Как устроена система сухого картера

Возможные неполадки

Наиболее распространёнными неполадками, с которыми встречаются автомобилисты, является выход из строя деталей масляного насоса, фильтров (чаще – из-за износа), потеря герметичности узлов, нарушение регулировок или механические проблемы с редукционными клапанами.

Неисправности системы смазки двигателя, как правило, связаны с двумя группами неполадок.

• Неполадки, которые приводят к понижению давления масла. Они могут быть результатом деформации, износа, повреждения масляного насоса, низкого уровня масла, засорения фильтра, выхода из строя датчика масла, заедания редукционного клапана.
• Неполадки, которые приводят к повышенному расходу масла. Это результат выхода из строя газораспределительного механизма, износа прокладки насоса, засорения вентиляции картера, повреждения КШМ (кривошипно-шатунного механизма), ослабления масляного фильтра (или изначально ошибки при его закреплении).

Для выявления показателей давления используют сигнальные лампы на панели приборов транспортного средства. Пониженное давление масла – прямой сигнал, свидетельствующий о том, что на транспортном средстве нельзя ездить, и требуется ремонт или техническое обслуживание. Для определения расхода масла у современных автомобилей с автоматикой есть специальная контрольная лампа на панели приборов. Для определения проблемы у транспортных средств без такой лампы традиционно применяют щуп.

Износ и деформация

Если диагностика показывает, что детали износились, то есть отслужили свой срок эксплуатации, в большинстве случаев не стоит пытаться восстанавливать их. Её нужно менять. У прокладок, колпачков, сальников фильтров есть ресурс (указан в документации на детали), и, если их не заменить, количество проблем можно только увеличить. Например, несвоевременная замена фильтра приводит к критической концентрации вредных примесей, что может привести к деформации не только самого фильтра, но и корпуса. К деформации корпуса может привести, например, износ наружной поверхности втулок насоса.

Кстати, о деформации. Она может наступить гораздо раньше самого износа. Но, чтобы решить проблему, придётся не просто менять деформированную деталь, но и устранять причину, которая привела к этой неприятности.

Например, при механической деформации часто корень проблемы – в неисправностях иных узлов, взаимодействующих с ССД. В частности, деформация деталей системы смазки может быть ответной реакцией на выход из строя сайлентблоков, нарушение крепления ДВС. Впрочем, здесь важна именно комплексная диагностика. Сразу «обвинять» крепление ДВС или сайлентблоки не стоит. Например, в ситуации, когда деформированы детали клапанной группы ГРМ, часто виновато качество масла.

Элементы, системы смазки, её устройство и принцип работы

Основными элементами системы смазки являются:

• Картер с поддоном;
• Насос;
• Фильтр;
• Радиатор;
• Перепускные клапаны;
• Магистраль и каналы;
• Датчики.

Конструкция системы смазки для разных видов и типов двигателей различна и может существенно отличаться дрыг от друга наличием, или отсутствием тех или иных компонентов или систем.

Поддон, это самая нижняя часть двигателя

Основная его задача хранить и охлаждать смазку. Кроме того, в его конструкции предусмотрены специальные перегородки, которые успокаивают волнение масла при движении автомобиля по неровностям. Крепление поддона к картеру осуществляется болтами, между ними есть уплотнительная прокладка, предупреждающая утечку масла из силовой установки. Для определения необходимого количества масла применяется щуп, на поверхности которого нанесены специальные метки.

Насос, служит для перекачки масла из картера и создания масляного давления в каналах двс.

Возможна установка насосов различного типа, зависит от конструкции силовой установки. Наиболее популярны шестеренчатые и роторные насосы. Шестеренчатый насос может быть с внутренним или наружным зацеплением шестерен. Подача масла в шестеренчатом насосе осуществляется с постоянным давлением, тогда как в роторном насосе давление можно менять. Давление масла в канале двигателя в зависимости от его конструкции может быть от 2-16 атмосфер.

Фильтр очищает масло от механических примесей и нагара.

Благодаря этому, увеличивается срок службы силовой установки и масла. Кроме того, вбирая в себя мусор, он упрощает техническое обслуживание системы смазки. При замене масла обязательно надо заменить и фильтр.

