Testkørsel intern friktion II

Typer af smøring og smøring af forskellige motordele

Smøretyper

Samspillet mellem bevægelige overflader, herunder friktion, smøring og slid, er resultatet af en videnskab kaldet tribologi, og når det kommer til de typer friktion, der er forbundet med forbrændingsmotorer, definerer designere flere typer smøremiddel. Hydrodynamisk smøring er den mest krævede form for denne proces, og det typiske sted, hvor det forekommer, er i krumtapakslens hoved- og forbindelsesstangelejer, som udsættes for meget højere belastninger. Det vises i miniatyrrummet mellem lejet og V-akslen og bringes derhen af ​​en oliepumpe. Lejets bevægelige overflade fungerer derefter som sin egen pumpe, som pumper og distribuerer olien yderligere og i sidste ende skaber en tilstrækkelig tyk film gennem hele lejerummet. Af denne grund bruger designere bøsningslejer til disse motorkomponenter, da det minimale kontaktareal for et kugleleje skaber en ekstrem høj belastning på olielaget. Desuden kan trykket i denne oliefilm være næsten halvtreds gange højere end det tryk, der genereres af selve pumpen! I praksis overføres kræfterne i disse dele gennem olielaget. For at opretholde den hydrodynamiske smertetilstand er det naturligvis nødvendigt, at motorsmøresystemet altid tilvejebringer en tilstrækkelig mængde olie.

Det er muligt, at smørefilmen på et tidspunkt under påvirkning af højt tryk i visse dele bliver mere stabil og hårdere end metaldelene, som den smører, og endda fører til deformation af metaloverflader. Udviklere kalder denne type smøring elastohydrodynamisk, og den kan manifestere sig i kuglelejerne nævnt ovenfor, i tandhjul eller i ventilløftere. I tilfælde af at hastigheden af ​​de bevægelige dele i forhold til hinanden bliver meget lav, øges belastningen betydeligt, eller der er ikke nok olietilførsel, såkaldt grænsesmøring sker ofte. I dette tilfælde afhænger smøringen af ​​vedhæftningen af ​​oliemolekylerne til de bærende overflader, således at de adskilles af en relativt tynd, men stadig tilgængelig oliefilm. Desværre er der i disse tilfælde altid en fare for, at den tynde film "punkteres" af skarpe dele af uregelmæssigheder. Derfor tilsættes passende antislitetilsætningsstoffer til olierne, der dækker metallet i lang tid og forhindrer dets ødelæggelse ved direkte kontakt. Hydrostatisk smøring forekommer i form af en tynd film, når belastningen ændrer sig brat, og hastigheden på de bevægelige dele er meget lav. Det er værd at bemærke her, at lejevirksomheder som hovedforbindelsesstænger som Federal-Mogul har udviklet nye teknologier til at belægge dem, så de kan løse problemer med start-stop-systemer som f.eks. Bæreslitage ved hyppige starter, delvist tørre som de udsættes for med hver nye lancering. Dette vil blive drøftet senere. Denne hyppige opstart fører igen til en overgang fra en form for smøremiddel til en anden og defineres som "blandet filmsmøremiddel".

