Регулирование давления масла
В двигателях с системой смазки под давлением максимальное давление в системе ограничивается с помощью клапана сброса давления. Этот клапан (иногда называемый редукционным клапаном) располагается на выпуске насоса. Клапан сброса ограничивает максимальное давление в системе, сливая масло обратно во впускной канал насоса (рис. 3.15). Максимальное давление масла определяется упругостью пружины клапана сброса. При отсутствии клапана сброса давление масла будет неограниченно расти по мере роста скорости вращения двигателя. Максимальное давление устанавливается обычно на уровне минимально допустимого давления, обеспечивающего надежную смазку всех узлов двигателя.
Для смазки двигателя требуется от трех до шести галлонов масла в минуту (1 галлон (амер.) равен = 3,78 л).
Масляный насос подбирается так, чтобы его производительность была достаточной для обеспечения необходимого давления на низких оборотах двигателя, но при этом не чрезмерно большой, во избежание возникновения кавитации на высоких оборотах. Кавитация возникает в том случае, когда скорость выкачивания масла насосом становится больше пропускной способности всасывающего патрубка. Когда насосу не хватает масла, он засасывает воздух и в потоке масла появляются воздушные пробки или пустоты. Когда насос начинает засасывать воздух или пары, он переходит в режим кавитации.
Рис. 3.15. Пружинные клапаны сброса давления — поршневой и шаровой
Примечание. Назначение штампованной крышки, надетой сверху на сито всасывающего патрубка масляного насоса, — предотвращение кавитации. Масло удерживается под крышкой, что помогает предотвратить опасность всасывания насосом воздуха, особенно при резких торможениях и разгонах автомобиля.
Выйдя из насоса, масло подается к движущимся узлам по просверленным маслопроводам (рис. 3.16). После того как масло попадает на детали, подлежащие смазке, давление становится уже не нужным. Благодаря эффекту гидродинамической смазки между поверхностями деталей возникает и стабильно сохраняется пленка смазки. На создание избыточного давления масла расходуется дополнительная мощность, а качество смазки — ничуть ни лучше, чем при минимально необходимом давлении.
Факторы, влияющие на давление масла в системе смазки
Масло в системе смазки будет находиться под давлением только в том случае, если производительность масляного насоса будет превышать расход масла через все "утечки" в двигателе. Утечка масла происходит через зазоры в конечных точках системы смазки. Конечными точками являются зазоры в подшипниках, клапанные коромысла, разбрызгивающие отверстия в шатунах и т.п. Это — специально предусмотренные зазоры в двигателе, необходимые для его нормальной работы. По мере износа деталей двигателя зазоры увеличиваются и в результате утечки масла возрастают.
Производительность масляного насоса должна быть достаточно большой, чтобы обеспечивать подачу масла в систему смазки с запасом, покрывающим его расход через эти утечки. Производительность масляного насоса определяется его размерами, скоростью вращения и состоянием. Когда двигатель работает на холостом ходу, насос вращается медленно и развивает низкую производительность.
Если расход масла через утечки превышает производительность масляного насоса, давление масла в системе смазки оказывается недостаточным.
С повышением скорости работы двигателя производительность масляного насоса растет и возрастающее давление в системе смазки приводит к росту расхода масла через утечки. В результате давление масла возрастает до тех пор, пока не достигнет регулируемого максимального значения.
Рис. 3.16. Поток масла поступает в двигатель через всасывающий патрубок масляного насоса и, в конце концов, стекает обратно, в поддон картера.
Вязкость моторного масла влияет и на производительность масляного насоса и на его расход через утечки. Жидкое масло (обладающее очень низкой вязкостью) легко проскальзывает мимо зубьев насоса и легко вытекает через зазоры. Горячее масло обладает пониженной вязкостью, поэтому давление масла в прогретом двигателе часто оказывается низким. Холодное масло обладает более высокой вязкостью (густотой), чем горячее. В результате давление масла, в холодном двигателе, даже на холостом ходу оказывается выше. Высокое давление масла в холодном двигателе приводит к тому , что клапан сброса давления в этом случае должен открываться больше, чтобы сбросить излишек масла сверх необходимого для разогретого двигателя. Чем больше давление масла в системе, тем сильнее сжимается пружина редукционного клапана и тем больше становится открывающийся просвет клапана.
Использование в двигателе масла более высокой вязкости приводит к тому, что давление масла в системе охлаждения достигает установленного порога срабатывания клапана сброса на более низкой скорости вращения двигателя.