Двигатель с сухим картером: устройство и особенности

Сухой картер

В обычных автомобилях система смазки реализована путём забора насосом масла из поддона картера, и дальше насос прокачивает масло по всей системе: фильтр, коленвал, шатуны, гбц, распредвалы; а возвращается масло обратно в поддон под воздействием гравитации, через сливные каналы.

Это достаточно простая и несложная схема для гражданских автомобилей, но для жёстких условий эксплуатации у неё есть свои недостатки:

1. Нагрев масла от постоянного температурного воздействия двигателя. Окисление масла от длительного контакта с картерными газами.

Сильный нагрев и окисление снижают эффективность масла, а сильное превышение температурного режима и вовсе приведёт к деградации масла.

2. Зачастую громоздкие и не всегда эффективные поддоны.

Иногда поддон двигателя легкового автомобиля должен вмещать в себя до 8-литров масла, а иногда и больше. Из-за этого общая компоновка двигателя под капотом должна будет учитывать то, что мотор не получится опустить достаточно низко для лучшего центра тяжести, чтобы не пробить поддон. А противоотливные пластины и рёбра в поддоне не всегда эффективны в затяжных подъёмах и поворотах, при резких разгонах и торможении.

3. Нагрузка на масляный насос при выжиме сцепления.

Если масляный насос смонтирован на передней стенке блока двигателя на оси коленвала, то при частых и резких выжимах сцепления (или при клачевании) коленвал может нагружать масляный насос. Как это случается на моторах RB-серии.

Источник

Принцип работы и виды систем смазки

Все смазочные системы разделяют на две основные группы: с «сухим» и с «мокрым» картером. Последняя более популярна, благодаря простоте реализации. С другой стороны конструкции с «мокрым» картером склонны к таким проблемам, как вспенивание и расплескивание моторного масла , приводящее к перепадам уровня. В этом случае его подача в систему может быть нестабильной.

Системы смазки с «сухим» и «мокрым» картером

Отличительной чертой «сухих» систем является наличие отдельного бака, в котором хранится моторное масло. Моторное масло после поступления в двигатель стекает в поддон, но не накапливается в нем, а перекачивается назад в бак дополнительным насосом. Картер в таком случае всегда остается сухим.

Эта конструкция сложнее и дороже в изготовлении, однако, позволяет уменьшить высоту двигателя и обеспечивает надежную смазку при движении автомобиля по наклонным поверхностям. Это определило сферу применения систем с «сухим» картером — преимущественно в автомобилях высокой проходимости и спецтехнике.

Принципиально масло может подаваться к основным узлам двигателя тремя способами:

• Под давлением. Масло подается принудительно ко всем узлам двигателя при помощи насоса.
• Разбрызгиванием или самотеком. Подача выполняется под действием центробежной силы вращающихся деталей двигателя. При этом масло разделяется на мелкие частички, внешне похожие на масляный туман. Благодаря этому смазка заполняет все пространство между деталями мотора и оседает на их поверхности.
• Частично под давлением и частично самотеком (комбинированный метод). В этом случае масло к наиболее важным узлам осуществляется под давлением, а для всей остальной конструкции разбрызгиванием.

В современном автомобилестроении практически всегда применяют комбинированный способ, поскольку он позволяет более экономно расходовать смазочные материалы и при этом гарантирует своевременную смазку основных деталей.

Как работает комбинированная система смазки с мокрым картером

Процесс смазки двигателя представляет собой повторяющийся цикл. Он состоит из следующих этапов:

• В момент запуска двигателя приводится в действие масляный насос.
• Маслозаборник начинает всасывать масло из поддона картера, выполняя грубую очистку.
• На входе в насос масло проходит через масляный фильтр, где выполняется тонкая очистка.
• Из насоса по магистралям масло подается на такие узлы двигателя как подшипники (вкладыши) коленвала, опоры распредвала, поршневые кольца, а также на рабочую поверхность цилиндров. Для этого в системе могут быть установлены специальные форсунки или просто выполнены отверстия в блоке.
• Излишки масла, подаваемой на основные узлы, стекают через специальные зазоры на кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы. Их движущиеся элементы выполняют разбрызгивание рабочей жидкости, что обеспечивает ее попадание на остальные детали двигателя.
• Масло стекает обратно в поддон картера, смывая с деталей мотора металлическую стружку, нагар и другие загрязнения.
• После этого цикл повторяется.

