Масляный насос (двигатель внутреннего сгорания) - Oil pump (internal combustion engine)

Эта статья про деталь двигателя внутреннего сгорания. Для использования в других целях см. Масляный насос.
Система циркуляции масла
Геротор тип масляный насос от мотороллера

В масляный насос в двигатель внутреннего сгорания циркулирует машинное масло под давлением к вращающимся подшипникам, скользящим поршням и распределительному валу двигателя. Это смазывает подшипники, позволяет использовать более мощные жидкие подшипники а также помогает в охлаждение двигатель.

Масло под давлением используется не только в качестве смазки, но и в качестве гидравлическая жидкость для питания малых приводы. Одним из первых заметных применений этого способа было гидравлические толкатели в распредвале и срабатывании клапана. Все чаще и чаще в последнее время используется натяжитель для ремень ГРМ или же вариаторы за изменение фаз газораспределения системы.

Насосы

Тип используемого насоса различается. Шестеренные насосы[1][2] трохоидные насосы[3] и пластинчатые насосы[а] все широко используются. Плунжерные насосы использовались в прошлом, но сейчас используются редко, для малые двигатели.

Чтобы избежать необходимости грунтовка, насос всегда монтируется низко, либо погруженным, либо на уровне масла в поддоне. Короткая приемная труба с простым сетчатым фильтром достигает дна отстойника.

Привод насоса

Для простоты и надежности используются механические насосы, приводимые в действие механическими передачами от коленчатого вала. Снижение скорости насоса полезно[b] и поэтому обычно насос приводится в движение кулачок (если он установлен в блоке цилиндров) или распределитель вал, который вращается с половиной оборотов двигателя. При низком расположении масляного насоса используется почти вертикальный приводной вал, приводимый в движение винтовой косые шестерни от распредвала. Некоторые двигатели, такие как Двигатель Fiat Twin Cam 1964 г., началось как OHV двигатели с масляным насосом, приводимым от обычного распредвала в цилиндрический блок. Когда был разработан двигатель с двумя верхними распредвалами, прежнее расположение масляного насоса было сохранено, а распределительный вал стал укороченным втулочным валом. Даже когда положение распределителя было перемещено с предыдущей установки на блок для установки на распределительные валы головки блока цилиндров, привод масляного насоса остался в том же положении, неиспользуемое положение распределителя теперь закрыто заглушкой.[4] Малые двигатели, или же самокаты насосы с внутренним зацеплением могут быть установлены непосредственно на коленчатом валу.

В целях надежности редко используется внешний приводной механизм, либо отдельный ременной привод, либо внешние шестерни, хотя насосы с приводом от распределительного вала часто используют один и тот же ремень ГРМ. Дополнительные отдельные ремни иногда используются там, где сухой картер при тюнинге в двигатели добавлены помпы.

Электрические масляные насосы не используются, опять же из соображений надежности. Немного 'турботаймер 'дополнительные электрические масляные насосы иногда устанавливаются на с турбонаддувом двигатели. Это второй масляный насос, который продолжает работать после остановки двигателя, обеспечивая охлаждающим маслом горячие подшипники турбокомпрессора в течение нескольких минут, пока он остывает.[c] Это дополнительные насосы, они не заменяют основной механический масляный насос.

Система смазки

Масляный насос от Toyota Coaster автобус (1 Гц тип двигателя)

Система смазки предназначена для правильной смазки двигателя во время его работы. Правильная смазка двигателя не только снижает трение между движущимися частями, но также является основным методом отвода тепла от поршней, подшипников и валов. Неправильная смазка двигателя приведет к его отказу. Масляный насос заставляет моторное масло через каналы в двигателе, чтобы правильно распределить масло по различным компонентам двигателя. В обычной системе смазки масло вытягивается из масляного поддона (масляный поддон, на английском языке) через сетчатый фильтр, который удаляет из масла некоторые более крупные частицы мусора. Поток, создаваемый масляным насосом, позволяет маслу распределяться по двигателю. В этой системе масло проходит через масляный фильтр а иногда и маслоохладитель перед прохождением через масляные каналы двигателя и распределением для смазки поршней, колец, пружин, штоков клапанов и т. д.

