принцип работы необычной системы смазки двигателя
Двигатель
25.02.2017
0 1 953 2 минут чтения
Что это такое сухой картер? Вот сейчас и узнаем это изысканное инженерное решение.
Знаете, что в классической смазочной системе двигателя автомобиля, масло, как в резервуаре, скапливается в поддоне картера? Знаете.
Так устроено большинство легковых машин, колесящих по нашим дорогам. Но подобное инженерное решение устраивает не всех. Дело в том, что при изменении положения машины, скажем на крутом подъёме, масло под действием сил тяжести переливается по поддону, и может случиться так, что насосу просто нечего будет захватить и подать в магистраль системы, а это сулит так называемым масляным голоданием и не самыми приятными последствиями для мотора.
Что же делать?
Можно, конечно, не забираться на крутые горки и ездить по ровным дорогам, а можно приобрести авто, у которого имеется система смазки с сухим картером.
Оглавление
- 1 Инженерный изыск не для всех
- 2 В чём секрет системы сухой картер?
- 3 На каждый «плюс» найдётся «минус»: нужно ли оно Вам?
Инженерный изыск не для всех
Каково же главное предназначение системы сухой картер?
По большому счёту её придумали для того, чтобы обеспечить бесперебойную подачу масла в силовой агрегат даже в самых экстремальных условиях. Для обычных городских автомобилей, передвигающихся не быстрее 80 км/ч по ровному покрытию такая система не нужна, достаточно и классического мокрого.
Сухой картер может быть полезен на автомобилях, использующихся в не совсем рядовых условиях. Помимо настоящих внедорожников и всяческих вездеходов, преодолевающих различные препятствия, он часто встречается у спортивных и гоночных машин, которые хоть и не прыгают по кочкам, но из-за высоких перегрузок масло по их двигателю плещется также активно.
В чём секрет системы сухой картер?
Давайте раскроем ещё один секрет автомобилей.
Среднестатистическая смазочная система «сухой картер» состоит из таких элементов:
- выкачивающий и нагнетающий насос;
- бак;
- фильтр;
- совокупность магистралей и каналов;
- радиатор.
Нужно сказать, что автопроизводители немного лукавят, называя эту системы смазки «с сухим картером». На самом деле, в ней, как и в классической схеме, масло также стекает в поддон, а ключевое различие заключается в том, что оно там не задерживается, и высасывается насосом, который перекачивает смазку в специальный бак, где она и накапливается.
По сути, этот бак и есть главная фишка конструкции – в нём смазочная жидкость, благодаря специальной конструкции, не плещется и не пенится, а значит всегда будет доступна для работы.
Далее всё происходит, как и у обычных моторов. Подающий насос под давлением накачивает масло в магистрали, транспортирующие его к особо важным узлам двигателя, а к остальным элементам оно попадает разбрызгиванием или стеканием.
Фильтр необходим для очистки смазки от различного мелкого мусора, а радиатор устанавливают для её охлаждения.
Иногда встречаются конструкции с несколькими радиаторами – одним жидкостным и одним воздушным, что помогает качественнее остудить разгорячённое масло, побывавшее в самых горячих уголках силового агрегата машины.
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!
Статьи по теме
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. Его работа регулируется с помощью масляного термостата, который на холодном двигателе направляет масло непосредственно в бак, а на прогретом до определенной температуры – через дополнительный 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.
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.
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.
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 ARE с сухим картером в журнале Camaro Performers
Щелкните здесь
Плюсы и минусы системы смазки двигателя с сухим картером мокрый поддон. За исключением сверхмощных спортивных автомобилей, которые, вероятно, будут использоваться на треке, большинство масляных систем OEM классифицируются как мокрый картер. Однако в экзотике и в гоночных автомобилях, где это разрешено, выбирают систему с сухим картером.
Итак, каковы плюсы и минусы системы с сухим картером?Сухой картер по сравнению с мокрым картером
Посмотрите, насколько ниже можно установить двигатель с системой сухого картера в шасси, что значительно снижает центр тяжести.
Во-первых, давайте рассмотрим реальные преимущества системы с сухим картером по сравнению с системой с мокрым картером. Во-первых, масло в картере может практически отсутствовать, так как оно откачивается продувочными насосами, которые используют отрицательное давление для откачки масла из нижней части двигателя в внешний масляный бак. Проблема, с которой сталкиваются в двигателе с мокрым картером, называется парусностью.
Ветровая нагрузка возникает из-за того, что поршни движутся вверх и вниз, создавая вихревую среду в картере. В то время как воздух сам по себе увеличивает сопротивление коленчатого вала, наличие масла в поддоне приводит к тому, что масло всасывается в этот закручивающийся вихрь, что добавляет к смеси значительное дополнительное сопротивление, поглощающее лошадиные силы.
В гоночных двигателях, которые должны работать с поддоном с мокрым картером, сопротивление воздуха уменьшается за счет различных поддонов, панелей и ловушек, но они далеко не так эффективны, как система с сухим картером.
Во-вторых, в системе больше масла, если сложить вместе двигатель, трубопроводы, насос, охладитель и масляный бак, так что у вас гораздо меньше шансов, что какая-либо часть двигателя будет испытывать недостаток масла в тяжелых условиях. поворот.
