Система змащування двигуна

4.9.1 Призначення системи змащування

У двигуні міститься велика кількість деталей, що труться одна об одну. Усі вони металеві, і всім їм потрібне змащування, бо вони нагріваються і, як наслідок, можуть заклинити. Тому в двигуні є система змащування: з каналами (магістралями), з піддоном і з оливним насосом. Спрощена схема системи змащування наведена на малюнку 4.38.

Крім змащування, олива ще виконує роль охолоджувача розпечених деталей двигуна, що труться. Саме тому часто в дизельних, а іноді й у бензинових двигунах встановлюють спеціальні розпилювачі, спрямовані на нижні частини поршнів, але про це трохи далі.

Малюнок 4.38 Спрощена схема системи змащування.

4.9.2 Оливний насос

Про призначення цього пристрою говорить його назва. Оливний насос необхідний для перекачування моторної оливи з оливного піддона, розташованого у найнижчій частині двигуна, до всіх деталей, що труться, через спеціальні оливні канали.

Із цією метою застосовують насоси шестеренного типу із зовнішнім або внутрішнім зачепленням. Насоси першого типу нині велика рідкість на легкових автомобілях через свої габарити, тому розглянемо тип насоса, який є найбільш актуальним на сьогодні — шестеренний із внутрішнім зачепленням, зразок якого можна побачити на малюнку 4.39.

Малюнок 4.39 Оливний насос шестеренного типу із внутрішнім зачепленням.

Оливний насос зазвичай приводиться в дію від колінчастого вала ланцюгом, паском або шестернею, залежно від типу приводу газорозподільного механізму, або безпосередньо встановлений на колінчастому валу. Робота насоса полягає в тому, що під час обертання мала шестерня перекочується по великій, захоплюючи за собою моторну оливу, і по каналах під тиском підводить її до деталей, що труться.

4.9.3 Редукційний клапан

Редукційний клапан слугує для обмеження тиску оливи в оливопроводах системи змащування. Тиск оливи може підвищитися за значного збільшення кількості обертів колінчастого вала двигуна або за надмірної густини оливи, наприклад у холодному двигуні. Редукційний клапан зазвичай ставлять у корпусі насоса. Це кулька, затиснута пружиною. Поки тиск оливи нормальний, кулька щільно притиснута до пружини, коли тиск починає надмірно підвищуватися, кулька переміщується, стискаючи пружину, при цьому відкривається перепускний канал, яким олива з піддона через насос знову стікає в піддон.

4.9.4 Оливні фільтри

Двигун працює, олива змащує, однак, так чи інакше, зрештою з’являються продукти зношування деталей, що труться. Продукти зношування — це досить дрібні частинки металевої стружки, що утворюються в результаті тертя і, як наслідок, зношуються деталі. Також олива забруднюється частинками нагару і пилу, що проникає в картер. Ці механічні домішки, потрапляючи разом з оливою до деталей, що труться, збільшують їх зношування, і тому мають бути видалені з оливи.

Примітка
Оливні фільтри слугують для очищення оливи від механічних домішок, в результаті чого збільшується термін періодичності заміни оливи.

Малюнок 4.40 Оливний фільтр.

Найчастіше у двигунах два оливні фільтри: один — сітчастий — встановлюється на оливоприймач (показаний на малюнку 4.38), а другий — у власному корпусі в найбільш доступному місці на блоці циліндрів двигуна.

Фільтр другого типу складається з корпусу і фільтрувального елемента, вставленого в корпус.

Примітка
На вантажних автомобілях для додаткового очищення моторної оливи може застосовуватися відцентровий оливний фільтр.

4.9.5 Оливний радіатор

Дізнавшись про те, що в процесі роботи всі деталі двигуна дуже сильно нагріваються, ви могли припустити, що й олива, яка змащує ці деталі, також нагрівається, досягаючи значних температур. За сильного перегрівання моторна олива починає стрімко втрачати свої властивості, а це може мати доволі сумні наслідки для двигуна.

Примітка
Під час роботи двигуна температура моторної оливи не повинна сильно підвищуватись — це може призвести до падіння її в’язкості.

Аби підтримувати температуру моторної оливи в найбільш ефективному діапазоні, встановлюють оливний радіатор, який іноді схожий із радіатором системи охолодження (див. мал. 4.33).

За повітряного охолодження оливний радіатор трубчастого типу, вбудований в оливну магістраль, ставлять перед радіатором водяної системи охолодження двигуна. Якщо оливного радіатора немає, то олива охолоджується в піддоні картера двигуна. Сам піддон у такому випадку може мати додаткові ребра для збільшення площі контакту оливи з піддоном.

Примітка
Якщо конструкція передбачає рідинне охолодження оливи, то вона називається теплообмінником, а не радіатором (схематичне зображення такого теплообмінника подано на малюнку 4.32).

Примітка
Радіатор із водяним охолодженням забезпечує не тільки охолодження оливи під час роботи у важких умовах, а й її швидке прогрівання під час запуску двигуна.

