Среди различных систем авто система вентиляции картера играет значительную роль в формировании топливовоздушной смеси, стабильной и экономичное его работе, полной отдаче мощности, защите моторного масла и продления ресурса цилиндропоршневой группы.
В конструкции автомобиля система вентиляция картера – это «легкие» двигателя, необходимые для его нормальной жизнедеятельности. Система носит название PCV (Positive Crankcase Ventilation).
Однако именно ей незаслуженно уделяется минимум внимания и обслуживания, а многие автовладельцы даже не знают о ее существовании.
В этой статье постараемся разобраться для чего нужна данная система, как она работает, присущие ей неисправности и методы проверки ее работоспособности.
Что такое «картерные газы»?
Топливовоздушная смесь, при сгорании, резко увеличивается в объеме, создавая огромное давление внутри камеры сгорания. Расширяющиеся газы от сгорания заставляют поршень двигаться к нижней мертвой точке, приводя во вращательное движение коленчатый вал двигателя.
Часть газов через неплотности между кольцами и зеркалом цилиндров проникают в поддон картера, где, смешиваясь с парами масла, создают давление, агрессивно воздействующее на уплотнения коленчатого вала и прокладку поддона, и канал масляного щупа.
Такт расширения повторяется в каждом цилиндре, постоянно нагнетая в поддон следующую порцию газов и если вентиляция картера не будет работать, то газы либо выдавят сальники коленчатого вала, либо «выбьют» масляный щуп и выгонят масло из картера, со всеми вытекающими…
Помимо этого, вместе с газом в поддон переносятся частицы несгоревшего топлива, мелкие фрагменты нагара, пары влаги, которые смешивается с моторным маслом, находящимся в поддоне двигателя. Это, в свою очередь, ведет окислению масла, засоряет его продуктами износа, снижая его рабочие свойства и уменьшая его эксплуатационный ресурс.
Конструкция системы
Для того, чтобы снизить до минимума воздействие давления газов в конструкции двигателя предусмотрена систем вентиляции картера. В современных автомобилях применяется система вентиляция закрытого типа, что необходимо для соблюдения экологических норм.
Несмотря на различие систем на разных марках авто, все они имею три общих компонента, таких как:
Воздушные патрубки для отвода газов из картера;
Клапан вентиляции, отвечающий за урегулирование величины давления газов;
Маслоотделитель, отсекающий масляные пары при выходе газов из поддона двигателя.
Клапан открывается при появлении избыточного давления и при разряжении закрывается, то есть принцип его работы основан на разности давлений за и перед ним.
Отделение частиц масла осуществляется при прохождении газов через систему лабиринтов, завихрений и сеток в маслоотделителях. Затем отделившееся масло стекает обратно в поддон двигателя. Это позволяет не только экономить масло, но и защищать детали двигателя от нагара.
При этом маслоотделители могут размещаться внутри крышки клапанов, быть встроенными в мотор или выполненные как отдельный узел.
Принцип работы
Система работает следующим образом. Патрубок вентиляции связан с впускным коллектором, где сразу после запуска двигателя создается разряжение, благодаря которому картерные газы «вытягиваются» из поддона и проходя через маслоотделитель попадают во впуск, где, смешиваясь с поступающим воздухом попадают в камеру сгорания и догорают.
Достоинства системы вентиляции
Применение вентиляции картера позволяет сократить процент вредных выбросов в атмосферу, снизить угар моторного масла, поддерживать стабильные при , так как заборный воздух смешиваясь с картерными газами нагревается, что в целом благоприятно воздействует на работу силовой установки.
Недостатки
Несмотря на наличие маслоотделителя воздуховоды и элементы впуска загрязняются от прохождения картерных газов, вызывая частые отказы приборов при работе.
Так на бензиновых моделях авто покрываются налетом узел дроссельной заслонки и регулятор холостого хода, так как они имеют специальные каналы, выполняющие вытяжную функцию. Подобное может наблюдаться и на карбюраторных моделях, например, с карбюратором «Солекс», оснащенным штуцером для вентиляции картера.
Узел дроссельной заслонки и вытяжной клапан газов на карбюраторах являются так называемой малой ветвью и задействуются тогда, когда разрежение в недостаточное.
