1.4 Устройство и работа приборов жидкостной системы охлаждения

Рис.1.3 Трубчато-пластинчатый (а), трубчато-ленточный (б),

пластинчатый (в), сотовый (г) типы сердцевин радиаторов.

Трубчато-пластинчатая сердцевина состоит из трех-четырех рядов латунных трубок овального сечения, к которым припаяны поперечно расположенные пластины, увеличивающие поверхность охлаждения.

Трубчато-ленточная сердцевина состоит из плоских латунных трубок, между рядами которых размещаются широкие зигзагообразные ленты, имеющие специальные выштамповки, искривляющие воздушный канал и повышающие эффективность отдачи тепла потоку воздуха. Радиаторы с трубчато-ленточной сердцевиной получили широкое распространение и устанавливаются на большинстве двигателей.

Для повышения температуры кипения воды в современных двигателях применяют закрытую систему охлаждения, которая может сообщаться с атмосферой при помощи пароотводной трубки только через паровоздушный клапан.

Паровой клапан выпускает пар в атмосферу при давлении 0,14-0,20 МПа.

При остывании двигателя в системе создается разрежение. Для предотвращения повреждения радиатора при разрежении 0,001-0,01МПа открывается воздушный клапан.

Так как давление в такой системе охлаждения больше атмосферного, то температура кипения жидкости (воды) находится в пределах 108 - 119˚ С.

Из-за этого она меньше испаряется и реже закипает, что обеспечивает более длительную работу двигателя без дозаправки и перегрева.

Герметичность закрытия горловины радиатора пробкой достигается упорной гофрированной шайбой и пружиной, а сообщение системы охлаждения с атмосферой происходит через паровой и воздушный клапаны.

В систему охлаждения устанавливают расширительный бачок, служащий для поддержания постоянного объема циркулирующей жидкости.

Вместимости систем охлаждения (в л) для разных автомобилей составляют:

КамАЗ-5320 35

ЗИЛ-130 26

ГАЗ-3102 12

ВАЗ-2108 7,8.

1.5 Неисправности системы охлаждения

Признаками неисправности системы охлаждения являются перегрев или переохлаждение двигателя. Для жидкостных систем, кроме того, признаком неисправности является подтекание жидкости, которое может происходить через неплотности в соединениях шлангов с патрубками и фланцев, трещины в бачках и сердцевине радиатора, неисправные краники, через контрольное отверстие водяного насоса. В случае подтекания через дренажное отверстие корпуса водяного насоса необходимо заменить изношенные детали самоуплотняющегося сальника.

Перегрев двигателя может происходить вследствие

недостаточного количества охлаждающей жидкости в системе;

пробуксовки или обрыва ремня привода вентилятора,

неисправности термостата (не открывается основной клапан),

положения жалюзи, не соответствующего условиям окружающей среды;

большого отложения накипи в рубашке охлаждения и в радиаторе.

выхода из строя водяного насоса, термостата, датчика терморегулятора.

Неисправность термостата определить нетрудно. Радиатор не должен нагреваться (определяется рукой) до тех пор, пока стрелка указателя температуры охлаждающей жидкости не дошла до среднего положения (термостат закрыт). Позже, горячая жидкость начнет поступать в радиатор, быстро его нагревая, что говорит о своевременном открытии клапана термостата. А вот если радиатор продолжает оставаться холодным, то тогда термостат неисправен.

Для нормальной работы всей системы охлаждения необходимо своевременно проводить ТО.

Контрольные вопросы.

1. Какие недостатки имеет воздушная система охлаждения?

2. В каких случаях циркуляция охлаждающей жидкости происходит по большому, а в каких по малому кругу?

3. В чем принцип работы термостата?

4. Какие преимущества имеет воздушная система охлаждения? Жидкостная?

5. Какова величина давления, при которой срабатывает паровой клапан

радиатора? Воздушный?

2. СИСТЕМА СМАЗКИ ДВИГАТЕЛЯ

2.1 Назначение системы смазки, виды трения, смазочные материалы, способы смазывания.

Главным назначением системы смазки двигателя является уменьшение износа трущихся поверхностей и механических потерь на трение.

Кроме этого, масло отводит от смазываемых поверхностей тепло и предохраняет их от коррозии.

Виды трения. При относительном перемещении одного тела по другому между ними возникает трение движения. Причинами трения является срезание или скалывание выступов соприкасающихся поверхностей и молекулярное взаимодействие в точках контакта тел.

В зависимости от характера взаимного перемещения тел различают трение скольжения и трение качения.

Для уменьшения трения на поверхности наносят смазочный материал. При этом сухое трение между поверхностями твердых тел заменяется трением между частицами смазочного материала.

Когда трущиеся поверхности полностью разделены жидким смазочным материалом, смазывание называют жидкостным.

Если же смазывание поверхностей частичное, его называют полужидким.

Масло способно растекаться по поверхности металла и образовывать на ней плотно прилипающую неразрывную пленку. Поэтому в случае выдавливания масла из зазора между валом и подшипником скольжения при относительном движении возникает граничное трение: при этом между поверхностями остается тончайший (молекулярный) слой масла.