Smøresystemer

De tidligste bil- og motorcykelforbrændingsmotorer og endnu senere designs havde dryp "smøring", hvor olie kom ind i motoren fra en slags "automatisk" fedtnippel af tyngdekraften og flød igennem eller brændte ud efter at have passeret den. Designere definerer i dag disse smøresystemer samt smøresystemer til totaktsmotorer, hvor olie blandes med brændstof, som "total loss-smøresystemer." Senere blev disse systemer forbedret med tilføjelse af en oliepumpe til at levere olie til motorens inderside og til (ofte fundet) ventiltog. Disse pumpesystemer har imidlertid intet at gøre med de senere tvangssmøringsteknologier, der stadig er i brug i dag. Pumperne blev installeret eksternt og førte olie ind i krumtaphuset, og derefter nåede det friktionsdelene ved at sprøjte. Særlige knive i den nederste del af forbindelsesstængerne sprøjtede olie ind i krumtaphuset og cylinderblokken, hvilket resulterede i, at overskydende olie blev opsamlet i mini-bade og kanaler og under tyngdekraften strømmet ind i hoved- og forbindelsesstanglejer og knastaksellejer. En slags overgang til systemer med tvunget smøring under tryk er Ford Model T -motoren, hvor svinghjulet havde noget som et vandmøllehjul, som var beregnet til at løfte olie og føre det til krumtaphuset (og bemærk transmissionen), derefter de nederste dele krumtapaksel og forbindelsesstænger skrabet olie og skabte et oliebad til gnidning af dele. Dette var ikke særlig svært, da kamakslen også var i krumtaphuset, og ventilerne stod stille. Første verdenskrig og flymotorer, der simpelthen ikke fungerede med denne form for smøremiddel, gav et stærkt skub i denne retning. Sådan blev der født systemer, der brugte interne pumper og blandet tryk og spraysmøring, som derefter blev anvendt på nye og tungere belastede bilmotorer.

Hovedkomponenten i dette system var en motordrevet oliepumpe, der kun pumpede olie under tryk til hovedlejerne, mens andre dele var afhængige af spraysmøring. Det var således ikke nødvendigt at danne riller i krumtapakslen, som er nødvendige for systemer med fuldt tvunget smøring. Sidstnævnte opstod som en nødvendighed med udviklingen af ​​motorer, der øger hastighed og belastning. Dette betød også, at lejerne ikke kun skulle smøres, men også afkøles.

I disse systemer tilføres trykolie til hoved- og nedre plejlstangslejer (sidstnævnte modtager olie gennem riller i krumtapakslen) og knastaksellejer. Den store fordel ved disse systemer er, at olie praktisk talt cirkulerer gennem disse lejer, dvs. passerer gennem dem og kommer ind i krumtaphuset. Systemet giver således meget mere olie end nødvendigt til smøring, og derfor bliver de intensivt afkølet. For eksempel, tilbage i 60'erne, introducerede Harry Ricardo først en regel, der sørgede for cirkulation af tre liter olie i timen, det vil sige for en 3 hk motor. – XNUMX liter oliecirkulation i minuttet. Nutidens cykler er kopieret mange gange mere.

Oliecirkulation i smøresystemet inkluderer et netværk af kanaler, der er indbygget i karrosseri- og motormekanismen, hvis kompleksitet afhænger af antallet og placeringen af ​​cylindre og tidsmekanismen. Af hensyn til motorens pålidelighed og holdbarhed har designere længe foretrukket kanalformede kanaler i stedet for rørledninger.

En motordrevet pumpe trækker olie fra krumtaphuset og leder det til et in-line filter monteret uden for huset. Det tager derefter en (til in-line) eller et par kanaler (til bokser eller V-formede motorer), der strækker sig næsten hele motorens længde. Derefter rettes den til hovedlejerne ved hjælp af små tværgående riller og går ind gennem indløbet i den øvre lejeskal. Gennem en periferisk slids i lejet fordeles en del af olien jævnt i lejet til afkøling og smøring, mens den anden del er rettet mod den nedre forbindelsesstangleje gennem en skråt boring i krumtapakslen forbundet til den samme slids. Smøring af det øvre forbindelsesstangeleje er vanskeligere i praksis, så den øverste del af forbindelsesstangen er ofte et reservoir designet til at indeholde oliesprøjt under stemplet. I nogle systemer når olie lejet gennem en boring i selve forbindelsesstangen. Stempelboltelejerne er til gengæld sprøjtsmurede.