Радиатор охлаждает моторное масло.

Применение радиатора обусловлено целевым назначением мотора. Не все двигатели нуждаются в использовании такого прибора. В основном радиаторами оснащаются высоко оборотистые, и сильно нагруженные моторы.

Радиаторы бывают двух видов, с воздушным или жидкостным охлаждением. Принцип воздушного, обдув потоком воздуха при движении автомобиля. Именно поэтому такие устройства располагают в передней части агрегата, обеспечивая ему достаточное количество воздуха. Жидкостные радиаторы охлаждаются благодаря системе охлаждения двигателя.

Перепускные, редукционные клапаны обеспечивают нормальное давление в системе смазки.

Задача клапана, сбросить излишек давления при его увеличении свыше установленной нормы. Для защиты устройств и элементов двигателя устанавливается несколько клапанов в конструкции. Например, в масляном насосе, фильтре и др. При засорении фильтра, дабы не застопорить работу двигателя и системы в целом, перепускной клапан пускает масло в обход ему.

Магистраль и каналы представляют собой отверстия, для циркуляции масла.

Они располагаются внутри многих деталей двигателя и составляют систему подачи масла к трущимся элементам. Главная магистраль ведет от насоса к фильтру и имеет большее сечение, так же она подает смазку к подшипникам коленчатого вала.

Датчики замеряют и передают показатели, необходимые для нормальной работы системы.

Основными показателями являются: давление, температура, уровень масла. Наиболее важные показания снимает датчик давления масла. При резком падении давления возможен сбой системы в целом, поэтому показания датчика выводятся на приборную панель.

Датчик давления устанавливается в центральной магистрали. В более современных моторах он передает показания компьютеру, или электронному блоку управления. В случае превышения необходимых показателей электроника полностью останавливает работу системы.

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 :).

Устройство системы смазки

На рисунке представлено схематическое устройство компонентов системы смазки с сухим картером, реализованное в Audi RS6. Основные элементы:

Трехсекционный масляный насос

Для понимания принципа работы 3-секционного маслонасоса рассмотрим устройство помпы двигателя W12 от Audi.

Ведущие секции установлены на общем приводном валу, который посредством цепной передачи соединен с коленчатым валом двигателя. Ведомые шестерни свободно вращаются на общей оси. Можно сказать, что в 3-секционном маслонасосе системы смазки с сухим картером работают 3 отдельные насоса. Диаметр звездочки цепного привода позволяет выбирать передаточное число, напрямую влияющее на производительность масляного насоса.

Принцип забора и нагнетания ничем не отличается от работы маслонасоса шестеренного типа. Также в корпус вмонтирован редукционный клапан. Но в отличие от обычных систем с мокрым картером, излишки масла сливаются не в поддон, а попадают непосредственно на сторону впуска маслонасоса.

Схема циркуляции масла

Мы видим, что зоны смазки в двигателе имеют отдельные магистрали обратного слива, через которые масло забирается всасывающими секциями и подается в масляный бак. Давление в системе смазки с сухим картером создается нагнетательным насосом, который закачивает масло из специального бака.

Для обеспечения полного возврата стекающего в поддон масла производительность всасывающего модуля должна быть выше производительности нагнетательной секции. В случае с рассмотренным выше маслонасосом двигателя W12 значения отличаются в 1.5 раза. Также полноценному забору способствуют разделенные маслозаборники для каждой откачивающей секции.

Масляный бак

Одно из преимуществ сухого картера – снижение риска масляного голодания двигателя

Но для осуществления поставленной задачи важно, чтобы нагнетающая секция всасывала из бака масло без пузырей воздуха

В системе сухого картера Audi RS6 применен резервуар специальной конструкции.

Перекачиваемый всасывающей секцией объем попадает в двухпоточную трубку, которая входит в «циклон». При вращении масла в «циклоне» из него испаряются газы. Затем, масло проходит через полость для гашения пены и колебаний (пластины успокоителя). После прохождения пластин поток попадает в отстойник. Пары, а также проникнувшие в полость картерные газы поднимаются к верхней части масляного бака, где находится маслоотделитель и система вентиляции картерных газов.