Наилучшие условия для работы соприкасающихся поверхностей (минимальные потери на трение) при жидкостном трении (коэффициент трения f = 0,002—0,01). Однако условия возникновения именно этого вида трения не всегда достижимы и не всегда желанны из-за уменьшения теплопроводности между трущимися поверхностями. Например, пары стержень клапана – направляющая втулка, поршень – цилиндр работают в условиях граничного трения ( f = 0,05—0,40 ).

При достаточной подаче смазочного материала между взаимодействующими деталями в основном возникает полужидкостное трение (f = 0,01—0,20), при котором нет полного разделения поверхностей взаимодействующих деталей слоем смазочного материала. При таком виде трения обеспечивается необходимая долговечность трущихся деталей и отвод от них тепла.

Нельзя допускать избыточного смазывания и по той причине, что это приводит к попаданию масла в камеры сгорания и на электроды свечи зажигания, вследствие чего увеличивается нагарообразование на днищах поршней, в камерах сгорания и клапанах. А это приводит к перегреву и перебоям в работе двигателя, а также к повышенному расходу масла.

По назначению все смазочные материалы, применяемые в автомобилях, делят на моторные и трансмиссионные масла, а также пластичные смазки.

В обозначении моторного масла (например, М-8Г) первая буква указывает его назначение (М – моторное). Буквы А и Д означают соответственно автомобильное и дизельное масло ; цифра – на кинематическую вязкость масла при 100˚С; вторая буква указывает группу масла (одна из шести А, Б, В, Г, Д, Е). Каждая группа предназначена для двигателя определенного уровня форсирования и содержит разное количество и качество присадок.

Пример: масло М-8А – моторное масло для нефорсированного двигателя.

Индекс при второй букве указывает для какого двигателя масло предназначено: 1 – карбюраторный, 2 — дизель.

Свойства смазочных масел определяются по следующим основным параметрам.

Вязкость характеризует внутреннее трение между частицами масла и является важнейшей характеристикой автотракторного моторного масла. Она должна быть не чрезмерно высокой и не слишком малой. В первом случае повышается трение и увеличиваются потери энергии, кроме того, ухудшается охлаждение деталей. При малой вязкости масло выдавливается из зазоров деталей, что приводит к полужидкостному трению. Вязкость измеряется сантистоксами.

Кислотное число — характеристика агрессивности масла, измеряемая условным количеством щелочи, которое необходимо ввести в порцию масла для его полной нейтрализации.

Другими контролируемыми свойствами масла являются температура застывания, температура вспышки, коксуемость, зольность и прочие.

Инструкции по эксплуатации автомобиля содержат указания на тип масел, наиболее пригодных для данного автомобиля. Например, для автомобилей ВАЗ целесообразно использовать масла: М-8Г₁, М-8Б₁, М-8А.

В состав масел вводят различные присадки – сложные органические или металлоорганические соединения. Присадки меняют вязкостные свойства масла, замедляют процесс образования в масле продуктов окисления, предотвращают коррозию, создавая на поверхностях защитную пленку. Моющие присадки препятствуют осаждению частиц нагара на поверхности деталей, наоборот, эти частицы «взвешены» в масле и попадают в фильтр.

Масла, применяемые в системе смазки двигателей, могут быть

минеральными,

полусинтетическими (Semi - Synthetic)

и синтетическими (Fully Synthetic).

Применение синтетического масла после использования любого другого возможно только после промывки системы смазки с помощью специальных моющих средств. Если соблюдать рекомендованные сроки замены синтетического масла, то в дальнейшем промывка системы смазки не потребуется, так как это масло имеет очень высокие эксплуатационные свойства.

Большое распространение получили всесезонные масла.

Импортные марки масел имеют двойное обозначение, например SAE 10W-30, SAE 15W-40 и т.п., где W - сокращенно от winter - зима, а первая цифра определяет вязкость масла.

Подвод масла к трущимся поверхностям осуществляется с помощью циркуляционных систем смазки или путем добавления масла в состав топлива (3-6% по объему).

Последний вариант смазки используется в маломощных двухтактных двигателях с кривошипно-камерной продувкой (мотоциклы, лодочные моторы). Масло, добавленное в топливо, в смеси с воздухом поступает в кривошипную камеру, где частично конденсируется на деталях цилиндро-поршневой группы и кривошипно-шатунного механизма, а частично попадает в камеру сгорания. В связи с этим к маслам для таких двигателей предъявляются особые требования по зольности и коксуемости. В остальных двигателях применяются циркуляционные системы смазки, в которых масло, подводимое к трущимся поверхностям, собирается, очищается от продуктов износа и повторно подается для смазки деталей.

В современных двигателях из-за наличия различных способов подачи масла к трущимся поверхностям сопряженных деталей смазочная система называется комбинированной и в ней применяются следующие способы смазывания: под давлением, разбрызгиванием и масляным туманом.

Под давлением, создаваемым масляным насосом, масло подводится к коренным и шатунным подшипникам коленчатого вала, вала турбокомпрессора (в дизелях), к подшипникам опорных шеек распределительного вала, к осям коромысел и верхним наконечникам штанг.

