Поговорим о сердце любого двигателя внутреннего сгорания – маслонасосе. Именно масляный насос нагнетает давление в системе смазки, позволяя смазывать трущиеся пары, отводить тепло и продукты износа. Рассмотрим принцип работы и устройство шестеренных и роторных насосов регулируемого, а также нерегулируемого типа.

Принципиальные различия в устройстве

На подавляющем большинстве автомобилей установлен нерегулируемый масляный насос. От избытка давления систему смазки предохраняет редукционный клапан, который сбрасывает излишки масла. Современные автомобили все чаще агрегатируются регулируемым масляным насосом. Принудительное изменение производительности масляной помпы позволяет уменьшить механические потери, снизив тем самым расход топлива и количество вредных выбросов. По внутреннему устройству маслонасосы разделяются на шестеренные и роторные.

Принцип работы шестеренного маслонасоса

Ведомая шестерня закреплена на оси, а ведущая приводится во вращение приводным валом. Вращающиеся шестерни забирают масло через всасывающий канал, куда оно поступает по маслоприемнику из картера. Далее, масло под давлением поступает в нагнетательную полость, откуда уже распределяется по каналам масляной системы. Именно так работает простейший шестеренный насос.

Производительность маслонасоса напрямую зависит от скорости вращения коленчатого вала. Но повышение давления в системе сверх нормы приведет к выдавливанию сальников и увеличению механических потерь. Поэтому избыток масла стравливается редукционным клапаном, который открывается при превышении расчетного давления. Подробно устройство и принцип работы клапана, позволяющего сбрасывать масло обратно во впускную полость, вы можете изучить из статьи «Редукционный клапан масляного насоса».

1- заборные шестерни; 2- клапан; 3-запорная пружина.

Виды

По способу зацепления шестерен помпы для перекачивания жидкостей делятся на агрегаты с внутренним и внешним зацеплением.

Устройство агрегатов с шестерней в шестерни позволяет приводить маслонасос в действие непосредственно от коленчатого вала. Принцип работы способствует уменьшению габаритных размеров корпуса без потери производительности. Поэтому именно нерегулируемые маслонасосы с внутренним зацеплением чаще всего устанавливаются на современные автомобили.

Роторный тип

Устройство объединяет в корпусе внутренний (ведущий) и внешний (ведомый) роторы. Моторное масло забирается лопастями ведущего ротора и, проходя через нагнетательную полость, подается к каналам масляной системы двигателя. Выше показано устройство нерегулируемой масляной помпы, поэтому ее принцип работы предполагает наличие редукционного клапана.

Регулируемый насос

Регулируемый масляный насос роторного типа оснащается подвижным статором и регулировочной пружиной. Вращаясь внутри внешнего ротора, внутренний ротор захватывает из всасывающей полости масло, перенаправляя его под давлением в нагнетательную область. Объем перекаченного масла зависит от скорости вращения внутреннего ротора и от объема полости между внутренним и внешним ротором, который соединен с подвижным статором. Изменяя объем, мы можем регулировать производительность масляного насоса.

Регулировка производительности

Принцип работы регулировки объема заключается в смещении подвижного статора. В режиме низкого давления пружина регулятора, преодолевая сопротивления масла в нагнетательной полости, задвигает статор (промежуточный корпус) в крайнее положение. Объем полости между наружным и ведомым ротором уменьшается, что приводит к снижению количества перекачиваемого масла.

При повышении оборотов коленчатого вала и возрастании давления в нагнетательной полости масло преодолевает сопротивление регулировочной пружины. Смещение промежуточного корпуса ведет к увеличению зазора между наружным и внутренним роторами. Увеличивается количество перекачиваемого масла и давление в системе.

Особенности работы регулируемого масляного насоса в определенных режимах позволяют на 30% снизить механические потери в сравнении с нерегулируемыми агрегатами. Поскольку насос перекачивает ровно такой объем, который на данном режиме работы необходим для смазывания деталей двигателя, замедляются темпы старения масла.

