Тест Драйв Вътрешно триене II

Видове смазване и метод на смазване на различни части на двигателя

Видове смазване

Взаимодействията на движещи се повърхности, включително триене, смазване и износване, са резултат от наука, наречена трибология, а що се отнася до видовете триене, свързани с двигателите с вътрешно горене, дизайнерите определят няколко вида смазки. Хидродинамичното смазване е най-търсената форма на този процес, а типичното място, където то се случва, е в главните и свързващи лагери на коляновия вал, които са подложени на много по-големи натоварвания. Той се появява в миниатюрното пространство между лагера и V-вала и се докарва там от маслена помпа. Тогава подвижната повърхност на лагера действа като собствена помпа, която изпомпва и разпределя маслото по-нататък и в крайна сметка създава достатъчно дебел филм в цялото лагерно пространство. Поради тази причина дизайнерите използват лагери на втулките за тези компоненти на двигателя, тъй като минималната контактна площ на сачмения лагер създава изключително голямо натоварване върху масления слой. Освен това налягането в този маслен филм може да бъде почти петдесет пъти по-високо от налягането, генерирано от самата помпа! На практика силите в тези части се предават през масления слой. Разбира се, за да се поддържа хидродинамичното състояние на смазване, е необходимо системата за смазване на двигателя винаги да осигурява достатъчно количество масло.

Възможно е в даден момент, под въздействието на високо налягане в определени части, смазващият филм да стане по-стабилен и по-твърд от металните части, които смазва, и дори да доведе до деформация на металните повърхности. Разработчиците наричат ​​този вид смазване еластохидродинамичен и той може да се прояви в споменатите по-горе сачмени лагери, в зъбни колела или в повдигачи на клапани. В случай, че скоростта на движещите се части една спрямо друга стане много ниска, натоварването се увеличава значително или няма достатъчно подаване на масло, често се получава така нареченото гранично смазване. В този случай смазването зависи от адхезията на маслените молекули към опорните повърхности, така че те да са разделени от относително тънък, но все още достъпен маслен филм. За съжаление в тези случаи винаги има опасност тънкият филм да бъде „пробит“ от остри части на неравности, поради което към маслата се добавят подходящи противоизносни добавки, които покриват метала за дълго време и предотвратяват разрушаването му при директен контакт. Хидростатичното смазване се появява под формата на тънък филм, когато товарът рязко промени посоката и скоростта на движещите се части е много ниска. Тук си струва да се отбележи, че лагерни компании като главни свързващи пръти като Federal-Mogul са разработили нови технологии за тяхното покритие, така че да могат да решават проблеми със старт-стоп системи като износване на лагери при чести стартирания, частично сухи на които са подложени при всяко ново изстрелване. Това ще бъде обсъдено по-късно. Това често пускане от своя страна води до преход от една форма на смазка към друга и се определя като „смазка със смесен филм“.

Системи за смазване

Най -ранните автомобилни и мотоциклетни двигатели с вътрешно горене, а дори и по -късните дизайни, са имали капково „смазване“, при което маслото е влизало в двигателя от един вид „автоматична“ маслена зърно чрез гравитация и е преминавало през или е изгаряло след преминаване през него. Днес дизайнерите определят тези системи за смазване, както и системи за смазване на двутактови двигатели, при които маслото се смесва с гориво, като „системи за смазване с пълна загуба“. По -късно тези системи бяха подобрени с добавяне на маслена помпа за подаване на масло във вътрешността на двигателя и към (често срещания) клапан. Тези помпени системи обаче нямат нищо общо с по -късните технологии за принудително смазване, които се използват и до днес. Помпите бяха монтирани отвън, подавайки масло в картера, а след това достигнаха фрикционните части чрез пръскане. Специални остриета в долната част на съединителните пръти пръскат масло в картера и блока на цилиндрите, в резултат на което излишното масло се събира в мини вани и канали и под действието на гравитацията се влива в основните и лагерите на шатуните и лагери на разпределителния вал. Един вид преход към системи с принудително смазване под налягане е двигателят Ford Model T, в който маховикът имаше нещо като колело на водна мелница, което беше предназначено да вдига маслото и да го транспортира до картера (и обърнете внимание на трансмисията), след това долните части на коляновия вал и съединителните пръти изстъргват масло и създават маслена баня за триене на части. Това не беше особено трудно, като се има предвид, че разпределителният вал също беше в картера и клапаните бяха неподвижни. Първата световна война и самолетните двигатели, които просто не работят с този вид смазка, дадоха силен тласък в тази посока. Така се раждат системи, които използват вътрешни помпи и смесено смазване под налягане и спрей, които след това се прилагат към нови и по -тежко натоварени автомобилни двигатели.

Основният компонент на тази система беше маслена помпа с двигател, която изпомпваше масло под налягане само до основните лагери, докато други части разчитаха на смазване чрез пулверизиране. По този начин не беше необходимо да се оформят канали в коляновия вал, които са необходими за системи с напълно принудително смазване. Последното възникна като необходимост с развитието на двигатели, които увеличават скоростта и натоварването. Това също означава, че лагерите трябва да бъдат не само смазани, но и охладени.

В тези системи маслото под налягане се подава към основните и долните лагери на мотовилката (последните получават масло през канали в коляновия вал) и лагерите на разпределителния вал. Голямото предимство на тези системи е, че маслото практически циркулира през тези лагери, т.е. минава през тях и влиза в картера. Така системата осигурява много повече масло, отколкото е необходимо за смазване, поради което те се охлаждат интензивно. Например през 60-те години Хари Рикардо за първи път въвежда правило, което предвижда циркулацията на три литра масло на час, тоест за двигател с мощност 3 к.с. – XNUMX литра циркулация на масло в минута. Днешните велосипеди се копират многократно повече.

