Сухой картер: система смазки

Уровень Масла, Объем Емкости и Крепление, Причина Попадания Бензина и Воды в Устройство, Для Дизельного Топлива

Картер двигателя является наибольшей полой частью автомобиля. Он соединяется с блоком цилиндров через специальную прорезиненную прокладку, предотвращающую утечку масла. Объем картера двигателя зависит от мощности двигателя и типа транспортного средства, на котором он используется.

Блок картера

 Назначение картера двигателя и его устройство

Картер предназначен для установки коленчатого вала и сопутствующих деталей двигателя. Его нижняя часть выполнена в виде поддона, изготовленного штамповкой из листовой стали. Так как картер подвергается механическим нагрузкам в нем применяются специальные поперечные ребра жесткости. В них присутствуют посадочные места для опорных подшипников коленвала и распредвала.

Защита картера двигателя — алюминиевый композитный кожух

На поддон, крепление которого к картеру выполнено на болтах, возложено несколько функций:

• защита кривошипно-шатунного механизма от загрязнений;
• резервуар для сбора масла, которое не используется в данный момент;
• осаждение мелких абразивных элементов, преимущественно металлического происхождения.

В картере двигателя имеются выходы для коленвала. Для предотвращения протекания масла используются резиновые либо войлочные сальники. Для большей герметизации системы в картере применяются канавки специальной конфигурации.

Для слива масла с картера используется специальное отверстие. Оно закрывается пробкой с резьбой. При холодном климате возможно вворачивание пробки с встроенным ТЭНом, предназначенным для предпускового прогрева масла двигателя.

Разжижение масла бензином

Проверяя уровень масла в картере двигателя, автовладелец может заметить изменение консистенции, цвета или появление постороннего запаха. Устройство четырехтактного двигателя не предусматривает смешивание масла с чем-либо, поэтому бензин или вода в картере являются серьезными неисправностями, требующими неотложного ремонта. Попадание топлива в масляный картер двигателя ведет к повышенному износу всех трущихся элементов, что ускоряет необходимость проведения капитального ремонта силовой установки.

Картер двигателя BMW N52

Для диагностики наличия бензина в картер рекомендуется:

• Присмотреться к выхлопу. Если он стал серого цвета и имеет запах бензина, то не сгоревшее топливо из цилиндра попадает в емкость с маслом;
• Прислушаться к работе двигателя на различных оборотах. Троение, нестабильная работа и наличие посторонних стуков сигнализируют о возможности попадания бензина в картер;
• Уровень масла повышен, так как оно не вмещается в отведенной ему ёмкости;
• Смазка визуально разжижена из-за наличия в ней топлива;
• Легкое воспламенение капли моторного масла при поднесении открытого огня.

При наличии достаточного количества времени можно проверить бензин в картере следующим образом:

1. Взять чистый лист бумаги;
2. При помощи щупа сделать небольшую каплю;
3. Просушить лист в течении нескольких часов;
4. Ровный контур будет свидетельствовать о хорошем состоянии смазки.

Методом «масляного пятна» можно выявить не только топливо, но и воду, антифриз и прочие примеси, на которые не рассчитано устройство двигателя.

Особенности картеров двухтактных и дизельных двигателей

Устройство  двухтактного двигателя предполагает использование картера в качестве части топливной системы. В нем готовится смесь, предназначенная для воспламенения в цилиндре. Особенностью является отсутствие независимых контуров бензина и масла, поэтому все трущиеся поверхности смазываются бензо-масляной смесью, что сказывается на их ресурсе в худшую сторону.

Двухтактный картер

Картер дизельного двигателя работает в более сложных условиях, так как рабочее давление для воспламенение топливной смеси больше, чем давление, создаваемое в бензиновом двигателе. Работа на разжиженном масле  способна в более краткие сроки вывести из строя дизель, так как для создания высокой компрессии требуется более плотное прилегание поверхностей.

