Назначение и особенности системы смазки с сухим картером
В обычном двигателе система смазки устроена таким образом, что масло постоянно находится в поддоне картера, откуда с помощью насоса направляется в магистраль и по каналам, и куда самотеком возвращается после смазки всех деталей. Такая схема проста, поэтому и получила широчайшее распространение, однако она имеет и ряд недостатков.
Главная проблема — так называемое «масляное голодание» при некоторых режимах работы. Например, если автомобиль с таким мотором перемещается по пересеченной местности или по бездорожью, долго движется с креном, резко разгоняется, тормозит и поворачивает, то масло постоянно переливается по поддону, оголяя маслоприемник. В такие моменты масло не поступает в насос и всю систему, и двигатель начинает «голодать» — это приводит к ухудшению смазки, нагреву, быстрому износу, а в сложных случаях даже к заклиниванию и выходу двигателя из строя.
В связи с этим обычные двигатели практически невозможно использовать на спортивных автомобилях, тракторах, автомобилях, вездеходах и другом транспорте, предназначенном для движения по бездорожью. Специально для такой техники разработана система смазки с сухим картером. Эта система обеспечивает смазку двигателя в любых условиях и лишена такого недостатка как «масляное голодание».
Принцип действия и устройство «сухого картера»
Кроме масляного бака, нагнетающего и откачивающего насосов, в систему смазки с сухим картером входят: один или два масляных радиатора, масляный термостат, фильтр, редукционные и перепускные клапана, датчики температуры и давления масла.
Масляный бак представляет собой резервуар круглой или прямоугольной формы. Внутри него обычно встроены успокоители (перегородки) для гашения колебаний масла и уменьшения пенообразования. В баке также размещаются система вентиляции, предназначенная для удаления из масла воздуха и газов, а также датчики температуры и давления, масляный щуп. Масляный бак можно изготовить любой емкости (на некоторых автомобилях до 30 л) и разместить в любом удобном месте, обеспечив тем самым наивыгоднейшие условия для охлаждения масла и распределения веса.
Нагнетающий насос создает давление в системе смазки, обеспечивая подачу масла через фильтр к трущимся поверхностям. Он располагается, как правило, ниже масляного бака. Таким образом, на его входе обеспечивается постоянное давление под действием силы тяжести. Давление в системе регулируется с помощью редукционных и перепускных клапанов.
Откачивающий насос предназначен для быстрого удаления стекающего масла из поддона картера и подачи его в масляный бак. По производительности он в несколько раз превосходит нагнетающий насос. В зависимости от конструкции двигателя откачивающий насос может содержать от двух до шести секций. В высокопроизводительных моторах устанавливают по одной секции насоса на каждую секцию картера, а в V-образных двигателях – дополнительную секцию для откачки масла, подаваемого к газораспределительному механизму. Например, в восьмицилиндровом V-образном двигателе откачивающий насос может иметь до 5 секций. В двигателях с наддувом дополнительная секция может устанавливаться для откачки масла, подаваемого к турбонагнетателю. Откачивающие насосы в системах с сухим картером, в отличие от обычных насосов в системах с «мокрым» картером, менее чувствительны к наличию в масле воздуха и пены (не теряют способность к всасыванию).
Откачивающий и нагнетающий масляные насосы как правило шестеренного типа. Они располагаются в одном корпусе и имеют общий ременной или цепной привод от коленчатого вала, иногда от распределительного вала. Такая конструкция позволяет устанавливать нужное количество секций на одном валу. Внешнее расположение насосов на двигателе существенно облегчает их монтаж и демонтаж. В некоторых конструкциях откачивающий и нагнетающий насосы разделены. Это позволяет избежать дополнительного нагрева масла, подаваемого в двигатель, маслом, откачиваемым из поддона.
Масляный радиатор жидкостного охлаждения устанавливается либо между нагнетающим насосом и двигателем, либо между откачивающим насосом и масляным баком. В мощных моторах для лучшего охлаждения может устанавливаться и дополнительный масляный радиатор воздушного охлаждения. Он подключается к системе через масляный термостат, который закрыт на холодном двигателе и открывается при нагреве масла до определенной температуры.
Система смазки с сухим картером имеет следующее устройство:
- Масляный бак;
- Нагнетающий насос;
- Многосекционный всасывающий насос;
- Всасывающий модуль;
- Масляный фильтр;
- Масляный радиатор;
- Вспомогательный масляный радиатор;
- Масляный термостат;
- Датчики давления и температуры масла;
- Редукционные клапаны;
- Масляная магистраль и каналы в двигателе;
- Маслопроводы.
О некоторых компонентах необходимо сказать особо.
Масляный бак. Это резервуар для масла, который может быть установлен в самом удобном месте. Бак может иметь довольно большую емкость — нередко можно встретить бак в 30 и больше литров. В баке предусмотрены успокоители, предотвращающие «плескание» масла и его вспенивание при движении, а также щуп для измерения уровня масла.
Насос. В большинстве случаев нагнетающий и всасывающий насосы объединены в один и имеют единый привод от коленвала двигателя. Причем во всех насосах есть одна нагнетающая секция, которая подает масло в двигатель, и от двух до шести отсасывающих секций — с их помощью масло откачивается сразу из нескольких секций картера, а также из турбокомпрессора и (в некоторых двигателях) из ГРМ. Нередко в «сухом картере» используются электронное управление насосами.
Основной масляный радиатор. Радиатор имеет жидкостное охлаждение (подключается к контуру охлаждения двигателя), может подключаться между нагнетающим насосом и фильтром или между всасывающим насосом и масляным баком.
Вспомогательный масляный радиатор и термостат. Дополнительный радиатор служит для охлаждения масла в случае, когда штатный радиатор уже не справляется. Масло направляется во вспомогательный радиатор только при достижении определенной температуры — за это отвечает термостат.
Маслопроводы. Металлические трубки, служащие для циркуляции масла между компонентами, расположенными вне двигателя: между баком, насосами, радиатором и т.д.
Преимущества и недостатки системы смазки с сухим картером
Система смазки с сухим картером имеет несколько основных преимуществ перед традиционными схемами смазки:
- Исключение «масляного голодания» за счет обеспечения бесперебойной подачи масла в двигатель на любых режимах;
- Повышение срока службы масла — масло не перемешивается коленвалом, не вспенивается и имеет минимальный контакт с картерными газами, поэтому дольше сохраняет свои свойства;
- Лучшее охлаждение масла — это достигается наличием радиатора (а то и двух), а также большим количеством масла в системе;
- Более высокая надежность работы двигателя.
Двигатели с «сухим картером» имеют особенности конструкции, которые дают ряд преимуществ:
- Меньшие габариты — это достигается уменьшением поддона картера;
- Снижение центра тяжести автомобиля и повышение устойчивости (опять же из-за отсутствия большого поддона);
- Улучшение аэродинамики автомобиля (еще одно следствие уменьшенного поддона картера, который может быть фактически плоским).
Однако двигатели с «сухим картером» имеют и ряд недостатков: - Более высокая сложность конструкции;
- Высокая стоимость;
- Сложность обслуживания и ремонта;
- Необходимость в большом количестве масла.
В целом, двигатель с системой смазки с сухим картером более дорогой и сложный в установке и обслуживании, но во многих случаях это единственно возможное решение, без которого не обходится автоспорт, а также производство тракторов, вездеходов и другой специальной техники.
