Skład i przeznaczenie układu smarowania silnika samochodowego

Mechaniczna część silnika samochodu, z wyjątkiem zespołów montowanych, jest zwykle pozbawiona łożysk tocznych. Zasada smarowania ślizgowych par ciernych polega na zasilaniu ich ciekłym olejem pod ciśnieniem lub pracy w warunkach tzw. mgły olejowej, gdy na powierzchnię wychodzą krople zawieszone w gazach ze skrzyni korbowej.

Wyposażenie układu smarowania

Zapas oleju jest przechowywany w skrzyni korbowej silnika, skąd należy go podnieść i dostarczyć do wszystkich smarowanych jednostek. W tym celu wykorzystywane są następujące mechanizmy i szczegóły:

• pompa olejowa napędzana wałem korbowym;
• łańcuchowy, zębaty lub bezpośredni napęd pompy olejowej;
• grube i dokładne filtry oleju, ostatnio ich funkcje połączono w filtr pełnoprzepływowy, a na wlocie zbiornika oleju zainstalowano metalową siatkę w celu wychwytywania dużych cząstek;
• zawory obejściowe i redukcyjne regulujące ciśnienie pompy;
• kanały i linie do dostarczania smaru do par ciernych;
• dodatkowe kalibrowane otwory, które tworzą mgłę olejową w wymaganych obszarach;
• żebra chłodzące skrzyni korbowej lub oddzielna chłodnica oleju w mocno obciążonych silnikach.

Wiele silników wykorzystuje również olej jako płyn hydrauliczny. Steruje kompensatorami hydraulicznymi luzu zaworowego, wszelkiego rodzaju napinaczami i regulatorami. Wydajność pompy wzrasta proporcjonalnie.

Odmiany systemów

W powiększeniu wszystkie rozwiązania konstrukcyjne można podzielić na systemy z suchą miską olejową i kąpielą olejową. W przypadku pojazdów cywilnych wystarczy zastosować napęd w postaci miski olejowej silnika. Olej, który spełnił swoje funkcje, przepływa tam, jest częściowo schładzany, a następnie wspina się ponownie przez zbiornik oleju do pompy.

Ale ten system ma wiele wad. Samochód nie zawsze jest wyraźnie zorientowany względem wektora grawitacyjnego, zwłaszcza w dynamice. Olej może chlapać na wybojach, oddalać się od wlotu pompy, gdy nadwozie przechyla się lub występuje przeciążenie podczas przyspieszania, hamowania lub ostrych zakrętów. Prowadzi to do odsłonięcia siatki i wychwytywania gazów ze skrzyni korbowej przez pompę, czyli wietrzenia linii. Powietrze ma ściśliwość, więc ciśnienie staje się niestabilne, mogą wystąpić przerwy w dostawie, co jest niedopuszczalne. Łożyska ślizgowe wszystkich wałów głównych, a zwłaszcza turbin w silnikach doładowanych, ulegną lokalnemu przegrzaniu i zapadnięciu się.

Rozwiązaniem problemu jest zainstalowanie systemu suchej miski olejowej. Nie jest suchy w dosłownym tego słowa znaczeniu, tylko olej, który się tam dostaje, jest natychmiast zbierany przez pompy, których może być kilka, uwolniony od wtrąceń gazu, gromadzony w osobnej objętości, a następnie nieprzerwanie trafia do łożysk. Taki system jest konstrukcyjnie bardziej skomplikowany, droższy, ale nie ma innego wyjścia w przypadku silników sportowych lub wymuszonych.

Sposoby dostarczania smaru do węzłów

Istnieje różnica między smarowaniem ciśnieniowym a smarowaniem rozbryzgowym. Oddzielnie nie są używane, więc możemy mówić o połączonej metodzie.

Głównymi elementami, które wymagają wysokiej jakości smarowania, są łożyska wału korbowego, wałka rozrządu i wałka wyrównoważającego, a także napęd dodatkowego wyposażenia, w szczególności samej pompy olejowej. Wały obracają się w łożach utworzonych przez wiercenie elementów korpusu silnika, a dla zapewnienia minimalnego tarcia i łatwości konserwacji pomiędzy wałem a łożem znajdują się wymienne tuleje z materiału przeciwciernego. Olej jest pompowany kanałami do szczelin kalibrowanej sekcji, która utrzymuje wały w warunkach tarcia płynu.

Szczeliny między tłokami i cylindrami są smarowane przez rozpryskiwanie, często przez oddzielne dysze, ale czasami przez wiercenie w korbowodach lub po prostu przez mgłę olejową ze skrzyni korbowej. W tych ostatnich przypadkach zużycie będzie większe, możliwe jest zatarcie.

Na szczególną uwagę zasługuje smarowanie łożysk turbiny. Jest to bardzo ważny węzeł, ponieważ tam wał obraca się z dużą prędkością, unosząc się w pompowanym oleju. Tutaj ciepło jest usuwane z mocno nagrzanego wkładu dzięki intensywnej cyrkulacji oleju. Najmniejsze opóźnienie prowadzi do natychmiastowych awarii.

Obrót oleju silnikowego

Cykl rozpoczyna się pobraniem płynu ze skrzyni korbowej lub pobraniem oleju, który dostaje się tam pompami układu typu „suchego”. Na wlocie zbiornika oleju następuje wstępne czyszczenie dużych ciał obcych, które dostały się tam na różne sposoby z powodu naruszenia technologii naprawy, awarii silnika lub zużycia samego produktu smarującego. Przy nadmiarze takiego brudu możliwe jest grubsze zablokowanie oczek i głód oleju na wlocie pompy.

