Следующая система, с которой мы познакомимся, называется системой смазки дви­га­те­ля. Все трущиеся детали любого механизма подвержены сильному износу. В ДВС таких деталей довольно много. Для этого достаточно вспомнить про кривошипно-шатунный механизм и газораспределительный механизм двигателя автомобиля. Вся работа этих механизмов соп­ро­вож­да­ет­ся процессами трения. Кроме повышенного износа деталей, трение сопровождается потерей полезной энергии, вырабатываемой двигателем автомобиля ( см. устройство дви­га­те­ля автомобиля ), а также значительным перегревом самих деталей.

Взять тот же поршень ( см. работа поршня ) с цилиндром. Условия, в которых они «работают», заставляют поршень силь­но нагреваться, и он без должной смазки просто застрянет в цилиндре от чрез­мер­но­го перегрева и расширения, а сам двигатель придет в негодность.

Для устранения всех этих от­ри­ца­тель­ных явлений, связанных с трением, в ДВС предусмотрена система смазки дви­га­те­ля. Она выполняет три функции: смазка всех подвижных элементов, охлаждение их и очистка всех трущихся поверхностей и деталей от металлического мусора, об­ра­зу­ю­ще­го­ся в результате износа.

Само масло в двигателе хранится внизу в своеобразной емкости, называемой поддон. Чтобы подать масло к трущимся деталям вверх предусмотрен масляный насос двигателя. Он также приводится в действие за счет вращения коленчатого вала. Масло через него попадает под давлением в фильтр очистки. И уже после фильтра очистки по многочисленным каналам, предусмотренным в конструкции самого двигателя, и с помощью подвижных деталей, попадает к трущимся поверхностям, образуя между ними микропленку. За счет нее и уменьшается процесс износа. Излишки, а также отработавшее масло самопроизвольно стекает обратно в поддон. И так — по новому кругу. В этом состоит работа системы смазки двигателя.

В более мощных двигателях в этот круг включен такой элемент, как радиатор. Он позволяет быстрее и больше охлаждать масло.

Для контроля уровня масла в ДВС пре­дус­мот­рен щуп.

Так как поддон находится под двигателем, и сама система смазки двигателя автомобиля работает под давлением, невозможно контролировать уро­вень масла в системе, как, например, в топливном баке автомобиля через горловину. А щуп, вы­пол­нен­ный в виде длинного стержня, позволяет это легко сделать. На его конце предусмотрены метки, по­ка­зы­ва­ю­щие уровень масла. Обычно их две — по­ка­зы­ва­ю­щие максимальный и минимальный уро­вень.

Для контроля работы системы смазки дви­га­те­ля автомобиля, на панели управления в кабине имеется датчик давления масла. Перепад давления может быть вызван слишком низким или высоким уровнем масла, нарушением герметичности сис­те­мы, а также чрезмерным засорением масляного фильтра. На последний случай в системе пре­дус­мот­рен перепускной клапан, который позволяет про­пус­кать масло, минуя фильтр при его засорении. Сделано это для того, чтобы водитель смог доехать на машине своим ходом до ближайшего автосервиса или магазина с запчастями. А степень загрязнения масла также можно всегда определить по щупу. Для этого достаточно его вытащить и прислонить конец к белой материи или бумаге. Если на оставшемся следе заметны мелкие соринки, а сам цвет ближе к черному — значит масло пора менять. Основные неисправности системы смазки двигателя будут рассмотрены далее в статье.

Устройство системы смазки двигателя

В устройство системы смазки двигателя традиционно входит несколько компонентов, таких как поддон картера, снабженный пробкой для слива; насос для прокачивания по системе масла со специальным редукционным клапаном; маслоприемник с фильтром; специальный масляный фильтр с системой предохранительных и перепускных клапанов; каналы в головке и блоке цилиндра, а также в коленчатом и распределительном вале; датчик, показывающий давление масла, и, естественно, горловина для залива масла. Некоторые модели двигателей вдобавок ко всему вышеперечисленному имеют масляный радиатор.

