Testkjøring intern friksjon II

Typer smøring og smøremetode for forskjellige motordeler

Smøretyper

Samspillet mellom bevegelige overflater, inkludert friksjon, smøring og slitasje, er resultatet av en vitenskap som kalles tribologi, og når det gjelder typer friksjon forbundet med forbrenningsmotorer, definerer designere flere typer smøremiddel. Hydrodynamisk smøring er den mest etterspurte formen for denne prosessen, og det typiske stedet der det oppstår er i hoved- og koblingsstanglagrene på veivakselen, som utsettes for mye høyere belastning. Den vises i miniatyrområdet mellom lageret og V-akselen, og bringes dit av en oljepumpe. Den bevegelige overflaten på lageret fungerer da som sin egen pumpe, som pumper og fordeler oljen videre og til slutt skaper en ganske tykk film gjennom hele lagerområdet. Av denne grunn bruker designere hylslager for disse motorkomponentene, siden minimumskontaktområdet til et kulelager skaper en ekstremt høy belastning på oljelaget. Dessuten kan trykket i denne oljefilmen være nesten femti ganger høyere enn trykket skapt av selve pumpen! I praksis overføres kreftene i disse delene gjennom oljelaget. For å opprettholde den hydrodynamiske smøringstilstanden er det selvfølgelig nødvendig at motorsmøresystemet alltid gir en tilstrekkelig mengde olje.

Det er mulig at på et tidspunkt, under påvirkning av høyt trykk i visse deler, blir smørefilmen mer stabil og hardere enn metalldelene som den smøres, og til og med fører til deformasjon av metalloverflater. Utviklere kaller denne typen smøring elastohydrodynamisk, og den kan manifestere seg i kulelagrene nevnt ovenfor, i girhjul eller i ventilløftere. I tilfelle hastigheten til de bevegelige delene i forhold til hverandre blir veldig lav, øker belastningen betydelig eller det ikke er nok oljetilførsel, forekommer ofte såkalt grensesmøring. I dette tilfellet avhenger smøringen av vedheftingen av oljemolekylene til bæreflatene, slik at de blir separert av en relativt tynn, men fremdeles tilgjengelig oljefilm. Dessverre er det i disse tilfellene alltid en fare for at den tynne filmen vil bli "punktert" av skarpe deler av uregelmessigheter. Derfor tilsettes passende antislettadditiver til oljene, som dekker metallet i lang tid og forhindrer dets ødeleggelse ved direkte kontakt. Hydrostatisk smøring skjer i form av en tynn film når belastningen skifter retning brått og hastigheten til de bevegelige delene er veldig lav. Det er verdt å merke seg her at bæreselskaper som hovedkoblingsstenger som Federal-Mogul har utviklet nye teknologier for å belegge dem slik at de kan løse problemer med start-stopp-systemer som lagerslitasje ved hyppige starter, delvis tørr som de blir utsatt for ved hver ny lansering. Dette vil bli diskutert senere. Denne hyppige oppstarten fører igjen til en overgang fra en form for smøremiddel til en annen og er definert som "blandet filmsmøremiddel".

