Картер двигателя что это такое фото

Что такое картер двигателя автомобиля

Достаточно много внимания уделяется ремонту и обслуживанию различных компонентов двигателя. Причём очень часто при обсуждении всех этих вопросов звучит такое понятие как картер.

Но оказывается, что далеко не все знают значение этого элемента конструкции двигателя. Многие автомобилисты не могут ответить, что это и зачем используется в автомобилях.

Хотя по факту любое транспортное средство, оснащённое двигателем внутреннего сгорания, комплектуется картером. Он считается одним из главных компонентов силовой установки, несмотря на то, что является неподвижным элементом.

Что это

Часто можно встретить ситуации, когда картером называют поддоны двигателя, где скапливается всё смазочное масло для мотора, коробки передач и пр. Но картер в действительности не является синонимом поддона.

Правильно называть картером нижнюю часть блока цилиндров, если говорить применительно к классическим силовым установкам, а не касаться радиальных, лежачих, оппозитных и прочих не совсем стандартных двигателей. В картере предусмотрена специальная полость, которая предназначена для размещения внутри неё важного и необходимого кривошипно-шатунного механизма, то есть КШМ.

А вот поддон выступает в качестве ёмкости для моторного масла. Он имеет непосредственное отношение к картеру, поскольку поддон крепится к нему в нижней части.

У картера предусмотрено условное разделение на верхнюю и нижнюю часть. Как раз в нижнем отсеке картера располагается закреплённый поддон, где скапливается моторная смазка в периоды, пока двигатель не запущен.

Справедливо называть картер основным элементом корпуса силового агрегата. Внутреннее пространство изолировано, что позволяет создавать наиболее объёмную полость в моторе. Внутри картера находится коленвал, а верхняя часть служит для размещения блока цилиндров.

То есть фактически поддон-картер можно считать корпусом ДВС, в состав которого входит масляный поддон.

Расположение и назначение

Разобравшись в том, что такое картер для автомобиля, можно немного уделить внимание вопросам его размещения и функционального назначения.

Начнём с того, где именно находятся картеры силовых установок. Они располагаются там же, где и сам двигатель, поскольку являются его составной и неотъемлемой частью.

Картер выступает в качестве пространства между поддоном и коленвалом двигателя. Именно внутри этого пространства располагается кривошипно-шатунный механизм и осуществляет своё движение. По факту такой элемент как поддон-картер двигателя находится в моторе. То есть вопрос о том, где он находится, не совсем корректный.

Поскольку в картере имеется расположенная для сбора масла ёмкость (поддон), очень часто оба элемента описывают одним понятием. Но в действительности поддон выступает составной частью рассматриваемой конструкции.

Немного истории

Появлению такого незаменимого конструктивного элемента двигателя мы обязаны американскому инженеру. Именно в его честь была названа деталь, поскольку специалиста звали Харрисон Картер.

Свою идею инженер реализовал очень давно. Произошло это в далёком 1889 году.

Харрисон Картер

Но самое интересное здесь то, что изначально задумка Харрисона не имела совершенно никакого отношения к автомобильным двигателям. Тогда он создавал ёмкость, которая наполнялась смазочным материалом, сугубо для использования на обычных велосипедах.

За счёт резервуара, в котором можно было хранить смазку, цепь велосипеда постоянно находилась в смазочной жидкости. Тем самым повышалась эффективность и работоспособность механизма.

А поскольку ёмкость была закрытой, то резервуар, в результате называющийся картером, защищал цепь велотранспорта от проникновения в неё различных загрязнений, мусора и влаги.

Уже через некоторое время идею Картера позаимствовали автомобильные инженеры. Так начали появляться машины с закрытым защитным резервуаром. Постепенно конструкцию совершенствовали и дорабатывали. Но сама идея и основа была взята от защиты для велосипедной цепи.

Вот такое оригинальное изобретение своего времени оставило огромный след во всей автомобильной промышленности.

Устройство и используемые материалы

Картеры принято классифицировать по их способы установки на блок цилиндров. Но также не стоит забывать о различия в устройстве и используемых материалах.

Чаще всего встречаются конструкции, изготовленные на основе алюминиевого сплава и нержавеющей стали. Крайне редко, и скорее на старых автомобилях, используются чугунные изделия. Хотя раньше чугун активно применяли при производстве автомобильных картеров и поддонов.

Но чугун утратил свою актуальность. Причина в слишком большой массе получаемой конструкции. Потому было принято решение перейти на более легковесные элементы из сплавов.

Одним только металлом ассортимент картеров не ограничивается. Всё чаще на современных автомобилях, особенно европейского производства, устанавливаются пластиковые детали. Только не стоит воспринимать такие элементы как крайне хрупкие и ломкие, что характерно для обычного пластика.

Для поддонов применяют специальные полимерные составы, которые отличаются повышенной прочностью, устойчивостью к высоким температурам и механическим повреждениям. Но без дополнительной защиты эксплуатировать машины с пластиковыми картерами в условиях бездорожья или при плохих дорогах не рекомендуется. Придётся хорошо постараться, чтобы повредить даже полимерный поддон. Но всё же вероятность есть.