Поддон картера – это, по сути, надежный резервуар, в котором хранится масло. Для того чтобы контролировать уровень масла в поддоне, конструкцией предусмотрен щуп, на который нанесены пометки максимально и минимально допустимого уровня масла в поддоне. Через маслоприемник масло поступает к масляному насосу. На пути к насосу масло проходит через специальный сетчатый фильтр, который способен задержать инородные частицы, идущие к насосу с током масла. По конструкции маслоприемник может быть неподвижным или же плавающего типа. В современных легковых автомобилях емкость системы смазки двигателя колеблется от 3,5 до 7,5 литров. В технической документации к автомобилю напротив емкости системы смазывания пишут, как правило, две цифры. Одна показывает емкость собственно системы смазки двигателя, а вот вторая – это емкость с учетом объема масляного фильтра.

Масляный насос двигателя

Масляный насос двигателя предназначен для создания определенного уровня давления масла в системе смазывания, которое необходимо для подачи масла к трущимся поверхностям; в зависимости от двигателя давление масла колеблется в диапазоне от 2 до 15 бар. Масляные насосы двигателя различаются по тому, откуда они получают привод. Есть насосы, получающие привод от коленчатого вала, распредвала или же от дополнительного приводного вала.

В легковых автомобилях, как пра­ви­ло, используют шестеренчатые насосы из-за их простоты конструкции и не­вы­со­кой стоимости. По особенностям внут­рен­не­го строения и принципу действия насосы делят на насосы с внутренним или наружным зацеплением. В первом случае шестеренки располагаются внутри одна в другой, во втором случае – все шестерни находятся рядом друг с дружкой. Исходя из этих особенностей, насосы с внут­рен­ним зацеплением более компактны и по этой же причине наиболее часто ис­поль­зу­е­мы на практике. Ведущую шестерню насоса устанавливают на приводном ва­ле, ведомая же шестерня вращается свободно. Поскольку при установке шестеренок предусматривается небольшой зазор, то во время работы двигателя шестерни, вращаясь, захватывают масло из поддона и по впадинам в зубьях масло поступает в магистраль. Чем выше частота вращения коленчатого вала, тем выше давление масла, производимое насосом, в то же время потребление масла собственно двигателем возрастает незначительно. Подсчитано, что работа шестеренок масляного насоса может отнять до 8% мощности двигателя автомобиля, и это в современных двигателях стало большой проблемой. С целью уменьшить потерю мощности двигателя из-за работы масляного насоса двигателя разработаны насосы нового поколения, которые могут поддерживать нужное давление, при этом не важно, какая частота оборотов двигателя, а само давление имеет более высокое значение. К таким насосам относится насос с маятниковыми золотниками, героторный насос, а также пластинчатый или шиберный насосы. Сейчас многие автомобили имеют так называемый двухсекционный масляный насос двигателя. В таком насосе первая секция отвечает за подачу масла в систему, а вторая предназначена для подачи масла ис­клю­чи­тель­но в масляный радиатор. Конструкторы, разрабатывая масляные насосы двигателя, про­из­во­дят расчет производительности насоса так, чтобы при самых неблагоприятных условиях давления масла хватало для обеспечения смазки между трущимися деталями. Однако бывают ситуации, когда при непрогретом двигателе давление может зашкалить и превысить все допустимые нормы. Для предотвращения таких ситуаций в систему смазки двигателя внесена специальная деталь, которая называется редукционным клапаном.

Редукционный клапан служит для препятствия разрушительного действия вы­со­ко­го давления масла на элементы системы смазывания. Если давление превысило допустимую норму, то в редукционном клапане плунжер начинает сжимать пружину, вследствие этого происходит смещение самого плунжера, масло стекает в картер; как только давление пришло в норму под действием пружины плунжер возвращается на свое место и перекрывает свободный ход масла назад в картер. Естественно, что величина допустимого давления зависит от пружины, а точнее, ее жесткости. Редукционный клапан устанавливают на выходе из масляного насоса двигателя, а в некоторых случаях клапан дублируют в самом конце магистрали, по которой идет масло под давлением, и это позволяет сглаживать колебания давления, а также уменьшает расход масла.

