Система мастила з сухим картером

Будь-двигун внутрішнього згоряння потребує якісної системі мастила. Ця необхідність зумовлена ​​постійною роботою деталей агрегату в умовах підвищеної механічної навантаження (наприклад, поки мотор працює, колінвал здійснює постійне обертання, а поршні в циліндрах - зворотно-поступальні рухи). Щоб труться одна об одну деталі не зношувалися, їх потрібно змащувати. Моторне масло створює захисну плівку, завдяки чому поверхні не контактують безпосередньо один з одним (додатково про властивості моторного масла і про те, як правильно підібрати його для ДВС свого авто, читайте окремо).

Незважаючи на наявність масляної плівки, що запобігає сухе тертя деталей двигуна, на них все одно утворюється вироблення. В результаті з'являються дрібні частинки металу. Якщо вони залишаться на поверхні деталі, вироблення на ній посилиться, і автомобілісту доведеться ставити автомобіль на капітальний ремонт. З цієї причини вкрай важливо, щоб в піддоні була достатня кількість мастила, за допомогою якої всі вузли силового агрегату рясно змащуються. Вироблення змивається в піддон, і залишається в ньому, поки не буде видалена за допомогою промивання або видалення після зняття піддона.

Крім змащувальних властивостей масло ще виконує функцію додаткового охолодження. Так як в циліндрах відбувається постійне згоряння повітряно-паливної суміші, всі деталі агрегату відчувають серйозні термічні навантаження (температура середовища в циліндрі підвищується до 1000 градусів і більше). У пристрій двигуна входить велика кількість деталей, які потребують охолодження, але через те, що вони ніяк не пов'язані з системою охолодження, вони страждають від нестачі теплообміну. Прикладом таких деталей служать самі поршні, шатуни і т.д.

Щоб ці деталі охолоджувалися і отримували належне кількість мастила, в автомобілі є система мастила. Крім класичної конструкції, про яку розповідається в іншому огляді, Існує також модифікація з сухим картером.

Розглянемо, чим сухий картер відрізняється від мокрого, за яким принципом працює система, а також які у неї переваги і недоліки.

Що таке мастило з сухим картером?

Незалежно від модифікації системи змащення, принцип роботи у них в основному однаковий. Насос всмоктує масло з резервуара, і під тиском подає по масловодам до окремих вузлів двигуна. Одні деталі знаходяться в постійному контакті з мастилом, інші рясно зрошуються масляним туманом, що утворюється в результаті активної роботи кривошипно-шатунного механізму (детально про те, як він працює, читайте тут).

У класичній системі змащення природним чином стікає в піддон, в якому розташований масляний насос. Він забезпечує рух масла по відповідних каналах. Такий тип системи називається мокрим картером. Під сухим аналогом мається на увазі ідентична система, тільки в ній є окремий резервуар (він знаходиться не в самій нижній точці агрегату, а варто вище), в який основний насос буде відкачувати мастило, і додатковий маслонасосів. Другий насос потрібен, щоб нагнітати мастильний матеріал до деталей двигуна.

У такій системі в піддоні теж буде перебувати кілька змазує рідини. Він умовно сухий. Просто в даному випадку піддон не використовується для зберігання всього обсягу масла. Для цього є окремий резервуар.

Незважаючи на те, що класична змащуюча система зарекомендувала себе бюджетним обслуговуванням і високою надійністю роботи, вона не позбавлена ​​недоліків. Прикладом тому служить пробитий піддон, коли машина долає бездоріжжя, і налітає на гострий камінь. Розглянемо, в яких ще умовах знадобиться система сухого картера.

Для чого використовується система «сухого картера»

Найчастіше подібною системою змащення двигуна буде оснащений спортивний автомобіль, певна категорія спецтехніки та деякі позашляховики. Якщо говорити про позашляховики, то зрозуміло, чому бак з маслом для ДВС не перебуває у найнижчій точці авто. Це вкрай важливо при проходженні броду, коли водій не бачить гострі камені під водою або під час подолання жорсткого бездоріжжя з кам'янистим дорожнім покриттям.