Шиберные агрегаты

В автомобиле шиберные помпы используются не только для нагнетания смазочных материалов в двигателе, но и в качестве насоса гидроусилителя руля. С точки зрения принципа работы и устройства, интерес вызывают двухрежимные масляные насосы, все чаще устанавливающиеся на двигатели производства VAG-Group (к примеру, Audi, Volkswagen). Устройство рассмотрим на примере маслонасоса с мотора V6 TDI объемом 4.2 л.

Масло нагнетается лопатками, которые при вращении ротора под воздействием центробежной силы прижимаются к рабочей зоне статора. В этом плане принцип работы ничем не отличается от обычного лопастного маслонасоса. Но конструкторы оснастили помпу эксцентриковым поворотным регулирующим кольцом. Также устройство предполагает наличие соленоида, который по команде блока управления двигателем (Engine Control Unite) открывает доступ маслу к регулировочной полости.

Процесс смены режимов

• Режим сниженной производительности. ЭБУ замыкает клапан управления давлением на массу, открывая доступ маслу к каналу второй управляющей поверхности. По другому масляному каналу давление масла постоянно воздействует на управляющую поверхность №1. Действующее на обе поверхности давление масла преувеличивает усилие пружины. Регулирующее кольцо поворачивается против часовой стрелки, уменьшая тем самым объем рабочей камеры маслонасоса.
• Режим высокой производительности. ЭБУ отключает питание электромагнитного клапана. Масляный канал управляющей поверхности 2 перекрывается, а давление масла действует только на зону 1. Поскольку создаваемого усилия недостаточно для преодоления сопротивления пружины, регулирующее кольцо поворачивается по часовой стрелке и отклоняется от центра. Таким образом, увеличивается объем рабочей камеры и количество перекачиваемого моторного масла. Соответственно, давление в системе также возрастает.

Регулировка производительности осуществляется ЭБУ, который считывает информацию о режиме работе двигателя с ДМРВ (либо ДАД+ДТВ), ДПКВ, ДПДЗ, датчика положения педали акселератора, ДТОЖ, датчика температуры масла. Разумеется, полноценная работа системы невозможна без датчика давления масла, устройство, принцип работы и способы проверки которого мы уже рассматривали. Смена режимов работы происходит при повышении оборотов коленчатого вала выше 2500 об. /мин либо при возрастании нагрузки на двигатель (динамичный разгон, буксировка груза).

Вне зависимости от конструкции и принципа работы, выход маслонасоса из строя приведет к серьезным поломкам и необходимости капитального ремонта двигателя. Поэтому полезно знать признаки неисправности и понимать технологию проверки масляного насоса.

Как работает масляный насос?

Опубликовано 15 сентября 2016 г. автором Benjamin Hunting Избранное

Хотите знать, как масляный насос способствует общему состоянию и работе двигателя вашего автомобиля? Короткая версия связана с необходимостью поддерживать постоянное давление масла внутри вашего двигателя, чтобы смазка поступала к каждому компоненту, щели и каналу, встроенному в блок. Для этого требуется масляный насос, способный создавать правильное давление масла в фунтах на квадратный дюйм или в фунтах на квадратный дюйм. Думайте об этом как о сердце вашего двигателя, гарантирующем, что смазка никогда не перестанет течь.

Как это работает? Давайте сломаем это.

Если вы когда-либо водили автомобиль с точным манометром масляного насоса, который отслеживает фактическое давление, вы заметите, что величина давления в двигателе непостоянна. Это не недостаток конструкции — двигателю, работающему на холостом ходу, не требуется такого большого давления, чтобы поддерживать смазку всех его движущихся частей, как двигателю, работающему на гораздо более высокой скорости. Как правило, на каждую 1000 об/мин требуется давление 10 фунтов на квадратный дюйм, хотя эта цифра может варьироваться в зависимости от высокопроизводительных двигателей.

Прямая зависимость между давлением масла и частотой вращения двигателя связана с самой конструкцией масляного насоса. Устройства связаны с коленчатым валом двигателя, чтобы заставить привод работать, как правило, на половинной частоте вращения коленчатого вала. Величина создаваемого давления является функцией самой скорости вращения двигателя.