Svarende til kredsløbssystemet

Når en knastaksel eller kædetræk er installeret i krumtaphuset, smøres dette drev med lige gennemløbsolie, og når akslen er installeret i hovedet, smøres drivkæden af ​​kontrolleret olielækage fra det hydrauliske forlængersystem. I Ford 1.0 Ecoboost-motoren er knastakselens drivremme også smurt – i dette tilfælde ved nedsænkning i olieskålen. Måden smøreolie tilføres til knastaksellejerne afhænger af, om motoren har en bund- eller topaksel - førstnævnte modtager normalt den rillet fra krumtapakslens hovedlejer og sidstnævnte rillet forbundet med den nederste hovedrille. eller indirekte, med en separat fælles kanal i hovedet eller i selve knastakslen, og hvis der er to aksler, ganges dette med to.

Designere søger at skabe systemer, hvor ventiler smøres ved nøjagtigt kontrollerede strømningshastigheder for at undgå oversvømmelse og olielækage gennem ventilstyrene i cylindrene. Yderligere kompleksitet tilføjes ved tilstedeværelsen af ​​hydrauliske elevatorer. Sten, uregelmæssigheder smøres i et oliebad eller ved sprøjtning i miniaturebade eller ved hjælp af kanaler, gennem hvilke olie forlader hovedkanalen.

Hvad angår de cylindriske vægge og stempelskørt, er de helt eller delvist smurt med olie, der kommer ud og spredes i krumtaphuset fra de nedre forbindelsesstanglejer. Kortere motorer er designet, så deres cylindre får mere olie fra denne kilde, fordi de har en større diameter og er tættere på krumtapakslen. I nogle motorer trækker cylindervæggen yderligere olie fra et sidehul i forbindelsesstanghuset, som normalt er rettet mod den side, hvor stemplet udøver mere lateralt tryk på cylinderen (det, som stemplet udøver tryk på under forbrænding under drift). ... I V-motorer er det almindeligt at indsprøjte olie fra en forbindelsesstang, der bevæger sig ind i den modsatte cylinder på cylindervæggen, så oversiden smøres, og derefter trækkes den til bunden. Det er værd at bemærke her, at i tilfælde af turboladede motorer kommer olie ind i pejlingen af ​​sidstnævnte gennem hovedoliekanalen og rørledningen. Imidlertid bruger de ofte en anden kanal, der leder olieflowet til specielle dyser rettet mod stemplerne, som er designet til at afkøle dem. I disse tilfælde er oliepumpen meget kraftigere.

I tørre sumpsystemer modtager oliepumpen olie fra en separat olietank og distribuerer den på samme måde. Hjælpepumpen suger olie / luftblandingen fra krumtaphuset (så den skal have en stor kapacitet), der passerer gennem enheden for at adskille den sidstnævnte og returnere den til reservoiret.

Smøresystemet kan også omfatte en radiator til afkøling af olien i tungere motorer (dette var almindelig praksis for ældre motorer, der bruger simple mineralolier) eller en varmeveksler, der er tilsluttet kølesystemet. Dette vil blive drøftet senere.

Oliepumper og overtryksventiler

Oliepumper inklusiv et gearpar er særdeles velegnede til drift af et oliesystem og er derfor meget udbredt i smøresystemer og drives i de fleste tilfælde direkte fra krumtapakslen. En anden mulighed er roterende pumper. På det seneste er der også brugt glidevingepumper, herunder versioner med variabel slagvolumen, som optimerer driften og dermed deres ydeevne i forhold til hastighed og reducerer energiforbruget.

Oliesystemer kræver aflastningsventiler, fordi stigningen i mængden leveret af oliepumpen ikke svarer til den mængde, der kan passere gennem lejerne, ved høje hastigheder. Dette skyldes, at der i disse tilfælde dannes stærke centrifugalkræfter i den bærende olie, hvilket forhindrer tilførslen af ​​en ny mængde olie til lejet. Derudover øger start af motoren ved lave udetemperaturer oliemodstanden med en stigning i viskositet og et fald i tilbageslag i mekanismer, hvilket ofte fører til kritiske værdier for olietryk. De fleste sportsvogne bruger en olietrykføler og en olietemperaturføler.

(at følge)

Tekst: Georgy Kolev