Что же касается устройства, то тут нет ничего сложного. Учитывается внешний вид конструкции. На большинстве автотранспортных средств такой элемент как поддон-картер выполнен в виде резервуара или ёмкости прямоугольной формы сравнительно небольшого размера. Также зачастую его цвет чёрный.

Чтобы обеспечить дополнительную защиту для автомобильного установленного картера, его закрывают листами из металла или специального ударопрочного пластика. Именно такие листы называются защитой картера.

В некоторых конструкциях поддон-картеров предусмотрены так называемые рёбра жёсткости. Если они и присутствуют, то располагаются по всей его поверхности. Такие рёбра предназначены для обеспечения дополнительной жёсткости всей конструкции, когда на картер возлагаются дополнительные функции.

Разновидности

Все картеры, которыми оснащают автомобили, можно разделить на две категории в зависимости от того, на каком именно силовом агрегате они устанавливаются.

Потому принято отдельно рассматривать конструкции для:

двухтактных ДВС;
четырёхтактных силовых установок.

Разница в конструкции картера обусловлена различиями в устройстве самих ДВС. Поддоны бывают разъёмными и неразъёмными. Зачастую поддон выступает как составной элемент картера, а не просто служит для сбора смазочного масла.

Двухтактные двигатели

Особенность изобретения Ф. Картера для двухтактного двигателя заключается в том, что картер и мотор являются одним целым. Это неотъемлемый элемент корпуса и один из компонентов системы питания силового агрегата.

Именно внутри картера происходит процесс подготовки топливовоздушной смеси. После этого смесь движется в цилиндры силового агрегата. Это одно из отличий в сравнении с четырёхтактным аналогом.

Также двухтактные моторы отличаются тем, что здесь масло контактирует непосредственно с топливом. При приготовлении смеси для цилиндров картер позволяет питать двигатель, а также параллельно смазывать элементы цилиндропоршневой группы.

Двухтактный дизельный двигатель

Подобное устройство системы приводит к тому, что внутри силового агрегата смешивается горючее и смазочное масло. Этим объясняется повышенная дымность и более тёмный цвет образующегося и выходящего через выхлопную трубу дыма. Выхлоп отличается синеватым оттенком, что является характерной особенностью моторов на мототехнике. Именно там продолжают использовать двухтактные моторы, в отличие от автомобилей.

На двухтактных моторах ресурс свечей зажигания значительно ниже по сравнению с четырёхтактным конкурентом. Двухтактные ДВС уже практически не встречаются на автомобилях, а также от них отказываются производители мототранспорта.

Картер и четырёхтактный двигатель

В случае с четырёхтактными моторами картеру отводится второстепенная или вспомогательная роль. Чаще всего тут картер нужен только в качестве ёмкости для сбора масла, не более того.

Объяснить такое решение не сложно. Современные четырёхтактные моторы не приветствуют попадания масла в цилиндры. Потому у них выхлоп обладает меньшей дымностью и более светлым цветом. Состав выхлопа получается чище и экологичнее.

Важным компонентом четырёхтактника в плане очистки выхлопных газов выступает катализатор. Сейчас он устанавливается практически на все современные автомобили с ДВС.

Особенности сухих картеров

Всё сказанное выше касалось непосредственно автомобилей, на которых используется мокрый поддон-картер. Это наиболее распространённая система смазки, применяемая на гражданском автотранспорте.

Но если говорить о картерах, то нельзя не отметить существование такого понятия как сухой картер. Здесь, в отличие от традиционных решений, в поддоне смазка отсутствует.

Сухие системы используются преимущественно в конструкциях гоночных автомобилей, спортивных машин и на некоторых внедорожниках. Объяснить такое решение инженеров достаточно просто. Когда автомобиль передвигается на высокой скорости, резко входит в повороты, быстро ускоряется и так же активно тормозит, либо взбирается на возвышенности, масло плещется по всему мотору, от одного края к другому.

Из-за таких ситуаций возникает высокая вероятность того, что маслоприёмник будет оголяться. При этом сам смазочный материал, в качестве которого выступает моторное масло, пенится. Если это произойдёт, двигатель столкнётся с такой проблемой как масляное голодание. Параллельно упадёт давление в системе.

Результатом подобных ситуаций становится сначала перегрев двигателя, а в дальнейшем его полный выход из строя со всеми вытекающими последствиями.

Система сухого картера

Сухой поддон-картер отличается тем, что в конструкции двигателей имеется специальный резервуар. Он служит для размещения всего смазочного материала. Конструктивно ёмкость разработана таким образом, чтобы процесс взбалтывания становился невозможным, даже при экстремальных условиях.

