Жылжымалы май резервуарлы қозғалтқыш майлау жүйесі

Кіріспе

Ішкі жанатын қозғалтқышты бөлек резервуарда сақталатын маймен майлау әдісі. Құрғақ картер жүйесі – төрт тактілі және ірі екі тактілі поршеньді ішкі жанатын қозғалтқыштарда майлау майын басқару әдісі. Құрғақ картер жүйесі екі немесе одан көп май сорғысын және жеке май резервуарын пайдаланады, ал дәстүрлі ылғал картер жүйесі қозғалтқыштың астындағы негізгі картерді (АҚШ: май ыдысы) және бір сорғыны ғана қолданады. Құрғақ картерлік қозғалтқышқа қозғалтқыш ішіндегі вакуумды реттеу үшін қысымды төмендету клапаны қажет, соның арқасында ішкі тығыздағыштар бұрмаланбайды. Құрғақ картерлер кемелерде қолданылатын үлкен дизельдік қозғалтқыштарда, сондай-ақ жарыс машиналарында, акробатикалық ұшақтарда, жоғары өнімділікке ие жеке су шаңғыларында және мотоциклдерде жиі қолданылады. Құрғақ картерлік майлау жүйесінің таңдалу себебі – жоғары сенімділік, май сыйымдылығының артуы, үлкен жүктемелер кезінде май аштығының алдын алу және/немесе басқа техникалық немесе өнімділік талаптары болуы мүмкін. Құрғақ картер жүйелері жоғары құн, күрделілік және/немесе үлкен көлем сияқты факторларға байланысты барлық қолданысқа сәйкес келмейді.

Дизайн

Қозғалтқыштар маймен майланады және суытылады, ол қозғалтқыш арқылы айналып, түрлі подшипниктер мен қозғалмалы бөлшектерді майлап, содан кейін гравитация күшімен қозғалтқыштың төменгі жағындағы картерге ағып түседі. Көптеген автомобильдердегі ылғалды картерлік жүйеде, айналымда болмаған май осы мақсатқа жеткілікті мөлшерде картерде сақталады. Құрғақ картерлік жүйеде май әлі де қозғалтқыштың төменгі бөлігіне түседі, бірақ әлдеқайда шағын картерге, онда бір немесе бірнеше сорғылар оны шығарып, (әдетте сыртқы) резервуарға жібереді, онда ол суытылады және деаэрацияланады, содан кейін қысым сорғысымен қайтадан қозғалтқышқа жіберіледі. Құрғақ картерлік жүйедегі картер шынымен құрғақ емес; ол қозғалтқыштан ағып түскен маймен ылғалды болады. Резервуар әдетте биік және тар болып келеді, ішкі бөгеуіштермен жабдықталған және майды үздіріссіз жеткізу үшін тіпті май болмағанда да төменгі жағында май шығу тежегі (қоректендіру) бар. Құрғақ картерлік жүйенің жұмысы қысым және сору кезеңдерінен тұрады. «Кезеңдер» термині көптеген сорғылардың жұмысын сипаттау үшін қолданылса да, олар көбінесе қатар емес, параллель жұмыс істейді, бұл терминнен көрінетіндей. Қысым кезеңі резервуардың төменгі жағынан майды сорып алып, сүзгіден өткізіп, тікелей қозғалтқышқа жібереді. Реттелетін қысым реттегіші әртүрлі қозғалтқыш айналымдарында май қысымын тұрақты ұстауды қамтамасыз етеді. Құрғақ картерлік жүйеге кемінде екі сорғы қажет – біреуі қысым үшін, біреуі сору үшін, ал кейде қозғалтқыштағы май мөлшерін азайту үшін төрт немесе бес сору сорғысы қолданылады. Қысым сорғысы мен сору сорғылары көбінесе бір ортақ коленвалға орнатылады, сондықтан жүйенің алдыңғы жағындағы бір шкив қозғалтқыш дизайны қажетті сорғылардың санын қамтамасыз ете алады. Әдетте, әрбір картерлік бөлікке бір сору сорғысы қолданылады; алайда, инвертті қозғалтқыштарда (әдетте авиациялық қозғалтқыштар) әрбір цилиндр қатарына жеке сору сорғыларын орнату қажет. Сондықтан, инвертті V қозғалтқышта сорғылар жинағында кемінде екі сору сорғысы және бір қысым сорғысы болуы керек. Құрғақ картерлік жүйелер, қажет болған жағдайда, картерді атмосфералық қысымнан төмен (вакуум) ұстау үшін құрылуы мүмкін, картерді герметизациялап және сору сорғыларына май мен газдарды шығаруға рұқсат беру арқылы. Газдардың картерге кіру және шығу жылдамдықтары тең болғанда тепе-теңдік қысымына жетеді (пистон сақиналары арқылы өтетін газдар, сондай-ақ ауаның ағып кетуі және май буы), сору сорғысының сыйымдылығы майды шығару үшін қажеттіден артық. Балама ретінде, картерді май резервуарына желдету арқылы атмосфералық қысымға жақын ұстауға болады, ол өз кезегінде қозғалтқыштың ауа түсірілісіне немесе сыртқы ауаға желдетіледі.