Картер дизельного двигателя

Вне зависимости от того, какое устройство двигателя и какая причина вызывает наличие примесей в картере, устранение неисправностей должно быть максимально быстрым. Проехав несколько десятков километров на разжиженном масле автовладелец может настолько повредить двигатель, что без капитального ремонта выйти из ситуации не получится.

Охлаждение масла

Для охлаждения масла используют жидкостно-масляные теплообменники и воздушно-масляные радиаторы. В теплообменниках масло охлаждается жидкостью системы охлаждения двигателя, тогда как в воздушно-масляных радиаторах — воздухом. Конструкции теплообменников могут быть самыми разными. Обычно применяют кожухообразные и пластинчатые теплообменники, устанавливая их в жидкостном тракте системы охлаждения. Масляные радиаторы по конструкции аналогичны радиаторам системы охлаждения. Наиболее широкое распространение получили трубчатые, трубчато-пластинчатые и трубчато-ленточные радиаторы. Для повышения теплоотдачи в трубки масляного радиатора иногда помещают вставки-завихрители.

Теплообменники по сравнению с радиаторами имеют следующие преимущества:

• простота конструкции
• компактность и небольшая масса, поскольку теплопроводность жидкости значительно больше теплопроводности воздуха
• простота компоновки в моторном отделении
• отсутствие необходимости в циркуляции воздуха
• более стабильная температура масла, не зависящая от нагрузки двигателя и температуры окружающего воздуха
• быстрый прогрев масла перед пуском в зимних условиях с помощью жидкостного предпускового подогревателя

Недостатком теплообменников, в которых масло охлаждается жидкостью системы охлаждения двигателя, является то обстоятельство, что его температура не может быть ниже температуры охлаждающей жидкости.

Зачем двигателю нужен картер

В абсолютном большинстве моторов картер задействован для расположения в нём масляной ванны и ряда узлов, обеспечивающих работу системы смазки.

Но поскольку объём он занимает довольно значительный, то именно в нём располагаются многие другие механизмы:

• коленчатый вал со своими подшипниками и отлитыми в блоке постелями крепления;
• детали системы вентиляции образующихся при работе газов;
• манжетные уплотнения в местах выхода переднего и заднего концов коленвала;
• упорные полукольца, фиксирующие вал от продольного смещения;
• масляный насос с фильтром грубой очистки;
• балансирные валы, уравновешивающие кривошипно-шатунный механизм теоретически несбалансированных двигателей;
• форсунки дополнительной смазки и охлаждения поршней;
• масляный щуп и датчик уровня масла.

Устаревшие нижневальные моторы использовали также установленный в картере распредвал, а привод клапанов производился через идущие к головке блока толкатели в виде штанг.

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.

Плюсы сухого картера

Бесперебойная подача масла, и его постоянное давление, несомненно, имеют большое преимущество перед обычной, мокрой системой подачи. Какие бы препятствия не встретились на пути, как бы машину не трясло и не качало, смазка неизменно попадет куда требуется и в необходимом количестве. Дополнительно можно отметить то, что масло не имеет долгого контакта с картерными газами, так как сразу забирается насосом, а это продлит срок его эксплуатации. Сухой картер имеет меньший размер поддона, чем обычный, что зачастую прилично сокращает размер двигателя, на больших и мощных моторах это особенно актуально.

Назначение и особенности системы смазки с сухим картером

Итак, сухой картер – это один из видов смазочной системы двигателя внутреннего сгорания. Его востребованность среди спортивных и гоночных автомобилей объясняется очень просто. В момент прохождения опасных поворотов, интенсивного торможения и разгона, а также на быстрых спусках и подъемах машина наклоняется, продольно и поперечно раскачиваясь. В это время масло в поддоне обычного мокрого картера сильно расплескивается по всей системе.

В результате происходит вспенивание жидкости, масляный насос не может набирать плещущееся масло, из-за чего двигатель не получает необходимой ему смазки. Давление при этом внезапно понижается, а сам мотор поддается существенному износу. Несложно догадаться, что в итоге не только значительно сокращается ресурс двигателя, но и появляется риск его заклинивания, поломки и перегрева.

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 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».