В некоторых конструкциях для улучшения смазки организуется принудительный впрыск масла на зеркало цилиндра, а также на внутреннюю поверхность днища поршня с целью его охлаждения. В отдельных конструкциях под давлением смазываются втулки верхней головки шатуна и поршневые пальцы.

Разбрызгиванием масла и масляным туманом смазываются

кулачки распределительного вала,

нижние наконечники штанг,

направляющие втулки клапанов,

зубчатые колеса газораспределения и другие детали.

При вращении коленчатого вала, его кривошипы ударяют по поверхности масла в поддоне картера, при этом образуются масляные брызги и туман, которые попадают на зеркало цилиндров, поршень и поршневой палец. Все движущиеся детали кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов как бы купаются в масле. Этим достигается высокая износостойкость узлов современных двигателей.

2.2 Устройство и работа системы смазки

Основными элементами системы смазки являются

масляный насос,

масляные фильтры,

масляный радиатор.

Масло из поддона 9 картера (рис. 2.1) насосом 7 нагнетается под давлением (0,3 – 0,4) МПа в полнопоточный фильтр 6 тонкой очистки, из которого оно подается в главную магистраль 2, выполненную с двух сторон блока цилиндров в виде продольных (магистральных) смазочных каналов.

Рис. 2.1 Схема системы смазки двигателя.

Из магистральных каналов масло отводится по поперечным каналам 1, 3 к подшипникам коленчатого и распределительного валов и далее к другим точкам смазывания.

Стекая по внутренним отверстиям штанг масло смазывает толкатели и кулачки распределительного вала двигателя.

Для периодического контроля за уровнем масла в поддоне картера служит указатель (щуп).

Особенностью смазочной системы дизеля является то, что в ней имеется два фильтра тонкой очистки: полнопоточный со сменным фильтрующим элементом и неполнопоточный — центрифуга. Они включены между собой параллельно.

На стенки цилиндров дизеля масло поступает разбрызгиванием, где оно снимается маслосъемным кольцом, отводится внутрь поршня и смазывает поршневой палец. От нагнетательной секции насоса масло также подается в гидромуфту привода вентилятора.

Давление масла в смазочной системе определяется по манометру. При засорении фильтра или повышении вязкости масла открывается перепускной клапан и неочищенное масло поступает в главную смазочную магистраль. При этом на щитке приборов загорается сигнальная лампочка.

Вентиляция картера. Для очистки картера двигателя от картерных газов, образующихся вследствие прорыва продуктов сгорания через неплотности поршневых колец и их смешивания с парами масла в картере, необходима вентиляция картера. Удаление картерных газов позволяет поддерживать в поддоне картера атмосферное давление, что предотвращает старение масла, утечку его через уплотнения, а также исключает возможность попадания картерных газов в кабину грузового или кузов легкового автомобиля.

Вентиляция картера может быть открытой - естественной и закрытой - принудительной.

При открытой вентиляции картерные газы отводятся в атмосферу, а при закрытой - во впускной трубопровод. На дизелях ЯМЗ и КамАЗ открытая вентиляция картера осуществляется через сапун лабиринтного типа. Выход отработавших газов и паров топлива из картера двигателя в атмосферу происходит в результате разряжения, возникающего у газоотводящей трубки при движении автомобиля. Сапун лабиринтного типа препятствует уносу масла через газоотводящую трубку, так как, проходя через каналы лабиринта, газо-масляная смесь резко меняет направление своего движения, в результате чего частицы масла отделяются и стекают в поддон.

На двигателях автомобилей ВАЗ применяют закрытую принудительную вентиляцию картера с устройством, обеспечивающим отсос (рециркуляцию) картерных газов во впускной трубопровод, а затем, после их смешения с горючей смесью, поступление их в цилиндры двигателя. Такая система вентиляции является более совершенной, так как в этом случае снижается выброс токсичных веществ, содержащихся в картерных газах, в атмосферу.

2.3 Приборы и механизмы системы смазки

Масляный насос. Для нагнетания масла в магистральные каналы и подачи его под давлением к трущимся деталям узлов и механизмов двигателя служит масляный насос (рис.2.2).

По числу секций он может быть одно- и двухсекционным. Каждая пара зубчатых колес двухсекционного насоса размещается в корпусе 4 (рис. 2.2, а) верхней и корпусе 9 нижней секций насоса, разделенных между собой промежуточной крышкой 1.

Рис. 2.2 Масляный насос (разрез, схема и изометрия).

Ведущие шестерни 6 и 7 соответственно верхней и нижней секций с помощью шпонок крепятся на валу 5 насоса, который приводится в действие от распределительного вала.