В-третьих, как описано в разделе, касающемся ветра, двигатель взбивает масло до тех пор, пока оно не станет более пенистым, чем смузи. Масло, наполненное пузырьками воздуха, не является эффективной смазкой, поэтому часть обязанностей масляного бака состоит не только в том, чтобы удерживать дополнительное масло, но и в том, чтобы дать воздуху возможность отделиться от масла, прежде чем масло будет возвращено обратно в масло. двигатель.
В-четвертых, так как система с сухим картером не требует традиционного глубокого масляного поддона, достаточно крышки для днища двигателя с фитингами для маслопроводов, двигатель может располагаться глубже в шасси, снижая центр тяжести (а учитывая вес большинства двигателей, это немаловажное преимущество).
Почему системы с сухим картером не получили более широкого распространения?
Итак, если система смазки с сухим картером настолько превосходна, почему она не устанавливается на каждый новый автомобиль? Есть две причины. Один — стоимость. Во-вторых, большинству автомобилей, которые ездят по улицам, не требуется система смазки с сухим картером. Они просто не видят условия, в которых гоночная трасса влияет на систему смазки двигателя, поэтому по большей части система с сухим картером была бы лишней.
Наглядное изображение того, как система с сухим картером, разработанная для T-Rex с двигателем Coyote V8, направляет поток масла.
Интеграция системы смазки с сухим картером
Итак, если вы соревнуетесь в классе, который допускает замену OEM-системы смазки с сухим картером на систему смазки с сухим картером, как вы собираетесь вносить изменения? К счастью. у нас есть пример прямо здесь с Project T-Rex, где огромный 5,0-литровый Ford Coyote V8 втиснут между лонжеронами рамы нашего 1974 Британский спортивный автомобиль TVR 2500M.
В этом случае необходимы не только преимущества системы смазки с сухим картером, поскольку автомобиль будет гусеничным, но также возникает проблема с пространством в узком моторном отсеке, плюс двигатель должен быть как можно ниже, чтобы очистить капот. .
Mighty Coyote и сухой картер
Наш Coyote, модернизированный компанией Livernois Motorsports, теперь оснащен поршнями Manley Performance 11:1 Platinum Series с кольцами Total Seal, коваными стальными стержнями Manley с двутавровой балкой, кулачком Comp, Головки Livernois Motorsports, обработанные на станке с ЧПУ, и восьмирядный EFI Borla с элементами управления FAST, и ожидается, что на динамометрическом стенде в Ливернуа будет производиться маховик мощностью 550-600 л.с. Он также настраивается, чтобы обеспечить быструю реакцию дроссельной заслонки, необходимую для оптимизации ускорения после вершины на трассе. Последнее, чего мы хотим, так это того, чтобы вся тяжелая работа и дорогие детали, затраченные на создание двигателя, сгорели в дыму на первом же автокроссе.
С двигателем такого калибра, размещенным в шасси с полной трубчатой рамой и современной сложной подвеской, мы наверняка увидим типы боковой загрузки, требующие системы с сухим картером. Но с чего начать? К счастью, Джон Шварц из Aviaid Oil Systems все это сделал.
Корни назад к Брюсу Макларену
Относительно новички в автоспорте могут быть незнакомы с компанией или ее наследием, но именно Aviaid впервые применил системы с сухим картером в автогонках, начиная с гоночного McLaren M8A Can Am мощностью 620 л.с. автомобиль. Aviaid также была компанией, на которую Кэрролл Шелби полагался при поставке смазочных систем для своих победивших в Ле-Мане гоночных автомобилей Ford GT40 и Cobra 50 с лишним лет назад.
Масляный поддон и насосы с сухим картером
Этот конкретный насос имеет три секции продувки и одну секцию нагнетания. На самом деле сковорода имеет пять точек захвата, но использует только три. Секции должны быть добавлены к насосу, чтобы использовать их.
И для этого приложения они действительно не нужны.
Тем не менее, именно современные технологии Aviaid обеспечивают достаточный запас «крови жизни» для Coyote, построенного Livernois Motorsports, укрывшегося в лонжеронах рамы T-Rex. Хорошим примером этого является низкопрофильный алюминиевый масляный поддон глубиной 1,75 дюйма, изготовленный на станке с ЧПУ, который обеспечивает максимально низкое размещение двигателя. Он поставляется с пятью пикапами для мусора, но безнаддувному двигателю T-Rex потребуется только три из них. Три линии продувки подаются в четырехступенчатый насос Aviaid серии 1, который имеет внутренний коллектор для объединения потока из трех секций в один выход, который доставляет нагретое масло в верхнюю часть 10-литрового масляного бака с сухим картером, расположенного непосредственно перед двигателем.
Таким образом значительно снижается аэрация, вызванная вентиляцией картера, в подвесном масляном баке с полной перегородкой. Затем масло выливается из резервуара для охлаждения и фильтрации.