Картеры трансмиссии

Однако, корпус двигателя – если и главный, то, как правило, не единственный картер, входящий в состав автомобиля. У современных машин обычно имеется несколько таких изделий, причём, в большинстве своём они относятся к трансмиссии. В частности, к следующим элементам:

• КПП;
• сцеплению;
• ведущему мосту;
• раздаточной коробке.

Каждый из картеров этой группы имеет своё предназначение и особенности конструкции. Однако если не учитывать корпус системы сцепления, можно обозначить элементы, общие для всех этих изделий:

• заливная часть, через которую вносится смазывающее вещество;
• устройство для слива ненужной смазки;
• сапун, приводящий давление в картере в соответствие атмосферному, тем самым предотвращающий протекание масла в местах стыков при слишком высоком значении этого показателя, вызванном высокой температурой корпуса.
• отверстия для валов и уплотнителей.

Картер двигателя: назначение и особенности конструкции

По сути, картер — это корпус двигателя, на котором держатся и в котором работают все детали двигателя. Помимо этого картер так же помогает в работе системе смазки и охлаждения двигателя.

Конструкция картера

Снизу картер двигателя защищен специальным поддоном, изготовленным либо также из алюминиевого сплава, либо же из стали методом штамповки.

Основным назначением поддона картера является надежная защита КШМ от загрязнений и протечки масла. Дополнительно он выполняет функцию масляного резервуара, поэтому нижний отсек имеет специальное отверстие с небольшой пробкой для слива и замены моторного масла.

Чтобы увеличить жесткость всей конструкции, внутренние стенки картера имеют поперечные перегородки с углублениями, к которым крепятся подшипники коренных шеек всех валов — коленчатого и распределительного. Коренные подшипники оснащены съемными крышками, соединенными с картером болтами или шпильками.

Чтобы предотвратить утечку масла, на выступающих частях коленвала (задней и передней) предусмотрены специальные канавки и сальники, изготовленные из маслостойкой резины, войлока, кожи или пробки.

Для своевременного отвода масла, стремящегося вытечь наружу, в крышках подшипников и на стенках картера установлены отражатели масла и дренажные канавки.

Для установки дополнительных механизмов двигателя, например, бензинового и водяного насосов, стартера, генератора, в картере предусмотрено наличие специальных приливов.

В поддоне картера, служащего сборником и временным хранилищем масла, которое в данный момент времени не участвует в рабочем процессе двигателя, помимо масла скапливаются и различные частички металла — стружка, которая образуется в процессе работы двигателя от трения деталей друг о друга.

В некоторых двигателях для удержания этой стружки на дне или на стенках поддона устанавливаются магниты, притягивающие к себе металлические примеси.

Для защиты двигателя от стальной, алюминиевой стружки и прочих примесей масляный насос (его заборник), забирающий масло из поддона картера устанавливается не на самое его дно, а чуть выше, чтобы осевшая грязь не попадала в систему смазки.

Некоторые современные двигатели оснащены системой вентиляции картера. Эта система нужна для отвода газов из картера. Газы в картере — это смесь выхлопных газов (большая часть которых уходит через выхлопную систему), просачивающихся в картер из камер сгорания, пары бензина, масла. Накапливаясь, они оказывают негативное влияние на свойства и качество масла и состояние резиновых и металлических деталей двигателя.

Чтобы снизить негативное влияние картерных газов, их принудительно выкачивают из картера. За это как раз и отвечает система вентиляции картера.

Особенности картера двухтактного двигателя

Передняя часть картера двухтактного двигателя оснащается кривошипной камерой, которая принимает участие в газораспределительном процессе.

Для надежной герметизации камеры в левой части картера предусмотрен резиновый уплотнительный сальник, который предотвращает попадание масла в камеру.

В правой части картера расположен уплотнительный сальник, основным назначением которого является предотвращение попадания в камеру внешнего воздуха.