В корпусе каждой секции на осях 3 и 8 свободно установлены ведомые зубчатые колеса 2 и 10, которые в паре с ведущими шестернями вращаются в своих корпусах с минимальными радиальными и торцовыми зазорами. При работе насоса (рис. 2.2, б) масло из картера двигателя подается во всасывающие полости верхней и нижней секций, заполняет впадины между зубьями зубчатых колес и далее переносится вдоль стенок корпусов 4 и 9 в полости нагнетания, из которых оно поступает к масляным фильтрам и масляному радиатору (направление потока масла в каждой секции показано сплошными стрелками). Необходимое давление масла, создаваемое верхней секцией насоса (нагнетательной), на входе в главную смазочную магистраль поддерживается редукционным клапаном, отрегулированным на определенное давление и состоящим из плунжера 11 и пружины 12, закрытых пробкой 13. При увеличении давления перепускной клапан открывается и масло из полости нагнетания перепускается во всасывающую полость насоса (направление потока масла показано штриховыми стрелками). Радиаторная секция 10 насоса по маслопроводу подает масло к центрифуге 19, из которой оно постоянно сливается в поддон картера через клапан 16 или проходит в радиатор, если кран маслопровода открыт. Производительность масляного насоса и создаваемое давление в значительной мере зависит от вязкости масла и частоты вращения вала двигателя, которая изменяется в широких пределах. Кроме того, в процессе эксплуатации сопряженные детали двигателя изнашиваются, что приводит к увеличению зазоров между ними и к повышению количества прокачиваемого масла. Чтобы обеспечить бесперебойную подачу масла ко всем трущимся деталям при неблагоприятном сочетании указанных факторов, расчетную производительность масляного насоса увеличивают, а для поддержания требуемого давления в магистрали вводят регулятор, называемый редукционным клапаном.

Масляные фильтры. Чтобы очистить масло от механических примесей, которые появляются из-за изнашивания трущихся деталей, попадания пыли из воздуха, образования нагара и отложения смолистых веществ, применяют фильтры. В смазочных системах используют масляные фильтры грубой и тонкой очистки.

Фильтр грубой очистки масла выполняют пластинчатым. Масло, нагнетаемое насосом, попадает в фильтре в тонкие каналы (0,08—0,1 мм), образуемые фигурными пластинами, собранными на валике фильтра, и, проходя через эти щели, очищается.

Через фильтр грубой очистки проходит все масло.

Фильтр тонкой очистки щелевого типа состоит из корпуса с крышкой, сменного фильтрующего элемента и центральной трубки. Фильтрующий элемент распространенного типа АСФО состоит из набора картонных пластин и прокладок с радиальными каналами на перемычках.

Фильтр центробежной очистки масла состоит из корпуса с осью, на которой установлен ротор с жиклерами, направленными в разные стороны. Под действием момента реактивных сил вытекающих из жиклеров струй масла ротор быстро вращается и по принципу центрифугирования очищает масло. Этот фильтр используют для тонкой очистки или в качестве единственного. Если в смазочной системе через фильтры тонкой очистки проходит только часть масла, то они называются неполнопоточными, а в том случае, если через них проходит все масло, они называются полнопоточными.

На двигателях легковых автомобилей семейства ВАЗ, устанавливается только один полнопоточный фильтр тонкой очистки масла со сменными фильтрующими элементами, изготовленными из бумажной ленты, картона или других материалов. Фильтрация масла осуществляется при просачивании его под давлением через эти элементы.

Масляный радиатор. При нормальном тепловом режиме работы двигателя температура масла должна быть в пределах 65 - 85°С. На грузовых автомобилях при повышенной температуре окружающего воздуха, а также при длительной работе двигателя на больших нагрузках необходимая интенсивность охлаждения масла достигается не только обдувом поддона картера воздухом, но и подачей масла в масляный радиатор. На большинстве легковых автомобилей охлаждение масла происходит только в результате естественной теплоотдачи поверхности поддона картера, обдуваемого встречным потоком воздуха. На грузовых автомобилях устанавливаются масляные радиаторы водяного (маслотеплообменники) или воздушного охлаждения. На двигателе ЗИЛ-130 трубчатый масляный радиатор воздушного охлаждения расположен впереди радиатора системы охлаждения и постоянно включен в смазочную систему посредством маслопроводов.

2.4 Неисправности системы смазки

О неисправности системы смазки свидетельствует повышенное или пониженное давление масла (по показаниям манометра), а также повышенный расход масла. Недостаточная смазка - одна из основных причин появления неисправностей двигателя.

Повышенное давление может быть вызвано несрабатыванием редукционного клапана « в закрытом положении ». Устраняется разборкой и прочисткой клапана.

Пониженное давление может быть следствием нескольких причин:

а) несрабатыванием редукционного клапана « в открытом положении » (заедание устраняется разборкой и прочисткой клапана )

б) износом подшипников коленчатого или распределительного вала

в) износом торцев шестерен масляного насоса.

Низкое давление в системе смазки может быть также по причине недостаточного количества масла в системе, применения некачественного масла. Для устранения неисправности следует проверить уровень масла и в случае необходимости долить, а изношенные узлы и детали надо заменить.

Повышенный расход масла может происходить из-за :

износа поршневых колец;

износа сальников, прокладок;

износа направляющих втулок клапанов;

засорения вытяжной трубы вентилятора картера (повышается давление в картере и масло выдавливается через сальники).

Подтекание масла возможно из-за слабо затянутой сливной пробки в поддоне картера, повреждения уплотнительных прокладок и наружных маслопроводов, износа сальников.

Для устранения неисправности необходимо восстановить герметичность соединений, заменить поврежденные и изношенные прокладки и сальники.