Smøresystemer

De tidligste forbrenningsmotorene for biler og motorsykler, og enda senere design, hadde dryppsmøring der olje kom inn i motoren fra en slags "automatisk" smørenipel av tyngdekraften og strømmet gjennom eller brant ut etter å ha passert den. Designere i dag definerer disse smøresystemene, samt smøresystemer for totaktsmotorer, der olje blandes med drivstoff, som "total loss-smøresystemer." Senere ble disse systemene forbedret med tillegg av en oljepumpe for å levere olje til innsiden av motoren og til (ofte funnet) ventiltog. Disse pumpesystemene har imidlertid ingenting å gjøre med de senere tvangssmøringsteknologiene som fremdeles er i bruk i dag. Pumpene ble installert eksternt og førte olje inn i veivhuset, og så nådde den friksjonsdelene ved å sprute. Spesielle kniver på bunnen av forbindelsesstengene sprøytet olje inn i veivhuset og sylinderblokken, som et resultat av at overflødig olje ble samlet inn i mini-bad og kanaler og under tyngdekraften rant inn i hoved- og koblingsstanglagrene og kamaksel lagre. En slags overgang til systemer med tvunget smøring under trykk er Ford Model T -motoren, der svinghjulet hadde noe som et vannmøllehjul, som var ment å løfte olje og føre det til veivhuset (og noter girkassen), og deretter de nedre delene veivaksel og forbindelsesstenger skrapte olje og skapte et oljebad for å gni deler. Dette var ikke spesielt vanskelig gitt at kamakslen også var i veivhuset og ventilene sto stille. Første verdenskrig og flymotorer som rett og slett ikke fungerte med denne typen smøremiddel ga et sterkt trykk i denne retningen. Slik ble det født systemer som brukte interne pumper og blandet trykk og spraysmøring, som deretter ble påført nye og tyngre lastede bilmotorer.

Hovedkomponenten i dette systemet var en motordrevet oljepumpe som bare pumpet olje under trykk til hovedlagrene, mens andre deler stod på sprøytesmøring. Dermed var det ikke nødvendig å danne spor i veivakselen, noe som er nødvendig for systemer med fullt tvunget smøring. Sistnevnte oppsto som en nødvendighet med utvikling av motorer som øker hastighet og belastning. Dette betydde også at lagrene ikke bare måtte smøres, men også avkjøles.

I disse systemene tilføres trykkolje til hoved- og nedre vevstanglagre (sistnevnte mottar olje gjennom spor i veivakselen) og kamaksellagre. Den store fordelen med disse systemene er at olje praktisk talt sirkulerer gjennom disse lagrene, dvs. går gjennom dem og går inn i veivhuset. Dermed gir systemet mye mer olje enn det som er nødvendig for smøring, og derfor kjøles de intensivt. For eksempel, tilbake på 60-tallet, introduserte Harry Ricardo først en regel som sørget for sirkulasjon av tre liter olje i timen, det vil si for en 3 hk motor. – XNUMX liter oljesirkulasjon per minutt. Dagens sykler er replikert mange ganger mer.

Oljesirkulasjonen i smøresystemet inkluderer et nettverk av kanaler innebygd i karosseriet og motormekanismen, hvor kompleksiteten avhenger av antall og plassering av sylindere og tidsmekanismen. Av hensyn til motorens pålitelighet og holdbarhet har designere lenge foretrukket kanalformede kanaler i stedet for rørledninger.

En motordrevet pumpe trekker olje fra veivhuset og leder den til et ledningsfilter montert utenfor huset. Det tar da en (for in-line) eller et par kanaler (for bokser eller V-formede motorer), som strekker seg nesten hele motorens lengde. Deretter, ved hjelp av små tverrspor, blir den rettet mot hovedlagrene og går inn gjennom innløpet i det øvre lagerskallet. Gjennom en perifer spalte i lageret fordeles en del av oljen jevnt i lageret for kjøling og smøring, mens den andre delen er rettet mot det nedre forbindelsesstanglageret gjennom en skrå boring i veivakselen forbundet med samme spalte. Det er vanskeligere å smøre det øvre koblingsstanglageret i praksis, så den øvre delen av koblingsstangen er ofte et reservoar designet for å inneholde oljesprut under stempelet. I noen systemer når oljen lageret gjennom en boring i selve koblingsstangen. Stempelboltelagrene er i sin tur sprutsmurte.