В большинстве двигателей используется система смазки с мокрым картером, что означает, что нижняя часть вращающихся компонентов двигателя проходит через масляный поддон и выбрасывает смазку на цилиндры при вращении. Масляный насос должен прокачивать масло к верхней части двигателя.

Существует множество конструкций насосов, но каждая из них основана на концепции набора шестерен или роторов, которые создают давление масла, прижимая его к корпусу, где происходит вращение шестерен или ротора. Шестеренчатые насосы представляют собой более старую конструкцию, в то время как роторы, в частности конструкции с эксцентриковым ротором, состоящие из двух роторов с большим количеством лепестков на одной стороне, чем на другой, более распространены в современных автомобилях. Существуют также конструкции, в которых используются скользящие лопасти на роторе, а также системы смазки с сухим картером, которые полностью исключают масляный поддон и полагаются на пару масляных насосов для поддержания смазки всего вращающегося узла.

Каждый тип насоса прокачивает масло через масляный фильтр двигателя, затем вверх через двигатель вверх, где оно в конечном итоге снова капает обратно в масляный поддон. Есть также клапаны давления, которые открываются, чтобы гарантировать, что масло не превысит определенное значение в фунтах на квадратный дюйм, что может повредить внутренние компоненты.

Короче говоря, в современных автомобилях существуют разные конструкции насосов, но это необходимый компонент для правильной работы двигателя вашего автомобиля.

Проверить все детали двигателя , доступный в NAPA Online, или доверьтесь одному из наших 17 000 центров NAPA AutoCare для планового технического обслуживания и ремонта. Для получения дополнительной информации о масляном насосе вашего двигателя поговорите со знающим специалистом в вашем местном магазине NAPA AUTO PARTS.

Фото предоставлено Wikimedia Commons.

В юном возрасте меня укусила автомобильная муха, и я провел годы своего становления в окружении «Студебеккеров» на автомобильных выставках в Квебеке и на северо-востоке США. Более десяти лет гонок, реставрации и одержимости автомобилями привели меня к тому, что я постоянно нахожу баланс между научной работой и автомобильной журналистикой. В настоящее время я являюсь редактором нескольких онлайновых и печатных автомобильных изданий, а также пишу и консультирую для фармацевтической и медицинской промышленности.

ТИПЫ, ПРИВОДНОЙ МЕХАНИЗМ, ЭЛЕКТРОННЫЙ МАСЛЯНЫЙ НАСОС – FAHADH V HASSAN

МАСЛЯНЫЙ НАСОС: ТИПЫ, ПРИВОДНОЙ МЕХАНИЗМ, ЭЛЕКТРОННЫЙ МАСЛЯНЫЙ НАСОС

Масляный насос является сердцем системы смазки. Он всасывает масло из масляного поддона и проталкивает его по масляным каналам в двигателе, прежде чем масло упадет обратно в поддон и рециркулирует. Масляный насос является очень важной частью двигателя: если масляный насос перестанет работать, это приведет к дорогостоящему отказу двигателя в 100% случаев. Это одна из причин, по которой масляный насос напрямую приводится в движение коленчатым валом.

Масляные насосы расположены в масляном поддоне или чаще в передней части двигателя.

ТИПЫ ПРИВОДА

1. Привод от коленчатого вала
Эта конструкция, расположенная непосредственно на конце коленчатого вала, обычно включает крышку, расположенную непосредственно над поддоном.

2. Цепной привод
В связи с тем, что более современные автомобили оснащаются цепями привода ГРМ, масляный насос следует этой тенденции и приводится в действие цепной системой.

3. Ременный привод
Эта конструкция оснащена шкивом, а не звездочкой, и приводится в движение резиновым ремнем, подобно водяному или вакуумному насосу.

4. Промежуточный вал с приводом
Привод от вспомогательного источника, такого как блок Lanchester или уравновешивающий вал, это компактная конструкция, наиболее часто используемая в автомобилях VW/Audi/Seat/Skoda

5. Насос с шестеренчатым приводом
Насосы с шестеренчатым приводом включают зацепляющую шестерню, которая преимущественно используется в дизельных двигателях большой мощности.

