Система смазки с сухим картером

Любой двигатель внутреннего сгорания нуждается в качественной системе смазки. Эта необходимость обусловлена постоянной работой деталей агрегата в условиях повышенной механической нагрузки (например, пока мотор работает, коленвал совершает постоянное вращение, а поршни в цилиндрах – возвратно-поступательные движения). Чтобы трущиеся друг о друга детали не изнашивались, их нужно смазывать. Моторное масло создает защитную пленку, благодаря чему поверхности не контактируют непосредственно друг с другом (дополнительно о свойствах моторного масла и о том, как правильно подобрать его для ДВС своего авто, читайте отдельно).

Несмотря на наличие масляной пленки, предотвращающей сухое трение деталей мотора, на них все равно образуется выработка. В результате появляются мелкие частицы металла. Если они останутся на поверхности детали, выработка на ней усилится, и автомобилисту придется ставить автомобиль на капитальный ремонт. По этой причине крайне важно, чтобы в поддоне было достаточное количество смазки, с помощью которой все узлы силового агрегата обильно смазываются. Выработка смывается в поддон, и остается в нем, пока не будет удалена при помощи промывки или удаления после снятия поддона.

Помимо смазывающих свойств масло еще выполняет функцию дополнительного охлаждения. Так как в цилиндрах происходит постоянное сгорание воздушно-топливной смеси, все детали агрегата испытывают серьезные термические нагрузки (температура среды в цилиндре повышается до 1000 градусов и более). В устройство двигателя входит большое количество деталей, которые нуждаются в охлаждении, но из-за того, что они никак не связаны с системой охлаждения, они страдают от недостатка теплообмена. Примером таких деталей служат сами поршни, шатуны и т.д.

Чтобы эти детали охлаждались и получали должное количество смазки, в автомобиле имеется система смазки. Помимо классической конструкции, о которой рассказывается в другом обзоре, существует также модификация с сухим картером.

Рассмотрим, чем сухой картер отличается от мокрого, по какому принципу работает система, а также какие у нее достоинства и недостатки.

Что такое смазка с сухим картером?

Независимо от модификации системы смазки, принцип работы у них в основном одинаков. Насос всасывает масло из резервуара, и под давлением подает по масловодам к отдельным узлам двигателя. Одни детали находятся в постоянном контакте со смазкой, другие обильно орошаются масляным туманом, образующимся в результате активной работы кривошипно-шатунного механизма (подробно о том, как он работает, читайте здесь).

В классической системе смазка естественным образом стекает в поддон, в котором расположен масляный насос. Он обеспечивает движение масла по соответствующим каналам. Такой тип системы называется мокрым картером. Под сухим аналогом подразумевается идентичная система, только в ней имеется отдельный резервуар (он находится не в самой нижней точке агрегата, а стоит повыше), в который основной насос будет откачивать смазку, и дополнительный маслонасос. Второй насос нужен, чтобы нагнетать смазочный материал к деталям двигателя.

В такой системе в поддоне тоже будет находиться некоторое количество смазывающей жидкости. Он условно сухой. Просто в данном случае поддон не используется для хранения всего объема масла. Для этого имеется отдельный резервуар.

Несмотря на то, что классическая смазывающая система зарекомендовала себя бюджетным обслуживанием и высокой надежностью работы, она не лишена недостатков. Примером тому служит пробитый поддон, когда машина преодолевает бездорожье, и наскакивает на острый камень. Рассмотрим, в каких еще условиях пригодится система сухого картера.

Для чего используется система «сухого картера»

Чаще всего подобной системой смазки двигателя будет оснащен спортивный автомобиль, определенная категория спецтехники и некоторые внедорожники. Если говорить о внедорожниках, то понятно, почему бак с маслом для ДВС не находится в самой нижней точке авто. Это крайне важно при прохождении брода, когда водитель не видит острые камни под водой или во время преодоления жесткого бездорожья с каменистым дорожным покрытием.