Ciśnienie nie jest kontrolowane przez samą pompę olejową, więc może przekroczyć maksymalną dopuszczalną wartość. Na przykład z powodu odchyleń lepkości. Dlatego równolegle do jego mechanizmu umieszczony jest zawór redukcyjny, który w sytuacjach awaryjnych zrzuca nadmiar z powrotem do skrzyni korbowej.

Następnie ciecz trafia do pełnego przepływu filtra dokładnego, w którym pory mają wielkość mikrona. Istnieje dokładna filtracja, aby cząstki, które mogą powodować zarysowania ocierających się powierzchni, nie dostały się do szczelin. W przypadku przepełnienia filtra istnieje niebezpieczeństwo przerwania jego kurtyny filtracyjnej, dlatego jest on wyposażony w zawór obejściowy, który kieruje przepływem wokół filtra. Jest to sytuacja nienormalna, ale częściowo uwalnia silnik od brudu nagromadzonego w filtrze.

Poprzez liczne autostrady przefiltrowany przepływ jest kierowany do wszystkich węzłów silnika. Dzięki bezpieczeństwu obliczonych szczelin spadek ciśnienia jest pod kontrolą, ich wielkość zapewnia niezbędne dławienie przepływu. Ścieżka oleju kończy się odwrotnym zrzutem do skrzyni korbowej, gdzie jest częściowo chłodzony i ponownie gotowy do pracy. Czasami przechodzi przez chłodnicę oleju, gdzie część ciepła jest uwalniana do atmosfery, lub przez wymiennik ciepła do układu chłodzenia silnika. Utrzymuje to dopuszczalną lepkość, która silnie zależy od temperatury, a także zmniejsza szybkość reakcji utleniania.

Cechy smarowania silników wysokoprężnych i mocno obciążonych

Główna różnica polega na określonych właściwościach oleju. Istnieje szereg ważnych cech produktu:

• lepkość, zwłaszcza jej zależność od temperatury;
• trwałość w utrzymaniu właściwości, czyli trwałość;
• właściwości detergentowe i dyspergujące, zdolność do oddzielania produktów zanieczyszczających i utrzymywania ich z dala od szczegółów;
• kwasowość i odporność na korozję, zwłaszcza w miarę starzenia się oleju;
• obecność szkodliwych substancji, w szczególności siarki;
• straty tarcia wewnętrznego, zdolność oszczędzania energii.

Szczególnie oleje napędowe potrzebują odporności na zanieczyszczenia.Praca na ciężkim paliwie o wysokim stopniu sprężania przyczynia się do koncentracji sadzy i kwasu siarkowego w skrzyni korbowej. Sytuację pogarsza obecność turbodoładowania w każdym pasażerskim silniku wysokoprężnym. Stąd instrukcje dotyczące stosowania olejów specjalnych, jeśli jest to brane pod uwagę w pakiecie dodatków. Do tego częstsza wymiana, ponieważ i tak nagromadzenie zużycia jest nieuniknione.

Olej składa się z bazy i pakietu dodatków. Zwyczajowo ocenia się jakość produktu handlowego na podstawie jego podstawy. Może być mineralny lub syntetyczny. Przy mieszanym składzie olejek nazywany jest półsyntetycznym, choć zazwyczaj jest to zwykła „woda mineralna” z niewielkim dodatkiem składników syntetycznych. Kolejny mit to absolutna przewaga syntetyków. Chociaż pochodzi również z różnych źródeł, większość produktów budżetowych jest wytwarzana z tych samych produktów naftowych poprzez hydrokraking.

Znaczenie utrzymania odpowiedniej ilości oleju w układzie

W przypadku systemów z kąpielą olejową w skrzyni korbowej poziom musi być utrzymywany w dość ścisłych granicach. Kompaktowość silnika i wymagania dotyczące ekonomicznego użytkowania drogich produktów nie pozwalają na tworzenie wielkogabarytowych palet. A przekroczenie poziomu jest obarczone dotykaniem korb wału korbowego lustrem w kąpieli olejowej, co prowadzi do pienienia i utraty właściwości. Jeśli poziom jest zbyt niski, przeciążenia boczne lub przyspieszenia wzdłużne doprowadzą do odsłonięcia odbiornika oleju.

Nowoczesne silniki są podatne na zużycie oleju, co wiąże się ze stosowaniem skróconych płaszczy tłokowych, cienkich pierścieni energooszczędnych i obecności turbosprężarki. Dlatego szczególnie potrzebują regularnego monitorowania za pomocą prętowego wskaźnika poziomu oleju. Dodatkowo zainstalowane są czujniki poziomu.

Każdy silnik ma ustalony limit zużycia oleju, mierzony w litrach lub kilogramach na tysiąc kilometrów. Przekroczenie tego wskaźnika oznacza problemy ze zużyciem cylindrów, pierścieni tłokowych lub uszczelek olejowych trzonków zaworów. Zaczyna się zauważalne dymienie z układu wydechowego, zanieczyszczenie katalizatorów i tworzenie się sadzy w komorach spalania. Silnik wymaga remontu lub wymiany. Wypalenie oleju jest jednym z głównych wskaźników stanu silnika.