4.9.6 Піддон картера і картер двигуна

Піддон картера — здебільшого штампована деталь, що має вигляд чаші або кухонного дека. Це посудина, у якій міститься моторна олива. Звідти вона через оливоприймач (мал. 4.38) подається до всіх деталей, що труться, і туди ж стікає після змащування цих деталей. У розділі «Технічне обслуговування» описаний щуп, за допомогою якого вимірюється рівень моторної оливи. Цей щуп, а точніше його тонка пластина з нанесеними мітками, вставляється саме в піддон картера.

Примітка
Здебільшого рівень моторної оливи перевіряють на холодному двигуні.

Увага
Оливу слід наливати в піддон до певного рівня, який має підтримуватися в процесі роботи двигуна. У випадку переповнення картера олива надмірно розбризкується на стінки циліндрів і може потрапити в камери згоряння, при цьому нагароутворення в них посилиться. Також можливе спінювання оливи, що призводить до значного падіння тиску в системі і, якщо вчасно не зупинитися, — до виходу двигуна з ладу.
Також очевидно, що брак оливи в системі може призвести до так званого оливного голодування, через що нерідко трапляється прокручування вкладок у корінних опорах колінчастого вала.

Картер — найбільша корпусна деталь двигуна. Може бути відлита разом із блоком циліндрів, а може — окремою деталлю, що кріпиться до блока болтами.

4.9.7 Вентиляція картера

У більшості сучасних автомобілів установлені системи примусової вентиляції картерних газів. До такої системи зазвичай входять клапани і патрубки, що з’єднують порожнину картера двигуна із впускним колектором.

Вентиляція картера вкрай важлива для нормальної роботи двигуна. Річ у тім, що так чи інакше відпрацьовані гази через зазори поршневої групи потрапляють у картер двигуна. Гази утворюються також під час контакту моторної оливи з розпеченими деталями двигуна. Відпрацьовані гази, що прориваються в картер, розріджують моторну оливу, що призводить до зменшення терміну служби і втрати ефективності. Залежно від режиму роботи двигуна гази, що потрапили в картер, можуть різко підвищити надлишковий тиск, що призведе до витіснення ущільнювачів манжет (сальників) і прокладок. Саме для цього встановлюють контрольовані електронікою клапани, які відповідають за вентиляцію картера.

4.9.8 Оливи, використовувані для змащування

Для змащування двигунів застосовують оливи мінерального (нині рідко), напівсинтетичного і синтетичного походження.

Для підвищення якості оливи до неї додають спеціальні присадки (спеціальні хімічні сполуки), які підвищують її змащувальну здатність, роблять більш стабільною її в’язкість, знижують температуру застигання, зменшують окислювальну дію. Присадки в оливі сприяють також вимиванню смолистих відкладень із зазорів деталей, що труться, та ін.

Залежно від пори року і кліматичних умов для змащування двигуна слід застосовувати оливи різної в’язкості. Взимку в’язкість має бути меншою, оскільки олива з великою в’язкістю за низької температури загусне і в холодному двигуні погано проникатиме в зазори деталей, що труться. Це також ускладнить заливання оливи і запуск холодного двигуна.

Влітку в’язкість оливи має бути більшою, оскільки олива з малою в’язкістю за підвищеної температури стає ще більш рідкою і не забезпечує нормального змащування двигуна. Однак нині поширені всесезонні моторні оливи.

4.9.8.a В'язкість оливи за класифікацією SAE

Нижче розглянемо позначення в’язкості олив за класифікацією SAE (Society of Automotive Engineers — англ. «Спільнота автомобільних інженерів»).

У цих позначеннях є дві цифри, розділені буквою W, — це говорить про те, що олива всесезонна. При цьому перша цифра вказує мінімальну мінусову температуру, за якої колінчастий вал двигуна можна буде провернути. Так, олива 0W40 має прокачуватися за температури від -35 °С, 15W40 — від -20 °С. Друга цифра визначає в’язкість оливи за температури 100 °С, а якщо точніше, то не саму в’язкість, а допустимий діапазон її зміни. Так, для позначки «30» в’язкість за 100 °С може змінюватися в діапазоні від 9,3 до 12,5 сСт (сантистоксів — одиниць вимірювання в’язкості), для «40» — від 12,5 до 16,5 сСт, а для «50» — від 16,3 до 21,9 сСт. Тобто кінематична в’язкість у межах допустимого діапазону може змінюватися на 10-15 %.

4.9.8.b В'язкість оливи по класифікації API

Паралельно з класифікацією за SAE, що характеризує в’язкість моторної оливи, існує класифікація за API (American Petroleum Institute — англ. «Американський інститут пального»), яка визначає її придатність для конкретного мотору.

До марки оливи входить індекс, що складається з двох літер. Перша визначає тип двигуна: S (Service Station) — бензинові двигуни і C (Commercial) — дизельні двигуни; друга (A, B, C, D, E, F, G, H, J, L, M) — рівень експлуатаційних властивостей. Марка оливи може бути дробовою, тоді з точки зору застосування вона універсальна — і для бензинових, і для дизельних двигунів.