Уровень масла и его значение

Для разных типов двигателей требуется различный объем масла в системе. В конструкциях с «мокрым» картером минимальное и максимальное значение уровня рабочей жидкости определяется при помощи специального щупа, который расположен на блоке цилиндров. Он имеет две метки «min» и «max».

Проверку уровня масла в системе выполняют на заглушенном двигателе после того, как он проработал некоторое время. В этом случае оно достаточно прогревается и стекает в поддон. Щуп вытаскивают, протирают тряпкой (ветошью) и погружают обратно в поддон. Далее достают повторно и проверяют уровень. Если масло, попавшее при этом на щуп, выходит за пределы максимального или минимального значения необходима доливка или слив масла. Также этот способ позволяет определить состояние и степень загрязнения.

Отличия систем смазки бензинового и дизельного двигателя

Особых конструктивных различий в смазочных системах бензинового и дизельного моторов нет. Однако, поскольку работа дизельного двигателя связана с более высокими температурами, основным отличием является используемое моторное масло. Базовая основа дизельного масла аналогична используемой в бензиновых моторных маслах, но имеет другой пакет присадок, которые позволяют обеспечить ей следующие функции:

• Высокую моющую способность — дизельные двигатели склонны к обильному образованию сажи, а потому требуют интенсивной очистки.
• Устойчивость к окислению — из-за высокой степени сжатия, в картер дизеля могут проникать отработавшие газы, что приводит к окислению моторного масла и более быстрой выработке его ресурса.

Каково назначение перегородок в блок картере

Картер является главным из элементов остова (корпуса) двигателя. С внешней стороны к нему крепят цилиндры, а внутреннюю его полость занимает коленчатый вал с его опорами. В картере размещают также основные устройства механизма газораспределения, различные узлы системы смазки с ее сложной сетью каналов и чаще всего с емкостью для смазочного масла и другое вспомогательное оборудование. К одной из торцовых стенок картера в автомобильных двигателях крепят кожух маховика, к боковым – кронштейны или лапы для установки двигателя на подмоторную раму.

Блок-картер при работе двигателя воспринимает большие нагрузки от сил давления газов и сил инерции движущихся масс, поэтому он должен обладать повышенной жесткостью и малой массой. Жесткость блок-картера повышают путем постановки перегородок и оребрения внутренней поверхности и понижения плоскости крепления поддона картера относительно оси коленчатого вала.

Блок-картер представляет собой отлитую из серого чугуна жесткую монолитную коробку, к которой крепят и в которой размещены различные механизмы, агрегаты и отдельные детали. Верхняя часть отливки является блоком цилиндров, а нижняя – картером. К верхней обработанной плоскости блок-картера на шпильках крепят головку цилиндров, к обработанной части передней торцовой плоскости блок-картера – крышку распределительных шестерен, а к задней – картер маховика. В стенках блок-картера расположены каналы для подвода масла к трущимся поверхностям деталей и отверстия для установки подшипников распределительного вала. На наружных поверхностях стенок блок-картера имеются обработанные площадки для крепления различных механизмов и агрегатов.

В общем случае блок-картер представляет собой сложную пространственную конструкцию коробчатой формы, которая воспринимает все силовые нагрузки, возникающие в процессе осуществления рабочего цикла, действующие на остов двигателя.

