Картер двигателя: устройство и назначение¶
Картер двигателя — это основной корпусной элемент кривошипно-шатунного механизма (КШМ) двигателя внутреннего сгорания, который закрывает коленчатый вал и шатуны снизу и служит резервуаром для моторного масла. В современной терминологии картером часто называют нижнюю часть блока цилиндров либо отдельный отлив, закрывающий полость КШМ; в ряде конструкций картер объединён с блоком цилиндров и масляным поддоном.
¶Назначение
Картер выполняет несколько функций одновременно:
- Защита КШМ — предотвращает попадание пыли, грязи и посторонних предметов к вращающимся деталям.
- Масляный резервуар — в нижней части картера скапливается моторное масло, которое насосом подаётся к трущимся парам.
- Жёсткость конструкции — картер воспринимает нагрузки от газовых сил и инерционных сил поршневой группы, работая как несущая рама двигателя.
- Отвод тепла — через стенки картера тепло от масла и деталей КШМ отводится в окружающую среду.
- Герметизация — предотвращает утечку масла наружу и попадание воздуха в полость КШМ (что важно для систем вентиляции картера).
¶Устройство и элементы
Картер состоит из нескольких конструктивных частей:
- Корпус — отлив из чугуна или алюминиевого сплава. Чугунные картеры обладают высокой жёсткостью и износостойкостью, алюминиевые — меньшей массой и лучшей теплопроводностью.
- Постели коленвала — полукруглые опоры, в которых размещаются коренные подшипники коленчатого вала. В картере съёмного типа (разъёмном) постели образуются совместно с нижней шейкой блока цилиндров.
- Маслоприёмник — трубка или насадка, через которую масляный насос забирает масло из нижней точки картера.
- Крышка картера (масляный поддон) — съёмная нижняя часть, крепящаяся болтами к корпусу через уплотнительную прокладку или герметик. Служит для слива и заливки масла, а также для доступа к деталям КШМ при ремонте.
- Сапун — клапан, соединяющий полость картера с атмосферой через систему вентиляции (PCV), для отвода картерных газов и поддержания нормального давления.
¶Классификация
По конструкции картеры делятся на:
| Тип | Особенности | Применение |
|---|---|---|
| Съёмный (разъёмный) | Отдельная крышка, снимаемая при ремонте | Легковые и грузовые двигатели |
| Несъёмный (неразъёмный) | Объединён с блоком цилиндров, разборка через маслозаливную горловину | Многие современные двигатели |
| Сухой картер | Масло хранится в отдельном баке, полость картера продувается воздухом | Спортивные, авиационные, судовые двигатели |
| Мокрый картер | Масло находится непосредственно в поддоне картера | Большинство автомобильных двигателей |
Сухой картер применяется там, где важны надёжность смазки при больших углах крена и наклонах: в спортивных автомобилях, танках, самолётах, судах. Масло из картера насосом перекачивается в бак, а полость картера продувается для уменьшения аэродинамических потерь и предотвращения утечек масла.
¶Материалы и изготовление
Картеры изготавливают литьём. Традиционный материал — серый чугун СЧ-20, обладающий хорошей виброгасящей способностью. С 1970-х годов широкое распространение получили алюминиевые сплавы (АК7, АК9 и аналоги), которые на 40–60 % легче чугунных. Для повышения жёсткости алюминиевые картеры часто усиливают стальными вставками или рёбрами жёсткости. Поверхность постелей подшипников подвергается точной механической обработке и, при необходимости, баббитированию (залитие антифрикционного слоя).
¶Типичные неисправности
- Трещины — возникают от перегрева, гидроудара или механических повреждений; ремонт возможен сваркой или заменой картера.
- Износ постелей — приводит к повышенному шуму и вибрации, устраняется расточкой и подбором ремонтных вкладышей.
- Протечки масла — через прокладку крышки, сальники коленвала или дефекты отливки; устраняются заменой уплотнений.
- Деформация — возможна при перетяжке болтов крепления или неравномерной затяжке.
¶Применение в других машинах
Помимо автомобильных двигателей, картеры применяются в стационарных дизелях, тракторных и судовых двигателях, компрессорах и насосных агрегатах. В авиационных двигателях картер часто является несущим элементом конструкции, к которому крепятся цилиндры, редуктор и навесное оборудование.
Источники:
- Воскресенский С. М. «Конструкция и расчёт автомобильных двигателей»
- Кутепов Н. М. «Конструкция автомобильных двигателей»
- Ходасевич А. Г., Тагиров И. К. «Конструкция и расчёт автомобильных двигателей»
- Справочник «Двигатели внутреннего сгорания» под ред. А. С. Орлина