Признаки неисправности PCV
Причины неисправности:
Забит или неисправен клапан вентиляции картерных газов;
Загрязнились вытяжные отверстия в узле дросселя или штуцере карбюратора;
Сильный износ поршневой группы;
Проверка исправности
Для проверки работы системы вентиляции нужно снять на заведенном моторе крышку с заливной горловины. Если все исправно, то могут наблюдаться лишь отдельные «выстреливающие» капельки масла, либо вообще не будет следов его появления. В противном случае из горловины будет выбрасываться моторное масло.
Если прикрыть отверстие рукой, то при исправной системе не должно чувствоваться какого-либо давления на нее, а когда система находится под избыточным давлением, то газ будет пытаться оттолкнуть ладонь и это усилие будет постепенно увеличиваться.
Для проверки исправности клапана вентиляции, а он обычно расположен во впускном коллекторе, нужно отсоединить шланг от картера к клапану, завести мотор и закрыть пальцем освободившийся штуцер на клапане. Если клапан рабочий, то палец почувствует создание вакуума, а при снятии пальца со штуцера, последует характерный щелчок. В противном случае клапан требует замены.
Нарушение работы клапана отражается на нарушении состава топливной смеси и сопутствующими проблемами.
В заключении.
При обнаружении признаков неисправности вентиляции картера, рекомендуется, не откладывая на спасительное завтра, приступить к прочистке и профилактике системы, чтобы сократить до минимума угар масла и износ двигателя.
При работе двигателя внутреннего сгорания в картер всегда поступает некоторое количество газов из камеры сгорания. В свежем двигателе это в основном топливовоздушная смесь, просачивающияся из цилиндра на такте сжатия, но по мере износа начинают преобладать отработавшие газы (попадающие на такте расширения).
На подавляющем большинстве тойот 90-х годов применяется одна и та же схема вентиляции картера, использующая регулируемый клапан PCV "переменного сечения". В отличие от старой системы с каналами постоянного сечения, ее производительность находится в большем соответствии с объемом образующихся картерных газов.
 |
Как и обычно, в системе PCV картерные газы подсасываются во впускной коллектор создающимся в нем разрежением. Но их количество фактически обратно пропорционально разрежению - максимально на режимах полной нагрузки и минимально на холостом ходу. В некотором роде компенсация этой разницы и возложена на клапан PCV.
|
Если двигатель выключен
, то под действием основной пружины клапан полностью закрыт и газы из картера не поступают во впускной коллектор. Аналогично клапан действует при обратной вспышке ("выстреле во впуск"), чтобы пламя не прошло в картер, где оно может поджечь концентрированные пары топлива.
|
|
|
На холостом ходу и при замедлении
(принудительный холостой ход) образуется небольшое количество картерных газов, но разрежение в коллекторе велико. В результате золотник клапана полностью втягивается, преодолевая сопротивление пружин, и значительно перекрывает канал разрежения, так что, несмотря на полное открытие канала PCV, перепуск картерных газов минимален и на впуск не подсасывается лишний воздух со стороны фильтра.
|
 |
|
При движении с небольшой нагрузкой
золотник занимает промежуточное положение, позволяя перепускать более значительное количество газов.
|
 |
|
При ускорении и движении с большой нагрузкой количество картерных газов велико, так что золотник занимает положение, при котором канал разрежения имеет максимальное сечение. Если количество образующихся картерных газов превышает пропускную способность клапана PCV, часть их отправляется через вентиляционный шланг в корпус воздушного фильтра и далее на впуск. |
 |
Само собой разумеется, состояние системы вентиляции отражается на работе двигателя в целом. Забитый клапан PCV нарушает расчетные параметры поступления воздуха на впуск, что может приводить к переобогащению смеси, а работа системы только через оставшийся вентиляционный шланг ведет к появлению масла в воздушном фильтре и коксованию дроссельной заслонки. Забитый вентиляционный шланг при работающем клапане PCV приводит к возникновению в картере повышенного разрежения и увеличивает расход масла на угар. Если оба канала вентиляции забиты (пережаты, обмерзли), то создающимся в картере избыточным давлением в лучшем случае выбивает масло (например, через отверстие для щупа), а в худшем - выбивает сальники двигателя.
Краткая проверка состояния системы PCV выполняется следующим образом:
- Запустите и прогрейте двигатель.
- Перемкните выводы TE1 и E1 диагностического разъема DLC1.
- Дождитесь стабилизации частоты вращения холостого хода.
- Пережмите вакуумный шланг между клапаном PCV и впускным коллектором.
- Если система функционирует относительно исправно, то частота вращения должна упасть примерно на 50 об/мин.