Вид блока-картера зависит от двигателя (число цилиндров и их расположения) (рис.1):

К обработанным плоскостям блок-картера крепят составные детали остова двигателя (рис.2): сверху — головки цилиндров, сзади — картер маховика 13, впереди — картер распределительных шестерен 7, снизу — поддон картера 11:

Рис. 2- Блок-картер с составными деталями остова двигателя

В верхней части блок-картера предусмотрены вертикальные расточки цилиндров, в которые вставляют гильзы цилиндров. Пространство между внутренними стенками блок-картера и наружной поверхностью цилиндра (гильзы) называют водяной рубашкой, оно заполнено охлаждающей жидкостью. Водяная рубашка блок-картера соединена с водяной рубашкой головки цилиндра посредством водопропускных отверстий. Нижняя часть блок-картера имеет поперечные перегородки, количество которых равно числу коренных опор коленчатого вала. В каждой перегородке расположены гнезда коренных подшипников коленчатого вала. К нижней обработанной плоскости крепят поддон картера. Материалом для изготовления блок-картеров служат серый и легированный чугуны и алюминиевые сплавы. Блок-картеры двигателей могут быть гильзованными и негильзованными.

Что такое сухой картер двигателя

Что же это такое «сухой картер»? Наверное, не сложно догадаться, что он «сухой», потому что в нём отсутствует масло. Ведь в обычном картере имеется сборник этого масла.

Это почти правильное суждение. В таком ДВС мало также течёт в поддон, но оно там не остается, а откачивается насосами в другое место, которое, как правило, находиться за пределами двигателя, но обычно не далеко от него.

Обычно сухой картер используется на автомобилях для гонок, спортивном транспорте или на мощных внедорожниках.

Они в первую очень нужны, чтобы масло не плескалось и не пенилось как в других картерах. Ведь такие авто испытывают сильнейшие нагрузки.

При этих нагрузках, может произойти оголения маслозаборника. Из-за этого система смазки может быть нарушена и двигатель может сломаться.

Но используя двигатель с сухим картером такой проблемы не возникнет. Масло идёт под давлением из специальной ёмкости, и двигатель будет смазан в любой ситуации.

Вот такое непростое это устройство – картер двигателя, а на первый взгляд, всего лишь железяка

Возможно вас так же заинтересуют такие похожие и интересные темы (теги) как:

Что такое карбюратор?

Что такое карбюратор? Некоторые автомобилисты могут думать, что информация о том, что такое карбюратор, не особо важна, так как вместо этих устройств сегодня активно используют инжекторы. Но именно карбюраторные двигатели до сих пор используются на многих автомобилях, поэтому мы решили помочь их владельцам понять принцип работы карбюратора и его…

Что такое инжектор?

Инжектор – это самый популярный электронно-механический узел в автомобилестроении. Устройство и принцип работы инжектора одновременно просты и сложны. Конечно, рядовому автовладельцу необязательно вникать в дебри конструкции и программного обеспечения, но основные моменты знать не помешает. Такие вещи своими силами не ремонтируются, однако…

Что такое ESP в автомобиле?

Что такое ESP в автомобиле? Управлять автомобилем совсем не такая простая задача, как это может показаться на 1-й взгляд. Водитель может попасть в ситуацию, когда транспорт поведет себя абсолютно непредсказуемо. Это особенно ярко проявит себя, в случае, если дорога занесена снегом. Езда в таких условиях неминуемо приведет к заносу, вследствие чего…

Что такое ABS? Многие начинающие водители не понимают множество автомобильных терминов. Оно и понятно: одни сокращения, разобраться в них нелегко! Однако автомобильный портал AutoKorp.Ru создан для помощи водителям и мы рассекречиваем непонятные аббревиатуры про которые вы так часто спрашиваете в интернете. Первый вопрос на который мы постараемся…

Что такое вариатор?

Что такое вариатор? Вариатор сегодня заслужил довольно много симпатий. и вместе с ними разочарований владельцев, которых, впрочем, не так много. Но факт остаётся неизменным: несмотря на то, что вариатор был придуман очень давно, на сегодняшний день эта система является ещё достаточно «сырой» и не до конца доработанной даже самыми ведущими…

Что проверяют на техосмотре автомобиля?

