Технический специалист компании MS Motorservice International Сергей Газетин в ходе занятия для специалистов автосервиса рассказал об устройстве, характеристиках и функционале масляных насосов. Компания предлагает обширный ассортимент таких устройств, выпускаемых под брендами Pierburg и Kolbenschmidt более чем для 3000 различных моделей двигателей. За десятилетия работы в данной сфере сотрудниками MS Motorservice International накоплен экспертный опыт в разработке и производстве различных типов насосов.
Основной задачей системы смазки двигателя является подача к его компонентам достаточного количества смазочного масла. Это автономная система, в которой масло выполняет несколько важных задач: снижение коэффициента трения в подвижных деталях; охлаждение деталей для предотвращения перегрева; удаление отложений и абразивных частиц; защита от коррозии; снижение шума и вибраций; сверхтонкое уплотнение (например, в зоне поршневых колец) и передача усилий. Ключевыми компонентами системы смазки двигателя являются масляный насос, масляный фильтр и редукционный клапан.
Механические нерегулируемые и регулируемые масляные насосы предназначаются для использования в двигателях пассажирских и коммерческих автомобилей. Механические и электрические масляные насосы трансмиссий используются для подачи масла в автоматические коробки передач. Кроме того, электрические масляные насосы подают масло в двигателях гибридных автомобилей. Всасывающие масляные насосы удаляют остаточное масло из блока цилиндров или головки цилиндров двигателя.
Для обеспечения достаточного уровня смазки и охлаждения масляные насосы должны прокачивать весь объем моторного масла через систему смазки двигателя 4–6 раз в минуту. Кроме того, они должны обеспечивать максимально быструю подачу масла к зонам смазки при запуске холодного двигателя, то есть иметь конструкцию, обеспечивающую достаточный поток масла даже на низких оборотах двигателя. В современных двигателях от системы смазки требуется непропорционально большая производительность именно в режимах низких частот вращения коленвала. Использование нерегулируемых масляных насосов с пропорциональной зависимостью производительности от частоты вращения приводит к существенным затратам мощности при высоких частотах вращения коленвала. Механически или электрически регулируемые насосы позволяют реализовать подачу масла «по требованию», что обеспечивает более высокую эффективность.
По типу привода масляные насосы делятся на устройства с индивидуальным приводом (push-on), с прямым приводом (роторные и серповидные насосы), с приводом зубчатым ремнем или цепью.
Шестеренные качающие узлы используются в основном в насосах с индивидуальным приводом и в насосах, приводимых зубчатым ремнем или цепью. Эти насосы получили широкое распространение благодаря их простоте и надежности. Они высокоэффективны, способны создавать высокое давление и вписываются в любую компоновку.
Серповидные насосы очень компактны. Они интегрируются в переднюю крышку двигателя и приводятся непосредственно коленчатым валом. Преимуществом серповидных насосов является высокая производительность, особенно при низких оборотах.
Роторные насосы обычно приводятся от коленчатого или распределительного вала через шестерню или зубчатый ремень. Помимо высокой производительности они характеризуются способностью создавать высокое давление. Эти насосы компактны и недороги. Производительность масляных насосов, работающих в дизельных и бензиновых двигателях, сопоставима.
В конструкции автомобилей применяются и тандемные насосы, в которых функция подачи масла совмещается с созданием вакуума. Такие насосы могут устанавливаться в картере двигателя выше уровня масла или ниже уровня масла. Тандемные насосы могут быть роторными или шиберными.
Тандемный насос применяется также для откачивания масла из головки цилиндров в системах с сухим картером, в спортивных автомобилях и в вездеходах.
В современных легковых автомобилях все чаще используют масляные насосы, подающие масло по потребности в нем двигателя, что позволяет экономить топливо и сокращать вредные выбросы в атмосферу.
Развивая потенциал уменьшения затрат энергии на привод, конструкторы ушли от нерегулируемого насоса сначала к насосу с гидравлическим регулированием, а затем – с электронным. В линейке масляных насосов существуют и непрерывно регулируемые устройства. Таков, например, шиберный насос, объем подачи масла в котором регулируется перемещением кольцевой камеры в зависимости от давления в системе смазки. Это простая и надежная конструкция, которая может иметь электронно-гидравлическую регулировку.
Производительность насоса регулируется управляющим клапаном в соответствии с режимом работы двигателя. Управляющий клапан дозирует количество масла, протекающего через соответствующий канал масляного насоса. Это приводит к изменению положения камеры относительно крыльчатки насоса и меняет его производительность.
В последние 5 лет электрические клапаны масляных насосов стали весьма востребованными в серийном производстве многих автомобилестроителей. Такие клапаны созданы для работы в стандартном диапазоне давлений и скоростей потока моторного масла, отличаются малым весом, быстрым переключением и нечувствительностью к загрязнениям.