В столь сложном механизме, каковым является современный двигатель внутреннего сгорания, не может быть каких-то мелочей. Любая система, даже если она имеет простейшее устройство, выполняет строго определенную функцию, внося свой вклад в бесперебойную работу силового агрегата. О существовании многих из систем рядовой автолюбитель даже не подозревает, хотя нарушение их нормального функционирования самым серьезным образом оказывает влияние на работоспособность двигателя в целом. Важнейшая роль в ДВС отведена так называемой вентиляции картера. О том, каковы ее назначение, принцип работы и состав компонентов, поговорим в данной статье.
Не секрет, что между деталями цилиндро-поршневой группы существуют строго определенные зазоры, соответствующие установленным разработчиками допускам. Какими бы минимальными ни были эти зазоры, через них из камеры сгорания в картер проникают несгоревшие частицы, которые смешиваются с масляными парами, образуя так называемые картерные газы. Они оказывают негативное влияние на качество находящегося в картере моторного масла, которое с ростом пробега автомобиля неуклонно ухудшается, теряются смазывающие свойства. Стоит отметить, что подобный эффект проявляется как у масел бюджетного класса, так и у дорогих образцов от именитых брендов. Попадающие в картер двигателя пары топлива и воды неизбежно разжижают масло, превращая его в масляную эмульсию. Не стоит забывать и о том, что в процессе работы в цилиндрах мотора создается очень высокое давление. В связи с этим газы, вырывающиеся с огромной силой, попадают в картер, грозя выдавливанием сальников и последующим вытеканием масла.
Благодаря системе вентиляции картера выводятся прорвавшиеся отработавшие газы, а также обеспечивается и поддерживается нормальное рабочее давление, что благотворно влияет не только на состояние моторного масла, но и на надежность, продолжительность работы двигателя.
Виды систем вентиляции картера
На сегодняшний день принято выделять два типа систем вентиляции картера автомобильного двигателя: открытая, или эжекционная (отработанные газы выводятся наружу напрямую из картера при помощи специальной эжекционной трубки) и закрытая, или принудительная (PCV – positive crancase ventilation).
Система вентиляции картера открытого типа характерна для силовых агрегатов автомобилей, выпускавшихся в прошлом веке и снятых в настоящее время с производства. Особенностью такой системы является то, что прорвавшиеся из цилиндров газы выводятся за пределы двигателя, непосредственно в окружающую среду. Указанный способ вентилирования картера мотора отличает простота и дешевизна конструкции, что, впрочем, «компенсируется» загрязнением атмосферы.
Помимо указанного недостатка, открытая вентиляция картера имеет еще ряд отрицательных моментов. Подобная система малоэффективна при движении на малых скоростях и абсолютно бездейственна на неподвижном автомобиле с работающим на холостых оборотах двигателем. Кроме того, через открытую систему вентиляции картера при охлаждении сильно разогретого двигателя возможно подсасывание неотфильтрованного атмосферного воздуха. Нередки случаи, когда на автомобилях с большими пробегами система открытого типа становилась основной причиной возросшего расхода масла и, как следствие, замасливания силового агрегата.
Более современной и эффективной альтернативой открытой вентиляции картера является закрытая (принудительная) вентиляционная система. Одной из ключевых деталей такой системы является клапан, выводящий попавшие в картер двигателя газы во впускной коллектор. Разные автопроизводители по-разному реализуют идею закрытого вентилирования, но в большинстве случаев каждая из схем предусматривает наличие одних и тех же элементов: клапана вентиляции (клапан PCV), маслоотделителя (может быть несколько) и соединительных патрубков. Стоит отметить, что системы вентиляции картерных газов для бензиновых и дизельных моторов, хотя и обладают определенными особенностями, в целом имеют схожие конструкции.
Работа системы PCV
Принцип работы системы принудительной вентиляции довольно прост. При возникновении разрежения во впускном коллекторе под его воздействием открывается клапан PCV и картерные газы подаются на впуск, а затем, смешиваясь с воздухом, в цилиндры двигателя. Для препятствования проникновения паров масла в камеру сгорания система предусматривает установку маслоотделителя. Современные моторы оборудуются сложной системой маслоотделителей. Так, маслоотделитель лабиринтного типа способствует замедлению движения газов из картера. Это обеспечивает оседание маслянистых капелек на стенки и последующее их стекание в картер.
Дальнейшая очистка масла от картерных газов происходит при помощи центробежного маслоотделителя, который придает отработавшим газам вращение. Под влиянием центробежной силы частицы масла задерживаются на стенках и затем стекают в картер. Окончательная очистка масла от выхлопных газов производится в выходном лабиринтном успокоителе.