Что проверяют на ТО? Технический осмотр автомобиля – это стандартная узаконенная процедура, которая проводится один раз в год. К этому времени автовладелец должен подготовить своего железного друга и предъявить его к осмотру в любой станции техобслуживания, где его будет осматривать оператор

Обратите внимание, что сам оператор все действия…

Что такое парктроник?

Так что же такое парктроник? Парктроник — это устройство для парковки, ультразвуковой радар, который сканирует пространство за вашим автомобилем и оповещает о приближении к препятствию. Кроме того, парктроник определяет расстояние до препятствия. Парктроник обладает звуковыми и световыми сигналами, которые вы обязательно услышите и увидите на…

Что такое ПТС и для чего он нужен? Паспорт транспортного средства — это самый важный документ, в котором отображается вся информация о вашем автомобиле. В принципе, любой владелец транспортного средства располагает данным документом. Если же машина приобретена в кредит, то ПТС может находиться в банке до тех пор, пока не будет выплачена…

Что такое кроссовер?

На дорогах общего пользования сегодня можно встретить огромное количество автомобилей с формой внедорожного крейсера. Они резко выделяются в потоке обычных автомобилей и пользуются большой популярностью как у жителей города, так и любителей экстрима и вылазок на природу. Большинство людей их называет просто – джип. Но это не совсем правильно, ведь…

http://autokorp.ru

Система «сухого картера» двигателя: назначение и устройство

Итак, как уже было сказано выше, сухой картер является разновидностью систем смазки двигателя внутреннего сгорания. Сразу отметим, данная система активно используется в устройстве спортивных авто, некоторых внедорожников и определенных групп спецтехники.

Дело в том, что во время похождения резких поворотов на высокой скорости, при интенсивных оттормаживаниях и разгонах, на подъемах и спусках автомобиль кренится, раскачивается продольно и поперечно. При этом масло в поддоне привычной системы смазки с мокрым картером сильно расплескивается внутри поддона.

Система с сухим картером отличается тем, что масло находится не в картере, а в отдельном масляном баке. Такой подход исключает возможность вспенивания смазочной жидкости. К парам трения внутри двигателя смазку из бака подает нагнетающий насос, при этом стекающее в поддон масло немедленно выкачивается обратно в масляный бак при помощи откачивающего насоса. Получается, скопления масла в поддоне нет, то есть картер сухой.

Устройство системы сухого картера двигателя

Среди основных элементов следует выделить:

• бак для масла;
• нагнетающий насос;
• откачивающий насос;
• масляный радиатор;
• датчик температуры масла;
• датчик давления масла;
• масляный термостат;
• масляный фильтр;
• редукционные и перепускные клапаны;

Масляный резервуар (бак) может иметь разную форму (круглый, прямоугольный). Внутри бака реализованы специальные перегородки. Они выполняют задачу успокоителей масла, чтобы минимизировать его колебания при раскачке и исключить возможность вспенивания.

Также бак имеет вентиляцию. Основная функция, как и у системы вентиляции картера, состоит в том, чтобы эффективно удалить из масляного бака лишний воздух и газы, которые попадают туда вместе с моторным маслом из поддона.

Прежде всего, это позволяет наилучшим образом распределить вес, что очень важно для спортивных авто в плане управляемости. Еще возможность выбора места установки позволяет разместить данный элемент системы так, чтобы улучшить охлаждение бака и понизить температуру масла

Нагнетающий насос отвечает за подачу масла в систему смазки под давлением, при этом осуществляется прокачка смазки через масляный фильтр.

Насос зачастую стоит ниже бака с маслом, что позволяет на входе реализовать постоянное давление с учетом силы тяжести. За регулировку давления в системе отвечают редукционные и перепускные клапаны.

Откачивающий насос служит для того, чтобы масло, которое стекает в поддон, сразу откачивалось и снова поступало в масляный бак. Производительность такого насоса намного выше, чем нагнетающего. Конструктивно такой насос имеет несколько секций в зависимости от типа и особенностей двигателя.