I likhet med sirkulasjonssystemet

Når en kamaksel eller kjededrift er installert i veivhuset, smøres dette drivverket med rett gjennom olje, og når akselen er installert i hodet, smøres drivkjeden av kontrollert oljelekkasje fra det hydrauliske forlengelsessystemet. I Ford 1.0 Ecoboost-motoren smøres også kamakselens drivreim – i dette tilfellet ved nedsenking i oljepannen. Måten smøreolje tilføres kamaksellagrene på avhenger av om motoren har en bunn- eller toppaksel - førstnevnte mottar vanligvis den med riller fra veivakselens hovedlagre og sistnevnte rillet koblet til det nedre hovedsporet. eller indirekte, med en egen felles kanal i hodet eller i selve kamakselen, og hvis det er to aksler, multipliseres dette med to.

Designere søker å lage systemer der ventiler smøres ved nøyaktig kontrollerte strømningshastigheter for å unngå flom og oljelekkasje gjennom ventilførerne i sylindrene. Ekstra kompleksitet tilføres ved tilstedeværelse av hydrauliske heiser. Steiner, uregelmessigheter smøres i et oljebad eller ved sprøyting i miniatyrbad, eller ved hjelp av kanaler gjennom hvilke oljen forlater hovedkanalen.

Når det gjelder de sylindriske veggene og stempelskjørtene, smøres de helt eller delvis med olje som kommer ut og sprer seg i veivhuset fra de nedre forbindelsesstanglagrene. Kortere motorer er designet slik at sylindrene deres får mer olje fra denne kilden fordi de har større diameter og ligger nærmere veivakselen. I noen motorer trekker sylinderveggene ytterligere olje fra et sidehull i koblingsstanghuset, som vanligvis er rettet mot siden der stempelet utøver mer sidetrykk på sylinderen (det som stempelet utøver trykk på under forbrenning under drift). ... I V-motorer er det vanlig å injisere olje fra en forbindelsesstang som beveger seg inn i motsatt sylinder på sylinderveggene slik at oversiden smøres, og deretter trekkes den til undersiden. Det er verdt å merke seg her at når det gjelder turboladede motorer, kommer olje inn i lageret til sistnevnte gjennom hovedoljekanalen og rørledningen. Imidlertid bruker de ofte en andre kanal som dirigerer strømmen av olje til spesielle dyser rettet mot stemplene, som er designet for å avkjøle dem. I disse tilfellene er oljepumpen mye kraftigere.

I tørre bunnsystemer mottar oljepumpen olje fra en egen oljetank og fordeler den på samme måte. Hjelpepumpen suger olje / luftblandingen fra veivhuset (så den må ha stor kapasitet), som passerer gjennom enheten for å skille den sistnevnte og føre den tilbake til reservoaret.

Smøresystemet kan også inneholde en radiator for å avkjøle oljen i tyngre motorer (dette var vanlig praksis for eldre motorer som bruker enkle mineraloljer) eller en varmeveksler koblet til kjølesystemet. Dette vil bli diskutert senere.

Oljepumper og avlastningsventiler

Oljepumper, inkludert et girpar, er ekstremt egnet for drift av et oljesystem og er derfor mye brukt i smøresystemer og drives i de fleste tilfeller direkte fra veivakselen. Et annet alternativ er roterende pumper. Den siste tiden har det også blitt brukt glidevingepumper, inkludert versjoner med variabel slagvolum, som optimerer driften og dermed ytelsen i forhold til hastighet og reduserer energiforbruket.

Oljesystemer krever avlastningsventiler fordi økningen i mengden som leveres av oljepumpen ved høye hastigheter ikke samsvarer med mengden som kan passere gjennom lagrene. Dette skyldes at det i disse tilfellene dannes sterke sentrifugalkrefter i lageroljen, noe som forhindrer tilførsel av en ny mengde olje til lageret. I tillegg øker start av motoren ved lave utetemperaturer oljemotstanden med en økning i viskositet og en reduksjon i tilbakeslag i mekanismene, noe som ofte fører til kritiske oljetrykkverdier. De fleste sportsbiler bruker en oljetrykkssensor og en oljetemperaturføler.

(å følge)

Tekst: Georgy Kolev