6. Насос с приводом от вала
Включая приводной вал, этот тип насоса обычно приводится в действие распределительным валом или промежуточным валом. Обычно они имеют шлицевое или шлицевое соединение на конце вала.

МАСЛОЗАБОРНАЯ ТРУБА

Масляный насос всасывает масло из поддона через трубу, называемую приемной трубой. Сопло трубы расположено ниже поверхности масла и закрыто марлевым фильтром, который предотвращает попадание крупных частиц в насос.
Если бы этот сетчатый фильтр был полностью заблокирован, то двигатель не мог бы собирать масло, и двигатель подвергался бы большому риску разрушения. Поэтому всасывающая труба может иметь перепускной клапан на случай блокировки сетки. В этой ситуации лучше, чтобы двигатель продолжал получать масло, и мы рискуем повредить масляный насос: масляный насос значительно дешевле, чем ремонт двигателя.

КЛАПАН СБРОСА ДАВЛЕНИЯ

Оба эти насосных механизма будут продолжать перекачивать масло до чрезвычайно высокого давления. Чтобы предотвратить повреждение двигателя, масляный насос включает в себя клапан сброса давления, который открывается, когда давление масла становится слишком высоким.
Клапан сброса давления находится на выходной стороне насоса. Масло на выходной стороне давит на поршень или шариковый подшипник. Этот поршень удерживается в закрытом состоянии калиброванной пружиной, и как только давление достигает определенного уровня, пружина сгибается, и поршень смещается, позволяя маслу вернуться либо на входную сторону насоса, либо прямо в поддон.

ЭЛЕКТРОННЫЙ МАСЛЯНЫЙ НАСОС

Электронный масляный насос будет более управляемым в зависимости от частоты вращения двигателя, и двигатели теперь начинают использовать электронные водяные насосы. Но вряд ли масляные насосы когда-нибудь будут электронными. Перекачивать холодное вязкое масло тяжело, и, что более важно, выход из строя масляного насоса губителен для двигателя. При использовании механического насоса гарантируется, что при работающем двигателе насос вращается. Тем не менее, некоторые огромные промышленные двигатели и гоночные двигатели предварительно смазываются с помощью электрического масляного насоса, который работает до запуска двигателя и после его остановки.

ТИПЫ МАСЛЯНЫХ НАСОСОВ

1. Шестеренчатый масляный насос

Наиболее распространенной формой масляного насоса был шестеренчатый. Он состоял из двух зацепляющихся шестерен, которые вращались внутри плотно прилегающего корпуса. Когда шестерни вращались, они несли масло вокруг корпуса. Зацепление зубьев шестерни вытолкнуло масло в насос. Этот шестеренчатый масляный насос создавал положительный поток масла к различным частям двигателя, на которые оно было направлено. Если поток был заблокирован, давление масла может увеличиться настолько, чтобы повредить насос. В качестве альтернативы, если моторное масло было особенно густым, давление, необходимое для проталкивания холодного масла через небольшие зазоры в подшипниках, может вызвать аналогичное повышение давления, что приведет к повреждению насоса. Чтобы исключить эти возможности, был установлен предохранительный клапан давления масла. Это возвращало масло в поддон или в масляный бак, если использовалась система с сухим картером, когда создаваемое давление превышало заданное значение.

2. Роторный масляный насос

Другой тип масляного насоса, более распространенный, чем шестеренчатый, представляет собой роторный вариант. Он состоял из ротора с четырьмя или пятью внешними кулачками, который вращался внутри внешнего кольца (называемого статором) с пятью или шестью внутренними кулачками. Ось внутреннего ротора была смещена относительно оси наружного кольца. Эффект заключался в том, что, хотя внешнее кольцо приводилось в движение внутренним ротором, объем между лопастями менялся по мере их вращения. Таким образом, масло было захвачено между кулачками и вытеснено в напорную трубу насоса. Действие этого типа масляного насоса можно в некотором роде уподобить работе Ванкеля или роторного двигателя. Масляный насос роторного типа также требовал предохранительного клапана.