Если двигатель высокофорсированный, в каждой секции катера стоит по одной насосной секции. На V-образных моторах также присутствует дополнительная секция, чтобы отдельно откачивать масло, которое поступает к механизму газораспределения. Аналогичная секция стоит и на ДВС с турбонаддувом, чтобы откачивать масло, которое смазывает турбонагнетатель.

Данная конструкция обеспечивает возможность поставить необходимое количество секций на одном валу. Насосы расположены снаружи на двигателе, их легко снять для ремонта или замены. Еще можно встретить конструкцию, когда откачивающий и нагнетающий насосы реализованы по отдельности. Такой подход позволяет избежать повышения температуры масла в баке в результате поступления уже нагретой смазки из поддона.

Добавим, что еще одной особенностью откачивающего насоса является то, что он отличаются сниженной чувствительностью к наличию воздуха в масле, вспениванию смазочной жидкости и т.п. Другими словами, эти насосы могут нормально всасывать масляную пену без потери производительности, чего не скажешь об обычных маслонасосах в системах с мокрым картером.

Масляный радиатор является радиатором жидкостного охлаждения. Данный элемент располагается между нагнетающим насосом и мотором. Еще одним вариантом может быть расположение между откачивающим насосом и масляным резервуаром.

В двух словах, если двигатель холодный, термостат в это время закрыт, что не позволяет недостаточно нагретому маслу попадать в радиатор

Другими словами, сначала важно, чтобы смазка как можно быстрее прогрелась и разжижилась в холодном ДВС. В дальнейшем открытие термостата происходит только после нагрева моторного масла до заданной температуры

Двигатели с сухим картером: преимущества, недостатки и куда их ставят

Обычные моторы имеют специальный поддон снизу, где находится всё моторное масло. Из этого поддона насос прокачивает масло для смазки трущихся деталей друг о друга по всем каналам.

Но сейчас существуют двигатели, у которых отсутствует масляной поддон. Разберемся, для чего это сделано и где используют эти двигатели?

Необходимость смазки

Смазывание всех деталей очень важно для любых двигателей. Бывает так, что масляные каналы забиваются и прокачка моторного масла из поддона не происходит

Это приводит к тому, что детали перегреваются и порой даже могут заклинить.

Сухой картер. Машины, на которых установлен сухой картер, не имеют масляный поддон снизу, потому что его специально вынесли за границы мотора. Как это выглядит: ко дну мотора приспособлена пластина, из которой выходит специальный шланг. Он, в свою очередь, покачивает масло в масляной бак, который может располагаться либо в салоне, либо в багажнике. Затем масло проходит через охлаждающий радиатор и фильтр прямо в двигатель. Масло же в свою очередь качается благодаря двум насосам.

Преимущества. Главное достоинство системы «сухого картера» — обеспечение бесперебойной подачи масла с постоянным давлением при любых условиях движения авто. Помимо этого, масло лучше охлаждается, ибо оно хранится в удаленном от мотора резервуаре. Меньшие размеры поддона уменьшают высоту двигателя. Это дает возможность расположить мотор ниже, тем самым понизив центр тяжести (улучшить устойчивость), и повысить аэродинамику (днище выходит более плоским). Коленвал при вращении не испытывает сопротивления плещущегося в поддоне масла и выигрываются несколько лошадиных сил.

Масляный радиатор

Для очистки масла (в основном от механических примесей) используются, как правило, два фильтра — грубой и тонкой очистки. Первый всегда полнопоточный. Он задерживает механические примеси, в основном продукты износа деталей двигателя. Фильтр тонкой очистки чаще всего неполнопоточный из-за большого сопротивления, которое он оказывает протеканию масла.

https://www.youtube.com/watch?v=https:accounts.google.comServiceLogin

Некоторые фильтры тонкой очистки кроме задержания механических примесей могут также за счет специальных пропиток фильтрующего элемента поглощать воду, свободные кислоты и щелочи. Засоренные в процессе эксплуатации двигателя масляные фильтры грубой очистки промывают или прочищают. Засоренные фильтры тонкой очистки заменяют новыми при каждой смене масла.

