Рассмотрим устройство и работу смазочной системы двигателя КамАЗ. Масло из масляного поддона 14 (рис. 2.60) через масло-приемник нагнетается шестеренным насосом, состоящим из двух секций — нагнетающей 9 и радиаторной 10. Основная нагнетающая секция 9 насоса подает масло к полнопоточному сдвоенному фильтру 7 тонкой очистки, включенному последовательно. Параллельно фильтру включен перепускной клапан 5 фильтра тонкой очистки масла, пропускающий неочищенное масло, минуя фильтр, в главную масляную магистраль 6 в тех случаях, когда давление перед фильтром возрастает (засорение фильтрующего элемента, высокая вязкость масла при пуске, большая частота вращения коленчатого вала). Клапан 5 регулируется на перепад давления при входе и выходе из фильтра 0,25…0,28 МПа. Давление нагнетания основной секции насоса ограничивается предохранительным клапаном 11, который регулируется на давление 0,7…0,8 МПа (у бензиновых двигателей 0,3… 0,4 МПа). При давлении выше нормы масло через клапан 11 сливается в картер.
Рис. 2.60. Схема смазочной системы двигателя КамАЗ:
1 — фильтр центробежной очистки масла (центрифуга); 2 — кран включения масляного радиатора; 3, 5 — перепускные клапаны центрифуги и фильтра тон кой очистки масла; 4 — сливной клапан центрифуги; 6 — главная масляная магистраль;7 — фильтр тонкой очистки масла; 8 — дифференциальный сливной клапан; 9, 10 — нагнетающая и радиаторная секции масляного насоса; 11, 13 — предохранительные клапаны нагнетающей и радиаторной секций; 12— масляный радиатор; 14 — масляный поддон; 15 — гидромуфта привода вентилятора; 16 — термосиловой датчик; 17 — кран включения гидромуфты; 18 — ТНВД; 19 — компрессор; 20 — клапан-сапун; 21 — щуп маслоизмерителя (указатель уровня масла); 22 — манометр; ←—направление движения поступающего масла; ● —стекающее масло
Из главной масляной магистрали 6 масло по каналам в блоке цилиндров поступает к коренным подшипникам коленчатого вала, подшипникам распределительного вала, втулкам коромысел и по каналу в штангах клапанов — к толкателям. К шатунным подшипникам коленчатого вала масло подается по каналам в коленчатом валу от ближайшей коренной шейки.
Из канала в стенке блока масло поступает для смазывания подшипников компрессора 19 и ТНВД 18. Из главной масляной магистрали масло подается к термосиловому датчику 16, который управляет работой гидромуфты 15 привода вентилятора в зависимости от температуры охлаждающей жидкости в системе охлаждения двигателя.
Рабочие поверхности цилиндров, кулачки распределительного вала, зубья шестерен распределения смазываются каплями масла, вытекающими из подшипников коленчатого вала и разбрызгиваемыми вращающимися деталями двигателя.
В масляной магистрали установлен дифференциальный сливной клапан 8, который обеспечивает более точное поддержание давления непосредственно у подшипников коленчатого вала. Дифференциальный сливной клапан перепускает лишнее масло в поддон картера, когда давление в главной масляной магистрали выше 0,40…0,55 МПа.
Давление масла перед поступлением в подшипники коленчатого вала контролируется по манометру 22, установленному на щитке контрольных приборов, а также по световому сигналу лампы аварийного падения давления масла.
Из радиаторной секции 10 масляного насоса масло поступает в фильтр центробежной очистки 1, а затем в масляный радиатор 12. Охлажденное в радиаторе масло сливается в поддон картера. Радиатор включают краном 2 при работе двигателя с большой нагрузкой или при температуре воздуха выше 20 °С. Если кран 2 включения масляного радиатора закрыт или масло слишком густое, то спомощью сливного клапана 4 центрифуги происходит ограничение
наибольшего давления в пределах 0,12…0,15 МПа (излишек масла сливается в картер).
В поддоне двигателя установлен щуп маслоизмерителя 21 с двумя метками, ограничивающими верхний и нижний допустимые уровни масла.
На ряде двигателей (ЯМЗ-236, ЯМЗ-238) фильтр тонкой очистки отсутствует, и его роль в системе выполняет фильтр грубой очистки. У тракторных дизелей имеется только фильтр центробежной очистки. У некоторых двигателей дополнительно контролируется температура масла. Нормальная температура масла в автотракторных двигателях, загруженных до полной мощности, должна составлять 80…90 °С.
Смазочные системы двигателей могут иметь и другие различия.Масляный насос предназначен подавать масло под давлением, гарантирующим проникновение масла в зазоры между трущимися деталями и сохранение оптимальной величины масляного слоя. В автотракторных двигателях наиболее широко применяются масляные шестеренные насосы с числом секций от одной до трех. Подача масляных насосов достигает 400 л/ч. Привод масляного насоса осуществляется шестерней, выполненной на распределительном валу, или шестерней, находящейся в постоянном зацеплении с распределительными шестернями двигателя.