Как бы хорошо не работала система, однако, со временем качество масла падает. Происходит засорение масла мелкими частицами металла, которые появляются вследствие износа металлических деталей двигателя, а также частицами нагара, образовавшимися на стенках цилиндров. К тому же при высоких температурах происходит процесс коксования масла и образуются частицы лаков и различных смол. Понятно, что все эти примеси не улучшают работоспособность двигателя. С целью минимизации вредного воздействия час­тиц металла, нагара и смол в системе смазывания предусматривается установка масляного фильтра.

В летнюю жару в условиях жесткой эксплуатации автомобиля масло нагревается до такого состояния, что становится очень жидким и, как следствие, давление в системе падает. По этой причине в систему включают узел, отвечающий за поддержание рабочей тем­пе­ра­ту­ры масла – масляный радиатор. Принципиально радиаторы могут быть двух типов: с воздушной и жидкостной (как вариант, водяной) системой охлаждения. В случае воз­душ­но­го охлаждения масляный радиатор ставят прямо перед радиатором системы охлаждения. Таким образом, идущий навстречу автомобилю поток воздуха охлаждает масло в системе смазывания. В случае же жидкостного охлаждения, масляный радиатор является ком­по­нен­том общей системы охлаждения, что очень благоприятно влияет на постоянство тем­пе­ра­ту­ры масла, к тому же, в холодное время года весьма полезна такая система для обеспечения запуска двигателя. Особенностью этой системы является наличиетермостата, который не дает возможности маслу поступать в радиатор, пока оно не наберет рабочую температуру. Существуют и более простые системы, где водитель определяет са­мос­то­я­тель­но, надо ли охлаждать масло, и просто открывает или закрывает краник подачи масла в радиатор.

С целью облегчения для водителя контроля давления масла на приборную доску выносится лампочка красного цвета, которая своим морганием, а затем и постоянным свечением сигнализирует о снижении давления масла в системе. Лампочка соединена с датчиком давления масла. В современных автомобилях очень часто показания датчика давления масла идут и в бортовой компьютер, который может остановить двигатель при достижении критических показателей давления масла в системе. Кроме того, зачастую датчик передает информацию не только о давлении, но и об уровне и температуре масла.

В двигателе существуют зазоры между цилиндром и кольцами, через них в картер попадают пары топлива, а также отработанные газы. Эти «поступления» очень плохо влияют на состояние масла, поскольку разжижают само масло, не благоприятствуют качеству масла при воздействии воды вместе с соединениями серы, содержащейся в отработанных газах. К тому же газы создают лишнее давление в картере и выдавливают оттуда масло наружу через все возможные уплотнители. Такая ситуация очень характерна для изношенных двигателей. Для уменьшения отрицательного эффекта паров и газов, проникающих в картер, в системе предусмотрена система принудительной вентиляции картера, состоящая из мас­ло­от­де­ли­те­ля, клапана и системы трубок. Воздух попадает в картер, смешивается с парами и через клапан направляется к впускному коллектору. Количество поступающего воздуха в картер находится в прямой зависимости от величины оборотов двигателя – чем выше обороты, тем больше воздуха поступает. Маслоотделитель не дает мелким частичкам масла в виде тумана уходить из системы – масло, находящееся в виде тумана, сначала конденсируется, а затем стекает в поддон картера. 

Работа системы смазки двигателя

Рассмотрим работу системы смазки двигателя. Различные части и детали двигателя работают в совершенно различных условиях, поэтому и смазывание этих узлов происходит разными способами. В одних случаях это – подача масла под высоким давлением, в других масло поступает самотеком или же разбрызгивается. Системы, в которых смазка про­из­во­дит­ся несколькими принципиально различными способами, получила название ком­би­ни­ро­ван­ной.