Обычно масляные насосы имеют довольно продолжительный срок службы, но он может сокращаться под влиянием некачественного масла или загрязнений в системе смазки. Износ деталей насоса проявляется снижением производительности, когда, например, возникает недостаточное давление масла на низких оборотах коленчатого вала. Как правило, масляные насосы меняют как единый компонент, не подвергая восстановительному ремонту.
В масляных насосах, поставляемых с завода, имеется необходимое начальное количество масла. Длительное хранение насосов в неудачном положении может привести к уходу масла из качающего узла, что вызовет работу «насухую» при первом запуске. Следовательно, перед установкой насоса рекомендуется добавить в него небольшое – примерно 1 куб. см – количество моторного масла.
По каким же показателям выбирают моторное масло для замены? Специалисты рекомендуют использовать лишь масла с допуском производителя. Параметры же для правильного выбора моторного масла таковы: вязкость (SAE); высокотемпературная вязкость (HTHS), уровень качества (API, ACEA, ILSAC, JASO); базовая основа (гидрокрекинг, ПАО, эстеры и т. д.); сульфатная зольность; щелочное число; температура вспышки; испаряемость; температура застывания.
В последнее время популярные ранее сезонные масла (Single grade) уходят в прошлое, уступая место всесезонным (Multigrade). Еще одна тенденция – переход на маловязкие масла. Например, очень емкий рынок США в течение двух десятилетий демонстрирует устойчивую тенденцию к нарастанию доли маловязких синтетических масел в сегменте легковых автомобилей и масел SAE 10W30 в сегменте коммерческой техники.
На упаковке моторного масла можно встретить прямое указание – «Approval», то есть «одобрено», а далее – указание индекса двигателей. Не стоит гнаться за новейшими или самыми дорогими маслами, так как это может не только не оправдать высоких ожиданий, но даже привести к обратному эффекту. Если в «видавший виды» двигатель залить, например, масло с высокой текучестью, то его смазывающие и охлаждающие свойства могут оказаться недостаточными. Иначе говоря, масло будет быстро стекать с деталей. Поэтому некоторую поправку на возраст автомобиля делать нужно.
Масляная система должна заполняться маслом под давлением, так как из системы необходимо вытеснить воздух, предотвратив тем самым режим сухого трения. Для этого к системе через резьбовое соединение (датчик давления масла) подсоединяется резервуар подачи масла. Масло в двигатель подается до тех пор, пока оно не начнет выходить из самых удаленных от насоса зон смазки (подшипники распредвала, рычаги привода клапанов и т. п.). При этом максимум допустимого рабочего давления масла превышать нельзя. В процессе подачи масла нужно ключом поворачивать коленчатый вал по направлению вращения. После замены масла нельзя проводить «обкатку» двигателя на холостом ходу, так как это не обеспечит достаточного смазывания деталей.
Снижение или отсутствие давления масла могут вызвать следующие причины: блокирование масляных каналов, шлангов или трубок, засор в масляном охладителе; низкий уровень масла; низкая вязкость масла; вспенивание масла в картере двигателя из-за слишком высокого уровня, низкого качества или деградации; загрязнение маслоприемника; разгерметизация трубки маслоприемника и попадание воздуха в масляный насос; заклинивание регулятора давления масла в открытом положении; блокировка масляного фильтра; повреждение или заклинивание в открытом положении масляных форсунок для охлаждения поршней; отсутствие технологических заглушек масляных каналов в блоке или головке цилиндров; износ подшипников скольжения коленчатого, распределительного, балансирного валов, вала коромысел клапанов; износ или повреждение гидравлических толкателей, компенсаторов, подшипников турбонагнетателя и ТНВД; негерметичность уплотнений; неисправность системы управления в электронно-регулируемых масляных насосах.
Повышенное давление масла возникает ввиду следующих причин: излишне высокая вязкость масла; неисправный редукционный клапан, находящийся постоянно в закрытом положении; заблокированный масляный фильтр или каналы масляной системы; не соответствующий данному двигателю масляный насос с чрезмерной производительностью; неисправность компонентов системы управления в электронно-регулируемых насосах.
Следует различать расход масла и потери масла. Первое – явление нормальное, неизбежно возникающее при эксплуатации автомобиля; второе – следствие утечек, которых быть не должно.
Разжижение масла топливом или сгорание масла в цилиндре может возникнуть по причине неправильного монтажа или повреждения поршневых колец. Износ рабочей поверхности маслосъемного кольца неизбежно повлечет увеличение расхода масла. Повреждение скользящих поверхностей подшипников коленчатого вала может вызвать серьезную поломку двигателя.
Если механик уделил должное внимание подбору компонентов и выполнил все предписанные рекомендации, то проблем при замене масляного насоса быть не должно.
Фотоматериал MS Motorservice