А чтобы каждый узел мог получать смазку и дополнительное охлаждение маслом, жидкость подаётся на них с помощью насоса. Во время работы смазка постепенно стекает в поддон. Чтобы масло снова оказалось в резервуаре, предусмотрен всасывающий модуль. Именно он отвечает за приём стекающего из мотора масла обратно в ёмкость. Далее насос повторно выполняет свою работу. Цикличность этого процесса гарантирует смазку всех необходимых элементов, но при этом отсутствуют недостатки, характерные для мокрого типа картера.

Можно выделить несколько основных преимуществ, которые характеризуют сухие типы автомобильных поддон-картеров:

исключается такая проблема как масляное голодание;
сам картер обладает меньшими геометрическими размерами;
снижен центр тяжести двигателя;
масло лучше охлаждается;
двигатель получает небольшую прибавку в мощности, поскольку снижается сопротивление смазки коленвалу.

Но параллельно использование системы сухого картера приводит к тому, что конструкция усложняется, двигатель становится сложнее в обслуживании и ремонте. Дополнительно увеличивается общий вес автомобиля. Всё это приводит к тому, что машины с сухими картерами, при прочих равных, дороге классических решений с картерами мокрого типа.

Во многом из-за этих имеющихся недостатков и отсутствия необходимости, в гражданских автомобилях сухие системы практически не используются. В них нет острой потребности. Мокрые картеры прекрасно справляются со своими задачами, они проще в изготовлении и легче в обслуживании.

Можно с уверенностью говорить о том, что картер является не просто неотъемлемой частью любого двигателя, работающего по принципу внутреннего сгорания топливовоздушной смеси. Это ещё и очень важный компонент, выполняющий свои задачи для обеспечения надёжной, бесперебойной и беспроблемной работы силовой установки.

Конструктивно эти элементы могут несколько отличаться друг от друга, но принцип их работы примерно везде одинаковый. Разница хорошо заметна только в случае с мокрыми и сухими системами картеров. Но поскольку обычные серийные машины крайне редко оснащаются сухим типом, в подавляющем большинстве случаев речь идёт именно о мокрых масляных картерах транспортных средств.

Картер двигателя - Википедия

Двигатель Де Дион-Бутон (около 1905 г.) с картером, образованным из отдельных отливок верхней и нижней половин ^[1]

Картер - это корпус коленчатого вала в поршневом двигателе внутреннего сгорания. В большинстве современных двигателей картер встроен в блок двигателя.

Двухтактные двигатели обычно используют конструкцию сжатия картера, в результате чего топливно-воздушная смесь проходит через картер двигателя перед поступлением в цилиндр (ы).Эта конструкция двигателя не включает масляный картер в картере.

Четырехтактные двигатели обычно имеют масляный поддон в нижней части картера, и большая часть масла двигателя удерживается в картере. Топливно-воздушная смесь не проходит через картер в четырехтактном двигателе, однако небольшое количество выхлопных газов часто поступает в виде «обдува» из камеры сгорания.

Картер двигателя часто образует нижнюю половину шеек коренных подшипников (при этом крышки подшипников образуют другую половину), хотя в некоторых двигателях картер полностью окружает шейки главных подшипников.

Двигатель с открытым коленчатым валом не имеет картера. Эта конструкция использовалась в ранних двигателях и остается в использовании в некоторых больших дизельных двигателях, таких как используемые на судах.

Двухтактные двигатели [править]

Двухтактный картер-компрессионный двигатель

Картер-компрессия [править]

Многие двухтактные двигатели используют конструкцию сжатия картера, где частичный вакуум втягивает топливовоздушную смесь в двигатель при движении поршня вверх. Затем, когда поршень движется вниз, впускное отверстие открывается, и сжатая топливно-воздушная смесь выталкивается из картера в камеру сгорания.^[2]

Конструкции сжатия картера часто используются в небольших бензиновых (бензиновых) двигателях для мотоциклов, генераторных установок и садовой техники. Эта конструкция также использовалась в некоторых небольших дизельных двигателях, однако она встречается реже.

Обе стороны поршня используются в качестве рабочих поверхностей: верхняя сторона представляет собой силовой поршень, нижняя сторона действует как насос. Поэтому впускной клапан не требуется. В отличие от других типов двигателей, в картер не поступает масло, поскольку оно обрабатывает смесь топлива и воздуха.Вместо этого двухтактное масло смешивается с топливом, используемым двигателем, и сжигается в камере сгорания.

Смазка картера двигателя [править]

Большие двухтактные двигатели не используют сжатие картера, а вместо этого используют отдельный продувочный вентилятор или нагнетатель для всасывания топливно-воздушной смеси в камеру сжатия. Поэтому картеры двигателя похожи на четырехтактный двигатель в том смысле, что они используются исключительно для смазки.

Четырехтактные двигатели [править]

Четырехтактный двигатель - масло показано желтым цветом внизу

Большинство четырехтактных двигателей используют картер, который содержит смазочное масло для двигателя, в качестве системы мокрого картера или менее распространенной системы сухого картера.В отличие от двухтактного двигателя (сжатия картера), картер в четырехтактном двигателе не используется для топливно-воздушной смеси.