Давление масла

Давление масла, создаваемое в большинстве двигателей, должно составлять около 10 фунтов на квадратный дюйм на каждые 1000 оборотов в минуту (об / мин), достигая пика около 55-65 фунтов на квадратный дюйм.[2]

Местное давление (на шейке коленчатого вала и подшипнике) намного выше, чем 50, 60 фунтов на квадратный дюйм и т. Д. устанавливается предохранительным клапаном насоса и достигает сотен фунтов на квадратный дюйм. Это более высокое давление создается за счет относительной скорости в футах в секунду (не об / мин или размера шейки напрямую) самой шейки коленчатого вала относительно подшипника, ширины подшипника (до ближайшей утечки давления), вязкости масла и температуры, уравновешенных относительно зазор подшипника (скорость утечки).

Все, что делает насос под давлением, это «заполняет отверстие» и обновляет масло в кольцевом пространстве быстрее, чем утечка вытесняет его. Вот почему низкооборотные двигатели имеют относительно большие шейки с небольшим размером насоса и давлением. Низкое давление указывает на то, что утечка из подшипников превышает производительность насоса.

Манометрическое давление

Давление масла на выходе из насоса, открывающее предохранительный клапан, представляет собой просто сопротивление потоку, вызванное зазорами и ограничениями подшипников.

Датчик давления масла или сигнальная лампа показывает давление только в той точке, где его датчик входит в ту часть системы, находящейся под давлением, - не везде, ни в среднем, ни в обобщенной картине системного давления.

Несмотря на частое сравнение с теорией гидротехники, это не «замкнутая система», в которой давление масла сбалансировано и везде одинаково. Все двигатели представляют собой «открытые системы», потому что масло возвращается в поддон через серию контролируемых утечек. Подшипники, наиболее удаленные от насоса, всегда имеют самое низкое давление из-за большого количества утечек между насосом и этим подшипником. Чрезмерный зазор в подшипнике увеличивает потерю давления между первым и последним подшипником в серии.

В зависимости от состояния двигатель может иметь приемлемое манометрическое давление и по-прежнему только 5 фунтов на квадратный дюйм на одном шатуне, который выйдет из строя при высокой нагрузке.

Фактически давление создается сопротивлением потоку масла вокруг двигателя.[5] Таким образом, давление масла может меняться во время работы в зависимости от температуры, частоты вращения и износа двигателя. Более низкая температура масла может вызвать более высокое давление, поскольку масло более густое, в то время как более высокие обороты двигателя заставляют насос работать быстрее и проталкивать больше масла через двигатель. Из-за колебаний температуры и обычно более высоких оборотов двигателя при запуске холодного двигателя нормально видеть более высокое давление масла при запуске двигателя, чем при нормальных рабочих температурах, где нормальное давление масла обычно составляет от 30 до 45 фунтов на квадратный дюйм.[6] Слишком высокое давление масла может создать ненужную работу для двигателя и даже добавить воздуха в систему. Чтобы давление масла не превышало номинального максимума, как только давление превышает заданный предел, подпружиненный предохранительный клапан сбрасывает избыточное давление либо на всасывающую сторону насоса, либо непосредственно обратно в масляный поддон или бак.

Высокое давление масла

Конечным результатом слишком высокого давления масла является повреждение передних или задних уплотнений главного двигателя и / или выдувание масляных пробок. Другими словами, любой возможный вход в картер, который каким-то образом запломбирован, мог быть взорван. Высокое давление масла часто означает чрезвычайно высокое давление при холодном пуске, но это недостаток конструкции, а не автоматическое следствие высокого давления. Наблюдение «если вы поднимете максимальное давление, холодное давление станет слишком высоким» является точным, но не преднамеренным.

