Система смазки с сухим картером
Главная » Система смазки » Система смазки с сухим картером
Система смазки с сухим картером (обиходное название – сухой картер) предназначена для обеспечения стабильной работы системы смазки во всех положениях транспортного средства, в т.ч. при резких маневрах на большой скорости, больших наклонах автомобилях.
Благодаря этим качествам система смазки с сухим картером применяется на спортивных автомобилях, тракторах и некоторых автомобилях повышенной проходимости. Система предполагает хранение масла в отдельном баке и его закачку в этот бак отдельным насосом (секцией насоса). При этом масляный картер всегда остается без масла – т.н. сухой картер.
Преимуществами системы смазки с сухим картером являются:
- отсутствие масляного голодания;
- уменьшение размеров и снижение центра тяжести двигателя ввиду меньших размеров картера;
- лучшее охлаждение масла;
- некоторое увеличение мощности двигателя за счет снижения сопротивления масла коленчатому валу.
Вместе с тем, сухой картер усложняет конструкцию системы, увеличивает вес автомобиля, повышает расходы на обслуживание, и в итоге повышает стоимость автомобиля.
Система смазки с сухим катером, устанавливаемая на спортивные автомобили, включает всасывающий модуль в поддоне, масляный насос, масляный термостат, два масляных радиатора, масляный бак, масляный фильтр и соединяющие все элементы магистрали и трубопроводы.
Всасывающий модуль в поддоне обеспечивает прием стекающего масла из двигателя. Масляный насос выполняет несколько функций: откачка масла из картера в масляный бак, откачка масла из турбонагнетателя в масляный бак, нагнетание масла из масляного бака в систему смазки. Масляный насос выполнен в виде секций, при этом каждой функции соответствует как минимум одна секция насоса. Насос имеет привод от коленчатого вала двигателя.
Для лучшего охлаждения масла в системе смазки с сухим картером вместе с жидкостным масляным радиатором может устанавливаться дополнительный воздушный масляный радиатор.
Масляный бак помимо хранения масла обеспечивает гашение колебаний и уменьшение пенообразования. Для этого в баке имеется успокоитель. В масляный бак также встроена система вентиляции картера, размещены масляный щуп и датчик температуры и давления масла.
Помимо системы смазки с сухим картером на современных автомобилях применяются и другие технические решения, препятствующие масляному голоданию двигателя:
- углубленный масляный поддон;
- система дополнительных заслонок в масляном поддоне.
Углубленный масляный поддон обеспечивает надежный забор масла насосом при всех возможных наклонах автомобиля и используется на внедорожниках.
Система дополнительных заслонок представляет собой ряд заслонок, расположенных в картерном поддоне параллельно продольной оси автомобиля.
Две заслонки с одной стороны, две – с другой. В нормальном положении заслонка закрыта (опущена вниз) и имеет возможность поворота вовнутрь поддона.
При движении автомобиля в повороте, масло стремиться к внешней стороне поддона. Две заслонки, обращенные к внешней стороне, закрыты и препятствуют движению масла. Две другие заслонки открываются, обеспечивая подачу дополнительной порции масла в зону всасывания. Таким образом, в зоне всасывания всегда находится необходимое количество масла.
Как устроена система сухого картера
Такое инженерное решение можно назвать изысканным и весьма изобретательным. Система сухого картера позволяет решить сразу несколько проблем, которые возникают у современного автомобилиста. Но всегда ли она актуальна? Возможно, не стоит тратиться на внедрение такой дорогостоящей затеи? Нужно хорошо разобраться в этой теме, чтобы каждый смог решить для себя необходимость такого апгрейда.
Под сухим картером подразумевается конструкция, в которой смазочные материалы подаются на детали механизма из отдельного резервуара, а не из поддона, как это организовано в моторах с обычным принципом смазки.
Необходимость в такой технологии обусловлена масляным голоданием двигателя, которое возникает в моменты сильного расплёскивания масляной жидкости в поддоне.
Назначение и особенности системы смазки с сухим картером
На обычных легковых автомобилях используется классическая смазочная система мотора, суть которой заключается в скапливании масла в специальной ёмкости — поддоне картера. Такая система является неплохой, правда, имеет существенный недостаток. Он заключается в наличии вероятности наступления масляного голодания мотора. Такое явление негативно сказывается на состоянии движка, нанося ему серьёзный вред. Масляное голодание часто возникает при преодолении крутых подъёмов. В этом случае масло переливается по картеру и скапливается в одном месте. В таких ситуациях насос не способен захватить жидкость для смазки и направить её в мотор.
