Устройство и принцип работы масляного насоса двигателя

Обеспечением правильной работы системы смазки двигателя внутреннего сгорания занимается масляный насос. Мотор так устроен, что без давления масла все его важнейшие узлы немедленно выйдут из строя, работа их основана на поддержании масляной плёнки между деталями. Причём эту плёнку надо непрерывно обновлять, для чего нужна циркуляция масла между накопителем в картере или отдельной ёмкости и всеми парами трения. Так решаются не только вопросы сохранности, но и эксплуатационных показателей – экономичности, ресурса, бесшумной работы и прочие, в том числе даже частично охлаждение.

Какие бывают насосы

В теории перекачивания жидких сред известно несколько способов организации процесса. Некоторые используются в двигателях. Выбираются они по соображениям надёжности, производительности и долговечности, цена вопроса тоже существенна.

Насосы шестеренчатого типа

Принцип подобных устройств основан на перекачке масла зубьями шестерен, одна из которых ведущая, вторая вспомогательная, ведомая. Жидкость поступает в зазоры между зубьями зацепления, подхватывается ими и направляется к выходному патрубку. Регулировка давления отсутствует, производительность зависит от геометрических размеров шестерен и скорости их вращения.

Поскольку скорость привода в традиционных конструкциях не регулируется, то чтобы избежать неконтролируемого роста давления при слишком вязком (холодном) масле применяется редукционный сбросной клапан. Это просто подпружиненное препятствие на пути масляного потока, которое открывается при критичном давлении и пропускает излишки обратно в картер.

Простейший шестеренчатый насос представляет собой пару прямозубых крупномодульных шестерен. Ведомая вращается от зубьев ведущей, которая в свою очередь соединена с коленчатым валом через разного рода передачи. Изделие получается достаточно крупногабаритным и обладает недостатками в виде шумности, относительной недолговечности и плохой производительности на малых оборотах.

Частично проблемы решаются в насосе с внутренним зацеплением. Там ведомая шестерня обладает внутренним зубом и вращается в корпусе. Шестерни размещены с эксцентриситетом, оси вращения разнесены. Устройство более компактно, его свойства лучше задаются при разработке, коэффициент полезного действия повышается за счёт более плотной компоновки в корпусе, а значит можно увеличить рабочий диапазон частот вращения и давлений.

Роторный тип

Теоретически это тот же шестеренчатый насос с внутренним зацеплением, но шестерни имеют малое количество зубьев, обычно их от трёх до шести. Сами зубья имеют точно рассчитанную форму, работают с минимальными зазорами, обеспечивая высокие характеристики.

Такие насосы имеют наибольшее распространение. Это обусловлено рядом преимуществ:

• высокая производительность;
• наиболее компактные размеры, лёгкость конструктивного размещения в двигателе;
• равномерная подача жидкости;
• быстрое заполнение фильтра после долгой стоянки и стекания масла в картер;
• надёжность и долговечность;
• минимум изнашивающихся деталей;
• бесшумная работа;
• возможность регулирования подачи.

Некоторые роторные насосы выполняются регулируемыми. Это позволяет уйти от недостатков шестеренчатых конструкций, когда масло бесполезно перемешивается, создавая угрозу кавитации и вспенивания. Достигается регулировка перемещением оси наружной шестерни, называемой статором. При избытке давления статор смещает свою ось, объёмы камер между зубьями меняются и производительность уменьшается. На больших оборотах, когда потребление двигателя растёт, можно вернуться к максимальной производительности. Помимо прочего, это позволяет получить некоторую экономию топлива.

Пластинчатые лопастные насосы

Данный тип подразумевает наличие пластин (шиберов) между ротором и полостью корпуса. За счёт эксцентриситета между полостью корпуса и ротора свободно перемещающиеся пластины в пазах ротора увеличивают и уменьшают свою выступающую за его пределы площадь. Объём, ограниченный парой пластин, полостью корпуса и ротором циклически меняется за каждый оборот, что вызывает перемещение рабочей жидкости со входа на выход. В современных двигателях данный тип используется редко, поскольку не обеспечивает высокую надёжность и долговечность.

Расположение насоса в двигателе и схеме системы смазки

Как правило, маслонасос расположен в передней части двигателя и приводится цепью, шестернями или непосредственно от коленвала. Наиболее компактная компоновка получается, когда насос выполнен в виде передней стенки, через него выходит наружу носок коленвала, куда надеты шкивы и звёздочки привода механизма газораспределения и вспомогательных агрегатов. В корпусе насоса запрессован и передний сальник коленчатого вала.

Иногда насос опущен ниже в картер, снабжён приводной звёздочкой и отдельной цепью. Там же могут быть расположены балансирные валы. К корпусу насоса прикреплён литой или трубчатый маслозаборник с сеткой грубой очистки. По ходу движения потока масла за насосом установлен масляный полнопоточный фильтр, откуда масло уже расходится по системе.

Ресурс и возможные неисправности

Условия работы узла подразумевают медленный износ составных частей, поскольку все детали трудятся в масле и прекрасно смазываются. При использовании качественных материалов ремонта или какого-либо вмешательства насос не требует вплоть до капитального ремонта двигателя.

При разборке мотора для ремонта состояние деталей оценивается на наличие задиров, следов износа и усталости металла, обычно он не заменяется при первом ремонте. Это не касается простейших шестеренчатых конструкций устаревшего типа, где изнашиваются оси и относительно мелкозубые шестерни. Там он подлежит профилактической замене даже при внешней сохранности.

Роторные насосы гораздо надёжней, чаще их приходится менять из-за износа корпусных деталей. Возможна коррозия из-за применения некачественного масла или нарушения сроков его замены. Быстро изнашивается цепной привод, как правило, его меняют вместе со звёздочками.

Ремонт насоса заменой отдельных его деталей нецелесообразен, устанавливается новый узел в сборе. Рисковать не стоит, слишком важна его производительность, двигатели с развитой гидравликой, тем более с турбонаддувом, не располагают большими запасами в масляной системе.

Отказы насосов происходят очень редко, и обычно это связано с поломкой привода или редукционного клапана. Чем сложнее привод, тем он менее надёжен. Цепь служит относительно недолго, изнашивается и ломается её направляющий аппарат, что приводит к появлению шума. Необходим ремонт, иначе происходит перескок через зуб звёздочки и обрыв. Клапан иногда засоряется в открытом положении, отчего пропадает давление.

Профилактические меры сводятся к применению высококачественного масла и своевременной замене. Недопустим также ремонт моторов с нарушением технологии, плохой очисткой деталей и использованием герметика вместо предусмотренных прокладок. Это способно перекрыть сетку маслоприёмника и нарушить работу редукционного клапана.