Ξηρό Κάρτερ (Dry Sump)

    Το σύστημα λίπανσης ξηρού κάρτερ (Ξ.Κ) έχει να κάνει με τον τρόπο λίπανσης μιας μηχανής  εσωτερικής καύσης ενός οχήματος. Το ξηρό κάρτερ βρίσκει εφαρμογή σε αυτοκίνητα, μοτοσυκλέτες ακόμα και σε σκάφη. Το παρόν άρθρο θα επικεντρωθεί στην ανάλυση της λειτουργίας  του ξηρού κάρτερ, όσον αφορά τους τέσσερις τροχούς, με ορισμένες απαραίτητες αναφορές στους δύο τροχούς.

    Πρώτα απ’ όλα, πρέπει να αναφερθεί ότι
το σύστημα αυτό αφορά και είναι ενσωματωμένο μόνο σε αυτοκίνητα υψηλών επιδόσεων. Αναφορά γίνεται στα μονοθέσια της Formula 1, στα Super Cars, στα αυτοκίνητα παγκοσμίου πρωταθλήματος ράλι (WRC) ή σε αυτοκίνητα αγόνων μικρότερου βεληνεκούς. Ο λόγος για τον οποίο το Ξ.Κ δεν εφαρμόζεται στα συμβατικά αυτοκίνητα του εμπορίου παρουσιάζεται στην συνέχεια.

    Εκτιμάτε ότι αν όχι το πρώτο, ένα από τα πρώτα οχήματα τεσσάρων τροχών που ως συστήματα λίπανσης χρησιμοποιούσαν το ξηρό κάρτερ, ήταν το Mercedes-Benz 330SL ή “γλάρος” όπως χαρακτηριστικά αποκαλούνταν, λόγω του ανάλογου ανοίγματος των πορτών του.

Mercedes-Benz 300SL

http://en.wikipedia.org/wiki/Mercedes-Benz_300SL

    Ας ξεκινήσουμε από το σύστημα λίπανσης που γνωρίζουμε λίγο ή πολύ περισσότερο από τη συμβατική αυτοκίνηση, όπου ο καθένας μας έχει μια βασική ιδέα, ως καθημερινός χρήστης ενός συμβατικού οχήματος. Η αναφορά αυτή είναι κρίσιμη για την κατανόηση της λειτουργίας του συστήματος λίπανσης υγρού κάρτερ (Υ.Κ)-Wet sump

 Ο τρόπος λειτουργίας του υγρού κάρτερ.

    Το λιπαντικό λάδι  του κινητήρα συγκεντρώνεται στο κατώτερο μέρος του, όπου είναι τοποθετημένη η ελαιολεκάνη, γνωστή στο εύρη κοινό ως κάρτερ. Με την βοήθεια της αντλίας λαδιού η οποία είναι τοποθετημένη στο κάτω μέρος του κορμού, με τον σωλήνα αναρρόφησης ο οποίος αποτελεί  πρόσθετο μέρος της αντλίας ο οποίος είναι εμβαπτισμένος στο λιπαντικό υγρό, φτάνοντας ελάχιστα χιλιοστά πριν το κατώτερο μέρος του κάρτερ. Με τον τρόπο αυτό το λιπαντικό αναρροφάτε προς τα επάνω μέρος του κινητήρα περνώντας αρχικά από το φίλτρο λαδιού έπειτα στις επιφάνειες της στροφαλοφόρου ατράκτου και τέλος στον χώρο της κυλινδροκεφαλής.Το λάδι επανέρχεται στο κάρτερ με την βοήθεια  της βαρύτητας μέσω τον αγωγών που βρίσκονται σε όλο το εύρος του κινητήρα. Το σύστημα Υ.Κ παρέχει πίεση λαδιού του ύψους 2Bar (λειτουργία στο ρελαντί) έως 4Bar (λειτουργία σε υψηλό εύρος στροφών). Έχοντας αναλύσει τον τρόπο λειτουργίας λίπανσης του υγρού κάρτερ παρατηρείτε ότι τα βασικά εξαρτήματα που απατούνται είναι η ελαιολεκάνη, η αντλία λαδιού και το φίλτρο λαδιού. Αξίζει να σημειωθεί ότι υπάρχει ένα σημείο στον κινητήρα στο οποίο γίνεται η αποβολή τον αναθυμιάσεων του λιπαντικού λαδιού προς την ατμόσφαιρα, μέσω ενός ελαστικού σωλήνα (συνήθως το σημείο αυτό είναι στο ανώτερο μέρος του κινητήρα, στην κυλινδροκεφαλή).