Среди прочих особенностей устройства сухого картера – расположение в корпусе масляного резервуара щупа, заливной горловины, датчика уровня и температуры.

Ключевые узлы системы смазки с сухим картером:

1. Масляный насос;
2. Фильтр;
3. Обратная масляная магистраль;
4. Дополнительный масляный радиатор;
5. Маслоотсекатель;
6. Бак для масла с системой вентиляции картера;
7. Всасывание обратного слива из турбины;
8. Теплообменник, через который циркулирует антифриз и моторное масло.

Воздушный поток проходя сквозь ребра и соты радиатора, охлаждает масло, что довольно хорошо летом и не очень удобно зимой. Такое охлаждение при минусовых температурах привело бы к долгому прогреву мотора. Чтобы недопустить подобного сценария, в корпусе теплообменника есть масляный термостат, который работает по принципу системы охлаждения. Он открывается, когда температура масла достигает необходимой отметки, после чего циркуляция происходит по большому кругу.

Трехсекционный масляный насос

Сухой картер предусматривает наличие особенного насоса, который состоит из трех секций. Эти секции расположены на общем приводном валу, и соединены с коленвалом при помощи цепи. Грубо говоря, в трехсекционном насосе, по сути, работают три отдельных насоса. Благодаря разному диаметру звездочки можно регулировать передаточное число, которое напрямую связано с производительностью масляного насоса. В корпусе есть редукционный клапан, однако в отличие от классической системы с «мокрым картером», лишнее масло стекает не в поддон, а подается непосредственно на впуск маслонасоса.

Схема циркуляции масла

Как видно, зоны смазки оснащены отдельными магистралями обратного слива, при помощи которых масло собирается через всасывающие секции и перекачивается в масляный бак. Специальный нагнетательный насос создает давление в смазочной системе, он качает масло из резервуара.

Возврат масла в поддон осуществляется благодаря всасывающему модулю, производительность которого должна быть выше, чем у нагнетательной секции. Для лучшей подачи масла используются разделенные маслозаборники.

Масляный резервуар

Как я уже говорил, сухой картер позволяет избежать эффекта под названием «масляное голодание», поэтому в системе присутствует отдельный резервуар, в котором содержится масло, а подача и всасывание масла происходит эффективно без перебоев. При этом масло не пенится, а насос не рискует схватить воздух. Масло проходит через двухпоточную трубку, после чего из него удаляются газы. Дальше жидкость поступает в полость, в которой гасится пена и его колебания. Затем смазка подается в отстойник. Газы, а также пары, которые были отделены от смазки, поднимаются в верхнюю часть резервуара, в которой расположен маслоотделитель и система вентиляции картерных газов.

В классических системах, когда температура двигателя увеличивается во время перекачивания, масло может пениться, что снижает плотность, а также ухудшает качество масляной пленки. Смазка деталей происходит с перебоями, детали недополучают масло, в итоге их износ увеличивается.

Данная система имеет много преимуществ, однако оборудовать ею обычный серийный автомобиль будет довольно дорого. Кроме того, в этом, по сути, нет большой необходимости. Сухой картер — отличное решение для автоспорта, а также тех, кто любит экстрим и передвигается по пересеченной местности.

Для чего нужен картер в автомобиле?

При движении на автомобиле по дорогам разного качества, в том числе проселочным (полевым, лесным) существует большая вероятность зацепить днищем транспортного средства неровности. В результате наезда на булыжники, пни и другие препятствия без соответствующей «брони» можно серьезно повредить двигатель. Последствия такой аварии очень неприятные и затратные.

Назначение картера автомобиля

Картер силового агрегата крепится внизу блока цилиндров. В нем находится моторное масло и маслоприемник насоса. Масло используется для смазки и охлаждения коленвала, а также других деталей цилиндро-поршневой группы методом разбрызгивания. Газораспределительный механизм смазывается под давлением. Для слива отработки в нижней части картера предусмотрена пробка.