Двухсекционные масляные насосы (рис. 2.61) применяют в тех случаях, когда в смазочной системе установлены масляный радиатор и фильтр центробежной очистки масла. При этом ведущая 21 и ведомая 6 шестерни основной (нагнетательной) секции насоса подают масло в смазочную систему к трущимся парам, а ведущая 22 и ведомая 4 шестерни радиаторной секции — в масляный радиатор или в фильтр центробежной очистки, как, например, у двигателей автомобилей КамАЗ. Масляный насос крепится внутри картера двигателя и ведущая шестерня вращается от распределительного или коленчатого вала. Ведомая шестерня свободно вращается на оси, запрессованной в корпусе. Масло поступает в полость корпуса насоса по трубопроводу 26, захватывается зубьями шестерен и нагнетается в трубопроводы 35 и 28 отвода масла соответственно из нагнетательной и радиаторной секций.
Рис. 2.61. Двухсекционный масляный насос:
1 — ось ведомых шестерен; 2 — втулка; 3 — корпус радиаторной секции; 4, 22 — ведомая и ведущая шестерни радиаторной секции; 5 — проставка; 6, 21 — ведомая и ведущая шестерни нагнетательной секции; 7 — корпус нагнетательной секции; 8, 20, 25, 29 — стопорные шайбы; 9, 15, 19, 27 — болты; 10, 13 — шестерни ведомая и промежуточная привода масляного насоса; 11 — вал ведущих шестерен масляного насоса; 12 — шпонка; 14— упорный фланец; 16— ось промежуточной шестерни; 17— втулка промежуточной секции; 18, 24— штифты; 23 — стопорный шарик; 26 — трубопровод подвода масла в насос; 28 — трубопровод отвода масла из радиаторной секции; 30 — корпус предохранительного клапана; 31 — плунжерный клапан; 32 — пружина предохранительного клапана; 33 — штампованная шайба; 34 — шплинт; 35 — трубопровод отвода масла из нагнетательной секции
В крышке насоса расположен предохранительный клапан основной секции насоса, отрегулированный на давление 0,90…0,95 МПа. Радиаторная секция имеет предохранительный клапан, перепускающий масло в поддон при превышении давления 0,25…0,32 МПа.
Устройство и работа односекционного шестеренного насоса не отличаются от устройства и работы секции двухсекционного насоса.
Давление, создаваемое насосом, зависит от частоты вращения, вязкости масла, размера зазоров и состояния двигателя. Для бесперебойной подачи масла ко всем сопряженным узлам подача масляного насоса рассчитывается со значительным избытком, покрывающим возможные колебания давления.
Маслоприемники насоса расположены в нижней части поддона и воздух через них, как правило, не может попасть в смазочную систему. Маслоприемник насоса снизу имеет фильтрующую сетку.
Масляные фильтры очищают масло от посторонних примесей и продуктов изнашивания. В процессе работы двигателя качество масла значительно ухудшается в результате химического разложения, насыщения влагой, разбавления топливом, загрязнения механическими примесями, всегда сопутствующими работе двигателя. Чтобы поддерживать эксплуатационные свойства масла, необходимо непрерывно очищать его в процессе работы двигателя. Это делается с помощью специальных масляных фильтров. Различают фильтры грубой и тонкой очистки масла.
Фильтры грубой очистки очищают масло от крупных механических частиц размером 40…70 мкм. Фильтры обычно устанавливают последовательно с насосом и через них пропускают весь поток масла, нагнетаемого в магистраль. В основном используются фильтры со сменным фильтрующим элементом 5 (рис. 2.62, а). Имеется перепускной клапан для отключения масляного фильтра грубой очистки, клапан перепускает масло в магистраль, минуя фильтр, в случаях, когда фильтр засорился или количество поступления масла превышает пропускную способность фильтра. В настоящее время фильтры грубой очистки в смазочных системах двигателей автомобилей и тракторов применяются ограниченно.
Фильтры тонкой очистки очищают масло от мельчайших (до 10 мкм) примесей и смол. Устанавливаются они в большинстве случаев последовательно с главной масляной магистралью. Фильтр тонкой очистки состоит из корпуса 14 (рис. 2.62, б), одновременно являющегося отстойником, крышки 16, фильтрующего элемента 18, надетого на центральную трубку 13, в которой имеются калиброванные отверстия. Для слива отстоя имеется отверстие с пробкой 12. В качестве сменных фильтрующих элементов применяют ленточно-бумажные или картонные пакеты. При работе двигателя масло поступает в фильтр по маслопроводу 17 и стекает по стенкам вниз, где крупные частицы осаждаются. Затем масло проходит сквозь фильтрующий элемент и через калиброванные отверстия в центральной трубке 13 поступает в маслопровод. В корпусе фильтра находятся датчики указателя давления масла 15 и аварийного снижения давления масла 19.