Циркуляция масла [править]

Моторное масло рециркулирует вокруг четырехтактного двигателя (а не сжигает его, как это происходит в двухтактном двигателе), и большая часть этого происходит внутри картера. Масло хранится либо в нижней части картера (в двигателе с мокрым картером), либо в отдельном резервуаре (в системе с сухим картером). ^[3] Отсюда масло сжимается масляным насосом (и обычно проходит через масляный фильтр), прежде чем оно впрыскивается в коленчатый вал и подшипники шатуна на стенки цилиндра, и в конечном итоге стекает в дно картер.^[4]

Даже в системе с мокрым картером коленчатый вал имеет минимальный контакт с маслом в картере. В противном случае высокоскоростное вращение коленчатого вала приведет к вспениванию масла, что затруднит перемещение масляного насоса, что может привести к смазыванию двигателя. ^[5] Масло из отстойника может выплеснуться на коленчатый вал из-за перегрузок или неровных дорог, что называется ветром. ^[6]

Вентиляция дымовых газов [править]

Несмотря на то, что поршневые кольца предназначены для герметизации камеры сгорания от картера, некоторые газы сгорания обычно выходят из поршневых колец и попадают в картер.Это явление известно как обдув . ^[7] Если эти газы накапливаются в картере, это может вызвать нежелательное повышение давления в картере, загрязнение масла и ржавчину от образования конденсата. ^[8] Чтобы предотвратить это, современные двигатели используют систему вентиляции картера для удаления газов сгорания из картера. В большинстве случаев газы проходят через впускной коллектор.

Открытые коленчатые двигатели [править]

Двигатель Gardner 0 стационарный (щиток выполняет функцию защитного экрана, однако коленчатый вал закрыт не полностью).

Ранние двигатели были в стиле «открытый коленчатый», то есть закрытого картера не было. Коленчатый вал и связанные с ним детали были открыты для окружающей среды. Это создавало грязную среду, поскольку брызги масла от движущихся частей не содержались. Другим недостатком было то, что грязь и пыль могли попасть на движущиеся детали двигателя, вызывая чрезмерный износ и возможную неисправность двигателя. Частая чистка двигателя требовалась для поддержания его в нормальном рабочем состоянии.

Некоторые двухтактные дизельные двигатели, такие как большие тихоходные двигатели, используемые на судах, имеют картер в качестве отдельного пространства от цилиндров или в качестве открытой кривошипа.Пространства между поршнем крестовины и коленчатым валом могут быть в значительной степени открыты для доступа для технического обслуживания.

См. Также [править]

Список литературы [править]

Что такое картер? (с изображениями)

Картер представляет собой внутреннюю часть двигателя внутреннего сгорания и представляет собой просверленную металлическую раму, в которой размещены несколько деталей, в частности коленчатый вал. Его основной универсальной функцией является защита коленчатого вала и шатунов от мусора. В простых двухтактных двигателях картер выполняет несколько функций и используется в качестве камеры наддува для топливовоздушной смеси. В более сложных четырехтактных конструкциях он изолирован от этой смеси поршнями и вместо этого работает в основном для хранения и циркуляции масла.В четырехтактном двигателе он расположен ниже блока цилиндров и в обоих типах состоит из самой большой физической полости двигателя.

Картер двигателя представляет собой просверленный металлический каркас, в котором находятся несколько частей, в частности коленчатый вал.

Большинство современных картеров изготовлены из алюминия, что обеспечивает легкую, но прочную конструкцию, способную выдерживать давление, оказываемое при нормальной работе двигателя.В безнаддувных четырехтактных двигателях, то есть в двигателях, которые не оснащены турбокомпрессором , желательно, чтобы в корпусе находился небольшой уровень давления, чтобы не допустить попадания пыли и других потенциально вредных частиц, сохраняя при этом правильное расположение масла. Все двигатели, как часть их нормальной работы, позволяют небольшому количеству несгоревшего топлива и выхлопных газов выходить в картер. Этот коллективный материал известен как , взорванный .

Чистое масло имеет решающее значение для картера.

Клапан принудительной вентиляции картера или клапан PCV, как правило, используется как часть общей системы контроля давления, чтобы регулировать количество обдува, выбрасываемого из картера. Проходя через клапан PCV, вытесненный продувочный поток возвращается через систему обратно в деталь, известную как впускной коллектор , где он повторно используется в процессе сгорания. Эта конструкция была частично принята законодательным стимулом, поскольку более ранние конструкции не были заключены и позволяли обдуву выходить непосредственно из двигателя, нанося значительный ущерб окружающей среде.Системы PCV не используются в двухтактных двигателях, так как все обдува сгорает при нормальном потоке воздуха и топлива.

Узнайте, как вы можете сэкономить до 257 долларов в месяц с помощью этих простых инструментов.