И вот здесь приходит на помощь система сухого картера. Она при любых условиях способна обеспечивать бесперебойную подачу масла, какими бы экстремальными они ни были.
Для автомобиля, передвигающегося в условиях города, такое решение будет ни чему. А вот обладателям гоночных автомобилей и спортивных ТС нужно в первую очередь обратить на него внимание. Также подобный механизм будет актуальным на внедорожниках, эксплуатация которых постоянно связана с преодолением сложной местности без даже малейшего намёка на дорогу. Сюда же относятся различные вездеходы и трактора.
Принцип действия и устройство сухого картера
В моторах с классическим принципом смазки забор масла, которое находится в специальном поддоне, осуществляется посредством маслоприёмника. Процесс нагнетания происходит в масляных каналах. Масло, которое высвободилось из областей смазки и прошло процесс охлаждения, стекает опять в поддон. Здесь всегда находится большая часть заправочной смазки.
Принцип работы механизма с сухим картером отличается тем, что в поддоне находится небольшой объём масла. Основная его часть перемещается из картера в резервуар за счёт работы всасывающего модуля.
Из резервуара нужное количество смазочной жидкости перемещается на подачу под давлением. Всасывающий модуль представляет собой отдельную секцию масляного насоса.
Устройство двигателя с сухим картером выглядит следующим образом:
- насос для выкачивания и нагнетания;
- бак для хранения масла;
- фильтрующий элемент;
- магистрали и каналы, по которым осуществляется передвижение смазочной жидкости;
- радиатор.
Такая система не является полностью сухой, поскольку и здесь также масло стекает в поддон. Если в обычной системе оно там же и остаётся, то здесь оно перекачивается насосом в бак. Именно этот элемент является главной особенностью таких систем.
Преимущества и недостатки системы смазки с сухим картером
Положительных сторон у системы сухого картера имеется немало, их список представлен ниже:
- Масло подаётся без перебоя с постоянным давлением независимо от условий, в которых работает транспортное средство.
- Эффективное охлаждение смазочной жидкости за счёт её удалённого хранения.
- Уменьшенная высота двигателя достигается за счёт небольших габаритов поддона.
- Возможность располагать мотор ниже позволяет получать смещённый центр тяжести. Это, в свою очередь, улучшает устойчивость автомобиля и повышает его аэродинамические характеристики.
- Увеличенная мощность ТС на несколько «лошадей» достигается благодаря отсутствию сопротивления плещущейся жидкости, оказываемого на коленчатый вал.
- Низкий расход смазки, ведь оно не расплёскивается коленвалом по картеру.
- Длительный срок годности смазочной жидкости, которая не имеет контакта с газами картера.
Совокупность этих преимуществ позволяет добиться более высокой надёжности силового агрегата. Для моторов с сухим картером также характерны и отрицательные моменты. Их немного, но с ними нужно считаться:
- Сложная конструкция делает обслуживание и ремонт не самыми лёгкими задачами.
- Увеличенный вес.
- Необходимость в использовании большего объёма смазочной жидкости.
- Дорогое обслуживание конструкции.
Не стоит бездумно гнаться за системой смазки двигателя сухого картера. Далеко не всегда она является эффективной, а её установка — целесообразной. На такую конструкцию могут обращать внимание владельцы гоночных авто и внедорожников, которые действительно будут эксплуатироваться в условиях серьёзного бездорожья. Во всех других случаях все преимущества, о которых мы говорили, сойдут на нет и станут пустым звуком.
Техническое описание системы с сухим картером
Система смазки с сухим картером — это идеальная система смазки для двигателей внутреннего сгорания. Тот простой факт, что все автомобили Формулы-1, Indy, Le Mans и Sports Racing, а также серийные автомобили Super Speedway используют сухие картеры, доказывает эту точку зрения.
Чтобы лучше понять систему с сухим картером, давайте сначала рассмотрим систему с мокрым картером. Системы смазки с мокрым картером используются на 99% всех уличных автомобилей.
