. В качестве материалов для этих фильтров используют толстый картон, древесные опилки, древесную муку, хлопчатобумажную ткань, минеральную вату, войлок, порошковый материал. К объемным фильтрам можно также отнести пакеты, выполненные из большого количества слоев поверхностных фильтрующих материалов (бумага, ткань).

На рис. 2.88 представлен сдвоенный полнопоточный фильтр со сменными объемными фильтрующими элементами. Здесь фильтрующие элементы 6, изготавливают из прессованной массы или выполняют в виде наружного и внутреннего перфорированных стаканов, между которыми набивают фильтрующий материал.

Рис. 2.88. Полнопоточный фильтр тонкой очистки масла со сменными