А як щодо спортивних автомобілів? Навіщо спорткару сухий картер, якщо він постійно рухається по практично ідеально рівній поверхні? Насправді на великих швидкостях навіть незначні зміни траєкторії можуть бути чреваті рясним іскрінням з-під машини з-за того, що піддон чіпляється за дорожнє покриття. Коли водій різко гальмує перед входом в поворот, автомобіль нахиляється вперед, що зменшує дорожній просвіт до критичних значень.

Але навіть не це є самим критичним для спортивного автомобіля. Коли колінчастий вал працює на максимальних обертах, в класичної конструкції мастильної системи велика частина мастила збивається на масляний туман і подається на різні вузли силового агрегату. Природно, рівень мастила в резервуарі значно знижується.

У звичайних умовах масляний насос здатний викачувати масло і створювати тиск, необхідний для роботи механізмів. Однак спортивний спосіб їзди завжди пов'язаний з тим, що залишилася в піддоні мастило розхлюпується через постійні кренів авто. У такому режимі насос не може ефективно працювати, і всмоктує недостатня кількість рідини.

Через сукупності всіх перерахованих факторів двигун може відчувати масляне голодування. Так як швидко рухомі деталі не отримують належну кількість мастила, захисна плівка на них швидко віддаляється, що призводить до сухого тертя. Крім цього деякі елементи не отримують належного охолодження. Все це в значній мірі знижує робочий ресурс ДВС.

Щоб усунути всі ці негативні наслідки, інженерами була розроблена система з сухим картером. Як говорилося раніше, її конструкція дещо відрізняється від стандартного варіанту.

Принцип дії і пристрій «сухого картера»

Масло для змащення деталей двигуна в такій системі знаходиться в резервуарі, з якого воно відкачується нагнітає насосом. Залежно від пристрою мастило може надходити в радіатор охолодження або відразу в мотор по призначеним для цього каналах.

Після того, як порція виконала свою функцію (змастила деталі, змила з них металевий пил, якщо вона утворилася, і відвела тепло), вона під дією сили тяжіння збирається в піддон. Звідти рідина відразу ж всмоктується іншим насосом, і подається в резервуар. Щоб дрібні частинки, змиті в піддон, не потрапили знову в мотор, на цьому етапі вони затримуються в масляному фільтрі. У деяких модифікаціях масло йде через радіатор, в якому воно охолоджується, також як антифриз в СО.

На цьому етапі цикл замикається. Залежно від пристрою системи в ній може бути присутнім кілька всмоктуючих модулів, які прискорюють збір масла в бак. Для стабілізації роботи мастила агрегату в багатьох автомобілях з сухим картером є додаткове обладнання. Розглянемо детальніше, як влаштована змащуюча система, і яку функцію виконує в ній кожен елемент.

Пристрій системи сухого картера двигуна

У сучасних автомобілях можуть використовуватися різні модифікації мастила мотора з сухим картером. Незалежно від цього їх ключовими елементами є:

• Додатковий резервуар для змащення;
• Насос, що створює напір в магістралі;
• Насос, який відкачує масло з піддона (ідентичний класичної модифікації в мокрому картері);
• Радіатор, через який проходить масло, що рухається з піддону в бак;
• Термодатчик для змащуючого речовини;
• Датчик, що фіксує тиск масла в системі;
• Термостат;
• Фільтр, ідентичний тому, який використовується в класичних системах;
• Редукційний і перепускний клапан (в залежності від моделі системи їх кількість може відрізнятися).

Додатковий масляний резервуар може мати різну форму. Все залежить від того, як організовано підкапотний простір в конкретної моделі автомобіля. Усередині багатьох баків є кілька перегородок. Вони потрібні, щоб заспокоювати мастило в процесі руху транспортного засобу, і вона не спінюється.

В процесі роботи масляний насос разом з мастилом частково всмоктує і повітря. Щоб в магістралі не створювалося надлишковий тиск, в баку є вентиляційний отвір, яке має ту ж мету, що і вентиляційна шахта картера.

У ньому ж встановлений термодатчик і датчик тиску в магістралі. Щоб водій міг вчасно помітити недолік мастильного матеріалу, в баку є щуп, за допомогою якого перевіряється рівень в резервуарі.