Контрольные вопросы

1. Что понимается под полужидкостным трением?

2. Из каких основных механизмов и приборов состоит смазочная система двигателя?

3. Какие детали двигателя смазываются под давлением?

4. Какие фильтры применяются для очистки масла?

5. Для чего служит и как устроен масляный насос?

6. Для чего необходима и как осуществляется вентиляция картера?

3. ТЕСТОВЫЙ КОНТРОЛЬ

1. При каком давлении пара открывается паровой клапан радиатора?

а) 140—200 кН/м²

б) 79 — 95 кН/м²

в) 1 — 13 кН/м²

2. Для чего в системах смазки необходим масляный радиатор?

а) Охлаждает масло в летнее время.

б) Поддерживает оптимальный температурный режим масла.

в) Накапливает излишки масла из системы.

3. При какой температуре клапан термостата открыт полностью?

а) 94 — 100 °С

б) 88 — 94 °С

г) 73 — 80 °С

4. Для чего в двигателе необходима система смазки?

а) для уменьшения потерь на трение

б) для уменьшения износа трущихся поверхностей

в) для отвода теплоты от трущихся поверхностей

г) всё вышеперечисленное

5. В какой системе охлаждения используются радиатор, вентилятор, термостат, отводящие и подводящие патрубки?

а) в жидкостной

б) в воздушной

6. В каких пропорциях масло добавляют в топливо в карбюраторных двухтактных двигателях с кривошипно-камерной схемой газообмена?

а) 1:60—1:70

б) 1:40—1:50

в) 1:10—1:40

7. Для чего необходим термостат в системе охлаждения?

а) измеряет температуру охлаждающей жидкости

б) при перегреве охлаждающей жидкости открывает паровой клапан радиатора

в) автоматически поддерживает необходимую температуру жидкости в системе охлаждения.

8. Величина давления масла в системах смазки

а) 0,02 - 0.1 Мпа

б) 0,2 – 1,5 Мпа

в) 2,0 – 5,0 Мпа

4. ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ

1) Подготовить сообщение (поиск в Интернете) о системах охлаждения, применяемых на автомобильном транспорте.

2) Сравнить преимущества и недостатки воздушной и жидкостной систем охлаждения.

3) Изучить принцип действия системы смазки автомобиля с помощью методического пособия.

4) Изучить принцип действия и работу жидкостной системы охлаждения автомобиля, используя  методическое пособие.

5) Подготовить сообщение (поиск в Интернете) о разновидностях автомобильных моторных масел, используемых в современном автомобилестроении

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Основная литература

1. Богданов С.Н. Автомобильные двигатели: Учебник для автотранспортных техникумов/ С.Н.Богданов, М.М.Буренков, И.Е. Иванов.-М.: Машиностроение, 2007.- 368с.

2. Вахламов В.К. Автомобили: Теория и конструкция автомобиля и двигателя: Учебник для студ. учреждений сред. проф. образования/ В.К. Вахламов, М.Г. Шатров, А.А. Юрчевский; Под ред. А.А. Юрчевского. – М.: Издательский центр «Академия», 2008. – 816 с.

3. Тарасик В.П. Теория автомобилей и двигателей: Учебное пособие/ В. П. Тарасик, М. П. Бренч. – Мн.: Новое знание, 2008. – 400 с.

4. В.А. Иларионов, М.М. Морин, Н.М. Сергеев и др. Теория и конструкция автомобиля: Учебник для автотранспортных техникумов/– 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 2007. – 368 с.

5. Туревский И. С. Теория автомобиля: Учебное пособие/ И. С. Туревский. – М.: Высш. шк., 2008. – 240 с.

6. Тур Е.Я. Устройство автомобиля: Учебник для учащихся автотранспортных техникумов/ Е.Я. Тур, К.Б. Серебряков, Л.А. Жолобов. – М.: Машиностроение, 2007. – 352 с.

Дополнительная литература

1. Руководство по ремонту, эксплуатации и техническому обслуживанию VW GOLF, 2005г. Профессиональное р/р.

2. Ссылка на сайт: http://www.automn.ru/audi-100/autocategory-6462-10.m_id-6461.m_id2-.html.

3. Руководство к Audi A8, 2003 г., Мастер класс от автомеханика.

Учебное издание

Глебов Вадим Вадимович,

Мухина Мария Вадимовна

Устройство автомобиля

Часть 6

Системы охлаждения и смазки двигателя

Учебно – методическое пособие

Редактор Л.И.Опарина

Подписано в печать 2012г. Печать оперативная

Объем 2,0 п. л. Тираж 100 экз. Заказ

Нижегородский государственный педагогический университет

Полиграфический участок АНО «МУК НГПУ»

603950, Нижний Новгород, ГСП-37, ул. Ульянова, 1

Системы смазки автомобильных ДВС

В некоторых конструкциях для улучшения смазки организуется принудительный впрыск масла на зеркало цилиндра, а также на внутреннюю поверхность днища поршня с целью его охлаждения. Подвод масла под давлением организуется также в охлаждаемых циркулирующим маслом поршнях, к поршням с изменяемой степенью сжатия, гидравлическим толкателям клапанов, механизмам изменения фаз газораспределения и к другим исполнительным механизмам. Остальные подвижные детали двигателя смазываются путем разбрызгивания - каплями, образующимися при вытекании масла из подшипников коленчатого вала и других сопряжений. При этом распределение разбрызгиваемого масла в значительной степени связано с компоновкой двигателя.

