Що таке картер двигуна (призначення, розташування та конструкція)
Зміст
Приблизне поняття картера відоме всім, хто хоча б трохи вивчав конструкцію двигуна внутрішнього згоряння (ДВЗ). Але багато хто вважає, що під ним ховається лише одна деталь, яка насправді називається піддоном картера. Більш загальне поняття швидше теоретичне, конкретної деталлю чи вузлом не є, отже, весь простір мотора, розташоване нижче циліндрів.
Навіщо двигуну потрібний картер
В абсолютній більшості моторів картер задіяний для розташування в ньому масляної ванни та ряду вузлів, що забезпечують роботу системи мастила.
Але оскільки обсяг він займає досить значний, то саме в ньому є багато інших механізмів:
- колінчастий вал зі своїми підшипниками та відлитими в блоці постільними кріпленнями;
- деталі системи вентиляції газів, що утворюються при роботі;
- манжетні ущільнення у місцях виходу переднього та заднього кінців коленвала;
- завзяті півкільця, що фіксують вал від поздовжнього зміщення;
- масляний насос із фільтром грубого очищення;
- балансирні вали, що врівноважують кривошипно-шатунний механізм теоретично незбалансованих двигунів;
- форсунки додаткового мастила та охолодження поршнів;
- масляний щуп та датчик рівня масла.
Застарілі нижнювальні мотори використовували також встановлений в картері розподільний вал, а привід клапанів проводився через штовхачі, що йдуть до головки блоку, у вигляді штанг.
Конструкція
Зазвичай картер складається з нижньої частини виливки блоку циліндрів та приєднаного до нього через прокладку піддону.
Але зустрічаються і складніші конструкції, де знизу до блоку прикручена проміжна плита, що закриває ліжка коленвала з корінними вкладишами. Так із зменшенням маси блоку забезпечується додаткова жорсткість, важлива довговічної роботи поршневої групи.
Особливо це важливо для моторів, повністю виготовлених з легких сплавів, навіть непомітні деформації блоку призводять до нерівномірного зносу циліндрів та задирок.
Масляний насос встановлюється з переднього торця коленвала або під ним, у цьому випадку він наводиться окремим ланцюгом від зірочки валу. Балансири можуть ставитися в ліжках валу або поєднуватися в моноблок з нижнім маслонасосом, утворюючи функціонально закінчений модуль.
Жорсткість конструкції забезпечується литим оребренням і додатковими перегородками, в яких можуть бути зроблені отвори зменшення насосних втрат від нижньої частини поршнів.
Відведення тепла проводиться через циркуляцію олії, для чого іноді піддон також виконується литим з легкого сплаву з розвиненими ребрами охолодження. Але частіше піддон відштампований з тонкої сталі, так дешевшою і надійнішою при можливих ударах від наїзду на перешкоди.
Види картерів
Залежно від типу двигуна, на картер можуть покладатися додаткові функції.
Картер двотактного двигуна
У двотактних двигунах картер використовується для попереднього стиснення суміші. Вона всмоктується в підпоршневе місце при такті стиснення в циліндрі.
Під час руху поршня вниз тиск під ним підвищується, і як тільки відкриється канал перепуску в нижній зоні циліндра, паливо в суміші з повітрям спрямовується до камери згоряння. Звідси вимоги до герметичності картера, наявності клапана на впуску та якісних ущільнень шкарпеток коленвала.
Масляна ванна відсутня, а мастило здійснюється добавкою до робочої суміші деякої кількості спеціального двотактного масла, яке потім згоряє разом із бензином.
Картер чотиритактного двигуна
При чотиритактному циклі паливо в картер може потрапити лише за несправностей. У нормальних умовах він служить для зберігання олійної ванни, куди воно стікає, пройшовши через канали та пари тертя.
У нижній точці піддону розміщується масляний забірник насоса з сітчастим фільтром грубої очистки. Між противагами коленвала та дзеркалом олії дотримується певна відстань, щоб не допускати спінювання при контактах.
Картер оппозитного двигуна
В опозитних моторах картер є основним силовим елементом, що надає жорсткості всьому блоку. При цьому він компактний, що надає одну з переваг автомобільного боксера - малу габаритну висоту, що дає зниження загального центру мас автомобіля.
Що таке сухий картер
Утримувати масло у вигляді ванни, наповненої до певного рівня, можна лише в статичних або близьких до того умов. Спортивні автомобілі нічого подібного забезпечити не можуть, вони відчувають постійні сильні прискорення за всіма напрямками, через що масло потрапляє куди завгодно, тільки не до приймача маслонасоса на дні піддону.
Тому система мастила там виконується з так званим сухим картером, коли олія не затримується внизу, а відразу ж підхоплюється кількома потужними насосами, відокремлюється від повітря та нагнітається до споживачів.
Система дуже ускладнюється, але іншого виходу немає. Як і в авіації, де поняття верху та низу взагалі може бути відсутнім, двигун повинен працювати і в перевернутому польоті.
характерні поломки
Основна проблема з картером - це наїзд їм на перешкоду, після чого на піддоні у кращому випадку утворюється вм'ятина. У гіршому він трісне або зрушить, двигун втратить масло, а без нього жити йому залишиться лічені секунди.
Перед водієм на щитку приладів загориться червоний індикатор, після чого треба негайно заглушити двигун, не чекаючи його перетворення на моноліт.
Іноді трапляється, що картер після удару цілий, але лампочка все одно сигналізує про падіння тиску. Це означає, що пружна деформація піддону викликала поломку трубки маслоприймача, часто виготовлений з алюмінієвого сплаву.
Насос захоплюватиме повітря, і робота системи мастила порушиться. Результат той самий – без ремонту своїм ходом рухатися не можна.
Захист картера
Яким би не був дорожній просвіт автомобіля, перешкода все одно може виявитися непереборною. Щоб уникнути евакуації та ремонту у кожному такому випадку, картер прагнуть захистити.
На легкових автомобілях та кросоверах, на відміну від позашляховиків, захист робиться максимум від бризок з-під коліс. Пластикові щитки при наїзді на камінь не допоможуть. Тому як додаткове обладнання встановлюється металевий жорсткий захист.
Пробити можна і її, але маючи ребра жорсткості і будучи прикріпленою до силового підрамника, така конструкція спрацює подібно до лижі, піднявши весь передок автомобіля. Імовірність виживання для двигуна значно збільшується.
Лист захисту виготовляється зі сталевого штампованого листа, товщиною 2-3 міліметри, або приблизно вдвічі товстішого алюмінію. Останній варіант легший, але помітно дорожчий.
Охочі заплатити за високі технології можуть використати кевлар. При обслуговуванні двигуна захисний лист досить легко знімається, а зроблені в ньому прорізи та отвори забезпечують необхідний обмін теплом, перегрівати олію дуже небажано.