Клапан PCV – особенности конструкции
Ключевая роль клапана PCV в системе закрытой вентиляции картера заключается в функции регулировки давления газов в картере путем их перепуска во впускной коллектор. В режиме ХХ и при торможении двигателем разрежение в коллекторе максимально (дроссель лишь чуть приоткрыт), однако количество картерных газов не так велико, поэтому для полноценной вентиляции достаточно канала с небольшим проходным сечением. В таком режиме под действием большого разрежения золотник клапана полностью втягивается, но при этом канал перепуска картерных газов в значительной степени перекрывается, пропуская лишь небольшое их количество.
При нажатии на педаль акселератора и при высоких нагрузках количество отработавших газов в картере существенно возрастает. Золотник клапана занимает такое положение, чтобы обеспечить максимальную пропускную способность канала. Существует еще и так называемый режим обратной вспышки, при котором горящие газы из цилиндра прорываются во впускной коллектор. В этом случае клапан PCV находится под действием давления, а не разрежения, поэтому полностью закрывается, исключая возможность поджога находящихся в картере паров топлива.
Признаки неисправности системы вентиляции картерных газов
Неудовлетворительная работа системы PCV может являться одной из причин течи масла. Забившиеся патрубки системы вентиляции создают избыточное давление в картере двигателя, в результате чего отработавшие газы вместе с маслом будут искать альтернативные пути выхода. На начальных стадиях масло начнет гнать через отверстие для щупа, также возможно образование масляных пятен в местах уплотнений и соединений (прокладки, хомуты). Совсем неприятный вариант – выдавливание сальников.
Если перестанет нормально функционировать маслоотделитель системы вентиляции картера, то масляные отложения появятся на дроссельной заслонке и даже на воздушном фильтре. Некорректная работа самого клапана PCV может привести к неправильному учету поступающего воздуха, и, как следствие, приготовлению переобогащенной смеси.
Казалось бы, сама по себе работа ДВС служит источником, осуществляющим сильное загрязнение атмосферы, а мы пытаемся говорить тут про вентиляцию. Однако не все так просто, мотору, как и всем остальным, тоже нужен свежий воздух. Обеспечивает его и система вентиляции картера.
О назначении системы вентиляции
Все проблемы, как всегда, таятся в мелочах. В данном случае это касается имеющихся зазоров между поршнем и блоком цилиндров двигателя. Казалось бы, конструкцией предусмотрены специальные элементы, минимизирующие эти зазоры. И все же, несмотря на уплотняющие кольца, происходит попадание продуктов сгорания топлива, его несгоревших частиц, паров воды в объем картера двигателя. Следствием этого является ухудшение качества масла и потеря его смазывающих свойств. Проявляется подобный эффект в том, что обычное масло становится водно-масляной эмульсией, а также происходит его разжижение.
В цилиндрах двигателя, при его работе, создается повышенное давление, так что нет ничего удивительного, что газы вырываются оттуда с повышенным давлением. Следствием этого будет создание такого же повышенного давления в картере, что может привести к выдавливанию сальников и утечке масла.
Именно для предотвращения подобных явлений, описанных выше, предназначена система вентиляции картера. Она позволяет вывести из него прорвавшиеся отработанные газы, обеспечить нормальное давление, тем самым, повысить надёжность и долговечность двигателя.
Как происходит вентиляция картера
Как всегда в таких случаях, существует выбор.
Реализация данной системы может быть двух типов:
- открытая;
- закрытая.
В первом случае, когда система вентиляции картера двигателя открытая, прорвавшиеся выхлопные газы удаляются наружу, за пределы силового агрегата. Простота и дешевизна этого способа компенсируется загрязнением окружающей среды.
Кроме того, следует знать, что открытая вентиляция:
- не работает при малой скорости и на холостом ходу;
- не справляется со своими обязанностями при высоких оборотах;
- через нее возможно засасывание атмосферного нефильтрованного воздуха при остывании двигателя;
- может послужить одной из причин увеличенного расхода масла, а также причиной замасливания мотора.
Закрытую или принудительную вентиляцию картера осуществляют тогда, когда пытаются уменьшить степень загрязнения, оказываемую автомобилем.
Для этого устанавливается специальный клапан, благодаря которому, при принудительной вентиляции картера, попавшие туда выхлопные газы, выводятся во впускной коллектор двигателя.