В основу большинства систем смазки положен один и тот же принцип, иллюстрируемый рис. 1.24. Масло из поддона 11 (или бака 14) нагнетающим насосом 2 через полнопоточный фильтр 4, подается в масляную магистраль. Давление в ней контролируется манометром 5. Из масляной магистрали м

В качестве насосов в системах смазки, как правило, используются шестеренчатые насосы (прямозубые или косозубые) с шестернями внешнего или внутреннего зацепления (рис. 1.25, а, б)

Рис. 1.24. Схемы систем смазки: а - с мокрым картером; б - с сухим картером; 1 - маслоприемник; 2 - нагнетающий насос; 3, 9 - фильтры; 4 - редукционный клапан; 5 - манометр; 6 - подвод масла к коленчатому валу; 7 - поршень; 8 - распредвал; 10- щуп; 11- картер; 12 - указатель температуры; 13 - радиатор; 14 - бак; 15 - откачивающий насос; 16 - коленчатый вал.

Рис. 1.25. Схемы шестеренных насосов системы смазки: а- с внешним зацеплением; б - с внутренним зацеплением; 1 - разгрузочная канавка; 2 - полость нагнетания; 3 - полость всасывания.

Производительность масляного насоса и создаваемое давление в значительной мере зависит от вязкости масла и частоты вращения вала двигателя, которая изменяется в широких пределах. Кроме того, в процессе эксплуатации сопряженные детали двигателя изнашиваются, что приводит к увеличению зазоров между ними и к повышению количества прокачиваемого масла. Чтобы обеспечить бесперебойную подачу масла ко всем трущимся деталям при неблагоприятном сочетании указанных факторов, расчетную производительность масляного насоса увеличивают, а для поддержания требуемого давления в магистрали вводят регулятор, называемый редукционным клапаном.

В автомобильных двигателях применяются конические, сферические, пластинчатые и цилиндрические редукционные клапаны. На рис. 1.26 показан цилиндрический клапан, который состоит из плунжера 2 и пружины 3, установленных в корпусе 1 с отверстиями. В случае повышения давления в магистрали плунжер 2, сжимая пружину 3, перемещается и обеспечивает перепуск части масла в поддон или во всасывающую полость насоса. Требуемая характеристика клапана достигается соответствующим подбором пружины.

Рис. 1.26. Плунжерный редукционный клапан: 1 - корпус; 2 - плунжер; 3 - пружина.

Редукционные клапаны могут устанавливаться в корпусе насоса на входе в главную масляную магистраль или в конце масляной магистрали. Установка редукционного клапана в корпусе насоса исключает возможность резкого повышения давления на входе в магистраль. Однако в этом случае давление в конце магистрали, под которым смазываются подшипники, может значительно колебаться при изменении гидравлического сопротивления системы и расхода масла. В связи с этим в некоторых системах устанавливают два редукционных клапана - в начале и в конце магистрали. Кроме редукционных в системах смазки могут устанавливаться нагнетательные, впускные, обратные и перепускные клапаны. Давление масла в системах смазки ДВС различных типов и назначения находится в пределах от 0,2 до 1,5 МПа. Большие значения относятся к быстроходным форсированным двигателям. Производительность используемого в системе смазки насоса должна обеспечивать расход масла 13-68 л/кВт • ч. Наибольшие значения используются для форсированных быстроходных двигателей с масляным охлаждением поршней. Объем масла в системах смазки с мокрым картером для двигателей различных типов составляет 0,03-0,48 л/кВт.

Очистка масла от механических примесей в системах смазки осуществляется фильтрами. Наибольшее распространение в двигателях современных автомобилей получили бумажные полнопоточные поглощающие фильтры, улавливающие частицы размером до 0,5 мкм. Для исключения перегрева масла и сохранения нормального теплового режима трущихся пар масло в системе смазки двигателя, особенно в летний период, нуждается в охлаждении. Чаще всего для этого используются воздушно-масляные радиаторы, устанавливаемые перед радиатором системы охлаждения двигателя. С целью снижения вредного воздействия на масло прорывающихся из КС газов (кар-терных газов), а также снижения давления в картере для предотвращения утечек масла из двигателя, картер снабжают системой вентиляции. В настоящее время для минимизации вредных выбросов автомобильными двигателями в атмосферу используют закрытые системы вентиляции картера. Для отвода картерных газов в этих системах картер соединяется с впускным трубопроводом и (или) с воздушным фильтром.