Σχήμα 1. Σύστημα λίπανσης υγρού κάρτερ

Αντλία λαδιού

Φίλτρο λαδιού

Ελαιολεκάνη (κάρτερ)

    Γίνεται  λοιπόν αντιληπτό ότι το Υ.Κ αποτελεί μια απλή μέθοδος λίπανσης ενός κινητήρα αυτοκινήτου. Σε αντίθεση, το Ξ.Κ έχει να κάνει με μια πιο σύνθετη λειτουργία λίπανσης, περιλαμβάνοντας ορισμένα πρόσθετα εξαρτήματα.  

Τα βασικά εξαρτήματα που απαρτίζουν το σύστημα ξηρού κάρτερ είναι τα παρακάτω:

·      Εξωτερική αντλία λαδιού.

·       Δεξαμενή αποθήκευσης λιπαντικού λαδιού.

    Στην δεξαμενή αποθήκευσης περιλαμβάνεται και το δοχείο αναθυμιάσεων.

Ορισμένες φορές είναι τοποθετημένο   στο επάνω μέρος της δεξαμενή.

·       Ειδικά διαμορφωμένο φίλτρο λαδιού Ξ.Κ.

·       Ψυγείο λαδιού.

·      Ελαιολεκάνη ξηρού καρτερ.

                                                  

·      Πρόσθετη τροχαλία για την στροφαλοφόρο άτρακτο ώστε να υπάρξη σύνδεση με την αντλία λαδιού.

·       Σωληνώσεις για την σύνδεση του κυκλόματος λίπανσης .

Ο τρόπος λειτουργίας του ξυρού κάρτερ.

    Η βασική λειτουργία του Ξ.Κ βασίζεται κατά κύριο λόγο στην εξωτερική αντλία λαδιού που είναι τοποθετημένη σε ένα χαμηλό μέρος του κορμού είτε εξωτερικά του κάρτερ. Η αντλία αυτή εκτιμάτε ότι παρέχει στο σύστημα από 4 έως 5,1Bar πίεσης στις 4.000Rpm. Η τροφοδοσία ξεκινά από την δεξαμενή αποθήκευσης του λιπαντικού, η οποία βρίσκεται τις περισσότερες φορές στο πορτμπαγκάζ  (Κίτρινη Γραμμή). Το λάδι περνώντας από την εξωτερική αντλία  καταλήγει στο φίλτρο λαδιού το οποίο βρίσκεται συνήθως εκτός κινητήρα, αλλά είναι τοποθετημένο σε κάποιο σημείο του χώρου του (καπό). Έχοντας φιλτραριστεί το λάδι, εισέρχεται στο κινητήρα και πραγματοποιείται η λίπανση αυτού (Μοβ Γραμμή). Το λάδι έχοντας πραγματοποιήσει την λίπανση του κινητήρα με τη βοήθεια της βαρύτητας επιστρέφει ξανά στο κάρτερ. Στο σημείο αυτό πρέπει να αναφερθεί ότι η ποσότητα λαδιού που παραμένει στο κάρτερ είναι ελάχιστη, καθώς ο χώρος αποθήκευσης είναι η δεξαμενή λαδιού όπως έχουμε παρουσιάσει παραπάνω. Έτσι λοιπόν, το λάδι που φτάνει στο κάρτερ η αντλία το επιστρέφει στην δεξαμενή αποθήκευσης από δύο διαδρομές (Κόκκινες Γραμμές). Η πρώτη, το επιστρέφει απευθείας (Αριστερή Μπλε Γραμμή). Η δεύτερη, το επιστρέφει αφού πρώτα το λάδι εισέρθει από το ψυγείο λαδιού (Δεξιά Μπλε Γραμμή). Με τον τρόπο αυτό λοιπόν, πραγματοποιείται η λίπανση του κινητήρα παρέχοντας συνεχώς τροφοδοσία  λιπαντικού λαδιού υψηλής πίεσης σε όλα τα μέρη του κινητήρα, με σημείο συσσώρευσης του λιπαντικού μόνο την δεξαμενή αποθήκευσης. 