3. Масляный насос с эксцентриковым ротором

Наиболее распространенным типом масляного насоса в современных автомобилях является насос с эксцентриковым ротором, изначально изготовленный Hobourn Eaton. Основными узлами являются внешний и внутренний роторы, установленные эксцентрично друг относительно друга. Каждый ротор имеет несколько лепестков, внутренний ротор имеет, скажем, четыре лепестка, установленных на внешней поверхности, а внешний ротор имеет пять лепестков, обращенных внутрь. Точная конфигурация отличается от насоса к насосу, но количество лепестков на внешнем роторе всегда на один больше, чем на внутреннем роторе. Оба ротора смонтированы внутри корпуса насоса, наиболее важной особенностью которого являются впускной и выпускной порты серповидной формы. Привод от распределительного вала вращает внутренний ротор, который, в свою очередь, вращает внешний ротор. Масло всасывается через впускное отверстие и задерживается между противоположными лопастями.

По мере того, как внешний ротор вращается быстрее, зазор между лопастями уменьшается, и давление нарастает до тех пор, пока не открывается выходное отверстие. Когда край ротора проходит через выходное отверстие, масло под давлением подается в систему смазки. Каждое пространство, образованное лопастями, повторяет процесс, и создается непрерывный поток масла. Из всех типов масляных насосов насос с эксцентриковым ротором является наиболее эффективным и устанавливается почти всеми основными производителями. Обычно это долговечно, но со временем между роторами возникает износ, что приводит к увеличению зазоров. Максимальный зазор обычно составляет около 006 дюймов. и когда это превышено, оба ротора должны быть заменены парой. Износ также может возникать на пиках корпуса насоса, и в этом случае требуется новый насос.

4. Роторно-плунжерный масляный насос

Менее распространенным типом масляного насоса является роторно-плунжерный насос. У него только одна движущаяся часть: червячная передача вращала поворотный плунжер. Штифт входит в профилированную канавку во вращающемся плунжере для обеспечения возвратно-поступательного движения, тем самым производя насосное действие. Также был необходим обратный клапан. Поток масла из этого типа насоса был прерывистым, а создаваемое давление, как правило, было ниже, чем давление, создаваемое шестеренчатыми или роторными масляными насосами. Поэтому он по своей сути не подходил для многих двигателей, но использовался в некоторых двигателях, в которых использовались роликовые или шариковые дорожки в качестве шатунных или коренных подшипников, и поэтому требовалось лишь минимальное смазывание.

В редких случаях плунжерный масляный насос приводился в движение эксцентриковым штифтом на конце вала, который входил в паз в плунжере. Особым недостатком как шестеренчатого, так и роторного масляных насосов было то, что после остановки двигателя масло могло стекать обратно через систему в поддон. Поэтому ни один из них не подходил полностью для системы смазки с сухим картером, в которой в качестве альтернативы мог использоваться плунжерный насос.

5. Пластинчатый масляный насос

Пластинчатый насос состоит из ротора, эксцентрично установленного в отверстии в корпусе насоса. Этот ротор несет несколько скользящих лопастей, обычно четыре. Каждая лопасть расположена в канавке, и из-за эксцентричного расположения ротора контакт заставляет лопасти втягиваться. Внешний край лопасти поддерживает контакт с корпусом насоса, поэтому насос всегда разделен на три камеры непрерывно изменяющегося объема. Когда лопасти проходят через впускное отверстие, масло всасывается в пространство, и по мере уменьшения размера камеры захваченное масло становится под давлением. Поэтому, когда лопасти проходят через выпускное отверстие, масло под давлением нагнетается в двигатель. Этот тип насоса очень эффективен и имеет низкую скорость утечки, но сравнительно большое количество движущихся частей делает его подверженным износу.