В них используется обычный масляный поддон с щупом, где масло хранится и подается к масляному насосу. Емкость поддонов может варьироваться от 3 до 20 литров и более, в зависимости от двигателя. Масло всасывается по всасывающей трубке в штатный масляный насос, где фильтруется и под давлением подается в двигатель. Хотя эта система очень удобна для использования на шоссе, она создает проблемы в условиях гонок. Помимо размера поддона и необходимости глубокого поддона, масло подвергается экстремальным нагрузкам на поворотах в гонках, и масло просто «ползет» вверх по бокам поддона и от подборщика. Хотя существует много хороших конструкций с люками и т. д., гоночные автомобили создают боковые силы и силы ускорения/замедления, которые превосходят лучшие конструкции с мокрым картером. Помимо очевидной потери давления, это также приводит к снижению мощности и аэрации масла.
Вот почему были разработаны сухие картеры. О других преимуществах я расскажу позже. Основная цель системы сухого картера состоит в том, чтобы содержать все хранящееся масло в отдельном резервуаре или резервуаре.
Этот резервуар обычно высокий и круглый или узкий и специально разработан с внутренними перегородками и выпускным отверстием (подачей) масла в самом низу для беспрепятственной подачи масла. Масляный насос с сухим картером состоит как минимум из 2 ступеней, максимум из 5 или 6. Одна ступень предназначена для давления и подает масло со дна резервуара, а вместе с регулируемым регулятором давления подает масло под давлением. через фильтр в двигатель. Остальные ступени «убирают» масло из поддона с сухим картером и возвращают масло (и воздух) в верхнюю часть бака или резервуара. Если используется масляный радиатор, обычно он монтируется между выпускными отверстиями продувки и баком. Насос с сухим картером обычно приводится в действие зубчатым ремнем Gilmer или HTD и шкивами от передней части коленчатого вала примерно на половине скорости вращения коленчатого вала. Насос с сухим картером имеет несколько ступеней, чтобы гарантировать удаление всего масла из поддона. Это также приводит к удалению лишнего воздуха из картера, и поэтому они называются «сухим картером», что означает, что масляный поддон практически сухой.
Мы также увеличили эти преимущества за счет усовершенствованных конструкций решетчатых лотков, а также конструкций и мест для сбора мусора, а также использования отливок из сплава, изготовленных с высокой точностью, которые повышают жесткость блока и обеспечивают лучшую герметизацию. В целом, система с сухим картером возникла из-за необходимости поддерживать давление масла и превратилась в очень сложную систему, которая повышает надежность, а также мощность, позволяя устанавливать двигатели с самым низким центром тяжести.
Гэри Армстронг, SAE
Прочтите статью о системах с сухим картером ARE в журнале Camaro Performers
Объяснение смазки с сухим картером | Speed Academy
Масляные системы с сухим картером — одна из наименее понятных и, в свою очередь, высоко ценимых тем в мире высокопроизводительных автомобилей.
Многие энтузиасты даже не знают об этом, а те, кто знает, просто знают, что это то, что вам нужно, если вы серьезно относитесь к гонкам, но это не обязательно для «остальных из нас».
Прежде чем я смогу обсудить последнее, мне нужно обратиться к первому. Что такое смазка с сухим картером? Нет, это не бутылка слизи из Как показано по телевизору , которая позволяет вам слить воду из двигателя и заставить его работать лучше, чем раньше. Концепция масляной системы с сухим картером включает в себя несколько вещей, но в основе ее, как следует из названия, лежит роль, которую играет масляный картер.
Обычно система смазки рассматривается как замкнутый контур внутри двигателя, за исключением, возможно, перехода к масляному радиатору. Масляный поддон — это просто ведро, в котором находится масло, когда оно не используется. Затем, когда двигатель вращается, насос, приводимый в движение коленчатым валом, всасывает масло из этого ведра, циркулирует по двигателю, обычно сначала через коленчатый вал на пути к подшипникам кривошипа, затем к поршневым кольцам и головке(ам) цилиндра.
С другой стороны, в основе установки с сухим картером лежит идея о том, что масло не должно находиться в масляном поддоне двигателя. Мы можем поместить его туда, куда захотим, а затем транспортировать туда и обратно из этого внешнего резервуара по мере необходимости. Между попаданием в кровеносную систему двигателя и сливом вниз все остальное остается прежним.
Звучит достаточно просто, но какая от этого польза? Есть куча причин, и многие из них не интуитивны.
