Лабораторная работа «Смазочная система»

Рис. 1. Смазочная система и система вентиляции картера двигате­ля автомобиля ГАЗ-З1029:

1 и 14 — шланги; 2 — воздушный фильтр; 3 — фильтрующий элемент; 4 — крыш­ка коромысел; 5 — масляный фильтр; 6 — датчик аварийного давления масла; 7 — предохранительный клапан масляного радиатора; 8 — запорный кран масля­ного радиатора; 9 — масляный насосс маслоприемником; 10 — пробка сливного отверстия картера двигателя; 11 — масляный радиатор; 12 — датчик давления масла; 13 — золотниковое устройство вентиляции картера; — картерные газы; —чистый воздух; — - масло

Далее через зазоры между бобышка­ми поршней и верхней головкой шатуна масло попадает на поршневыепальцы. Для смазывания втулки и пальца в верхней головке шатуна имеется отверстие, через которое масло попадаетвнутрьвтулки верхней головки шатуна. При движении поршня к НMTмаслосъемные кольца снимают с зеркала цилиндров излиш­ки масла, которое через отверстия в кольцевых канавках головки поршня с силой выбрасывается внутрь поршня и, попадая на поршневыепальцы, смазывает их. Стекая вниз, масло попадает на вращающийсяколенчатый вал и разбрасывается им в разные сто­роны,создавая в картере масляный туман. Масло, выдавливаемое из зазоров шатунных шеек, тоже разбрызгивается.

Копорным шейкам распределительного вала масло подается поканалам.От задней опорной шейки идет канал, по которому маслоподается в полую ось коромысел и далее через радиальные сверленияк втулкам коромысел. В коротком плече коромысла имеетсяпродольный канал, который выходит в резьбовое отверстие регулировочного болта, служащее для регулировки теплового зазорав клапанном механизме. В средней части болта снару­жи имеется кольцевая проточка, к которой подходит канал в пле­чекоромысла. Регулировочный болт со стороны головки имеет продольныйканал. Радиальное отверстие соединяет этот канал с Кольцовой проточкой болта. Через эти каналы масло под давлени­ем подается на верхний наконечник штанги и смазывает его.

Излишкимасла по штанге стекают вниз и попадают внутрь толкателей,ачерез два отверстия сбоку толкателей масло самотеком выходити смазывает направляющие втулки толкателей. В момент ходавниз нижней части толкателей эти отверстия выходят из на­правляющихвтулок, и масло, выходящее из этих отверстий, смазы­ваеткулачки распределительного вала.

На передней опорной шейке распределительного вала снаружи имеются полукольцевые проточки, а также канал, выходящий наторцевуюсторону передней опорной шейки. Через этот канал и полукольцевыепроточки на шейке масло пульсирующей струейподаетсяна ромбообразную шайбу, удерживающую распределительныйвал от осевого смещения. Для смазывания распределительныxзубчатых колес в подшипнике передней опорной шейки имеетсяканал, от которого через трубку масло пульсирующей

струейподается на зубчатые колеса.

Всмазочной системе имеется три клапана: редукционный в масляномнасосе, перепускной в масляном фильтре и предохранительный в приводе масляного радиатора.

Редукционный клапан служит для ограничения максимально­го давления в смазочной системе двигателя. Масляный насос по­дает в смазочную систему значительно больше масла, чем это тре­буется, вызывая повышенное давление. Особенно это имеет ме­сто в холодное время года, когда двигатель не прогрет до нор­мальной температуры. Повышенное давление может привести к выдавливанию прокладок, разрыву трубопроводов. Для ограниче­ния максимального давления и предохранения приборов и дета­лей смазочной системы устанавливают редукционный клапан. Кроме того, при эксплуатации автомобиля сопряженные пары из­нашиваются. Зазор между ними увеличивается (особенно в ко­ренных и шатунных подшипниках КШМ, подшипниках распреде­лительного вала), расход масла увеличивается, давление падает. Редукционный клапан уменьшает перепуск масла и поддержива­ет нормальное максимальное давление в смазочной системе дви­гателя.

