Nejdůležitější funkcí mazacích soustav a systémů mazání pístových spalovacích motorů je zajistit, aby v co největší možné míře mezi třecími plochami navzájem se pohybujících součástí probíhalo kapalinné tření. Třecí plochy jsou od sebe odděleny vrstvou mazacího oleje, která vytváří olejový film a zabraňuje přímému styku.
Hydrodynamické a polosuché tření, olejový film a tribofilm
Vznik hydrodynamického jevu, který odděluje čep klikového hřídele od ložiska vrstvou olejového filmu, lze názorně představit i na příkladu vodního lyžaře: při větší rychlosti se z vody vytrhuje a klouže po vodní hladině. Mezní polosuché tření nastává při nedostatečné rychlosti vzájemného pohybu, zejména na třecích plochách válců v úvratích pístů a u ložisek pístních čepů. U motorů, kde probíhá kontakt kov na kov, hraje významnou roli přilnavost molekul maziva k povrchům a vznik tribofilmu, který výrazně snižuje opotřebení.
Tribofilm je tvořen díky protioděrovým přísadám olejů (např. dithiofosfátům). V nejzatíženějších místech dochází i k bodovému styku kovových povrchů; poté opotřebení a třecí ztráty bývají vyšší než u kapalinného tření.
Rozdělení mazacích soustav
Mezi hlavní typy patří:
- Mezní způsoby mazání v suché a polosuché soustavě, často doplněné o povrchové úpravy pánví pro lepší starty a odolnost proti oděru.
- Tlakové oběžné mazání (tlakové oběžné mazání) - hlavní systém dopředu dodávající olej pod tlakem do všech mazacích míst.
- Obtokové čističe a plnoprůtokové filtry - zajišťují čištění oleje a odvětrání klikové skříně.
- Olejové vany a chlazení oleje - samo o sobě je vanová oblastí pro chlazení a uskladnění oleje, někdy doplněná výměníky tepla.
- Odstředivá čističe a odstředivá mlha - zvláště u plně centralizovaných systémů pro extrakci nečistot.
U dvoudobých motorů lze používat i mastný směsi maziva s palivem (dieselové a benzínové motory), u kterých je důležité dodržet poměr maziva s palivem a sledovat vznik karbonu v důsledku spalování.
Hlavní prvky a schémata tlakového mazání pro čtyřdobé a dvoudobé motory
Většina moderních čtyřdobých motorů využívá tlakové oběžné mazání s olejovým čerpadlem, které nasává olej z olejové vany, filtruje jej a dodává pod tlakem k hlavnímu mazacímu kanálu. Z hlavního kanálu se olej větví do:
- Hlavního průchodu oleje do hlavního ložiska klikového hřídele a ojničních ložisek; přebytek oleje vrací zpět do olejové vany.
- Pístních olejových trysek pro chlazení pístu a zabraňování lokálního přehřátí.
- Mazacích kanálů pro vačkový hřídel, vahadla, ventily a dříky ventilů (tlakově mazané části).
- Rozvodového kola, řetězu a součástí turbodmychadla a spalovacího prostoru, tam kde je vyžadováno speciální mazání.
- Hydraulického servisu pro zdvihátka ventilů a variabilní časování ventilů (u některých motorů).
Na obr. schémata ukazují typy uspořádání: hlavní mazací kanál, větev pro ojniční ložiska, a trysky pro chlazení pístu a další komponenty. V některých konstrukcích bývá mezi olejovou vanou a hlavním kanálem i oběhový systém s filtračními vložkami a odstředivým čističem mlhy pro zachycení jemných částic.
Olejové čerpadlo, filtrace a tlak
Nejčastěji používané je zubové čerpadlo, které nasává olej z vany a tlačí jej k filtru, kde je odstraněn nečistoty. Přetlakový ventil chrání systém: při překročení nastaveného tlaku (obvykle 350-500 kPa) se přebytečný olej vrací do vany. V některých soustavách bývá ještě další pojistný ventil před chladičem oleje.
Opisované je též řešení s plnoprůtokovým čističem, jenž zajišťuje průchod všech olejových toků skrze filtr, a s obtokovým čističem (vložka s jemným filtrem) pro zachycení širokého spektra nečistot. Obvykle bývá sledován tlak v hlavním kanálu a teplota oleje, pomocí snímačů a tlakových spínačů.
Filtrace a údržba
Filtry mohou být plnoprůtokové nebo obtokové. Plnoprůtokový filtr zajišťuje, že všechno mazaní prochází filtrem; obtokový filtr zajišťuje volný průtok oleje v případě zablokování filtrační vložky. Výměnné filtry bývají nejběžnějším řešením v osobních a dodávkových automobiles; výměny a demontáž bývá snadná a rychlá.
Ochranné prvky zahrnují i odlučovač olejové mlhy, který slouží k odvětrání klikové skříně a k odvedení olejové mlhy zpět do vany. V některých motorech s vodním chladičem bývá olejový chladič a obtokový ventil pro zajištění správného průtoku a chlazení oleje.