Даже стандартные насосы (независимо от марки и модели) не имеют достаточной пропускной способности предохранительного клапана: выпускной порт слишком мал для обработки объема холодного масла. Вот почему существует значительная разница между холодным и горячим маслом, высокими и низкими оборотами и т. Д., Но обычно это не проблема для стандартных двигателей из-за подпружиненного клапана сброса давления, упомянутого выше. Через правильно спроектированный выпускной патрубок (которого нет в серийных двигателях) будет пропускаться любой объем масла, который пройдет шестерни, независимо от вязкости масла или температуры, и показания манометра будут незначительно отличаться.

Давление масла контролируется блоком отправки давления масла, обычно устанавливаемым на блоке двигателя. Это может быть либо подпружиненный датчик давления, либо электронный датчик давления, в зависимости от типа передающего устройства. Проблемы с блоком отправки давления масла или соединениями между ним и дисплеем водителя могут привести к неправильным показаниям давления масла, когда давление масла вполне приемлемо.

Низкое давление масла

Причин низкого давления масла всего четыре:

  1. Нет масла или мало масла в двигателе;
  2. Изношен или неисправен масляный насос или сломана пружина предохранительного клапана;
  3. Изношенные коренные подшипники (большие концы не имеют никакого отношения к давлению масла, так как большая часть давления на них создается центростремительной силой); и
  4. Разрыв или закупорка масляной галереи.

Низкое давление масла может вызвать повреждение двигателя. Первое, что выйдет из строя, будут подшипники опоры кулачка, если транспортное средство является OHC, поскольку он проходит через ограничитель, а низкое давление приведет к нехватке смазки в верхней части двигателя. Если поршни имеют форсунки в головке (например, Scania), это может привести к зазору поршня / гильзы. Также могут заедать подшипники коленчатого вала и шатуна. Признаками низкого давления масла может быть горящая сигнальная лампа, показания низкого давления на манометре или грохот двигателя. Низкое давление масла - это проблема, которую необходимо немедленно устранить, чтобы предотвратить серьезные повреждения.

Основной причиной низкого давления масла в двигателе является износ его жизненно важных частей. Со временем подшипники и уплотнения двигателя изнашиваются. Износ может привести к тому, что эти детали со временем потеряют свои первоначальные размеры, и этот увеличенный зазор позволяет со временем течь большему объему масла, что может значительно снизить давление масла. Например, износ на 0,001 дюйма коренного подшипника двигателя может вызвать потерю давления масла до 20%.[5] Простая замена изношенных подшипников может решить эту проблему, но в старых двигателях с большим износом мало что можно сделать, кроме полного капитального ремонта двигателя.

Частицы в масле также могут вызвать серьезные проблемы с давлением масла. После того, как масло протекает через двигатель, оно возвращается в масляный поддон и может унести с собой много мусора. Мусор может вызвать проблемы с сеткой маслосборника и самим масляным насосом. Отверстия в маслосборном экране имеют размер около 0,04 квадратных дюйма (0,26 см.2).[5] Отверстия такого размера собирают только большие куски мусора и пропускают через них много более мелких. Отверстия в сетке такие большие (по сравнению с мусором), потому что при низких температурах и низких оборотах двигателя масло очень вязкое и требует больших отверстий, чтобы свободно течь. Даже с этими большими отверстиями в сетке он все равно может забиться и вызвать низкое давление масла. Покрытие экрана толщиной 0,005 дюйма (0,13 мм) может уменьшить размер отверстия примерно до 0,03 квадратных дюйма (0,19 см).2), что, в свою очередь, снижает расход масла на 44 процента.[5]

Даже после прохождения через маслосборную сетку и масляный фильтр в масле может оставаться мусор. Очень важно заменить масло и масляный фильтр, чтобы свести к минимуму количество мусора, протекающего через двигатель. Этот вредный мусор наряду с нормальным износом двигателя в двигателях с большим пробегом вызывает увеличение зазоров между подшипниками и другими движущимися частями.

Низкое давление масла может быть просто из-за того, что в поддоне недостаточно масла, из-за горящего масла (обычно вызванного износом поршневых колец или изношенных уплотнений клапана) или утечки. Поршневые кольца служат для герметизации камеры сгорания, а также для удаления масла с внутренних стенок цилиндра. Однако, когда они изнашиваются, их эффективность падает, в результате чего на стенках цилиндров остается масло во время сгорания. В некоторых двигателях сжигание небольшого количества масла является нормальным и не обязательно должно вызывать тревогу, тогда как большой расход масла является признаком того, что двигателю может потребоваться капитальный ремонт.