Гідність додаткового резервуару полягає в тому, що автовиробник може по-своєму організувати підкапотний простір. Це дозволяє розподілити вагу всіх механізмів так, щоб поліпшити керованість в спортивних машинах. Крім цього бак можна розташувати в моторному відсіку так, щоб мастило в ньому обдувалася під час руху, і забезпечувалося додаткове охолодження.

Нагнітає маслонасосів зазвичай розташований трохи нижче бака з маслом. Цей метод установки трохи полегшує його роботу, так як йому не доводиться витрачати енергію, щоб відкачувати рідину - вона надходить в його порожнину під дією сили тяжіння. Редукційний і перепускний клапан потрібні в системі, щоб контролювати натиск масла.

Роль відкачує насоса ідентична аналогічним механізмом, який встановлюється в будь-якій системі мастила 4-тактного ДВС (про відмінності чотиритактного і двотактного двигунів читайте тут). Існує кілька модифікацій таких нагнітачів, і за своєю конструкцією вони відрізняються від насосів, встановлених для додаткового масляного бака.

Залежно від моделі мотора відкачують модулів може бути кілька. Наприклад, в агрегаті з V-подібною конструкцією блоку циліндрів основний насос має додаткове відведення, який збирає відпрацьовану мастило з газорозподільного механізму. А якщо двигун оснащений турбонагнітачем, то біля нього теж буде встановлена ​​додаткова відкачувати секція.

Подібна конструкція прискорює накопичення мастила в основному резервуарі. Якби вона стікала природним шляхом, є велика ймовірність, що рівень в бачку був би занадто маленький, і мотор не отримував би достатньої кількості масла.

Робота нагнітає і відкачує насосів пов'язана з колінчастим валом. Поки він обертається, працюють і нагнітачі. Бувають, але досить рідко, модифікації, які працюють від розподільного вала. Крутний момент від коленвала до механізму помпи передається або через ремінь, або через ланцюг.

У такому виконанні передбачається можливість установки потрібної кількості додаткових секцій, які будуть працювати від одного вала. Перевагою такого компонування полягає в тому, що в разі поломки насос можна демонтувати з мотора без втручання в конструкцію самого агрегату.

Хоча у відкачує насоса такий же принцип дії і схожа конструкція, що і у аналога з мокрим картером, він модифікований так, щоб його продуктивність не губилася, навіть при всмоктуванні спіненого масла або частково повітря.

Наступний елемент, який не присутній в системах з мокрим картером, це радіатор. Його завдання та ж, що і у теплообмінника системи охолодження. Також він має аналогічну конструкцію. Детально про це читайте в іншому огляді. В основному він встановлений між нагнітає маслонасосом і ДВС, але зустрічаються також варіанти монтажу між відкачують насосом і баком.

Термостат в системі змащення потрібен для того, щоб перешкоджати її передчасного охолодження, коли мотор прогрівається. Схожий принцип має система охолодження, про яку докладно розповідається тут. Якщо коротко, то поки ДВС розігрівається (особливо в холодний період), масло в ньому більш густе. З цієї причини його не потрібно охолоджувати, щоб воно стало текучим, і покращилася мастило агрегату.

Як тільки робоче середовище досягне потрібної температури (про те, якою має бути робоча температура двигуна, можна дізнатися з іншої статті), Термостат відкривається, і масло йде через радіатор для охолодження. Завдяки цьому забезпечується краще відведення тепла від розпечених деталей, що не контактують з охолоджувальною сорочкою мотора.

Плюси і мінуси системи сухого картера

Найперше гідність систем з сухим картером - забезпечення стабільної мастила, незалежно від режиму їзди автомобіля. Навіть якщо транспорт долає затяжний підйом, мотор не буде відчувати масляного голодування. Так як при екстремальній їзді більше ймовірності, що мотор перегріється, дана модифікація забезпечує краще охолодження агрегату. Цей фактор має принципове значення для ДВС, оснащених турбіною (докладно про будову та принцип роботи цього механізму читайте окремо).

Завдяки тому, що масло зберігається не в піддоні, а в окремому резервуарі, конструкція маслоприемника набагато менше, завдяки чому конструкторам вдається зменшити кліренс спорткара. Днище в таких машинах найчастіше плоске, що позитивно впливає на аеродинаміку транспорту (про те, що впливає на цей параметр, розповідається тут).