Provozní podmínky, starty a nízké teploty
V zimě teploty ovlivňují viskozitu oleje a zvyšují nároky na starty. Studené starty zvyšují riziko suchého tření, zejména v prvních sekundách po nastartování, dokud olej nedosáhne všech mazacích míst. Proto je kritická volba oleje s vhodnou zimní viskozitou (např. 0W-20, 5W-30) a možnosti tepelných předehřívačů. Dlouhé krátké jízdní trasy bez dostatečného zahřátí motoru zvyšují opotřebení ložisek, pístů a ventilů.
Další preventivní opatření zahrnují dodržování doporučeného typu a viskozity oleje, pravidelné výměny a udržování správné hladiny oleje. Správná volba oleje a jeho viskozitní parametry jsou klíčové pro minimalizaci opotřebení a pro zachování energetické účinnosti startu motoru.
Typy a charakteristiky mazacích systémů elektromotorů
V průmyslových aplikacích se pro elektromotory používají různé mazací systémy (manuální, automatizované a centralizované) včetně mlhového mazání:
- Manuální mazací systémy - ruční aplikace maziva na vybraná místa; vhodné pro malé a jednoduché stroje.
- Automatizované mazací systémy (ALS) - dodávají přesné množství maziva v pravidelných intervalech; zahrnují jednovláknové SLR, dvoupotrubní paralelní, progresivní systémy a systémy mlhové mazání.
- Víceportové přímé systémy - centrální čerpadlo dodává mazivo na více mazacích bodů bez složitého progresivního řízení.
- Centralizované mazací systémy (CLS) - centralizovaný zásobník a naplánované dávkování pro více motorů; často doplněné o plnoprůtokové filtry a plně automatizované řízení.
Výběr systému závisí na typu motoru, počtu mazacích míst, provozních podmínkách a požadované úrovni monitorování. Důležitá je také údržba a kontrola používaných komponent, včetně filtrů, ventilů a tlakových regulátorů.
Praktické poznámky a doporučení pro údržbu
Časté důvody poruch mazacích systémů zahrnují nadměrné nebo naopak nedostatečné mazání, kontaminaci oleje, nesprávné intervaly domazávání a nekvalitní komponenty. Pravidelná údržba by měla zahrnovat:
- Kontrolu hladiny a kvality oleje,
- Výměnu olejového filtru podle doporučení výrobce,
- Pravidelnou diagnostiku tlakového systému, teploty oleje a stavu čerpadel, ventilů a filtrů,
- Kontrolu těsnění a vzhledu olejových okruhů,
- Včasné odstraňování usazenin a filtraci oleje,
- Dodržování doporučeného poměru mísení u dvoudobých motorů a volbu vhodného maziva pro dané provozní podmínky.
Olejový systém má zásadní vliv na životnost motoru. Při správně zvoleném mazání a pravidelné údržbě lze dosáhnout výrazného snížení opotřebení, lepšího chlazení a nižší spotřeby paliva.
Formy mazání při různých typech motorů
Pro dvoudobé motory se používá mazání mastnou směsí nebo samostatného oleje v různých poměrech, zatímco u čtyřdobých motorů je běžné tlakové mazání s masivní filtrací a chlazením oleje. V80 u dvoudobých motorů bývá kliková skříň a zachycení mlhy pomocí filtrů - důležité pro ochranu motoru před karbonizací a nadměrným zatížením. U zážehových motorů je více prostoru pro směr mazání vzhledem k vyšším teplotám a větší míře palivového ředění oleje.
Rychlá rekapitulace provozu a průtoku oleje
Průtok oleje do hlavního kanálu bývá v řádu 10-40 l/min, a olejový tlak v hlavním kanálu se pohybuje okolo 0,2-0,5 MPa. Při startu a nízkých teplotách mohou nastat výkyvy tlaku a potřeba dodatečného zahřátí oleje pomocí předehřívačů. Filtrační systémy zajišťují, že většina nečistot je odstraněna před tím, než olej dorazí k nosným prvkům motoru.
Vysvětlení systému mazání motoru!
Tabulka: hlavní prvky tlakového mazání a jejich funkce
| Prvek | Funkce | Poznámka |
|---|---|---|
| Olejo van | Uložení a chlazení oleje | Teplota a kapacita maziva |
| Olejové čerpadlo | Nasávání a tlakování oleje | Zubové, trochoidní, srpkové varianty |
| Filtr / plnoprůtokový filtr | Odstranění nečistot | Obtokový filtr pro mlžení |
| Přetlakový ventil | Omezování tlaku | Obvykle 350-500 kPa |
| Odsavač a odvzdušňovací systém | Vysoušení klikové skříně | Odtah olejové mlhy |
| Vrtulový chladič oleje | Chlazení oleje | Obtokový ventil proti nadměrnému tlaku |
Na obr. 7-11 a 13 jsou znázorněny jednotlivé části mazacího systému a jejich vzájemná propojení v klasických motorech. Pro detailní porozumění se doporučuje prostudovat různé varianty filtrů, čerpadel a teplotních senzorů, které bývají v moderních motorech integrovány.
Význam údržby a pravidelných kontrol
Pravidelná údržba a kontrola mazacích systémů významně snižuje riziko poruch. Zvlášť důležitá je kontrola hladiny oleje, stavu filtrů, tlaku a teploty oleje, stejně jako ověření správného fungování chlazení a filtrace. Pouze s pravidelnou údržbou lze zajistit vysokou spolehlivost provozu motoru i při náročných podmínkách.