    Τέλος, οι αναθυμιάσεις του λαδιού μεταφέρονται από το ένα σημείο του κινητήρα (συνήθως από την κυλινδροκεφαλή) στην δεξαμενή αποθήκευσης και από εκεί στο δοχείο των αναθυμιάσεων, το οποίο με την σειρά του τις αποβάλει στο περιβάλλον, όπως φαίνεται στο Σχήμα 2.

Σχήμα 2. Σύστημα λίπανσης ξηρού κάρτερ

    Σε ότι αφορά τους δύο τροχούς, ο τρόπος λειτουργίας λίπανσης είναι ο ίδιος. Εδώ η εφαρμογή του Ξ.Κ είναι απαραίτητη και σε συμβατικές μηχανές σε αντίθεση με τα επιβατηγά αυτοκίνητα, καθώς θέλουμε την μείωση του ύψους του κινητήρα ενώ έχουμε και την λειτουργία του κινητήρα σε αυξημένο εύρος στροφών.        

        

Πλεονεκτήματα

• 1     Εφόσον ο κινητήρας τοποθετείτε σε χαμηλότερο σημείο, καθώς απέχει η γνωστή μεγάλη ελαιολεκάνη (Βλέπε Υγρό Κάρτερ) μέρος στο οποίο γίνεται η συσσώρευση του λιπαντικού υγρού, μειώνεται το κέντρο βάρους του οχήματος με αποτέλεσμα την καλύτερη αξιοπιστία σε ότι αφορά την οδήγηση του οχήματος.

• 2       Καθώς τοποθετείτε η εξωτερική δεξαμενή για την αποθήκευση του απαιτούμενου λιπαντικού υγρού του κινητήρα, αυτή μπορεί να υπάρξει σε διάφορες θέσεις του οχήματος χωρίς κατά κανόνα να υπερτερεί η θέση του Πορτμπαγκάζ, λόγω της βελτιστοποίησης της κατανομής του κέντρου βάρους του οχήματος .

• 3      Το γεγονός ότι υπάρχει ψυγείο λαδιού στο σύστημα λίπανσης του ξηρού Κάρτερ, το λάδι περνά από το ψυγείο, ψύχεται και επανέρχεται κατά το βέλτιστο δυνατό στην αρχική του κατάσταση εντός της δεξαμενής λαδιού. Έτσι αποφεύγεται ο βρασμός του λαδιού, ώστε να επιτυγχάνεται η βέλτιστη λίπανση στο εσωτερικό μέρος του κινητήρα.

• 4       Ένα ακόμα πλεονέκτημα του συστήματος αυτού, είναι ότι ο κινητήρας  δεν στερείτε αποτελεσματικής λίπανσης στα εσωτερικά εξαρτήματα του, όταν το όχημα κινείτε σε δρόμους που δεν είναι ομαλή ή σε δύσκολες συνθήκες οδήγησης αγόνων. Το πλεονέκτημα αυτό γίνεται αισθητό σε απότομες πλευρικές επιταχύνσεις σε κάποια πίστα ή όταν το οδόστρωμα έχει μεγάλες κλίσεις(κλίση στροφών σε μεγάλους αυτοκινητόδρομους) κ.α.  

• 5      Με το συγκεκριμένο σύστημα υπάρχει η δυνατότητα αποφυγής της μετατροπής του λιπαντικού λαδιού σε αφρό καθώς στο κάρτερ δεν συσσωρεύεται το λάδι. Έτσι λοιπόν, αποφεύγεται η ανάδευση του λιπαντικού λαδιού στο χώρο της μηχανής κατά την λειτουργία του κινητήρα (κυρίως στα υψηλά φόρτια) και το λιπαντικό υγρό δεν παίρνει την μορφή αφρού. Πρέπει να τονιστεί ότι με την μετατροπή του λαδιού σε μορφή αφρού αλλοιώνεται η σύσταση του με αποτέλεσμα να μην πραγματοποιείτε η σωστή λίπανση.