Правильный уход за картером и его внутренними компонентами необходим для бесперебойной работы двигателя.Поддержание необходимого количества чистого масла крайне важно, и его можно измерить с помощью простого инструмента, известного как , щуп , простой отрезок металла, который наглядно показывает уровень масла. Регулярная проверка показывает, сколько масла присутствует, несгоревшее топливо, которое накапливается в картере, может отрицательно повлиять на качество смазочного масла, поэтому регулярные замены масла жизненно необходимы. Кроме того, неправильно сломанный двигатель или двигатель с сухими, с трещинами поршневыми уплотнениями может позволить слишком большому количеству газа просочиться через поршни в картер двигателя, создавая опасно высокие уровни давления, которые могут привести к повреждению и выходу из строя двигателя.Ранние симптомы выхода из строя уплотнений включают утечку масла через клапан PCV или за пределы щупа.

Quick Tech: преимущества снижения давления в картере | Часть 1

Не секрет, что более высокое давление наддува приводит к повышению крутящего момента и выходной мощности. Поднимите давление наддува, получите больше мощности. Хотя многие понимают достоинства повышения давления воздуха, поступающего в цилиндры, все меньше понимают преимущества снижения давления внутри картера. В то время как многие высококлассные гоночные классы от Формулы-1 до Pro Stock используют системы смазки с сухим картером, которые управляют картером двигателя при отрицательном давлении (вакууме), лишь немногие гоночные автомобили начального уровня и даже меньшее количество уличных автомобилей получают выгоду от отрицательного давления в картере от сухого состояния. масляная система картера.Стоимость и сложность системы смазки с сухим картером делает ее недоступной для многих. К счастью, преимущества снижения давления в картере также могут быть достигнуты с помощью более простых и экономически эффективных средств.

Текст Майкла Феррары // Фотографии Джо Синглтона // Иллюстрации Пола Лагетта

Оптимизированные системы вентиляции картера и добавление вакуумного насоса могут снизить положительное давление в картере до нуля (атмосферное) или даже до отрицательного значения (вакуум).Эти решения могут быть реализованы по цене от 100 до 1500 долларов. Даже для высокопроизводительных систем это может составлять менее 25% стоимости смазочного раствора с сухим картером. Для тех, кто может позволить себе такие расходы, ничто не заменит хорошо спроектированную, высококачественную систему сухого поддона и все преимущества, которые могут быть доставлены. Для остальных из нас преимущества более дешевых альтернатив стоят своих затрат. Если для снижения давления в картере используется решение, получается «свободная мощность.Это «бесплатно» в том смысле, что не нужно сжигать дополнительное топливо для реализации мощности. Вместо этого, пониженное давление в картере просто освобождает или реализует новую мощность из-за увеличения КПД двигателя и снижения потерь мощности.

Заводская система вентиляции картера имеет конструкцию с принудительной вентиляцией картера. На холостом ходу и под высоким вакуумом клапан PCV использует вакуум двигателя, чтобы снизить давление в картере до нуля. Однако, когда вакуум впускного коллектора равен нулю (или находится под повышением), вакуум для впускного коллектора не снижает давление в картере, поэтому давление направляется на впуск компрессора.В большинстве случаев это создаст положительное давление в картере порядка от 3 до 6 фунтов на квадратный дюйм, грабя производительность.

Решение для вторичного рынка, такое как уловительная банка Buschur Racing Pro Plus R35GT-R, устраняет положительное давление в картере, выпуская давление в картере в атмосферу через вентилируемую крышку. Более низкие давления в картере (от 0 до 1 фунт / кв.дюйм) приводят к улучшению кольцевого уплотнения и повышению производительности, как правило, порядка увеличения мощности на 2-3 процента.Система также устранила проблему введения масла из картера во впускные отверстия компрессора, заправочный трубопровод и промежуточный охладитель.

Масляная система с сухим картером или вакуумный насос с приводом от шкива могут настолько эффективно откачивать давление в картере, что могут создавать вакуум. В большинстве случаев вакуум обычно регулируется от -5 до -20 дюймов ртутного столба. Отрицательное давление в картере (например, вакуум) дополнительно улучшает кольцевое уплотнение. Производительность обычно увеличивается на порядок от 3 до 6 процентов.

Понимание того, как формируется давление в картере, является ключом к пониманию того, как его можно снизить. В первой части серии «Меньше давления, больше производительности» мы определим давление в картере и его причины, прежде чем определять методы снижения или устранения давления в картере. Чтобы продемонстрировать реальные результаты, мы протестируем простое решение на нашем Проекте R35 и увидим величину результатов.

Что такое давление в картере? Проще говоря, это давление выше атмосферного (или положительное давление) в картере вашего двигателя.Если бы вы поместили датчик давления или манометр на картер вашего двигателя, вы могли бы измерить величину давления в картере, которое развивается в вашем двигателе. По предложению Дэвида Бушура мы добавили датчик давления к нашему dyno для измерения давления в картере на любом автомобиле, который мы тестировали dyno. На двигателях, использующих заводскую систему вентиляции картера (PCV или систему «принудительной вентиляции картера»), мы обычно измеряем пиковое давление в картере порядка 2,5-6,0 фунтов на квадратный дюйм, когда двигатель работает в нормальном режиме.