Система «сухого картера» двигателя: назначение и устройство

Итак, как уже было сказано выше, сухой картер является разновидностью систем смазки двигателя внутреннего сгорания. Сразу отметим, данная система активно используется в устройстве спортивных авто, некоторых внедорожников и определенных групп спецтехники.

Дело в том, что во время похождения резких поворотов на высокой скорости, при интенсивных оттормаживаниях и разгонах, на подъемах и спусках автомобиль кренится, раскачивается продольно и поперечно. При этом масло в поддоне привычной системы смазки с мокрым картером сильно расплескивается внутри поддона.

Система с сухим картером отличается тем, что масло находится не в картере, а в отдельном масляном баке. Такой подход исключает возможность вспенивания смазочной жидкости. К парам трения внутри двигателя смазку из бака подает нагнетающий насос, при этом стекающее в поддон масло немедленно выкачивается обратно в масляный бак при помощи откачивающего насоса. Получается, скопления масла в поддоне нет, то есть картер сухой.

Устройство системы сухого картера двигателя

Среди основных элементов следует выделить:

• бак для масла;
• нагнетающий насос;
• откачивающий насос;
• масляный радиатор;
• датчик температуры масла;
• датчик давления масла;
• масляный термостат;
• масляный фильтр;
• редукционные и перепускные клапаны;

Масляный резервуар (бак) может иметь разную форму (круглый, прямоугольный). Внутри бака реализованы специальные перегородки. Они выполняют задачу успокоителей масла, чтобы минимизировать его колебания при раскачке и исключить возможность вспенивания.

Также бак имеет вентиляцию. Основная функция, как и у системы вентиляции картера, состоит в том, чтобы эффективно удалить из масляного бака лишний воздух и газы, которые попадают туда вместе с моторным маслом из поддона.

Прежде всего, это позволяет наилучшим образом распределить вес, что очень важно для спортивных авто в плане управляемости. Еще возможность выбора места установки позволяет разместить данный элемент системы так, чтобы улучшить охлаждение бака и понизить температуру масла

Нагнетающий насос отвечает за подачу масла в систему смазки под давлением, при этом осуществляется прокачка смазки через масляный фильтр.

Насос зачастую стоит ниже бака с маслом, что позволяет на входе реализовать постоянное давление с учетом силы тяжести. За регулировку давления в системе отвечают редукционные и перепускные клапаны.

Откачивающий насос служит для того, чтобы масло, которое стекает в поддон, сразу откачивалось и снова поступало в масляный бак. Производительность такого насоса намного выше, чем нагнетающего. Конструктивно такой насос имеет несколько секций в зависимости от типа и особенностей двигателя.

Если двигатель высокофорсированный, в каждой секции катера стоит по одной насосной секции. На V-образных моторах также присутствует дополнительная секция, чтобы отдельно откачивать масло, которое поступает к механизму газораспределения. Аналогичная секция стоит и на ДВС с турбонаддувом, чтобы откачивать масло, которое смазывает турбонагнетатель.

Данная конструкция обеспечивает возможность поставить необходимое количество секций на одном валу. Насосы расположены снаружи на двигателе, их легко снять для ремонта или замены. Еще можно встретить конструкцию, когда откачивающий и нагнетающий насосы реализованы по отдельности. Такой подход позволяет избежать повышения температуры масла в баке в результате поступления уже нагретой смазки из поддона.

Добавим, что еще одной особенностью откачивающего насоса является то, что он отличаются сниженной чувствительностью к наличию воздуха в масле, вспениванию смазочной жидкости и т.п. Другими словами, эти насосы могут нормально всасывать масляную пену без потери производительности, чего не скажешь об обычных маслонасосах в системах с мокрым картером.

Масляный радиатор является радиатором жидкостного охлаждения. Данный элемент располагается между нагнетающим насосом и мотором. Еще одним вариантом может быть расположение между откачивающим насосом и масляным резервуаром.

В двух словах, если двигатель холодный, термостат в это время закрыт, что не позволяет недостаточно нагретому маслу попадать в радиатор

Другими словами, сначала важно, чтобы смазка как можно быстрее прогрелась и разжижилась в холодном ДВС. В дальнейшем открытие термостата происходит только после нагрева моторного масла до заданной температуры

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.