Системы смазки и вентиляции картера

Старая истина, гласящая «не подмажешь – не поедешь», в полной мере распространяется и на дизеля. От состояния систем смазки и вентиляции картера, а также правильного выбора моторного масла зависят не только надежность и долговечность двигателя, но и пусковые качества, его топливная экономичность, а также токсичность выхлопа.

Система смазки

Главная задача системы смазки – создать для уменьшения износа и облегчения движения между трущимися поверхностями масляный слой. Образующее его масло кроме своей главной задачи удаляет из трущейся пары посторонние частицы и продукты износа, предотвращает коррозию деталей, охлаждает трущиеся поверхности, а в некоторых двигателях используется в качестве теплоносителя и охлаждает днище поршня.

В большинстве двигателей грузовых автомобилей масло в основные узлы кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов подается под давлением. Часть поверхностей трения смазывается разбрызгиванием. Основная часть масла проходит через подшипники коленчатого вала (до 80% в новых двигателях и до 96% – в изношенных). Чаще всего используется параллельный подвод масла к подшипникам коленчатого вала.

Схемы масляных насосов:

а – с внешним эвольвентным зацеплением; б – с внутренним эпициклоидальным зацеплением; в – с внутренним эвольвентным зацеплением

Как правило, двигатели грузовых автомобилей имеют двухсекционные шестеренные масляные насосы. Основная секция подает масло к подшипникам, а дополнительная – используется для прокачки масла через теплообменник, центрифугу и для охлаждения поршней. Шестерни насосов могут иметь как внешнее, так и внутреннее – эпициклоидальное или эвольвентное – зацепление. Насосы с внутренним зацеплением более сложны в производстве, их привод требует повышенных затрат мощности, однако имеют меньшие габариты и более низкий уровень шума, а износ их шестерен меньше сказывается на производительности.

Производительность насоса выбирается из условия обеспечения заданного давления в системе смазки даже при перегреве, а также получения необходимого теплоотвода. У новых двигателей масляный насос должен иметь двух- или даже трехкратный запас по производительности, чтобы обеспечить надежную работу системы смазки при износе деталей насоса, вкладышей коренных и шатунных подшипников, а также шеек коленчатого и распределительного валов.

Охлаждение поршней особенно важно в двигателях с высокой степенью наддува и при расположении камеры сгорания в днище поршня. Реализуется оно чаще всего с помощью нескольких типовых схем. Наиболее простая, но зато и наименее эффективная – подача масла из неподвижных распылителей, установленных в нижней части цилиндра. Другой способ – подача масла по сверлению в шатуне в его верхнюю головку и через установленный в ней распылитель – на днище поршня. Но наиболее эффективна подача масла через отверстие в шатуне и поршневой палец в полость охлаждения, выполненную в днище поршня. Для ее получения днище делают съемным, или же заливают в него трубку или специальную вставку. Такое охлаждение поршня требует и более интенсивного охлаждения масла.

Основная неисправность системы смазки – снижение давления. Оно может возникнуть из-за износа подшипников – чаще всего коренных на коленчатом валу, залегания клапанов системы в открытом состоянии, износа шестерен насоса. Каждая из перечисленных причин предполагает серьезный ремонт, но зачастую дело обходится и без него.

Причиной уменьшения давления в системе смазки может быть снижение вязкости масла из-за перегрева или попадания конденсата топлива. Эта опасность увеличивается при коротких поездках зимой на не полностью прогретом двигателе. Так, при специальных испытаниях на коррозионный износ, проводившихся на автомобиле с бензиновым двигателем, за одну неделю уровень масла в картере двигателя увеличивался на 1...1,5 литра. Чтобы «выпарить» бензин и восстановить исходную вязкость масла, приходилось проезжать несколько сот километров с максимальными скоростями. Для дизелей подобная опасность намного меньше, зато и «выпарить» дизельное топливо из масла практически невозможно.

Уход за системой смазки предельно прост: достаточно своевременно менять масло и фильтры, а также регулярно промывать двигатель. И единственная сложность состоит в периодичности смены масла. А она определяется не только особенностями двигателя, но и маркой используемого масла. Их в последние годы появилось очень много – отечественных и импортных. Вместе с ними возникла масса вопросов о возможности и целесообразности их применения в наших условиях.

Моторные масла

Качество масла, а следовательно, и его стоимость, определяются количеством присадок, его основой, степенью очистки. Наибольшее распространение сегодня имеют минеральные масла, основу которых составляет продукт прямой перегонки нефти. Для получения нужных свойств в основу вводится комплекс присадок. Он тщательно выверяется и балансируется изготовителями масел, а потому к различным присадкам и добавкам, кои следует лить в двигатель самому потребителю, надлежит относиться весьма осторожно.

Особое место среди присадок занимают металлоплакирующие (МП). В результате трения возникает разность потенциалов и ионы способствуют наращиванию слоя присадки на изношенных поверхностях, уменьшая зазор между трущимися парами. Это увеличивает ресурс двигателя, снижает угар масла, улучшает его экономические, мощностные и экологические показатели. Необходимо иметь в виду, что заметный эффект от добавки МП начинает проявляться лишь через десятки тысяч километров. Учитывая это, применение такого рода присадок для двигателей с повышенным расходом масла нецелесообразно, так как они выносятся из двигателя вместе с маслом, не успевая создать защитный слой.

Поршни дизелей с охлаждением днища маслом:

а – со съемным днищем; б – с трубкой, заливаемой в днище; в – со вставкой, заливаемой в поршень

Последнее время все большее распространение получают синтетические масла, основа которых создана искусственно. Они обладают хорошими вязкостными характеристиками, снижают износ двигателя, способны долго работать без смены. Однако высокая стоимость этих масел ограничивает их применение.