Циркулацията на маслото в системата за смазване включва мрежа от канали, вградени в корпуса и механизма на двигателя, чиято сложност зависи от броя и местоположението на цилиндрите и механизма за синхронизация. С цел надеждност и дълготрайност на двигателя, дизайнерите отдавна предпочитат каналовидни канали вместо тръбопроводи.

Помпа, задвижвана от двигател, изтегля масло от картера и го насочва към вграден филтър, монтиран извън корпуса. След това отнема един (за редови) или двойка канали (за боксови или V-образни двигатели), удължаващи почти цялата дължина на двигателя. След това, като се използват малки напречни канали, той се насочва към основните лагери, като влиза в тях през входа в горната черупка на лагера. Чрез периферен процеп в лагера част от маслото се разпределя равномерно в лагера за охлаждане и смазване, докато другата част е насочена към долния лагер на свързващия прът през наклонен отвор в коляновия вал, свързан със същия слот. Смазването на горния лагер на свързващия прът е по-трудно на практика, така че горната част на свързващия прът често е резервоар, предназначен да съдържа пръски масло под буталото. В някои системи маслото достига лагера през отвор в самия свързващ прът. Лагерите на буталните болтове от своя страна са смазани с пръски.

Подобно на кръвоносната система

Когато в картера е монтиран разпределителен вал или верижно задвижване, това задвижване се смазва с директно преминаващо масло, а когато валът е монтиран в главата, задвижващата верига се смазва чрез контролирано изтичане на масло от хидравличната удължителна система. При двигателя Ford 1.0 Ecoboost задвижващият ремък на разпределителния вал също се смазва - в този случай чрез потапяне в масления съд. Начинът, по който смазочното масло се подава към лагерите на разпределителния вал, зависи от това дали двигателят има долен или горен вал - първият обикновено го получава набраздено от основните лагери на коляновия вал, а вторият набраздено, свързано с основния долен канал. или индиректно, с отделен общ канал в главата или в самия разпределителен вал, като ако има два вала, това се умножава по две.

Дизайнерите се стремят да създадат системи, при които клапаните се смазват с прецизно контролирани дебити, за да се избегне наводняване и изтичане на масло през водачите на клапаните в цилиндрите. Допълнителна сложност се добавя от наличието на хидравлични асансьори. Скалите, неравностите се смазват в маслена баня или чрез пръскане в миниатюрни вани, или посредством канали, през които маслото напуска главния канал.

Що се отнася до цилиндричните стени и буталните поли, те са напълно или частично смазани с масло, което излиза и се разпространява в картера от долните лагери на биелите. По-късите двигатели са проектирани така, че техните цилиндри да получават повече масло от този източник, тъй като имат по-голям диаметър и са по-близо до коляновия вал. При някои двигатели стените на цилиндъра изтеглят допълнително масло от страничен отвор в корпуса на свързващия прът, който обикновено е насочен към страната, където буталото упражнява по-странично налягане върху цилиндъра (това, върху което буталото оказва натиск по време на горенето по време на работа). ... При V-образните двигатели е обичайно да се инжектира масло от свързващ прът, движещ се в противоположния цилиндър върху стената на цилиндъра, така че горната страна да се смазва и след това да се изтегля към долната страна. Тук си струва да се отбележи, че в случай на двигатели с турбокомпресор, маслото влиза в лагера на последния през главния нефтен канал и тръбопровода. Те обаче често използват втори канал, който насочва потока на маслото към специални дюзи, насочени към буталата, които са предназначени да ги охлаждат. В тези случаи маслената помпа е много по-мощна.

При сухите картерни системи маслената помпа получава масло от отделен резервоар за масло и го разпределя по същия начин. Спомагателната помпа изсмуква сместа от масло / въздух от картера (така че трябва да има голям капацитет), която преминава през устройството, за да отдели последния и да го върне обратно в резервоара.

Системата за смазване може също да включва радиатор за охлаждане на маслото при по-тежки двигатели (това беше обичайна практика за по-стари двигатели, използващи прости минерални масла) или топлообменник, свързан към охладителната система. Това ще бъде обсъдено по-късно.

Маслени помпи и предпазни клапани

Маслените помпи, включително зъбна двойка, са изключително подходящи за работа на маслена система и затова се използват широко в системите за смазване и в повечето случаи се задвижват директно от коляновия вал. Друг вариант са ротационните помпи. Напоследък се използват и помпи с плъзгащи се лопатки, включително версии с променлив работен обем, които оптимизират работата и по този начин тяхната производителност по отношение на скоростта и намаляват консумацията на енергия.

Маслените системи изискват предпазни клапани, тъй като при високи скорости увеличаването на количеството подавано от помпата масло не съответства на количеството, което може да премине през лагерите. Това се дължи на факта, че в тези случаи в лагерното масло се образуват силни центробежни сили, предотвратяващи подаването на ново количество масло към лагера. Освен това стартирането на двигателя при ниски външни температури увеличава устойчивостта на масло с увеличаване на вискозитета и намаляване на луфта в механизмите, което често води до критични стойности на налягането на маслото. Повечето спортни автомобили използват сензор за налягане на маслото и сензор за температура на маслото.

(да последвам)

Текст: Георги Колев