• 6       Έχοντας τις αντλίες του λιπαντικού λαδιού σε εξωτερικό μέρος του κινητήρα, επιτρέπεται ευκολότερη- οικονομικότερη συντήρηση και αντικατάσταση.

7           Με βάση όλα τα παραπάνω το σύστημα λίπανσης ξηρού Κάρτερ μειώνει αποτελεσματικά τις τριβές στο εσωτερικό μιας μηχανής εσωτερικής καύσης ενός οχήματος, γεγονός που επιτρέπει την παροχή μακροπρόθεσμης αξιοπιστίας. Ακόμα, δίνει την  δυνατότητα σχεδίασης ενός κινητήρα υψηλών επιδόσεων  με εγγυημένη την ασφαλή λειτουργία του.

Μειονεκτήματα

1     Η αντλία λαδιού για να λειτουργήσει συνδέεται με έναν ιμάντα όπως έχει αναφερθεί παραπάνω με την στροφαλοφόρο άτρακτο. Σε περίπτωση που ο ιμάντας αυτός κατά την διάρκεια λειτουργίας αποσυνδεθεί αντικανονικά (μπορεί να καταστραφεί ή να αποσυνδεθεί από την τροχαλία στην οποία είναι τοποθετημένος), η αντλία θα σταματήσει να τροφοδοτεί τον κινητήρα με λιπαντικό, και αυτό έχει ως αποτέλεσμα την θραύση εξαρτημάτων εσωτερικά της μηχανής.

2.       Ένα από τα σημαντικότερα μειονεκτήματα  του συστήματος ξηρού κάρτερ είναι το αυξημένο κόστος κατασκευής και συντήρησης. Για παράδειγμα το δοχείο λαδιού έχει περίπου χωρητικότητα 10 έως 14 λίτρα, σε σχέση με το υγρό Κάρτερ που αγγίζει τα 10 λίτρα.

3.       Αξίζει να αναφερθώ στο όχημα που είχε τοποθετηθεί για πρώτη φορά το σύστημα ξυρού κάρτερ που έχει παρουσιαστή στην αρχή του άρθρου, Mercedes-Benz 330SL. Αρχικά, στο συγκεκριμένο μοντέλο το σύστημα Ξ.Κ είχε τοποθετηθεί στη κοινή συμβατική έκδοση, όπου υπήρχε το πρόβλημα της υπερβολικής ψύξης του λιπαντικού λαδιού της μηχανής. Με την υπερβολική ψύξη του λιπαντικού δεν πραγματοποιείτε η εύρυθμη λειτουργία ενός κινητήρα. Αυτό συνέβαινε γιατί τα συμβατικά οχήματα δεν λειτουργούν σε υψηλό εύρος στροφών και δεν έχουν αυξημένη θερμοκρασία λαδιού. Εφ όσων λοιπόν  το λάδι περνούσε από το ψυγείο λαδιού με σχετικά χαμηλή θερμοκρασία για τα δεδομένα του Ξ.Κ, το λάδι δεχόταν την ανάλογη ψύξη και έτσι προέκυπτε η υπερβολική ψύξη του λιπαντικού λαδιού. Η παρουσίαση του παραπάνω προβλήματος αποτελεί απόδειξη ότι το σύστημα ξηρού κάρτερ δεν έχει θετικά αποτελέσματα σε συμβατικά οχήματα.

 

    Κλείνοντας, πρέπει να διατυπωθεί ότι με το ξηρό κάρτερ δεν αυξάνετε άμεσα η ιπποδύναμη του οχήματος. Το ξηρό κάρτερ παρέχει σωστή συντήρηση του λιπαντικού λαδιού του κινητήρα με αποτέλεσμα να έχουμε την βέλτιστη λίπανση σε ένα υψηλό εύρος στροφών λειτουργίας. Το τελευταίο, δίνει την δυνατότητα στον κατασκευαστή να επέμβει σε αύξηση των επιδόσεων, εφόσον η μηχανή που είναι προς σχεδιασμό έχει την δυνατότητα να λιπαίνεται σε υψηλές στροφές με τον καλύτερο τρόπο εφόσον υπάρχει συνεχείς ροή  λαδιού υψηλής πίεσης. 

         

 Επιμέλεια  κειμένου

nastosg20@yahoo.gr