Что касается насосов с сухим картером, четырехсекционная конструкция более чем достаточна для безнаддувного 5-литрового двигателя. Три секции продувки имеют ширину 1,50 дюйма и изготовлены из алюминия, а напорная секция шириной 1,50 дюйма изготовлена из стали, что позволяет использовать более узкие зазоры между рабочим колесом и корпусом, поскольку сталь менее склонна к расширению под воздействием тепла.
Масляный поддон с сухим картером, установленный на Coyote V8 внутри крошечного шасси T-Rex. Насос можно увидеть внизу слева.
Aviaid предлагает секции шириной от 0,60″ до 2,00″, а также насосы, содержащие до 9 секций. Этот конкретный насос представляет собой редуктор, хотя Aviaid также предлагает установку рабочего колеса типа Рутса. На рынке также есть насосы типа Геротор.
Встроенный регулятор давления
Встроенный в насос регулятор давления поддерживает достаточное давление, хотя наиболее важным является объем масла, проходящего через двигатель. По словам Шварца из Aviaid, «объем, подаваемый насосом, определяет давление».
Шварц добавил: «Мы предлагаем семь различных размеров сегментов, каждый из которых обеспечивает разное количество масла, подаваемое при каждом обороте зубчатой передачи. Цель состоит в том, чтобы подать в двигатель необходимое количество масла для достижения желаемого заданного значения давления. Слишком мало масла, и вы не сможете достичь нужного давления масла на скорости. Слишком много масла, и вы не сможете контролировать давление масла на пиковых оборотах».
Регулятор в сборе может регулировать давление в определенном диапазоне, но как только будет достигнута способность перепускать масло, давление будет неконтролируемо возрастать. «Для секций продувки количество секций и размер этих секций варьируются для эффективного удаления масла из двигателя. Большинство двигателей хорошо работают с двумя секциями продувки, обычно того же размера, что и секция нагнетания. Третью секцию можно добавить, если поддон очень большой или головки цилиндров склонны задерживать масло.
«Кроме того, большая часть того, что секции продувки удаляют из двигателя, — это воздух.
При наличии достаточного рабочего объема в насосе из картера может быть удалено больше воздуха, чем закачивается в двигатель через цилиндры, давление в картере может быть снижено ниже атмосферного, что дает дополнительные преимущества в результате дополнительного снижения паразитных потерь и увеличения поршневого кольца. эффективность уплотнения», — заявил Шварц.
В то время как у Aviaid есть крепления насоса для стандартных применений Coyote, теснота в T-Rex потребовала изготовления переходной пластины для пассажирской стороны блока и использования одного из множества монтажных лезвий Aviaid для обеспечения оптимального зазора, а также возможности регулировки натяжение ремня.
Привод насоса с сухим картером
На этом изображении показано, как масляный насос приводится в действие демпфером ATI, хотя зоркие читатели могут понять, что это не двигатель Coyote!
Супердемпфер ATI также является важной частью уравнения, не только для контроля гармоник, но и для обеспечения серпантинного привода генератора переменного тока и средств для крепления зубчатого шкива для привода HTC масляного насоса.
Шварц определил, что передаточное число шкива 23/40 обеспечит надлежащую скорость для насосов. Линии AN-12 в оплетке XRP и сопутствующие фитинги подают масло к выносному монтажному кронштейну фильтра Aviaid, а затем обратно на стороне подачи к адаптеру, установленному на блоке Coyote, где обычно находится OEM-фильтр. Дополнительно использовалась линия ХРП АН-12 для подачи масла из бака в напорную сторону насоса, а также из поддона в насос. И, наконец, трубопроводы были проложены от крышек кулачков к баку с сухим картером, а оттуда к удаленному дыхательному баку Moroso.
Интеграция масляного фильтра и охладителя в систему
Масляный радиатор Setrab, многоразовый металлический сетчатый фильтр и трубопроводы обеспечивают охлаждение и чистоту масла в T-Rex.
Именно здесь компания Setrab, всемирно известный производитель компонентов жидкостного охлаждения, вступает во владение: масло направляется в один из их выносных сменных масляных фильтров HyperFlow в виде канистры с мелкой сеткой из нержавеющей стали.
После фильтрации масло проталкивается через клапан с термостатическим управлением, который либо направляет масло в охладитель, либо направляет его непосредственно в двигатель при температуре масла 185 F или ниже, чтобы облегчить быстрый нагрев масла до надлежащей рабочей температуры.
Кулер Setrab ProLine COM, предназначенный для использования в устройствах мощностью более 600 лошадиных сил, имеет ширину чуть менее двух футов и расположен между лонжеронами рамы T-Rex. Блок для тяжелых условий эксплуатации оснащен портами M22 с внутренней резьбой, шлангом Setrab ProLine и черными/титановыми фитингами, завершающими цепь. Резервуары, кронштейны и адаптеры крепятся болтами из полированной нержавеющей стали ARP, которые на 20% прочнее, чем класс 8, и непроницаемы для элементов.
Наконец, масло подается обратно в двигатель в точке крепления штатного фильтра с помощью шланга в оплетке XRP и фитингов к алюминиевому переходнику из заготовки от MMR.
Определение объема масла
Бак с сухим картером Aviaid идеально подходит для передней части Coyote V8, приводящего в движение T-Rex.