Что такое сухой картер

Отчасти это верно, но не совсем. В двигателе с сухим картером масло так же стекает в поддон, но вот задержаться ему там не дают насосы, которые сразу же откачивают это масло в специальный резервуар, который вынесен за переделы двигателя и может находиться, в общем-то, где угодно, но, как правило, неподалеку от двигателя или даже непосредственно на нем, но снаружи.

Такая система смазки двигателя применяется на спортивных, гоночных автомобилях, а так же на серьезных внедорожниках.

Необходимость в сухом картере возникает из-за того, что такие автомобили испытывают повышенные динамические и инерционные нагрузки, из-за которых масло в обычном картере очень сильно плескалось бы и пенилось.

В крутых затяжных поворотах или при преодолении крутых подъемов и спусков возможно оголение маслозаборника и как следствие — нарушение процесса смазки, которое ведет к работе двигателя с повышенной нагрузкой и может привести к поломке.

Система смазки «сухой картер» позволяет решить эту проблему. Масло подается из специального резервуара под давлением, и смазка двигателя обеспечивается в любых условиях его эксплуатации.

Вот такое непростое это устройство — картер двигателя, а на первый взгляд, всего лишь железяка :).

Отличие в двухтактном и четырехтактном двигателях

Чтобы понять, чем отличаются картеры в двухтактном и четырехтактном моторах, необходимо помнить об отличиях самих агрегатов.

В двухтактном ДВС часть корпуса играет роль элемента топливной системы. Внутри его воздух смешивается с топливом и подается в цилиндры. В таком агрегате нет отдельного картера, который имел бы поддон с маслом. Для обеспечения смазки масло для двигателя добавляется в топливо.

В четырехтактном моторе больше деталей, которые нуждаются в смазке. Причем большая часть из них не контактируют с топливом. По этой причине смазка должна подаваться в большем количестве.

Конструктивные варианты

Устройство системы смазки разделяется на два подвида в зависимости от места, где находится смазывающая жидкость.

Мокрый картер

В этом случае емкостью для масла является поддон, закрывающий нижнюю часть блока цилиндров. Благодаря простоте конструкции и меньшей стоимости этот вариант является наиболее распространенным.

Недостаток заключается в том, что при высокой частоте вращения коленчатого вала затрачивается лишняя работа на вспенивание смазывающей жидкости. Кроме того, езда по пересеченной местности приводит к тому, что оголяется приемный патрубок маслонасоса, и смазка становится неэффективной из-за снижения давления в смазочных магистралях.

Сухой картер

Эта система лишена указанных выше недостатков. Как следует из названия, масло в картере двигателя отсутствует. Для его хранения используется отдельный бак, размещенный рядом с блоком цилиндров, причем на достаточно большой высоте. Устройство включает в себя два насоса. Один подает масло к смазываемым точкам, второй — откачивает отработавшую смазку снова в бак. Преимущества такого решения:

• постоянное давление в масляной магистрали при любом наклоне транспортного средства;
• лучшее охлаждение моторного масла;
• длительное сохранение эксплуатационных свойств смазки, поскольку масло изолировано от загрязняющих картерных газов;
• уменьшение расхода масла;
• увеличение дорожного просвета благодаря отсутствию масляного поддона.

Тем не менее, из-за сложности устройства, большого веса и высокой стоимости, подобная конструкция имеет ограниченную область применения. Двигатель с сухим картером устанавливают на высокооборотные раллийные автомобили, внедорожники и специальную технику (тракторы, вездеходы, тягачи).

Иногда схема системы смазки двигателя включает в себя охладительный радиатор. Такое решение используется на гоночных автомобилях, а также на некоторых легковых авто премиум-класса.

Картер двигателя внутреннего сгорания[ | ]

Картер является основной корпусной деталью двигателя. Изолированное внутреннее пространство картера образует самую большую полость в двигателе, содержащую коленчатый вал. Верхняя часть картера содержит блок цилиндров.

В небольших двигателях, как бензиновых, так и дизельных, картер играет роль корпуса, объединяющего двигатель в единое целое, и представляет собой одну литую деталь (блок-картер). Часто в таком картере заодно отливаются и гильзы цилиндров.