А как насчет спортивных автомобилей? Зачем спорткару сухой картер, если он постоянно движется по практически идеально ровной поверхности? На самом деле на больших скоростях даже незначительные изменения траектории могут быть чреваты обильным искрением из-под машины из-за того, что поддон цепляется за дорожное покрытие. Когда водитель резко тормозит перед входом в поворот, автомобиль наклоняется вперед, что уменьшает дорожный просвет до критических значений.

Но даже не это является самым критичным для спортивного автомобиля. Когда коленчатый вал работает на максимальных оборотах, в классической конструкции смазочной системы большая часть смазки взбивается на масляный туман и подается на разные узлы силового агрегата. Естественно, уровень смазки в резервуаре значительно снижается.

В обычных условиях масляный насос способен выкачивать масло и создавать давление, необходимое для работы механизмов. Однако спортивный способ езды всегда связан с тем, что оставшаяся в поддоне смазка расплескивается из-за постоянных кренов авто. В таком режиме насос не может эффективно работать, и всасывает недостаточное количество жидкости.

Из-за совокупности всех перечисленных факторов двигатель может испытывать масляное голодание. Так как быстро движущиеся детали не получают положенное количество смазки, защитная пленка на них быстро удаляется, что приводит к сухому трению. Помимо этого некоторые элементы не получают должного охлаждения. Все это в значительной степени снижает рабочий ресурс ДВС.

Чтобы устранить все эти негативные последствия, инженерами была разработана система с сухим картером. Как говорилось ранее, ее конструкция несколько отличается от стандартного варианта.

Принцип действия и устройство «сухого картера»

Масло для смазки деталей двигателя в такой системе находится в резервуаре, из которого оно откачивается нагнетающим насосом. В зависимости от устройства смазка может поступать в радиатор охлаждения или сразу в мотор по предназначенным для этого каналам.

После того, как порция выполнила свою функцию (смазала детали, смыла с них металлическую пыль, если она образовалась, и отвела тепло), она под действием силы притяжения собирается в поддон. Оттуда жидкость сразу же всасывается другим насосом, и подается в резервуар. Чтобы мелкие частицы, смытые в поддон, не попали снова в мотор, на этом этапе они задерживаются в масляном фильтре. В некоторых модификациях масло идет через радиатор, в котором оно охлаждается, также как антифриз в СО.

На этом этапе цикл замыкается. В зависимости от устройства системы в ней может присутствовать несколько всасывающих модулей, которые ускоряют сбор масла в бак. Для стабилизации работы смазки агрегата во многих автомобилях с сухим картером имеется дополнительное оборудование. Рассмотрим подробней, как устроена смазывающая система, и какую функцию выполняет в ней каждый элемент.

Устройство системы сухого картера двигателя

В современных автомобилях могут использоваться разные модификации смазки мотора с сухим картером. Независимо от этого их ключевыми элементами являются:

• Дополнительный резервуар для смазки;
• Насос, создающий напор в магистрали;
• Насос, который откачивает масло из поддона (идентичный классической модификации в мокром картере);
• Радиатор, через который проходит масло, движущееся из поддона в бак;
• Термодатчик для смазывающего вещества;
• Датчик, фиксирующий давление масла в системе;
• Термостат;
• Фильтр, идентичный тому, который используется в классических системах;
• Редукционный и перепускной клапан (в зависимости от модели системы их количество может отличаться).

Дополнительный масляный резервуар может иметь разную форму. Все зависит от того, как организовано подкапотное пространство в конкретной модели автомобиля. Внутри многих баков имеется несколько перегородок. Они нужны, чтобы успокаивать смазку в процессе движения транспортного средства, и она не вспенивалась.

В процессе работы масляный насос вместе со смазкой частично всасывает и воздух. Чтобы в магистрали не создавалось избыточное давление, в баке имеется вентиляционное отверстие, которое имеет ту же цель, что и вентиляционная шахта картера.

В нем же установлен термодатчик и датчик давления в магистрали. Чтобы водитель мог вовремя заметить недостаток смазочного материала, в баке имеется щуп, с помощью которого проверяется уровень в резервуаре.