Первый простой и самый известный – предотвращение масляного голодания. Вспомните, когда вы в последний раз пытались допить напиток через соломинку. Ты сосешь много воздуха, не так ли?
Это то, что происходит внутри масляного поддона с мокрым картером. За исключением того, что двигатель не может преследовать жидкость вместе с пикапом, когда он движется.
Таким образом, когда вы подвергаете автомобиль воздействию сил в горизонтальной плоскости, таких как боковые при прохождении поворотов или продольные при торможении или ускорении, вы выплескиваете масло из пикапа. В лучшем случае вы проветриваете масло, поступающее в двигатель, а воздух не является хорошей смазкой. В худшем случае вы временно прекращаете подачу масла в двигатель. Многие из вас знают, что будет дальше (к сожалению, из первых рук). Подшипники двигателя «плавают» на коленчатом валу в тонкой масляной пленке, и если ее удалить, очень быстро могут произойти катастрофические повреждения. Если вам повезет, это означает элементарный ремонт двигателя. Если это не так, тепло вращающегося подшипника может приварить шатун к коленчатому валу, сломав его, когда он пытается вращаться, а затем выступ вентилирует ваш блок. Натяжители цепи ГРМ также обычно, по крайней мере, частично гидравлические, поэтому цепь может проскочить, соединяя ваши клапаны с вашими поршнями.
Масляный бак системы с сухим картером очень похож на расширительный бачок в гоночных топливных системах.
Идея состоит в том, чтобы контейнер был больше в высоту, чем в ширину, таким образом, даже если масло каким-то образом выплеснется в сторону с вашим невероятным уровнем сцепления, пикап внизу все равно будет питаться. Кроме того, поскольку размеры бака теперь произвольны в разумных пределах, вы можете залить в свою систему НАМНОГО больше масла, чем с мокрым картером — обычно объем бака составляет 2-3 галлона. В баках могут быть внутренние нагреватели (см. ниже), так что вы можете получить горячее масло еще до того, как двигатель заработает.
Преимущество, о котором знают многие, заключается в том, что, поскольку двигатель теряет большой ковш под ним, его часто можно довольно резко опустить, не беспокоясь о дыме масляного поддона на бордюре и понижении центра тяжести двигателя. конец автомобиля.
Еще одно преимущество связано с предыдущим высказыванием о том, что воздух не является хорошей смазкой. Даже если ваш звукосниматель находится в масле, масло часто похоже на только что открытую бутылку газировки.
Масло разбрызгивается, взбивается коленчатым валом и даже с лопастными поддонами и т. д. оно будет аэрироваться (читай: пениться). В системе с сухим картером масло возвращается в бак, где оно может деаэрироваться и собираться со дна. У вас также есть возможность помочь ему в этом с помощью встроенных устройств. Лучшим из них является Spintric от ARE, который похож на центрифугу для масла. Когда нефть проходит через нее, инерция ее движения по спирали выдавливает жидкость наружу, в то время как газ выходит из середины. Разница легко видна: масло, поступающее в Spintric, выглядит как кофе со слишком большим количеством сливок, а на выходе оно больше похоже на то, что вы получаете из нового кувшина масла.
Это особенно важно для системы с сухим картером, потому что она откачивает гораздо больше, чем просто масло. И это приводит меня к другому преимуществу, которое наиболее плохо изучено. Мокрый поддон зависит от гравитации, чтобы вернуть масло обратно в контейнер. В системе с сухим картером необходим способ транспортировки масла из двигателя в бак и обратно.
Войдите в масляный насос с сухим картером. Он высасывает масло из бака (в идеале не прилагая для этого много усилий, подробнее об этом в деталях моей установки) и под давлением продавливает его в двигатель. Здесь мы находим еще одно преимущество сухого картера: вы можете отрегулировать этот внешний масляный насос, чтобы установить давление в соответствии с вашими пожеланиями, не разбирая ничего. Но тот же самый насос также высасывает масло из двигателя, чтобы доставить его обратно в бак.
Масляный поддон с сухим картером кажется несущественным — просто алюминиевая пластина, которую нужно прикрутить, чтобы закрыть картер. На самом деле это важнейшая конструктивная особенность системы с сухим картером, потому что она должна собирать масло, которое будет всасываться насосом с сухим картером, и если она плохо спроектирована для подачи и перекрытия ступеней всасывания, что называется продувкой, вы столкнуться с проблемами. ARE производит поддоны на основе 40-летнего опыта, которые оптимизируют возврат масла через мини-отстойники с перегородками и экранированными всасывающими устройствами.