Engines are both lubricated and cooled by oil that circulates throughout the engine, feeding various bearings and other moving parts and then draining, via gravity, into the sump at the base of the engine. In the wet sump system of nearly all production automobile engines, the oil that's not actively circulating is stored in the sump, which is large enough for this purpose. A pump collects oil from the sump and directly circulates it back through the engine. In a dry sump system, the oil still falls to the base of the engine, but into a much shallower sump, where one or more scavenge pumps draw it away and transfer it to a (usually external) reservoir, where it is both cooled and de aerated before being recirculated through the engine by a pressure pump. The sump in a dry sump system is not actually dry; it is still wet from oil draining from the engine. The reservoir is usually tall and narrow and specially designed with internal baffles, and an oil outlet (supply) at the very bottom for uninhibited oil supply even during sloshing. The dry pump operation consists of a pressure stage and a scavenging stage. Although the term "stages" is commonly used to describe the work of the multiple pumps, they typically run in parallel rather than in series as might be implied by the term. The pressure stage draws oil from the bottom of the reservoir and passes it through the filter and into the engine itself. An adjustable pressure regulator ensures that the oil pressure is kept stable at different engine speeds. The dry sump system requires at least two pumps one pressure and one scavenge and sometimes as many as four or five scavenge pumps are used to minimize the amount of oil in the engine. The pressure pump and scavenge pumps are frequently mounted on a common crankshaft, so that a single pulley at the front of the system can run as many pumps as the engine design requires. It is common practice to have one scavenge pump per crankcase section; however, in the case of inverted engines (typically aircraft engines) it is necessary to employ separate scavenge pumps for each cylinder bank. Therefore, an inverted V engine would have a minimum of two scavenge pumps and a pressure pump in the pump stack. Dry sump systems may optionally be designed to keep the engine's crankcase at lower than atmospheric pressure (vacuum), by sealing the crankcase and allowing the scavenge pumps to draw out both oil and gases. An equilibrium pressure will be reached when the rate of gases entering the crankcase (blow by gases past the piston rings, but also air leaks and oil vapor) equals the rate of gas removal from the scavenge pump capacity beyond what's required to remove just the oil. Alternatively, the crankcase may be kept near atmospheric pressure by venting it to the oil reservoir, which in turn is vented into the engine's air intake, or to outside air.