Фактическое давление в картере можно записать, поместив фитинг в заводскую крышку маслозаливной горловины и измерив давление с помощью стандартного датчика давления. Теперь мы регистрируем каждый двигатель с каждого автомобиля, зарегистрированного в DSPORT.

Так что же вызывает давление в картере? В большинстве случаев давление в картере не связано с движением поршней вверх и вниз в цилиндре. Это связано с тем, что для каждого поршня, движущегося вниз по цилиндру (потенциально уменьшающего размер картера и увеличивающего давление), существует другой поршень, движущийся вверх в цилиндре (увеличивающий объем картера и уменьшающий давление).Следовательно, объем картера остается довольно постоянным в любое время. Хотя на некоторых конструкциях двигателей имеется фактическая разница в объеме картера двигателя за счет вращения коленчатого вала из-за углов шатуна и других факторов (рядные четыре цилиндра имеют разный объем картера с горизонтальным или вертикальным вращением коленчатого вала), основная часть увеличения давление в картере фактически приходит откуда-то еще. Фактически, основным источником давления в картере является утечка давления сгорания в цилиндрах мимо колец.Это явление часто называют «ударом»; ссылаясь на тот факт, что часть давления сгорания проходит через кольцевое уплотнение в цилиндре. Конечно, целью всегда должно быть максимальное повышение качества кольцевого уплотнения (см. «Улучшение боковой панели кольцевого уплотнения»), но необходимо понимать его влияние на то, что утечка давления сгорания необходима, чтобы понять преимущество сниженного давления в картере.

Когда давление в картере двигателя может быть уменьшено, сведено к нулю или даже сделано меньше нуля (вакуум), происходят хорошие вещи.Пониженное давление в картере улучшает уплотнение колец в цилиндре. Повышенный перепад давления на поршневых кольцах приводит к улучшению кольцевого уплотнения. В применениях с турбонаддувом противодавление выхлопных газов, как правило, выше, чем давление в картере двигателя, поэтому ход выпуска отработавших газов имеет небольшие проблемы с кольцевым уплотнением из-за перепада давления. Даже при применении с полным двигателем перепад давления на кольцах будет высоким во время сжатия и ударов. К сожалению, перепад давления во время такта впуска может быть настолько низким, что кольцо не может создать идеальное уплотнение в канавке при высоком давлении в картере.Имея нулевое давление или, еще лучше, вакуум (меньше атмосферного нуля), улучшается кольцевое уплотнение во время такта впуска. Фактически, некоторые из проблем, связанных с потерей уплотнительного кольца при более высоких оборотах двигателя или при использовании более толстых колец, могут быть устранены, когда в картере находится вакуум, а не давление. На самом деле, лучшие разработчики двигателей всегда учитывают тип системы смазки и величину давления в картере (положительное, нулевое или вакуумное), которое ожидается при выборе комплекта колец для конкретного применения.

Почти во всех современных двигателях внутреннего сгорания используется система смазывания масляного картера и система вентиляции картера, которая обеспечивает положительное давление в картере двигателя практически при любых условиях эксплуатации. В тех случаях, когда присутствует высокий вакуум во впускном коллекторе (холостой ход, крейсер с малой дроссельной заслонкой и замедление), клапан PCV (по существу, односторонний обратный клапан) в системе позволяет сбросить давление в картере во впускном коллекторе (вакуум в впускной коллектор помогает отводить давление из картера).В условиях работы, когда вакуум во впускном коллекторе ниже абсолютного давления по отношению к давлению в картере, давление в картере едва измеряется. Это относится к двигателю в хорошем механическом порядке. Двигатели с чрезмерным износом цилиндров или плохим кольцевым уплотнением могут создавать высокое давление в картере даже при высоком уровне вакуума во впускном коллекторе.

В ситуациях, когда вакуум во впускном коллекторе падает до нуля или превращается в положительное давление (в режиме «наддува»), односторонний клапан PCV закрывается, и двигатель становится зависимым от другого средства сброса давления в картере.Это другое средство на большинстве автомобилей с турбонаддувом включает подачу положительного давления в картере во впускные трубы компрессора. Эти впускные трубки компрессора могут находиться под атмосферным давлением или под небольшим вакуумом. Хотя эта система может помочь снизить положительное давление в картере, у нее есть недостатки. Поток паров картера во впускные трубы компрессора содержит масляный туман и пары, которые часто конденсируются во впускном канале турбокомпрессора, секции турбокомпрессора или в трубопроводах промежуточного или промежуточного охладителя.Наличие этой пленки масла, накапливающейся в промежуточном охладителе, снижает его эффективность.

До начала 1960-х годов система эвакуации картера на транспортных средствах просто выходила в атмосферу через несколько «сапунов». В некоторых случаях дорожные тяговые трубы использовались вместе с сапунами для создания некоторого отрицательного давления (вакуума) в системе, когда транспортное средство было на скорости. Когда люди стали беспокоиться о загрязнении, эти системы исчезли, и положительная система защиты картера стала стандартом.