Якщо в процесі їзди і буде пробитий піддон, мастило з нього не виллється, як у випадку класичної системи мастила. Це дає перевагу в аварійному ремонті в дорозі, особливо якщо позашляховик отримав таке пошкодження дуже далеко від найближчого магазину автозапчастин.

Наступний плюс сухого картера в тому, що вона трохи полегшує роботу самого силового агрегату. Так, коли машина довго стояла на холоді, масло в резервуарі стає густішим. У момент запуску силового агрегату з класичної змазує системою коленвалу потрібно подолати не тільки опір в циліндрах на такті стиснення (коли мотор працює, частково це зусилля полегшується за рахунок сили інерції), але також і опір густого масла (колінчастий вал в цьому випадку знаходиться в масляній ванні). У сухому картері дана проблема усунена, так як вся мастило знаходиться окремо від коленвала, завдяки чому запуск ДВС відбувається швидше.

У процесі обертання колінвал не працює в системі змащення, як міксер. Масло завдяки цьому не спінюється, і не втрачає свою щільність. Це забезпечує більш якісну плівку на контактних поверхнях деталей агрегату.

У сухому картері мастило менше контактує з картерів газами. Завдяки цьому знижується швидкість окислювальної реакції, що збільшує ресурс речовини. Дрібні частинки не встигають осісти в піддоні картера, а відразу видаляються в фільтр.

Так як маслонасоси в більшості модифікацій систем встановлені зовні агрегату, в разі їх поломок немає необхідності розбирати ДВС, щоб провести необхідні процедури. Ці фактори дозволяють зробити висновок, що агрегат з картером сухого типу більш надійний і ефективний у порівнянні з класичним аналогом.

Незважаючи на таку кількість позитивних моментів, система сухого картера має цілий ряд серйозних мінусів. Ось основні з них:

• По-перше, через наявність додаткових механізмів і деталей обслуговування системи буде коштувати дорожче. У деяких випадках складність ремонту пов'язана з роботою електроніки (існують різновиди, в яких управління мастилом агрегату здійснюється окремим контроллером).
• По-друге, в порівнянні з класичною системою у мотора з ідентичним об'ємом і конструкцією дана модифікація треба більше. Це пояснюється наявністю додаткових механізмів і елементів, найоб'ємніший з яких радіатор. Цей же фактор впливає на вагу автомобіля.
• По-третє, ціна мотора з сухим картером набагато вище, ніж у класичного аналога.

У звичайних серійних автомобілях використання системи сухого картера не резон. Такі транспортні засоби не експлуатуються навіть в наближених до екстремальних умовах, в яких можна оцінити ефективність подібної розробки. Вона більше підходить для болідів ралійних гонок, кільцевих заїздів типу NASCAR і інших різновидів автоспорту. Якщо є бажання трохи поліпшити характеристики свого транспортного засобу, то установка системи сухого картера не дасть помітного ефекту без серйозної модернізації під жорсткі умови експлуатації. В цьому випадку можна обмежитися чіп-тюнінгом, однак це тема для іншої статті.

На додаток тим, кому цікава тема автотюнінгу, пропонуємо подивитися дане відео, в якому детально розглядається система сухого картера і деякі тонкощі, пов'язані з її установкою:

Сухий Картер! Як? Навіщо? І чому?

Питання та відповіді:

Що означає сухий картер? Це різновид системи мастила двигуна, в якій є окремий резервуар, в якому зберігається моторне масло. Більшість сучасних машин оснащуються системою мокрого картера.

Навіщо потрібен сухий картер? Система сухого картера призначена в першу чергу для тих авто, які частина пересуваються крутими схилами. У такій системі мотор завжди отримує належне мастило деталей.

Які конструктивні особливості систем мастила із сухим картером? У сухому картері масло стікає в піддон, а звідти масляний насос всмоктує його і перекачує окремий резервуар. У таких системах завжди є два маслонасоси.

Як працює система мастила двигуна? У таких системах мастило двигуна відбувається класичним способом - масло нагнітається по каналах до всіх деталей. У сухому картері пробій піддону можна усунути без втрати всієї олії.