Резервуар, используемый в системе сухого картера, может обладать различной формой. Внутри бак оснащен специальными перегородками, которые предотвращают колебания и вспенивание масла в момент раскачки автомобиля.

Кроме того, резервуар снабжен вентиляцией. Она необходима для устранения из бака газов и воздуха, попадающих внутрь вместе со смазкой из поддона.

Выбрав оптимальную зону, можно также удачно распределить вес, что крайне важно для гоночных автомобилей с точки зрения управляемости. Также принцип работы сухого картера позволяет разместить бак так, чтобы улучшить его охлаждение и снизить температуру смазки

В ДВС с сухим картером эта запчасть представлена радиатором жидкостного охлаждения. Располагается деталь между мотором и нагнетающим насосом. Встречаются также другие варианты, когда радиатор находится между откачивающим насосом и баком.

Форсированные ДВС могут быть оснащены дополнительными масляными радиаторами, которые является элементами воздушного охлаждения. Такой радиатор подсоединяется к системе через термостат.

Дизайн

Двигатели смазываются и охлаждаются маслом, которое циркулирует по двигателю, питая различные подшипники и другие движущиеся части, а затем слив под действием силы тяжести в поддон в основании двигателя. В системе мокрого отстойника большинства производств автомобиль В двигателях масло, которое не циркулирует активно, хранится в отстойнике, который достаточно велик для этой цели. Насос собирает масло из поддона и направляет его обратно через двигатель. В системе с сухим картером масло все еще падает на основание двигателя, но в гораздо более мелкий картер, где один или несколько продувочных насосов отводят его и перекачивают в (обычно внешний) резервуар, где оба охлаждают. и деаэрированный до рециркуляции через двигатель нагнетательным насосом. Поддон в системе с сухим поддоном на самом деле не сухой; он еще влажный из-за вытекания масла из двигателя. Резервуар обычно высокий и узкий и специально спроектирован с внутренними перегородками и выпускным отверстием для масла (подача) в самом низу для беспрепятственной подачи масла даже при плескании.

Система с сухим картером требует, по крайней мере, двух насосов — одного нагнетательного и одного продувочного, а иногда используется до четырех или пяти продувочных насосов, чтобы минимизировать количество масла в двигателе. В конструкциях с сухим картером нагнетательный насос и продувочные насосы часто устанавливаются на общем коленчатом валу, так что один шкив в передней части системы может запускать столько насосов, сколько требует конструкция двигателя. Обычно используется один продувочный насос на картер раздел, однако в случае (авиационный двигатель ) необходимо использовать отдельные продувочные насосы для каждого ряд цилиндров. Следовательно, перевернутая V двигатель будет иметь как минимум два продувочных насоса и нагнетательный насос в насосе куча. Хотя термин «ступени» обычно используется для описания нескольких продувочных насосов, они обычно работают параллельно, а не последовательно, как может подразумевать этот термин. Ступень давления всасывает масло со дна резервуара и вместе с регулируемым регулятором давления подает масло под давлением через фильтр в двигатель. Если используется маслоохладитель, он обычно устанавливается на линии между выпускными отверстиями для продувки и баком. Насос с сухим картером обычно приводится в действие Гилмер или зубчатый ремень привода с высоким крутящим моментом (HTD) и шкивы на передней части коленчатого вала примерно на половину скорости вращения коленчатого вала.

Системы с сухим картером могут быть дополнительно спроектированы для поддержания давления в картере двигателя ниже атмосферного (вакуума) путем герметизации картера и обеспечения откачки масла и газов из продувочных насосов. Равновесное давление будет достигнуто, когда скорость газов, попадающих в картер (картерные газы, проходящие мимо поршневых колец, а также утечки воздуха и пары масла), сравняется со скоростью удаления газа из откачивающего насоса сверх того, что требуется для удаления только масло. В качестве альтернативы, картер может поддерживаться близким к атмосферному давлению за счет сброса его в масляный резервуар, который, в свою очередь, выходит в воздухозаборник двигателя или в наружный воздух.