Достоинство дополнительного резервуара заключается в том, что автопроизводитель может по-своему организовать подкапотное пространство. Это позволяет распределить вес всех механизмов так, чтобы улучшить управляемость в спортивных машинах. Помимо этого бак можно расположить в моторном отсеке так, чтобы смазка в нем обдувалась во время движения, и обеспечивалось дополнительное охлаждение.

Нагнетающий маслонасос обычно расположен немного ниже бака с маслом. Этот метод установки немного облегчает его работу, так как ему не приходится тратить энергию, чтобы откачивать жидкость – она поступает в его полость под действием силы тяжести. Редукционный и перепускной клапан нужны в системе, чтобы контролировать напор масла.

Роль откачивающего насоса идентична аналогичному механизму, который устанавливается в любой системе смазки 4-тактного ДВС (о различиях четырехтактного и двухтактного двигателей читайте здесь). Существует несколько модификаций таких нагнетателей, и по своей конструкции они отличаются от насосов, установленных для дополнительного масляного бака.

В зависимости от модели мотора откачивающих модулей может быть несколько. Например, в агрегате с V-образной конструкцией блока цилиндров основной насос имеет дополнительный отвод, который собирает отработанную смазку с газораспределительного механизма. А если двигатель оснащен турбонагнетателем, то возле него тоже будет установлена дополнительная откачивающая секция.

Подобная конструкция ускоряет накопление смазки в основном резервуаре. Если бы она стекала естественным путем, есть большая вероятность, что уровень в бачке был бы слишком маленький, и мотор не получал бы достаточного количества масла.

Работа нагнетающего и откачивающего насосов связана с коленчатым валом. Пока он вращается, работают и нагнетатели. Бывают, но достаточно редко, модификации, которые работают от распределительного вала. Крутящий момент от коленвала к механизму помпы передается либо через ремень, либо через цепь.

В таком исполнении предусматривается возможность установки нужного количества дополнительных секций, которые будут работать от одного вала. Достоинством такой компоновки заключается в том, что в случае поломки насос можно демонтировать с мотора без вмешательства в конструкцию самого агрегата.

Хотя у откачивающего насоса такой же принцип действия и похожая конструкция, что и у аналога с мокрым картером, он модифицирован так, чтобы его производительность не терялась, даже при всасывании вспененного масла или частично воздуха.

Следующий элемент, который не присутствует в системах с мокрым картером, это радиатор. Его задача та же, что и у теплообменника системы охлаждения. Также он имеет аналогичную конструкцию. Подробно об этом читайте в другом обзоре. В основном он установлен между нагнетающим маслонасосом и ДВС, но встречаются также варианты монтажа между откачивающим насосом и баком.

Термостат в системе смазки нужен для того, чтобы препятствовать ее преждевременному охлаждению, когда мотор прогревается. Похожий принцип имеет система охлаждения, о которой подробно рассказывается здесь. Если коротко, то пока ДВС разогревается (особенно в холодный период), масло в нем более густое. По этой причине его не нужно охлаждать, чтобы оно стало текучим, и улучшилась смазка агрегата.

Как только рабочая среда достигнет нужной температуры (о том, какой должна быть рабочая температура двигателя, можно узнать из другой статьи), термостат открывается, и масло идет через радиатор для охлаждения. Благодаря этому обеспечивается лучший отвод тепла от раскаленных деталей, не контактирующих с охлаждающей рубашкой мотора.

Плюсы и минусы системы сухого картера

Самое первое достоинство систем с сухим картером – обеспечение стабильной смазки, независимо от режима езды автомобиля. Даже если транспорт преодолевает затяжной подъем, мотор не будет испытывать масляного голодания. Так как при экстремальной езде больше вероятности, что мотор перегреется, данная модификация обеспечивает лучшее охлаждение агрегата. Этот фактор имеет принципиальное значение для ДВС, оснащенных турбиной (подробно об устройстве и принципе работы этого механизма читайте отдельно).

Благодаря тому, что масло хранится не в поддоне, а в отдельном резервуаре, конструкция маслоприемника намного меньше, благодаря чему конструкторам удается уменьшить клиренс спорткара. Днище в таких машинах чаще всего плоское, что положительно влияет на аэродинамику транспорта (о том, что влияет на этот параметр, рассказывается здесь).