Перепускной клапан устанавливают в центральном трубча­том стержне, он предназначен для перепуска неочищенного масла в случае загрязнения фильтрующего элемента. При чис­том фильтрующем элементе разница давлений в корпусе филь­тра перед фильтрующим элементом и внутри центрального стер­жня после прохождения масла через фильтрующий элемент не превышает 10...20 кПа. При загрязнении фильтрующего элемен­та сопротивление течению масла увеличивается и давление сни­жается. Если давление достигает 60...70 кПа, то перепускной клапан открывается, пропуская часть неочищенного масла в главную масляную магистраль.

Предохранительный клапан устанавливают в системе масля­ного радиатора. При открытии краника включения масляного ра­диатора масло сдвигает шариковый клапан, сжимая пружину, масло поступает в масляный радиатор и, пройдячерез сердцеви­ну радиатора, сливается обратно в поддон картера двигателя. Нормальное давление масла в смазочной системе должно состав­лять 0,2... 0,4 МПа.

При работе двигатель может перегреваться, что приводит к разжижению масла и падению давления. Масляный радиатор включен в смазочную систему параллельно, из главной масляной магистрали в него отводится около 20 %масла. Если произойдет сильное разжижение, то большая часть масла начнет поступать в радиатор.

К трущимся поверхностям масла будет подаваться недостаточ­но, что может привести к выплавлению коренных и шатунных подшипников.Для предотвращения этого имеется предохранительныйклапан. Если давление масла менее 70...90 кПа, то пружина прижмет шарик к седлу и прекратит подачу масла в масля­ныйрадиатор,хотя краник включения радиатора останется открытым.

Контрольза работой смазочной системы осуществляетсяс помощью указателя давления масла, датчик которого установлен в главноймасляной магистрали, и сигнализатора аварийного давления,который расположен на щитке приборов.

Уровеньмасла в картере двигателя контролируется спомощьюмасломернойлинейки.

Наавтомобилях ЗИЛ-433100, -130, ГАЗ-53А, а также на автомобилях марки КамАЗ установлены двухсекционные масляные насосы.

Двухсекционный масляный насос состоит из корпуса верхней секции, в котором установлены ведущее и ведомое зубчатые колеса,находящиеся в постоянном зацеплении. Ведущее зубчатое колесо с помощью шпонки закреплено на ведущем валу. На отдельнойоси свободно установлено ведомое зубчатое колесо. Верхняясекция закрыта крышкой. В крышке располагается ре­акционныйклапан, состоящий из плунжера, пружины и пробки.Плунжерперекрывает канал, соединяющий полости низкого ивысокогодавления.

Спомощью болтов к корпусу верхней секции крепится корпус нижнейрадиаторной секции.

Ведущийвал проходит через крышку верхней секции, на его концеспомощью шпонки установлено ведущее зубчатое колесо нижнейрадиаторной секции, которое находится в постоянномзацеплении с ведомым зубчатым колесом, свободно вращающимся на оси.В корпусе нижней секции установлен перепускной клапан,состоящий из шарика, пружины и пробки. Пружина прижимаетшарик, перекрывая отверстие, через которое посредством каналанагнетательная полость сообщается с полостью всасыва­ния.

Масло из поддона картера двигателя поступает в маслоприемник,которыйсостоит из корпуса, приемной трубки, сетчатого фильтpaдля грубой очистки масла. Сетка крепится на корпусе с помощьюпружины. Если сетка чистая, масло свободно проходит и через трубку поступает в масляный насос. Если сетка загрязне­на, то вобласти заборной трубки создается разрежение и концы сеткиотходят от корпуса. Через образовавшиеся щели нефильтрованноемасло проходит в масляный насос.

При работе двигателя ведущее зубчатое колесо обеих секций масляного насоса вращается по часовой стрелке, а ведомое—против. В верхней части корпуса (условно) при вращении зубча­тых колес при выходе зубьев из зацепления между ними создает­ся разрежение, и туда из поддона поступает масло. Вращаясь, зубчатые колеса переносят масло далее. В нижней части (полость высокого давления) зубья входят в зацепление, выдавливая мас­ло,которое под давлением поступает в канал. Для ограничения давления нагнетательная секция имеет редукционный клапан. Еслидавление в полости высокого давления окажется выше, чем то,на которое отрегулирована пружина, плунжер, сжимая пружи­ну, отойдет от седла и часть масла из полости высокого давления поступит в полость всасывания.