Целесообразность использования определяется в каждом конкретном случае в зависимости от степени износа двигателя и соответственно угара масла, а также установленной периодичности технического обслуживания. При повышенном расходе масла приходится постоянно доливать его, поэтому применение более дорогого масла приведет к неоправданным затратам. Использование масел, обеспечивающих увеличенный пробег до его смены, также не всегда целесообразно. Периодичность замены масла согласована с периодичностью обслуживания автомобиля в целом. Поэтому менять масло нужно либо во время очередного ТО, либо проводить дополнительное обслуживание, что для большинства фирм неприемлемо.

Свойства отечественных моторных масел характеризуются прежде всего величиной вязкости при 100°С и 0°С (для некоторых масел – при минус 18°С) и индексом вязкости – интенсивностью изменения вязкости при изменении температуры.

По эксплуатационным свойствам отечественные (согласно действующему стандарту) масла делятся на несколько групп: В1 – среднефорсированные бензиновые двигатели, В2 – среднефорсированные дизели, В – универсальное масло для среднефорсированных двигателей, Г1 – высокофорсированные бензиновые двигатели, Г2 – высокофорсированные дизели без наддува, Г – универсальное масло высокофорсированных двигателей, Д – высокофорсированные дизели с наддувом.

Масла зарубежного производства и некоторые новейшие отечественные классифицируются по системам SAE J-300 и АСЕА (Ассоциация европейских производителей автомобилей). У летних масел SAE 20, 30, 40, 50, 60 кинематическая вязкость при 1000С изменяется соответственно от 5,6 до 21,9 м²/с. В обозначении зимних масел добавляется буква W: SAE 0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W. Их кинематическая вязкость при 100°С находится соответственно в пределах от 3,8 до 9,3 мм²/с.

Температурная зона применяемости каждой из этих марок определяется минимальной температурой проворачиваемости двигателя стартером ( от –30°С для 0W до –5°С для 25W).

Широкое распространение получили всесезонные масла, имеющие более пологую вязкостную характеристику в зависимости от температуры масла. Низкая вязкость при отрицательной температуре обеспечивает зимний пуск двигателя. При высокой температуре необходимая вязкость поддерживается загущающими присадками. Для этих масел к обозначениям аналогичным для зимних масел добавляются цифры справа (от 20 до 50), характеризующие «горячую вязкость».

Применимость импортных масел для тех или иных двигателей обозначается по классификации API (Американский институт нефти) или АСЕА, а зачастую и по обеим. По API для дизельных двигателей применяют масла категории С, для бензиновых -– категории S. Вторая буква характеризует уровень эксплуатационных свойств и их назначение: Е – дизели грузовых автомобилей с невысокой литровой мощностью, F – дизели легковых автомобилей и грузовых автомобилей выпуска до 1994 года и бензиновые двигатели, G – современные дизели с высокой литровой мощностью и бензиновые двигатели выпуска до 1993 года, Н – бензиновые двигатели выпуска до 1996 года и J – современные бензиновые двигатели. Масла с цифрой 2 предназначены для двухтактных двигателей. Универсальные масла (для дизелей и бензиновых двигателей) имеют двойное обозначение (например, API SG/CD).

При классификации по АСЕА первая буква обозначает тип двигателя: А – бензиновые, В – дизели легковых автомобилей и Е – дизели грузовиков. Следующая далее цифра характеризует моющие, противозадирные способности и вязкостные свойства. Наиболее высокие качества имеют масла категории 3. Например, категория Е3-96, кроме противоизносных свойств и предотвращения образования нагара на поршне обеспечивает сохранение вязкостных характеристик при высокой температуре и способность диспергировать сажу.
Этими основными сведениями о маслах мы и ограничимся, поскольку при существующем обилии марок выбор масла – скорее искусство, чем наука. И единственный бесспорный совет – опирайтесь на здравый смысл.

Вентиляция картера

По существующим требованиям к токсичности современные двигатели оборудуют системой принудительной вентиляции картера, направляющей картерные газы во впускную систему. Наиболее эффективной, но более сложной является схема, при которой воздух в картер проходит через отдельный воздушный фильтр. На бензиновых двигателях при малых нагрузках часть картерных газов, разбавленных воздухом, поступает в воздушный фильтр за фильтрующим элементом, а другая часть через регулирующий золотник или жиклер подается в задроссельное пространство.

Схема вентиляции картера дизеля:

1 – крышка фильтра системы вентиляции картера; 2 – мембрана; 3 – пружина; 4 – крышка клапана; 5 – шланг отвода картерных газов; 6 – трубка слива масла; 7 – блок-картер; 8 – крышка головки цилиндров; 9 – штуцер; 10 – впускной трубопровод

Большинство современных дизелей выпускается фактически только с системой всасывания картерных газов во впускной трубопровод. Количество картерных газов, поступающих в камеру сгорания, зависит главным образом от состояния цилиндропоршневой группы. Однако при увеличении сопротивления воздушного фильтра выше нормы и при износе сальников добавляется воздух с пылью, поступающий через них в картер. Это приводит к увеличению абразивного износа. Поэтому особенно важно следить за показаниями индикатора засоренности воздушного фильтра, которым, как правило, оборудуются двигатели большого литража, и своевременно заменять воздушный фильтр. Кроме того, необходимо систематически проводить обслуживание системы вентиляции картера (промывку каналов, дозирующих элементов, клапана).

Необходимо иметь в виду, что при износе цилиндропоршневой группы и уплотнений стеблей впускных клапанов увеличивается попадание паров масла в камеру сгорания. Это существенно повышает выброс канцерогенных веществ с отработавшими газами. Поэтому двигатели, оборудованные системой принудительной вентиляции картера, при повышенном угаре масла необходимо своевременно отправлять в ремонт.