Артықшылықтар

Құрғақ сорғы жүйесі ылғал сорғыға қарағанда көптеген артықшылықтар ұсынады. Басты артықшылықтары: жоғары g күштері кезінде майдың құйылуынан қозғалтқыштың май жетіспеуінен қорғау, бұл қозғалтқыштың сенімділігін арттырады. Көптеген қозғалтқыштар тіпті қысқа мерзімді май жетіспеуден де зақымдануы мүмкін. Осы себепті құрғақ сорғылар ойлап табылды және бұл жарыс машиналарын, жоғары өнімділік спортивтік машиналарды және үнемі жоғары үдеуге ұшырайтын аэробатикалық ұшақтарда ерекше құнды. Мұнай құйылуы құрғақ сорғы жүйелерінде де болады, бірақ алыс резервуарды биік және тар етіп, үлкен бөлеткіштермен жабдықтау арқылы көп мөлшерде құйылуға төзуге бейімдеу оңайырақ. Үлкен сыртқы резервуарды пайдалану арқылы май сыйымдылығын арттыру, бұл ылғал сорғы жүйесінде мүмкін емес. Көліктің басқаруы мен тұрақтылығын жақсарту. Әдетте өте ауыр қозғалтқышты шассиге төмен орнату арқылы көліктің ауырлық орталығын төмендетуге болады. Сыртқы май резервуарын қозғалтқыштан алыс орналастыру арқылы көліктің жалпы салмақ таралуын өзгертуге болады. Май температурасын жақсарту. Бұл жоғары май көлемінің жылу қанықтығына қарсы кедеріс көрсетуіне, май резервуарын ыстық қозғалтқыштан алыс орналастыруға және тазалау сорғылары мен май резервуары арасында, сондай-ақ резервуардың өзінде салқындату мүмкіндіктерін қосуға байланысты. Май сапасын жақсарту. Май коленвал мен басқа да жоғары жылдамдықта айналатын бөлшектерге тигенде, "ылғал сорғы қозғалтқышындағы майды араластырғыш машинадағы сүт сияқты көбікті ететін дауыл тудырады". Көбікті май қозғалтқыш компоненттерін тиімдірек қорғамайды. Құрғақ сорғы жүйесі майдың көбігуін азайтады және алыс резервуарға сору арқылы майды тиімдірек тазартады. Қозғалтқыштың қуатын арттыру. Ылғал сорғы қозғалтқышында айналатын бөлшектерге май құйылуы айтарлықтай тұтқырлық сүйреуін тудырады, бұл паразиттік қуат жоғалтуына әкеледі. Құрғақ сорғы жүйесі осындай тұтқырлық сүйреуі мүмкіндігімен бірге коленвалдан майды алып тастайды. Күрделі құрғақ сорғы жүйелері май жиналатын басқа да аймақтардан, мысалы, клапан механизмінен майды тазартуы мүмкін. Құрғақ сорғы жүйесі коленвал корпусының ішінде вакуум жасауға бейімделген болса, қуатты одан әрі арттыруға болады, бұл қозғалатын бөлшектердегі ауа сүйреуін (немесе "жел") азайтады. Қозғалтқышқа май жеткізуді сақтау үшін сорғы тиімділігін арттыру. Тазалау сорғылары әдетте қозғалтқыштың ең төменгі нүктесіне орнатылғандықтан, май ауырлық күшімен сорғыға құйылады, ылғал сорғыдағыдай сорғыға көтерілуіне қажеттілік жоқ. Сонымен қатар, тазалау сорғылары майға ауаның араласуынан сорғысын жоғалтатын стандартты қысым сорғысына қарағанда тұтқынға түскен газдарға төзімді болуы мүмкін. Қысым сорғысы әдетте сыртқы май резервуарынан төмен орналасқандықтан, бұрылыс күштеріне қарамастан, оның соруында әрқашан оң қысым болады. Сорғыларды қозғалтқыштан тыс орналастыру оларды күтіп-ұстауды немесе ауыстыруды жеңілдетеді.

A dry sump system offers many advantages over a wet sump. The primary advantages include:
Prevention of the engine experiencing oil starvation during high g loads when oil sloshes, which improves engine reliability. Most engines can be damaged by even brief periods of oil starvation. This is the reason why dry sumps were invented, and is particularly valuable in racing cars, high performance sports cars, and aerobatic aircraft that regularly experience high accelerations. Oil slosh occurs in dry sump systems too, but it is much easier to design a remote reservoir to tolerate high amounts of slosh, by being tall and narrow, and having large baffles. Increased oil capacity by using a large external reservoir, which would be impractical in a wet sump system. Improvements to vehicle handling and stability. The vehicle's center of gravity can be lowered by mounting the (typically very heavy) engine lower in the chassis due to a shallow sump profile. A vehicle's overall weight distribution can be modified by locating the external oil reservoir away from the engine. Improved oil temperature control. This is due to increased oil volume providing resistance to heat saturation, the positioning of the oil reservoir away from the hot engine, and the ability to include cooling capabilities between the scavenger pumps and oil reservoir and also within the reservoir itself. Improved oil quality. When oil sloshes against the crankshaft and other high speed spinning parts, it causes a "hurricane that whips the oil in a wet sump engine into an aerated froth like a milkshake in a blender". Aerated oil protects engine components far less effectively. A dry sump system minimizes oil aeration, and also de aerates oil far more effectively by pumping it first into a remote reservoir. Increased engine power. In a wet sump engine, oil slosh against spinning parts causes substantial viscous drag which creates parasitic power loss. A dry sump system removes oil from the crankcase, along with the possibility of such viscous drag. More complex dry sump systems may scavenge oil from other areas where oil may pool, such as in the valvetrain. Power can be further increased if the dry sump system is designed to create a vacuum inside the crankcase, which reduces air drag (or 'windage') on moving parts as well. Improved pump efficiency to maintain oil supply to the engine. Since scavenge pumps are typically mounted at the lowest point on the engine, the oil flows into the pump intake by gravity rather than having to be lifted up into the intake of the pump as in a wet sump. Furthermore, scavenge pumps can be of a design that is more tolerant of entrapped gasses than the typical pressure pump, which can lose suction if too much air mixes into the oil. Since the pressure pump is typically lower than the external oil tank, it always has a positive pressure on its suction regardless of cornering forces. Having the pumps external to the engine makes them easier to maintain or replace.