Хотя система с атмосферной вентиляцией может показаться сырой и ее можно легально использовать только на гоночных / внедорожных транспортных средствах, этот тип простой системы снизит давление в картере большинства двигателей до уровня, близкого к атмосферному (без манометрического давления), если его правильно спроектировать. , Система Buschur Racing Pro Plus GT-R Oil Catch Can является примером хорошо разработанного решения для вентилируемых в атмосферу R35 GT-R. Эта система связывает крышки клапанов и заливную горловину моторного масла в централизованное место для улавливания, которое сбрасывает все давление в картере в атмосферу.

Лучшее кольцевое уплотнение повышает производительность и эффективность любого поршневого двигателя. Производители, машинисты и разработчики двигателей знают, что круглые цилиндры, более плоские канавки поршневых колец, более тонкие поршневые кольца и улучшенная отделка цилиндров - все это может способствовать улучшению кольцевого уплотнения в цилиндре. Качество кольцевой печати может иметь отношение к курице и яйцу. Всякий раз, когда улучшается кольцевое уплотнение, в картер двигателя помещается меньше обдува.Следовательно, давление в картере также уменьшается. Более низкие давления в картере улучшают качество кольцевого уплотнения. В конце концов, лучшая возможная кольцевая печать - это цель. При разработке и сборке двигателей в нашем подразделении Club DSPORT используется ряд процессов для обеспечения максимально возможного качества кольцевого уплотнения. Эти процессы и процедуры включают в себя:

• Хонингование цилиндра с помощью оптимизированной хонинговальной пластины (например, моментной пластины): этот процесс исправляет искажение отверстия, возникающее, когда головка цилиндра крепится болтами к блоку.Конечным результатом является круглый цилиндр.

• Оптимизация отделки цилиндра с помощью профилометра: подготовка поверхности цилиндра к идеальным условиям невозможна без использования профилометра. Процесс хонингования занимает в 3-4 раза больше обычного времени, поэтому вы должны заплатить от 100 до 150 долларов за цилиндр за станку точного станка, у которого есть инструменты и знания, чтобы сделать это правильно. В результате этого процесса поверхность цилиндра оптимизирована для материала и отделки поршневых колец.

• Выбор поршня: хотя многие поршни выглядят одинаково, критические размеры, которые не видны невооруженным глазом, будут определять способность поршня удерживать кольца плоскими и правильно работать в двигателе. Более плоские и более параллельные кольцевые канавки просто обеспечивают лучшее кольцевое уплотнение. Зазоры и допуски в кольцевых канавках также являются важным фактором. Для оптимального кольцевого уплотнения, кольцевые канавки должны обрабатываться с учетом конкретного кольца.

Выбор кольца: при прочих равных условиях более тонкое кольцо обеспечивает лучшее кольцевое уплотнение, чем более толстое кольцо.Это связано прежде всего с двумя причинами. Во-первых, более тонкие кольца легче и имеют меньшую инерцию. При высоких оборотах двигателя более легкие кольца не будут смещаться в канавках колец, поскольку поршень меняет направление. Во-вторых, более тонкие кольца лучше соответствуют неровностям отверстия. Так почему же не каждый двигатель работает с самыми тонкими кольцами? Компромисс в снижении давления - это способность передавать тепло от поршня к стенке цилиндра. Более тонкое кольцо должно быть выбрано из превосходных материалов с превосходными покрытиями из-за повышенных тепловых нагрузок, которые оно выдержит.Когда используются более тонкие поршневые кольца, другие средства охлаждения поршней (то есть поршневые масляные брызги) необходимы для продления срока службы поршней и колец.

Если вы ищете преимущества использования отрицательного давления в картере, но не можете позволить себе масляный раствор с сухим картером, изучите вакуумный насос. Правильно спроектированная система вакуумных насосов может доставлять вакуум в картере как сухой картер.

Чтобы еще больше снизить давление (до состояния вакуума), можно использовать вакуумный насос на вашем двигателе.Moroso является одним из самых популярных источников для этих решений. Moroso предлагает линейку, которая включает как 3-, так и 4-лопастные вакуумные насосы, различные кронштейны и ряд вариантов шкивов. Так как многие из готовых кронштейнов предназначены для популярных отечественных двигателей, есть вероятность, что вам придется изготовить кронштейн, чтобы подогнать его. Во второй части этой серии мы рассмотрим выбор и настройку вакуумного насоса на обычном двигателе с мокрым картером.

Перед установкой масляного уловителя Buschur Racing Pro Plus GT-R мы провели испытания нашего проекта R35 для определения базовой мощности.Наш проект R35 оснащен заводским двигателем и заводскими турбокомпрессорами с полным комплектом деталей с болтовым креплением под управлением блока управления MoTeC M1. Работая на насосе E85, мы настроили двигатель для обеспечения максимальной мощности с заводскими турбокомпрессорами. Заводские турбокомпрессоры разряжены и не могут удерживать давление наддува до красной линии.