Радиаторная секция масляного насоса работает аналогично, но перепускной клапан начинает перепускать масло в тот момент, когда кран включения масляного радиатора закрыт. Это необхо­димо для уменьшения сопротивления вращению зубчатого коле­са и сокращения расхода мощности двигателя.

Фильтры тонкой очистки масла предназначены для очист­ки масла от частиц размером до 1 мкм. В зависимости от матери­ала фильтрующего элемента они разделяются на бумажные, кар­тонные и фильтры споглощающими массами. Бумажные фильт­ры обеспечиваютвысокую степень очистки, но быстро загрязня­ются и требуют частой замены фильтрующего элемента.

В настоящее время большое распространение получили полно­поточные бумажные фильтры тонкой очистки с фильтрую­щим элементом из специальнойбумажнойленты, собранной в гармошку. Масло, проходя через поры бумаги, освобождается от механических частиц размером до 1 мкм.

ВдвигателяхЗМЗ-4025, -4026 автомобилей «ГАЗель» и ГАЗ- 31029 «Волга» устанавливают полнопоточные фильтры сбумаж­ным или хлопчатобумажным фильтрующим элементом. Через фильтр проходит все масло, перекачиваемое масляным насосом.

Основные детали фильтра (рис. 2): корпус 3, фильтрующий элемент 9,перепускной клапан 5, Корпус из алюминиевого сплава привалочной плоскостью через паронитовую прокладку четырьмя шпильками крепится к блоку цилиндров двигателя. В нижнюю часть корпуса ввернут центральный стержень 2 трубчатого сечения. В стержне имеется четыре ряда отверстий. Верхний ряд отверстий находится над фильтрующим элементом 9и над клапаном 5.

Перепускной клапан 5 установлен в канале центрального стержня и состоит из текстолитовой пластинки, седла, пружины и упора пружины.

В нижней части корпуса имеется отверстие для слива масла, закрываемое пробкой 1, и отверстие, в которое ввернут датчик 10 аварийного давления масла. В верхней части корпусa имеется отверстие, в которое ввернут датчик 4 давления масла (и двигателях ЗМЗ-402 и - 4021 автомобилей «Волга» это отверстие закрыто пробкой, а датчик указателя давления масла ввернут в главную масляную магистраль). В верхней части корпуса имеет­сябобышкадляприсоединения трубки подвода масла к фильтруотмасляного насоса. Корпус фильтра закрывает алюминиевая крышка, которая крепится к центральному стержню колпачковой гайкой 7.В проточку крышки заложена резиновая уплотнитель­ная прокладка. Гайка крышки уплотнена фибровой прокладкой.

Рис. 2. Масляный фильтр автомобилей семейств «ГАЗель» и «Волга»:

I - пробка сливного отверстия; 2 — стержень: 3 — корпус: 4 — датчик давления масла: 5 — перепускной клапан; 6 — уплотнительная прокладка; 7 — колпачковая гайкка; 8 — крышка; 9 — фильтрующий элемент; 10 — датчик аварийного давления масла; — масло, поступающее из масляного насоса; — масло, прошедшее через фильтрующий элемент; — масло, миновавшее фильтрую­щий элемент

Сменный фильтрующий элемент надет на центральный полый стержень 2. Сверху фильтрующий элемент уплотнен прокладкой 6, а снизу — прокладкой с пружиной.

Масло поступает в корпус фильтра по трубке из масляного насоса, просачиваясь через поры фильтрующего элемента, далеепоступает к центральному стержню, проходит через отверстия внутрь стержня и через канал в привалочной плоскости нагнета­ется в главную масляную магистраль.

При чистом фильтрующем элементе перепад давлений из-за сопротивления перед фильтрующим элементом и внутри стерж­ня составляет 10...20 кПа. При этом все масло проходит через фильтрующий элемент. По мере засорения фильтрующего эле­мента сопротивление увеличивается, и когда давление составит 70...90 кПа (для двигателей ЗМЗ-402 и -4021 автомобилей «Волга» 60….70 кПа), открывается перепускной клапан и масло поступает внутрь центрального стержня мимо фильтрующего элемента, а оттуда в главную масляную магистраль картера двигателя.