Если в процессе езды и будет пробит поддон, смазка из него не выльется, как в случае классической системы смазки. Это дает преимущество в аварийном ремонте в дороге, особенно если внедорожник получил такое повреждение очень далеко от ближайшего магазина автозапчастей.

Следующий плюс сухого картера в том, что она немного облегчает работу самого силового агрегата. Так, когда машина долго стояла на холоде, масло в резервуаре становится гуще. В момент запуска силового агрегата с классической смазывающей системой коленвалу нужно преодолеть не только сопротивление в цилиндрах на такте сжатия (когда мотор работает, частично это усилие облегчается за счет силы инерции), но также и сопротивление густого масла (коленчатый вал в этом случае находится в масляной ванне). В сухом картере данная проблема устранена, так как вся смазка находится отдельно от коленвала, благодаря чему запуск ДВС происходит быстрее.

В процессе вращения коленвал не работает в системе смазки, как миксер. Масло благодаря этому не вспенивается, и не теряет свою плотность. Это обеспечивает более качественную пленку на контактных поверхностях деталей агрегата.

В сухом картере смазка меньше контактирует с картерными газами. Благодаря этому снижается скорость окислительной реакции, что увеличивает ресурс вещества. Мелкие частицы не успевают осесть в поддоне картера, а сразу удаляются в фильтр.

Так как маслонасосы в большинстве модификаций систем установлены снаружи агрегата, в случае их поломок нет необходимости разбирать ДВС, чтобы провести нужные процедуры. Эти факторы позволяют сделать вывод, что агрегат с картером сухого типа более надежный и эффективный по сравнению с классическим аналогом.

Несмотря на такое количество положительных моментов, система сухого картера имеет целый ряд серьезных минусов. Вот основные из них:

• Во-первых, из-за наличия дополнительных механизмов и деталей обслуживание системы будет стоить дороже. В некоторых случаях сложность ремонта связана с работой электроники (существуют разновидности, в которых управление смазкой агрегата осуществляется отдельным контроллером).
• Во-вторых, по сравнению с классической системой у мотора с идентичным объемом и конструкцией данная модификация требует большего количества масла. Это объясняется наличием дополнительных механизмов и элементов, самый объемный из которых радиатор. Этот же фактор влияет на вес автомобиля.
• В-третьих, цена мотора с сухим картером намного выше, чем у классического аналога.

В обычных серийных автомобилях использование системы сухого картера не резонно. Такие транспортные средства не эксплуатируются даже в приближенных к экстремальным условиях, в которых можно оценить эффективность подобной разработки. Она больше подходит для болидов раллийных гонок, кольцевых заездов типа NASCAR и других разновидностей автоспорта. Если есть желание немного улучшить характеристики своего транспортного средства, то установка системы сухого картера не даст заметного эффекта без серьезной модернизации под жесткие условия эксплуатации. В этом случае можно ограничиться чип-тюнингом, однако это тема для другой статьи.

В дополнение тем, кому интересна тема автотюнинга, предлагаем посмотреть данное видео, в котором подробно рассматривается система сухого картера и некоторые тонкости, связанные с ее установкой:

Сухой Картер! Как?Зачем?И почему?

Вопросы и ответы:

Что означает сухой картер? Это разновидность системы смазки мотора, в которой имеется отдельный резервуар, в котором хранится моторное масло. Большинство современных машин оснащаются системой мокрого картера.

Для чего нужен сухой картер? Система сухого картера предназначена в первую очередь для тех авто, которые часть передвигаются по крутым склонам. В такой системе мотор всегда получает должную смазку деталей.

Каковы конструктивные особенности систем смазки с сухим картером? В сухом картере масло стекает в поддон, а оттуда масляный насос всасывает его и перекачивает в отдельный резервуар. В таких системах всегда имеется два маслонасоса.

Как работает система смазки двигателя? В таких системах смазка мотора происходит классическим способом – масло нагнетается по каналам ко всем деталям. В сухом картере пробой поддона можно устранить без потери всего масла.