Недостаточная смазка - одна из основных причин появления неисправностей при холодном запуске и прогреве двигателя. Поэтому в холодное время года необходимо внимательнее относиться к моторному маслу - в первую очередь использовать масло с соответствующей вязкостью. Не следует забывать и о качестве масла, определяемом его спецификацией. Масло низкого качества иногда склонно к образованию низкотемпературных отложений на внутренних деталях и поверхностях двигателя, особенно в условиях, когда время прогрева до рабочей температуры существенно возрастает. Кстати, из-за этого зимой частые поездки на короткие расстояния без прогрева двигателя становятся небезопасными - плохое масло вполне способно превращаться в некую загадочную субстанцию, покрывающую стенки толстым слоем мази и забивающую масляные каналы и отверстия. У современных двигателей, обладающих высокой компактностью конструкции, каналы системы смазки, как правило, имеют малые сечения. Из-за этого двигатель очень чувствителен к вязкости масла - если при холодном пуске она слишком велика, масло не будет поступать к подшипникам довольно долго со всеми вытекающими отсюда последствиями. Очевидно, исключить опасность возникновения дефектов можно, применяя синтетические масла со стабильной по температуре вязкостью. Так греть или не греть? Без сомнения, наш краткий анализ процессов в двигателе показывает, что с технической точки зрения прогревать его надо. И даже можно указать, на каких режимах - без нагрузки на холостом ходу, при несколько увеличенной частоте вращения. И до тех пор, пока температура охлаждающей жидкости не поднимется хотя бы до 40 - 50°С (при этом стрелка указателя температуры «страгивается» с нулевого упора, на что требуется в среднем от двух до пяти минут в зависимости от температуры воздуха). Но, к сожалению, подобные рекомендации не учитывают одного весьма важного обстоятельства, приобретающего в последние годы, пожалуй, решающее значение. Речь идет об экологии. Холодный двигатель всегда работает на обогащенной топливной смеси, а при этом резко увеличиваются выбросы CO и CH - основных вредных составляющих выхлопных газов. Это нетрудно проверить на практике: если двигатель прогревается во дворе дома, то запах выхлопных газов будет чувствоваться не только в комнатах квартир первых этажей. Да и время, в течение которого двигатель будет греться до приемлемой температуры, достаточно велико, а значит, количество вредных веществ, выброшенных в атмосферу, тоже окажется немалым. А если не греть и сразу начинать движение? Под нагрузкой в цилиндры будет подаваться больше топлива, значит, тепла при сгорании выделится больше, прогрев будет идти гораздо интенсивнее и займет меньше времени. То есть можно рассчитывать на некоторое снижение вредных выбросов. Именно этим и руководствуются в некоторых странах, запрещая прогревать двигатель после запуска (правда, заметим, что, как правило, это более теплые страны). Да, с технической точки зрения греть двигатель необходимо, чтобы снизить износ деталей, отодвинуть сроки ремонта, сэкономить деньги, наконец. Но с позиции экологии этого нельзя делать - слишком велика плата за подобную экономию. Ведь уже известно, что с экологией шутки плохи - разрушить здесь можно легко и быстро, а на исправление и восстановление уходят многие годы, а то и десятилетия. К сожалению, отечественные двигатели, как правило, плохо приспособлены к движению автомобиля сразу после запуска без прогрева - слишком грубой и несовершенной оказывается конструкция карбюратора, чтобы в этих условиях обеспечить устойчивую работу двигателя. Гораздо лучше обстоит дело у автомобилей с системами впрыска топлива - точное его дозирование не только улучшает работу холодного двигателя, но и уменьшает выбросы вредных веществ. К сожалению, эти системы пока более характерны для иномарок, поскольку ими оснащается лишь незначительная часть отечественных автомобилей. Но и самая современная электронная система впрыска сама по себе не в состоянии значительно снизить вредные выбросы при прогреве двигателя. Даже если автомобиль оборудован системой снижения токсичности выбросов с каталитическим нейтрализатором, ее работа не будет эффективной, пока нейтрализатор не прогреется до рабочей температуры - а на это опять же уходит довольно много времени. Правда, на некоторые модели автомобилей последних лет выпуска устанавливают специальные системы с принудительным электрическим прогревом нейтрализатора, решившие наконец проблему снижения вредных выбросов на стадии прогрева двигателя. К сожалению, таких автомобилей пока единицы. Поэтому в холодное зимнее утро десятки тысяч автомобилей с прогревающимися двигателями ежедневно наносят ощутимый урон и людям и окружающей среде. Конечно, давать в таком непростом деле решительные рекомендации, а тем более запрещать или разрешать - не дело редакции журнала. Мы только можем обрисовать реальную картину того, что происходит при прогреве двигателя. А уже решить, греть или не греть, должен каждый для себя в меру своей гражданской совести. По крайней мере до тех пор, пока за нас это не решит закон.