Итак, теперь, когда у вас есть насос, высасывающий масло, что еще от этого хорошего? Ну и зачем нужна вентиляция картера? Поскольку газы сгорания неизменно проходят мимо поршней, и чем выше мощность двигателя, особенно с принудительной индукцией, тем больше будет прорыв газов. Прорывные газы смешиваются с парами масла, и их необходимо удалить. Современные системы выхлопа закачивают его обратно во впускное отверстие для сжигания (или в современных двигателях с непосредственным впрыском налипают на впускные клапаны, большое спасибо…), и многие высокопроизводительные проекты вместо этого перенаправляют эту смесь в улавливающий бак (или сбрасывают ее). из шланга на землю… тск тск), куда периодически нужно будет сливать скопившийся конденсат масла и воды.
Но представьте, если бы картер был не под давлением, а под вакуумом. Этот поршень, опускающийся во время такта сгорания или впуска, больше не имеет такой же плотной воздушной подушки, которая замедляла бы его, не так ли? Это, в сочетании с тем, что коленчатому валу никогда не приходится взбивать масло с мокрым картером, приводит к одному из недооцененных преимуществ сухого картера: он высвобождает лошадиные силы! Сколько зависит от индивидуальной настройки, но типичны 30 л.
с., а есть примеры и 70+.
Системы с сухим картером имеют «ступени». Существует по крайней мере один этап очистки, и иногда это все, что нужно пользователю. Штатный масляный насос сохраняется и питается от бака с сухим картером. В противном случае добавляется ступень давления. Таким образом, 4-ступенчатый насос, который используется как для нагнетания, так и для продувки, имеет 1 ступень нагнетания и 3 продувки, как, например, этот насос ARE.
Теперь, когда мы знаем, почему все это даже хорошая идея, давайте быстро рассмотрим, что входит в типичную настройку.
Насос является сердцем системы. Он крепится где-то сбоку блока, часто заменяя что-то глупое, например, компрессор кондиционера. Насос приводится в движение ремнем от коленчатого вала или внутренним приводом, как на OEM-производителях с сухим картером, таких как Porsche, AMG и Corvette.
Минимальная система использует только ступени продувки и повторно использует штатный насос для нагнетания.
Добавленный насос всасывает масло из поддона и возвращает его в бак (желательно через деаэратор, такой как Spintric). Сам бак будет иметь внутреннюю перегородку для уменьшения выплескивания и аэрации, а также слив как можно ниже, возвращающийся в фильтр / насос оригинального оборудования двигателя, чтобы обеспечить его надежным источником масла.
Как мы упоминали ранее, в более комплексных системах для подачи давления будет использоваться насос. Это также упрощает установку масляного радиатора. Кто-то ставит охладитель на обратку продувки в бак, кто-то на подачу давления в двигатель, а то и на то и другое. Я лично хочу, чтобы масло в баке было как можно более горячим (и жидким), поэтому мой охладитель является предварительным фильтром.
Вам нужно будет выяснить, как управлять насосом, но если для вашего двигателя доступен демпфер кривошипа ATI, ARE производит приводные оправки, разработанные для схемы болтов ATI.
Надеюсь, теперь понятно(а), что система с сухим картером предназначена не только для обеспечения подачи масла. Но поскольку это основная цель, я кратко упомяну здесь аккумуляторы. Это было то, что я пробовал, и я не думаю, что это бесполезная идея. Accusump и другие делают что-то вроде масляного конденсатора — что-то, что хранит масло под давлением по мере его подачи, и если давление подачи падает, оно освобождает хранилище, поддерживая давление масла… в теории.
Основная проблема с аккумуляторами в том, что это костыль, а не решение. Как таковые, они имеют ограничения. В качестве экстренной меры это лучше, чем ничего. Но для работы ему необходимо голодание. Затем ему нужно среагировать, а сделать это мгновенно физически невозможно. Я основываю это на информации из вторых рук, но гоночные инженеры сказали мне, что если аккумулятор не будет размещен практически прямо на впускном отверстии моторного масла, например, на опоре двигателя или на направляющей рамы, к тому времени, когда давление упадет (и если настроить, что образом, соленоид открывается), он не будет реагировать достаточно быстро.