Масляные насосы в высокоэффективных двигателях

Не все двигатели имеют одинаковые потребности в смазке. Например, двигатели с высокими рабочими характеристиками создают повышенную нагрузку на систему смазки. В этом случае система смазки должна быть особенно прочной, чтобы предотвратить повреждение двигателя.[2] Большинство двигателей в автомобилях на сегодняшний день не работают намного выше 5000–6000 об / мин, но это не всегда так в двигателях с высокими характеристиками, где частота вращения двигателя может достигать 8000–9000 об / мин. В таких двигателях обязательно, чтобы масло циркулировало достаточно быстро, иначе в масле может застрять воздух. Кроме того, чтобы высвободить мощность, в некоторых двигателях с высокими эксплуатационными характеристиками используется масло с меньшим весом, что требует меньшей мощности для работы масляного насоса. Обычно в двигателях используется масло 5W-30 или 10W-30, тогда как в высокопроизводительных двигателях может использоваться масло 0W-20, которое является менее вязким.[7]

Системы с мокрым и сухим поддоном

Общепринятый мокрый картер двигатели имеют один масляный насос. Обычно он расположен внутри нижней части двигателя, обычно ниже и / или сбоку от коленчатого вала. На сухой картер В двигателях требуются, по крайней мере, два масляных насоса: один для нагнетания давления и распределения масла по компонентам двигателя и, по крайней мере, один другой «продувочный насос» для откачивания масла, скопившегося на дне двигателя.[8] Этот продувочный насос иногда (но не всегда) расположен в «отстойнике» двигателя, и, что важно, пропускная способность этого продувочного насоса должна превышать пропускную способность насоса, который нагнетает и распределяет масло по двигателю.

Из-за внешнего масляного резервуара сухого картера избыточный воздух может выходить из масла до того, как масло перекачивается обратно через двигатель. Сухие отстойники также позволяют увеличить мощность, поскольку они уменьшают количество парусность масло попадает во вращающийся узел, а разрежение от продувочного насоса улучшает кольцевое уплотнение.[9] Сухие картеры более популярны в гоночных автомобилях из-за повышенной мощности и меньшего разбрызгивания масла, которые в противном случае снизили бы давление масла. Недостатки сухих отстойников - увеличенный вес, дополнительные детали и большая вероятность возникновения утечек и проблем.

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Шиберные насосы стали менее распространенными, поскольку современные производственные технологии позволяют более дешево производить сложные точные формы, необходимые для других типов насосов. По мере того, как срок службы двигателя увеличивается и становится более надежным, возникает проблема износа скользящих лопаток.
  2. ^ По причинам нефти вязкость, большому медленному насосу требуется меньше энергии для перемещения того же объема масла, что и маленькому быстрому насосу.
  3. ^ В альтернативной системе используется герметичный гидроаккумулятор залит маслом, а не насосом.

Рекомендации

  1. ^ Как работает шестеренчатый насос
  2. ^ а б c Боб Мельхофф. «Как работают масляные насосы». Chevy High Performance. Получено 2006-11-13.
  3. ^ Трохоидный насос
  4. ^ Гай Крофт. Тюнинг двигателя Fiat Twin-Cam. Хейнс.
  5. ^ а б c d «Устранение неполадок при низком давлении масла». AA1Car. Получено 2010-03-08.
  6. ^ «Устранение неполадок масляного насоса». AA1Car. Получено 2010-03-08.
  7. ^ Ларри Карли. «Масляные насосы». Производитель двигателя. Получено 2010-03-08.
  8. ^ «Почему в некоторых двигателях используется масляная система с сухим картером?». Как это работает. Получено 2010-03-08.
  9. ^ "Мокрый отстойник против систем смазывания сухого отстойника". Производитель двигателя. Получено 2010-03-08.

внешняя ссылка