В двигателях вместо масляных фильтровсосменными картон­ными фильтрующими элементами применяют фильтры тонкой очистки центробежного типа. В двигателях ЗИЛ-5301 и -508.10 устанавливаюттолькополнопоточные фильтры центробежной очистки масла. В двигателях ЗИЛ-645 автомобилей ЗИЛ-433100, ЯМЗ-740 и автомобилей марки КамАЗ фильтры центробежной очистки включены в смазочную систему параллельно, через них проходит примерно 15...20%масла от объема, которое нагнетает в главную масляную магистральмасляный насос. В этих двигате­лях фильтры центробежной очистки очищают масло, которое поступает для охлаждения в масляный радиатор и, пройдя через него, стекает в поддон картера двигателя.

Преимуществом фильтров центробежной очистки по сравне­нию сфильтрами со сменными картонными фильтрующими эле­ментами являются отсутствие сменных элементов, высокая филь­трующая способность при небольшом сопротивлении, небольшие размеры. Недостатком центробежного маслоочистителя являются резкое ухудшение фильтрации при понижении температуры мас­ла и повышении вязкости и ухудшение качествамаславследствие отфильтрации присадок.

Центробежный маслоочиститель состоит из корпуса 10(рис.3),который болтами крепится к правой передней части блока цилиндров,и ротора 5, установленного на оси 6маслоочистителяна опорном шариковом подшипнике 7. Крышка ротора уплотнена на оси с помощью прокладки 11 и шайбы 12. Ротор закрывается колпаком 1. Кроме того, имеются отсечной 8 и сливной 9клапаны.

Масло из картера двигателя подается в центробежный маслоочистительрадиаторной секцией масляного насоса. Ротор маслоочистителявращается на радиальном шарикоподшипнике, который для предотвращения осевого перемещения закреплен на

оси и в роторе. Ротор вращается под действием струи масла, выбрасываемогоиз щели, которая находится у основания оси.

Поддействием центробежных сил механические частицы, находящиеся в масле, отбрасываются к внутренней цилиндрической поверхности крышки ротора и оседают на ней, образуя плотный осадок.

Рис.3.Центробежный маслоочиститель:

1-колпак;2 — гайка колпака; 3 — гайка крышки ротора; 4 — крышка ротора; 5- ротор; 6 — ось маслоочистителя; 7 — шариковый подшипник; 8 — отсечной клапан; 9 — сливной клапан; 10 — корпус; 11 — прокладка; 12 — шайба.

Масляные радиаторы установлены перед радиатором системы охлаждения двигателя для обдува воздухом сердцевины масляно­го радиатора, которая может иметь различное исполнение: труб­чатое с наваренными ребрами или трубчато-пластинчатое.

Трубчато-пластинчатый радиатор смазочной системы автомо­биля ГАЗ-З1029 «Волга» состоит из двух бачков, между которыми находится сердцевина, изготовленная из плоских трубок. Для уве­личения площади охлаждения трубки размещены в поперечных пластинах. Сердцевина и бачки помещены в рамку, которая повы­шает жесткость радиатора. Масло подводится из главной масля­ной магистрали по подводящему шлангу. На радиаторе имеется кран. Для того чтобы включить радиатор, ручку крана следует установить параллельно шлангу. Охлажденное масло по шлангу стекает в поддон картера двигателя. Радиатор снабжен предохра­нительным (ограничительным) клапаном. При включенном ради­аторе и нормальном давлении в системе масло сдвигает шарик, сжимая пружину, и через открытый клапан проходит в радиатор. Если давление в системе ниже 70...90 кПа, то пружина прижима­ет шарик к седлу и перекрывает доступ масла в радиатор.

На двигателях ЗИЛ-508.10 применяется вентиляция картера закрытого типа с отсосом картерных газов во впускную трубу. Картерная полость через маслоуловитель8(рис. 4), клапан и трубку 9 вентиляции картера соединяется с впускной трубой дви­гателя.

Во впускной трубе у работающего двигателя всегда создается разрежение, которое через трубку 9 вентиляции картера, клапан 3и маслоуловитель 8 передается в картер, и из картера поступают картерные газы. Из впускной трубы картерные газы через впуск­ной клапан 10 вместе с горючей смесью поступают в цилиндры, где происходит догорание, продукты горения удаляются в окру­жающую среду через выпускной тракт.