Фильтр центробежной очистки масла с реактивным приводом состоит из корпуса 26 (рис. 2.62, в) центрифуги, в который ввернута ось 23 ротора 25 с колпаком 24, и кожуха, укрепленного на оси гайкой-барашком. Ротор вращается на оси на двух бронзовых втулках и упорном подшипнике 20. В оси ротора имеются отверстия для прохода масла внутрь корпуса ротора. В верхней части корпуса ротора установлен сетчатый фильтр 22, а в нижнюю ввернуты два жиклера 27, выходные отверстия которых направлены по касательной в противоположные стороны.
Рис. 2.62. Масляные фильтры очистки масла:
а — грубой; б — тонкой; в — центробежной; 1,14 — корпуса фильтров; 2,9 — уплотнительные кольца; 3,11 — крышки; 4 — стержень; 5,18 — фильтрующий элемент; 6 — колпак; 7 — пружина; 8 — болт; 10 — прокладка; 12 — пробка; 13 — центральная трубка; 15 — датчик указателя давления масла; 16 — крышка фильтра; 17— маслопровод; 19— датчик аварийного снижения давления масла; 20 — упорный подшипник; 21 — отражатель; 22 — сетчатый фильтр; 23 — ось ротора; 24 — колпак ротора; 25 — корпус ротор; 26 — корпус центрифуги; 27 — жиклер; К — реактивная сила струи масла; → — направление движения масла
Из насоса масло поступает в полую ось 23 ротора и через отверстия в оси по каналам ротора попадает в его полость под колпаком 24. Далее масло через сетчатый фильтр 22 поступает в кольцевой колодец и с большой скоростью выбрасывается через жиклеры 27, создавая реактивный момент и приводя ротор во вращение со скоростью 6000…7 000 мин-1. При вращении ротора загрязняющие частицы отбрасываются к стенкам колпака ротора, образуя на них осадок. В корпусе 26 центрифуги размещается перепускной клапан, который при пуске холодного двигателя или засорении фильтра направляет поток масла в магистраль, минуя центрифугу.
При параллельном включении центрифуга очищает только ту часть масла, которая, не поступая к узлам трения, сливается в картер непосредственно или через масляный радиатор. В некоторых двигателях центрифуга включается последовательно, такая схема образует полнопоточную схему очистки масла.
Основной недостаток фильтра центробежной очистки масла состоит в том, что при работе двигателя на малой частоте — при пуске, прогреве, холостом ходе — частота вращения ротора уменьшается и качество очистки ухудшается.
Масляный радиатор предназначен для охлаждения масла при повышенной температуре воздуха и при перегрузках двигателя, когда температура масла значительно возрастает. Повышение температуры влечет за собой преждевременное старение масла, понижает его вязкость, что способствует увеличению износа двигателя. На машинах применяют в основном воздушно-масляные радиаторы, которые размещаются перед водяным радиатором.
Охлаждение масла обеспечивается потоком воздуха, создаваемым вентилятором. Конструкция воздушно-масляных радиаторов аналогична конструкции радиаторов системы воздушного охлаждения.
В процессе работы двигателя из-за недостаточной герметизации цилиндров пары топлива и продукты сгорания проникают в картер, конденсируются и разжижают масло, а отработавшие газы образуют соединения, вызывающие коррозию деталей. Удаление из картерного пространства паров топлива и продуктов сгорания проводится посредством естественной (открытой) или принудительной (закрытой) вентиляции картера.
Принудительная вентиляция осуществляется с помощью отсасывания газов во впускной трубопровод за счет разрежения, создаваемого в нем. Покинув внутреннее пространство картера, газы проходят через специальный маслоуловитель, в котором от отсасываемых газов отделяется масло.
В качестве примера на рис. 2.63 показан клапан-сапун системы естественной вентиляции двигателя автомобиля КамАЗ.
Рис. 2.63. Клапан-сапун системы естественной вентиляции двигателя автомобиля КамАЗ:
1 — полость блока цилиндров; 2, 4 — наружный и внутренний стаканы; 3 — корпус клапана-сапуна; 5 — газоотводящая трубка; 6 — картер маховика; —-→— направление движения газа;→ — направление движения масла
Клапан-сапун обеспечивает вентиляцию картера благодаря разрежению, возникающему у газоотводящей трубки 5 при движении автомобиля. К корпусу 3 клапана-сапуна крепятся наружный 2 и внутренний 4 стаканы, образующие лабиринт, в котором из проходящих газов с частицами масла последние отделяются и стекают в поддон.