В дополнение к регистрации лошадиных сил, мы также записали давление наддува и давление в картере. С заводской системой вентиляции картера пиковое давление в картере достигло 4.4psi. Пиковое давление наддува зарегистрировано при 24,3 фунт / кв. Дюйм, в то время как давление наддува при пиковой мощности составило 17,9 фунт / кв.дюйм. Пик колесной лошадиной силы зарегистрирован 633,84 лошадиных сил.

Изучив данные, мы заметили, что пиковые давления в картере двигателя возникают при оборотах двигателя, которые коррелируют с пиковой выходной мощностью. Поскольку пиковый выходной крутящий момент возникает, когда давление в цилиндре также максимально, это подтверждает уверенность в том, что на давление в картере больше всего влияет утечка давления в цилиндре через кольца (обдув).

Система Buschur Racing Pro Plus R35 GT-R Catch Can содержит все необходимые детали для преобразования системы картера OEM в вентилируемую систему для повышения производительности.

Всегда стремясь приобрести новые навыки, наш стажер по графическому дизайну Микико Акаоги воспользовался возможностью установить маслосборную емкость Buschur Racing Pro Plus GT-R. Вы можете найти видео о ее установке на DSPORTMAG.com или на канале DSPORT на YouTube. Процесс был довольно простым и понятным.По сути, новая система завершает соединение между входами компрессора и картером (теперь масло не может попасть в систему наддувочного воздуха из картера). Трубки картера, которые ранее питали входы компрессора, перенаправляются в уловитель. Дополнительный порт идет к специальной крышке маслозаливной горловины, которая обеспечивает один дополнительный канал для давления в картере, чтобы отводить его в уловитель. Система имеет исключительную посадку, и для ее установки требуются только простые ручные инструменты и около часа времени.

После установки пришло время посмотреть, могут ли быть реализованы какие-либо различия. Опять же, мы записали мощность, давление наддува и давление в картере. С новой системой защиты картера, которая выходит в атмосферу (опять же, это только для бездорожья, гонок из-за увеличения выбросов), пиковое давление в картере снизилось до менее 1,0 фунта на кв. Неожиданно пиковое давление наддува также немного упало. Пиковое давление наддува снизилось на 0,7 фунта / кв. Дюйм, зарегистрировав пик 23,5 фунта на квадратный дюйм, в то время как давление наддува при пиковой мощности снизилось примерно до 0.5 фунтов на квадратный дюйм, опуская его до 17,45 фунтов на квадратный дюйм. Несмотря на более низкое давление наддува, пиковая мощность все еще увеличилась до 644,08. Это представляло собой увеличение почти на 10 лошадиных сил. Если бы мы смогли выровнять ускорение до пика в 17,9 фунтов на квадратный дюйм, мощность была бы чуть выше 653 лошадиных сил. Это могло бы составить около 20 лошадиных сил или около 3,0% от общей мощности двигателя. В приложениях с нестабильными турбинами будет реализован солидный прирост в 3,0 процента или около 20 лошадиных сил на 650-сильном VR38.На VR38 мощностью 1000 лошадиных сил ожидайте увидеть приближение ближе к отметке 30 лошадиных сил.

Наше тестирование комплекта Buschur Racing Pro Plus Catch Can, установленного на нашем Project R35, показывает, что при таких же уровнях наддува можно ожидать прироста мощности на 3,0%. Это около 20 лошадиных сил на 600 лошадиных сил VR38 или 30 на 1000 лошадиных сил. Поскольку кольцевое уплотнение улучшено и требования к воздушному потоку двигателя улучшатся, не удивляйтесь, увидев падение давления наддува 0.5 ~ 1,0 фунт / кв.дюйм при том же рабочем цикле сточной заслонки. Мы поняли около 10 лошадиных сил при давлении наддува, которое было на 0,5 фунтов на квадратный дюйм ниже. Компенсируя потерю давления наддува, мы получили бы 20 лошадиных сил, что в точности соответствует внутренним результатам Buschur Racing.

Полученные нами независимые результаты практически идентичны результатам, полученным Buschur Racing. На R35 GT-R, производящем 580 л.с., было получено 22 дополнительных лошадиных силы, когда давление наддува было одинаковым.Показания давления в картере также были в том же духе, когда они упали с диапазона 4,5 фунта на квадратный дюйм до уровня ниже 1 фунта на квадратный дюйм.

Маслосборник Buschur Racing Pro Plus GT-R может обеспечить неплохой прирост производительности, одновременно обеспечивая важные вторичные преимущества (больше не требуется масло во впускное отверстие компрессора, трубы промежуточного охладителя или промежуточный охладитель). При хорошо спроектированной вентилируемой системе аналогичные преимущества должны получаться всякий раз, когда можно снизить положительное давление в картере. Итак, насколько лучше будет работать двигатель, если картер двигателя фактически находился в состоянии вакуума (давление ниже атмосферного)? Это то, что мы собираемся исследовать в нашей следующей статье «Меньше давления, больше энергии.