Regulacja ciśnienia oleju
W silnikach z ciśnieniowym układem smarowania maksymalne ciśnienie w układzie jest ograniczane przez nadciśnieniowy zawór bezpieczeństwa. Ten zawór (czasami nazywany reduktorem ciśnienia) znajduje się na wylocie pompy. Zawór nadmiarowy ogranicza maksymalne ciśnienie w układzie poprzez spuszczanie oleju z powrotem do wlotu pompy (Ryż. 3.15). Maksymalne ciśnienie oleju jest określone przez elastyczność sprężyny zaworu nadmiarowego. Bez zaworu nadmiarowego ciśnienie oleju będzie rosło w nieskończoność wraz ze wzrostem prędkości obrotowej silnika. Maksymalne ciśnienie jest zwykle ustawiane na poziomie minimalnego dopuszczalnego ciśnienia, co zapewnia niezawodne smarowanie wszystkich elementów silnika.
Smarowanie silnika wymaga od trzech do sześciu galonów oleju na minutę (1 galon (Amer.) równa się = 3,78 l).
Pompę oleju dobiera się tak, aby jej wydajność była wystarczająca do zapewnienia niezbędnego ciśnienia przy niskich prędkościach obrotowych silnika, ale nie za duża, aby uniknąć kawitacji przy dużych prędkościach. Kawitacja występuje, gdy prędkość wypompowywania oleju przez pompę staje się większa niż przepustowość rury ssącej. Gdy pompa nie ma wystarczającej ilości oleju, zasysa powietrze iw strumieniu oleju pojawiają się pęcherzyki powietrza lub puste przestrzenie. Kiedy pompa zaczyna zasysać powietrze lub opary, przechodzi w tryb kawitacji.
Ryż. 3.15. Zawory odciążające sprężyny — tłokowe i kulowe
Notatka. Zadaniem tłoczonej pokrywy, nałożonej na sitko przewodu ssącego pompy olejowej, jest zapobieganie kawitacji. Olej znajduje się pod korkiem, co zapobiega niebezpieczeństwu zasysania powietrza przez pompę, zwłaszcza podczas gwałtownego hamowania i przyspieszania samochodu.
Po wyjściu z pompy olej jest dostarczany do ruchomych części przez wiercone przewody olejowe (Ryż. 3.16). Gdy olej dotrze do smarowanych części, ciśnienie nie jest już potrzebne. Dzięki efektowi hydrodynamicznego smarowania pomiędzy powierzchniami części tworzy się i stabilnie utrzymuje film smarny. Do wytworzenia nadmiernego ciśnienia oleju wykorzystywana jest dodatkowa moc, a jakość smarowania nie jest lepsza niż przy minimalnym wymaganym ciśnieniu.
Czynniki wpływające na ciśnienie oleju w układzie smarowania
Olej w układzie smarowania będzie pod ciśnieniem tylko wtedy, gdy wydajność pompy olejowej przekroczy przepływ oleju przez wszystkie "przecieki" w silniku. Wyciek oleju następuje przez szczeliny w punktach końcowych układu smarowania. Punkty końcowe to luzy łożyskowe, wahacze, otwory rozbryzgowe w korbowodach itp. Są to specjalnie przewidziane luki w silniku, niezbędne do jego normalnej pracy. W miarę zużywania się części silnika szczeliny zwiększają się i zwiększają w wyniku wycieku oleju.
Wydajność pompy olejowej musi być na tyle duża, aby dostarczać olej do układu smarowania z zapasem na pokrycie jego zużycia przez te nieszczelności. Wydajność pompy olejowej zależy od jej wielkości, prędkości obrotowej i stanu. Gdy silnik pracuje na biegu jałowym, pompa obraca się powoli i ma niską wydajność.
Jeśli przepływ oleju przez nieszczelności przekracza wydajność pompy olejowej, ciśnienie oleju w układzie smarowania jest niewystarczające.
Wraz ze wzrostem prędkości obrotowej silnika wzrasta wydajność pompy olejowej, a zwiększające się ciśnienie w układzie smarowania prowadzi do wzrostu zużycia oleju przez nieszczelności. W rezultacie ciśnienie oleju wzrasta, aż osiągnie ustawioną wartość maksymalną.
Ryż. 3.16. Olej wpływa do silnika przez króciec ssawny pompy olejowej i ostatecznie wraca do miski olejowej.
Lepkość oleju silnikowego wpływa zarówno na wydajność pompy olejowej, jak i na jej przepływ przez nieszczelności. płynny olej (bardzo niska lepkość) łatwo prześlizguje się przez zęby pompy i łatwo wypływa przez szczeliny. Gorący olej ma niższą lepkość, więc ciśnienie oleju w ciepłym silniku jest często niskie. Zimny olej ma wyższą lepkość (gęstość), niż cieplej. W rezultacie ciśnienie oleju w zimnym silniku, nawet na biegu jałowym, jest wyższe. Wysokie ciśnienie oleju w zimnym silniku powoduje, że zawór nadmiarowy ciśnienia otwiera się bardziej w tym przypadku, aby uwolnić nadmiar oleju w ilości przekraczającej ilość potrzebną dla ciepłego silnika. Im większe ciśnienie oleju w układzie, tym bardziej ściśnięta jest sprężyna zaworu reduktora ciśnienia i tym większe staje się otwarcie zaworu.
Zastosowanie w silniku oleju o wyższej lepkości powoduje, że ciśnienie oleju w układzie chłodzenia osiąga próg zerowania zaworu przy niższych obrotach silnika.