Но уже в среднем двигателе отливка картера требуемых размеров как единой детали оказывается технически проблематичной задачей, в крупных двигателях — практически неразрешимой. Поэтому в таких двигателях основной несущий элемент — рама двигателя, а картер, как правило, представляет собой набор сварных или литых стоек, соединённых либо анкерными связями, либо болтами, а иногда — сваркой. Помимо рамовых подшипников в полости картера размещаются направляющие крейцкопфов.

В лёгком карбюраторном двухтактном двигателе картер не только является корпусом, но при наличии кривошипно-камерной продувки служит важнейшим элементом газораспределения. В картер подаётся горючая смесь, из него она под давлением, создаваемым движущимся вниз поршнем, подаётся через перепускные каналы в цилиндры. Поэтому лёгкий многоцилиндровый двухтактный двигатель имеет разделение полости картера на герметичные подцилиндровые секции («Wartburg», «Trabant», DKW), каждая из них связана индивидуальными продувочными каналами со своим цилиндром. Смазка двигателя в этом случае осуществляется за счёт специального масла, добавляемого в топливо (так называемая «двухтактная смесь»).

При увеличении габаритов двигателя ёмкость полости картера может исчисляться кубометрами. Поэтому уже в средних (двухтактные Д100, 14Д40, четырёхтактные М-756, семейства Д-49, В-2), а тем более в тяжёлых двигателях («Зульцер», ДКРН, «Бурмейстер и Вайн») используется циркуляционная система смазки с сухим картером, имеющая отдельный резервуар для масла (средние и тяжёлые двухтактные двигатели с прямоточной продувкой «Зульцер» и др.)

Данная схема получила распространение и в поршневой авиации. Моторное масло из поддона отсасывалось масляным насосом в масляный бак, который мог находиться в удобном месте и иметь очень большой объём (сотни литров, расход масла в дальних многочасовых перелётах мог быть очень велик, а также самолёты могли участвовать в воздушных боях, подвергаться обстрелу зенитных орудий, при этом получать пробоины в маслопроводах). Удалённый от двигателя маслобак не увеличивал габаритные размеры мотогондолы. Для подачи масла в двигатель служил второй масляный насос.

Ряд мотоциклетных двигателей также имеет систему смазки с «сухим картером», масляный бак может быть встроен в трубчатую раму. Данная схема применяется когда объёмный масляный поддон установить на двигатель затруднительно или когда мотоцикл эксплуатируется в сложных дорожных условиях, например эндуро. Если мотоцикл оказывается «лежащим на боку», двигатель не испытывает «масляного голодания».

На каждый «плюс» найдётся «минус»: нужно ли оно Вам?

Почему бы не устанавливать подобную систему смазки на все авто? Действительно, сухой картер принцип работы которого мы сегодня рассматриваем имеет довольно много преимуществ.

Кроме основного достоинства – бесперебойной подачи масла при любых условиях, есть ещё несколько. Например, в нашем случае не нужны объёмные картеры, поэтому двигатель можно сделать компактнее.

Также из-за того что по силовому агрегату циркулирует больше смазки, она лучше охлаждается, что также хорошо сказывается на его работе.

Как всегда, в наличии есть несколько «НО», которые сделали сухой картер привилегией лишь избранных автомобилей.

Во-первых, сложность конструкции. Несмотря на то, что сам двигатель можно сделать компактнее, вокруг него появляются дополнительные узлы (масляный бак, радиаторы), из-за которых, по сути, выигрыш в весе не так заметен. Всё это влияет на стоимость и требует дополнительного обслуживания.

Во-вторых, такие конструкции требуют большего количества масла, а это тоже дополнительные расходы.

Итак, дорогие мои читатели, сухой картер, который мы с вами сегодня попытались изучить, оказался вещью довольно специфической.

Устанавливать ли такую систему на свой автомобиль?

Если вы любите испытывать удачу на бездорожье или в автогонках, то ответ, конечно же, будет положительный. В остальных случаях – это не более чем понты. На этой ноте и закончу статью.

Не забывайте заглядывать на блог!