Регулируется количество отсасываемых картерных газов кла­паном 3, который состоит из штуцера 7, внутри которого имеет­ся шарик 6 и пружина5. Пружина опускает шарик вниз, но он не перекрывает канал, и картерные газы свободно выходят из кар­тера во впускную трубу.

Интенсивность отсоса картерных газов зависит от степени разрежения во впускной трубе, а оно зависит от частоты враще­ния коленчатого вала и степени открытия дроссельных заслонок в карбюраторе. Наибольшее разрежение имеет место при работе двигателя с малой частотой вращения на холостом ходу. При этом количествоотсасываемых картерных газов будет наибольшее. Картерныегазы поступают во впускную трубу ниже карбюратора, следовательно, они не участвуют в приготовлении горючей смеси. Таким образом, чем больше во впускную трубу поступитгазов из картера, тем меньше поступит горючей смеси, что при­водит к обеднению горючей смеси. Поэтому двигатель не сможет работать на режимах с малой частотой вращения коленчатого вала.

Регулирует отсос картерных газов клапан 3. При работе двига­теля со средней и большой частотой вращения разрежение во впускной трубе сравнительно небольшое. Клапан 3открыт, и от­работавшие газы свободно поступают из картера во впускную трубу. При переходе двигателя на малую частоту вращения колен­чатого вала из-за закрытия дроссельных заслонок во впускной трубе создается очень большое разрежение и из картера во впускную трубу устремляется сильный поток газа. Шарик подни­мается, сжимая пружину, и перекрывает канал отсоса картерных газов. Поскольку витки пружины 5 не позволяют шарику при­жаться к седлу, а сами витки не обеспечивают герметичности, то через эти неплотности и при работе двигателя с малой частотой вращения коленчатого вала происходит вентиляция, но неболь­шая.

При разрежении в картере двигателя вследствие вентиляции в картер через воздушный фильтр 1вентиляции картера начинает поступать воздух из окружающей среды, плотность которого больше, чем плотность картерных газов, поэтому он опускается к маслу, вытесняя картерные газы, которые постепенно удаляются в систему вентиляции. Отделение масляной пыли от картерных газов происходит в маслоуловителе, из которого масло стекает в поддон картера.

Вентиляция картера двигателя легкового автомобиля — закры­тая, принудительная, осуществляется за счет разрежения во впус­кной трубе и воздушном фильтре (рис. 5).

При расположении распределительного вала на головке блока цилиндров отсос картерных газов происходит через нижний вы­тяжной шланг 9, который соединяет патрубки 8 вытяжного шлан­га на картере и крышке головки блока цилиндров.

Из окружающей среды

Рис. 4. Схема вентиляции картера двигателя ЗИЛ-508.10:

1 - воздушный фильтр; 2 — воздухоподводящий канал; 3 — клапан; 4 — стакан пружины; 5 — пружина; 6 — шарик; 7 — штуцер; в — маслоуловитель; 9 — трубка вентиляции картера; 10 — впускной клапан.

Полость под крышкой сообщается с помощью верхнего вытяжного шланга 5 с полостью разрежения воздушного фильтра и шлангом отвода кар­терных газов соединена с задроссельной полостью карбюратора, т.е. с корпусом дроссельных заслонок карбюратора 3 и впускной трубой 1.

Газы из картера отсасываются на режимах холостого хода ра­боты двигателя и малых нагрузках через шланг 2 и калиброванное отверстие карбюратора во впускную трубу двигателя, а затем поступают в цилиндры двигателя.

При больших нагрузках дроссельные заслонки открыты пол­ностью и разрежение около отверстия вентиляции картера неве­лико, поэтому отсос картерных газов происходит через верхний вытяжной шланг 5 в воздушный фильтр двигателя. На остальных режимах работы двигателя отсос картерных газов происходит че­рез воздушный фильтр и калиброванное отверстие карбюратора. Задержание масляной пыли осуществляется с помощью маслоотде­лителя и его фильтрующего элемента 6. Чистый воздух в картер поступает через маслоналивную горловину, закрытую крышкой 7.