В большинстве современных двигателей внутреннего сгорания используется система смазки с мокрым картером, а подшипники двигателя обычно изготавливаются из простого белого металла. Эти подшипники требуют только подачи масла сравнительно низкого давления, порядка нескольких фунтов на квадратный дюйм, чтобы обеспечить достаточную смазку. Масло, подаваемое в подшипник в одной точке, вращается между двумя поверхностями подшипника. Таким образом образуется масляный клин, обладающий достаточной прочностью, чтобы выдержать полную нагрузку на подшипники. Высокое давление масла, создаваемое шестеренчатым, роторным или лопастным насосом, используется для обеспечения достаточно быстрого потока масла для поглощения и отвода тепла от поверхностей подшипников и других частей двигателя, таких как поршни, которые в противном случае перегревались бы. .

Двигатели с сухим картером обычно имеют сдвоенные масляные насосы. Один из них используется для обеспечения давления масла для смазки. Второй («откачивающий» насос) используется для перекачки масла из поддона в масляный бак. Для предотвращения накопления излишков масла в поддоне второй насос обычно имеет большую производительность, чем смазочный насос. Масляные насосы не требуют планового технического обслуживания, хотя, если они оснащены сетчатым фильтром, его следует периодически очищать. Эту работу необходимо выполнять нечасто, когда отстойник снят, и только при удалении шлама из отстойника.

Масляные насосы обычно приводятся в действие от распределительного вала или коленчатого вала через соответствующую зубчатую передачу. Именно эта шестерня может быть повреждена, если выпускное отверстие масляного насоса было заблокировано, и насос пострадал от избыточного давления. Можно подумать, что масляные насосы, постоянно погруженные в масло, будут иметь почти неограниченный срок службы. На самом деле они имеют долгий срок службы, но со временем изнашиваются. В результате производительность масляного насоса со временем станет недостаточной для «требований двигателя». В большинстве руководств по обслуживанию указаны максимальные пределы износа между компонентами масляного насоса. Если эти пределы износа превышены, замена масляного насоса в сборе является обычной практикой. Такое обновление обычно проводится только в рамках капитального ремонта или восстановления двигателя.

6. Масляный насос с двойным зубчатым колесом

Насос с двойным зубчатым колесом редко используется в современных автомобилях, хотя, например, Audi 100 все еще использует его. Принцип работы этого типа насоса подобен насосу с эксцентриковым ротором, с той лишь разницей, что масло перекачивается не лопастными роторами, а зазорами, образованными между зубчатыми колесами. Два зубчатых колеса зацепились друг с другом. Одно приводится от распределительного вала, а другое, промежуточное колесо, вращается в свою очередь. Эти шестерни размещены в корпусе насоса с небольшим зазором между корпусом и шестернями. Впускной и выпускной патрубки расположены на противоположных сторонах насосов. Шестерни вращаются, образуя углубление над впускным отверстием и втягивая масло в насос.

Затем масло обтекает насос в кольцевом пространстве между соседними зубьями шестерни. Зацепление зубчатых колес на другой стороне насоса выталкивает масло из промежутков между зубьями в нагнетательный порт и в систему смазки. В некоторых шестеренных насосах ведомая шестерня имеет на один зуб меньше, чем промежуточная, чтобы обеспечить равномерный износ шестерен. Этот тип насоса прост и надежен, за исключением тенденции к утечке при высоком давлении, хотя это можно преодолеть, установив насос низко в картере, где он погружен в масло. Но он на 25 процентов менее эффективен, чем роторный насос, и поэтому в значительной степени был вытеснен.

7. Масляные насосы с сухим картером

Для предотвращения выброса масла при быстрой езде многие гоночные и раллийные автомобили используют смазку с сухим картером. В системе с сухим картером масло хранится в отдельном масляном баке, а не в картере, поэтому требуются два масляных насоса. Один, напорный насос, прокачивает масло по системе смазки, а другой, откачивающий насос, возвращает масло в масляный бак из поддона. Масляные насосы с сухим картером неизменно представляют собой эксцентриковые роторы, и обычной практикой является объединение двух насосов в одном блоке, чтобы они могли приводиться в движение одним и тем же валом.