Глава I МОТОРНОЕ МАСЛО — ОДИН ИЗ ОСНОВНЫХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ДВИГАТЕЛЯ 1. РОЛЬ МАСЛА В СНИЖЕНИИ ТРЕНИЯ И ИЗНОСА ДЕТАЛЕЙ Современный двигатель внутреннего сгорания представляет собой сложный механизм, работоспособность которого зависит от четкого функционирования его различных систем и, в первую очередь, системы смазки. Основное назначение системы смазки — своевременный подвод чистого и, при необходимости, охлажденного моторного масла к трущимся деталям двигателя для уменьшения трения и износа этих деталей за счет создания на их поверхностях прочной масляной пленки. Средняя площадь поверхностей трения деталей современного автомобильного двигателя типа ЯМЗ-238 составляет только по цилиндрам примерно 10000 см2, а количество смазываемых деталей более 200. Наиболее характерными режимами смазки являются: жидкостная или гидродинамическая (коэффициент трения f=0,002—0,01); полужидкостная (/=0,01—0,20) и граничная смазка (смазанные поверхности / = 0,05—0,40; несмазанные окисленные поверхности /=0,20—0,8). Жидкостная гидродинамическая смазка имеет место при наличии гидродинамического или гидростатического эффекта, а также эффекта 'вязкоупругости. В этом случае сила трения определяется только внутренним трением в слое смазки и зависит от ее вязкости. Схема процесса гидродинамической смазки показана на рис. 2. При движении одной из смазываемых поверхностей, например, шейки коленчатого вала, отделенной от сопрягаемой поверхности подшипника незначительной прослойкой смазки, эта поверхность увлекает за собой тончайший слой масла, прилипший к ней за счет явления смачивания. Неподвижная поверхность также удерживает возле ое-

Сущность процесса смазки состоит в том, что молекулы масла, распространяясь по трущимся поверхностям, смачивают их. Те слои молекул, которые непосредственно контактируются с трущимися поверхностями, перемещаются вместе с ними, и трение происходит в основном между слоями молекул. Такой вид трения называется жидкостным, и к нему необходимо стремиться. При этом минимальная толщина масляного слоя должна быть больше суммы шероховатостей трущихся деталей.

Основные свойства смазочных масел. Вязкость характеризует внутреннее трение между частицами масла и является важнейшей характеристикой автотракторного моторного масла. Она должна быть не чрезмерно высокой и не слишком малой. В первом случае повышается трение и увеличиваются потери энергии на него, кроме того, ухудшается охлаждение деталей, при малой вязкости масло выдавливается из зазоров деталей, что приводит к полужидкостному трению. Вязкость измеряется сантистоксами.

Кислотное число — характеристика агрессивности масла, измеряемая условным количеством щелочи, которое необходимо ввести в порцию масла для его полной нейтрализации.

Другими контролируемыми свойствами масла являются температура застывания, температура вспышки, коксуемость, зольность и прочие.

Для карбюраторных двигателей применяются масла марок: АКЗп-6 (М6Б), АСп-6 (М6Б), АС-8 (М8Б), АКЗп-10 (М10Б), АКп-10 (М10Б) и др.

Для дизелей применяются масла марок ДС-8 (М8Б, М8В), ДС-11 (М10Б) и другие. В марках буквы А, М и Д означают соответственно автомобильное, моторное и дизельное масло; буква С — способ очистки; буква 3 — наличие специального загустителя; буква «п» — наличие присадок. Цифра — показатель кинематической вязкости в сантистоксах (при 100 °С).

Фильтр грубой очистки масла выполняют пластинчатым. Масло, нагнетаемое насосом, попадает в фильтре в тонкие каналы (0,08—0,1 мм), образуемые фигурными пластинами, собранными на валике фильтра, и, проходя через эти щели, очищается. Через фильтр грубой очистки проходит все масло (100%). Фильтр тонкой очистки устраивают щелевого типа. Он состоит из корпуса с крышкой, сменного фильтрующего элемента и центральной трубки. Фильтрующий элемент распространенного типа АСФО состоит из набора картонных пластин и прокладок с радиальными каналами на перемычках. Через фильтр тонкой очистки проходит небольшая часть масла.

Фильтр центробежной очистки масла состоит из корпуса с осью, на которой на подшипнике установлен ротор с жиклерами, направленными в разные стороны. Под действием момента реактивных сил вытекающих из жиклеров струй масла ротор быстро вращается и по принципу центрифугирования очищает масло. Этот фильтр используют для тонкой очистки или в качестве единственного (например, в двигателе ЗИЛ-130 позднейших выпусков).

Масляной радиатор служит для охлаждения масла при чрезмерном его нагреве в жаркое время или в тяжелых условиях работы. Он может быть двух видов: воздушно-масляный радиатор, охлаждающий масло воздухом, проходящим через радиатор, и устанавливаемый ниже радиатора жидкостного охлаждения; водо-масляный радиатор, связанный с системой охлаждения и охлаждающий масло потоком воды, омывающей радиатор (его размещают в любом месте двигателя).

Рис. 26 Схема системы смазки двигателя 1 - канал подачи масла к газораспределительному механизму; 2 - главная масляная магистраль; 3 - канал подачи масла к подшипникам коленчатого вала; 4 - картер двигателя; 5 - фильтрующий элемент; 6 - корпус масляного фильтра; 7 - масляный насос; 8 - маслоприемник с сетчатым фильтром; 9 - поддон картера; 10 - пробка для слива масла

Система смазки (рис. 26) состоит из:

• поддона картера,

• масляного насоса с маслоприемником,

• масляного фильтра,

• каналов для подачи масла под давлением, просверленных в блоке цилиндров, головке блока и в других деталях двигателя.