Циркуляция масла по системе обес­пе­чи­ва­ет­ся за счет работы масляного насоса. Масло под давлением проходит через фильтр и направляется к подшипникам ша­ту­нов и коленчатого вала, пальцам, опорам и кулачкам распределительного вала, а также к коромыслам привода клапанов. Также масло может поступать к валу тур­бо­комп­рес­со­ра, во внутреннюю часть поршней (для охлаждения), а также в гидротолкатели кла­па­нов. Масло необходимо и на внутренней поверхности цилиндров. Туда оно попадает через отверстия в головке шатуна. Масло на внутренней поверхности цилиндра играет важную роль, снижая трение, а также обес­пе­чи­вая свободное перемещение мас­ло­съем­ных и компрессорных колец.

После смазывания деталей масло сте­ка­ет в поддон картера, где под действием постоянно вращающегося кривошипно-шатунного механизма масло постоянно раз­брыз­ги­ва­ет­ся, превращаясь в масляный туман. Масло оседает на деталях, собирается в капли и, в конце концов, вновь стекает в поддон картера. На этом работа системы смазки двигателя заканчивается и цикл начинается с начала.

Неисправности системы смазки двигателя

Признаки неисправности системы смазки двигателя – понижение или повышение выше нормы давления масла, а также снижения качественных показателей самого масла из-за его чрезмерного загрязнения.

Что касается снижения давления масла, то первое что надо сделать – проверить уровень масла в системе – возможно вследствие подтекания в местах соединений или же загрязнения масляного фильтра или же просто износа масляного насоса произошла утечка масла, и устранить причину можно попросту долив масло в систему. Однако надо помнить, что если течь существует, ее нужно устранять, и чем быстрее это будет сделано, тем лучше. Чтобы выявить течь, следует внимательно осмотреть соединения в районе крышки клапанного механизма, блока цилиндров, крышки привода распредвала, также следует осмотреть очень внимательно крышку горловины для залива масла, уплотнитель щупа, масляный фильтр и штуцер масляного датчика. Проверять уровень масла следует после того как мотор некоторое время поработает. Однако после остановки двигателя надо подождать 3-5 минут, чтобы масло успело стечь в поддон.

Одной из причин падения уровня масла может быть износ сальников стержневых клапанов. Также могут износиться поршневые кольца; кстати, очень часто кольца не изнашиваются, а закоксовываются, могут износиться сами поршни или канавки в них. Также довольно-таки часто из строя выходят стержни клапанов и направляющие их втулки. Кроме того могут закоксовываться сами прорези масляных колец. Все эти неисправности ведут к перерасходу масла, а также к падению давления масла.

Ничем не лучше для системы смазывания и избыточное давление. Его причиной может стать использование неподходящего масла, то есть масла с другой вязкостью, засорение маслопровода или же выход из строя редукционного клапана.

Под действием центробежной силы на стенках каналов, по которым течет масло, откладываются продукты горения, а также мелкая металлическая пыль, образовавшаяся от износа металлических частей. Сечение канала постоянно сужается, и в итоге к трущимся частям двигателя поступает недостаточное количество масла. Загрязнение каналов также может происходить из-за использования масла низкого качества или же масла, не подходящего для работы данного двигателя; а также причиной засорения может быть интенсивная эксплуатация двигателя и несвоевременная замена масла.

Чрезвычайно опасно закоксовывание каналов подвода масла к гидрокомпенсаторам. В этом случае гидрокомпенсатор перестает функционировать, он заклинивает, и клапан попросту выбивается поршнем двигателя. Это чревато не только разрушением клапана и гидрокомпенсатора, но может привести к повреждению поршня, шатуна и даже рас­пред­ва­ла, кроме того в некоторых случаях могут появиться трещины в головке блока цилиндров. К подобному результату (разрушение головки цилиндров) могут привести и забитые каналы гидронатяжителей, которые обеспечивают натяжение ремней и цепей, относящихся к приводу распредвала.

Иногда отказывает сам датчик давления масла. В этом случае опытные ав­то­мо­би­лис­ты предлагают поступать следующим образом: датчик выкручивается, а к его штуцеру подключается манометр, по показателям которого и делают вывод об истинном давлении масла в системе, ну а за одно, и об исправности данного датчика.

Выше были приведены основные неисправности системы смазки двигателя, которые встречаются на практике наиболее часто.