К недостаткам такой системы можно отнести:
- усиленное загрязнение карбюратора и входных воздуховодов;
- сильная тяга на высоких оборотах в системе отсоса отработанных газов, что может служить дополнительной причиной окисления масла.
К достоинствам следует отнести:
- уменьшенный расход масла;
- стабильную работу в зимний период за счет подогрева входного воздуха картерными газами;
- они же повышают детонационную стойкость двигателя за счет разбавления топливно-воздушной смеси.
Варианты создания принудительной очистки от картерных газов
Правда не все так просто, как кажется с первого взгляда. Существует два подхода, по которым может быть выполнена принудительная вентиляция картера. Из картера могут выводиться выхлопные газы, а возможно и обратное действие — приток воздуха снаружи.
Пример того, как построена система принудительной вентиляции картера, основанная на отводе выхлопных газов, приведен выше. При этом прорвавшиеся отработанные газы, оказываются под действием разрежения во впускном коллекторе и поступают через маслоотделитель (1), клапан (2) и по шлангам, очистившись от частиц масла, попадают опять в цилиндры двигателя.
Вариант, когда система вентиляции построена на притоке свежего воздуха, приведен на рисунке ниже. В этом случае наружный воздух попадает в картер мотора, смешивается с картерным газами, и через специальный клапан PCV поступает обратно в цилиндры мотора. Построенная таким образом система вентиляции, позволяет избежать попадания продуктов работы ДВС в атмосферу. Именно такой подход используется современными автопроизводителями, при проектировании и изготовлении автомобилей.
Для поддержания нормальной работы мотора на холостом ходу, клапан PCV запирает выход газов из картера, при глубоком разрежении в трубопроводе.
Непременным атрибутом современного ДВС является вентиляции картера, выполненная чаще всего как закрытая система. Она позволяет повысить надёжность работы мотора и уменьшить отрицательное воздействие выхлопа автомобиля на атмосферу.
В двигателе любого автомобиля нет практически ни одной лишней системы. Работа всех деталей и узлов полностью взаимосвязана и выход из строя одного элемента, может привести к гибели другого. Этому суждению соответствует и система вентиляции картера двигателя. Рассмотрим, для чего она нужна, ее устройство и принцип работы. В конце, мы дадим вам небольшую справку по неисправностям системы.
Зачем нужна вентиляция картера двигателя?
Масло и топлива в двигателе отделяются двумя взаимодействующими деталями – цилиндр-поршень. Дело в том, что конструкция этих узлов не позволяет полностью герметизировать камеру сгорания и систему смазки двигателя. Часть газов через компрессионные и маслосъемные кольца все-таки прорываются в картер двигателя и нарушают состав масла. Такие газы называются картерными.
Проблема заключается в следующем. Дело в том, что газы в картере с маслом увеличивают давление внутри системы смазки. Повышенному давлению подвергается и масло, которое начинает давить на самые слабые участки двигателя – сальники и уплотнители. В конечном итоге происходит утечка масла, которая сопровождается масляным голоданием.
Кроме того, повышенное давление масла увеличивает скорость его старения, а значит, увеличивает износ смазывающего компонента, который придется менять раньше положенного срока.
Для борьбы с повышением давления в системе смазки предусмотрена специальная система, которая называется системой вентиляции . Многие задают вопросы, для чего необходимо создание целой системы вентиляции, когда можно попросту провести шланг из картера в подкапотное пространство, как делалось это на «Жигулях». Дело в том, что картерные газы являются недогоревшим остатком топлива, а потому содержат множество вредных веществ, которые оказывают неблагоприятное воздействие на окружающую среду.
Видео - Вентиляция картерных газов
Устройство и принцип работы системы вентиляции картера
Данная система состоит из множества узлов, основными из которых являются: специальный клапан с редукционным приводом, система различных шлангов и трубок, клапан для создания принудительной вентиляции и устройство, предназначенное для маслоотделения.
Самым основным элементом можно назвать устройство для маслоотделения. Оно располагается в самой верхней части картера и представляет собой полый короб, в котором одна стенка выполнена в виде решетки, которая согнута на 30 градусов. В нижней части картера устанавливается маслоотражатель. Последний нужен для того, чтобы отсеивать масло от газов, которое тоже будет стремиться попасть в систему вентиляции. Вверху маслоотделителя устанавливается штуцер, идущий в трубопровод системы вентиляции.
Далее идет самый основной компонент системы – это клапан принудительной вентиляции. Сам клапан имеет в своем составе два цилиндра и пружину с поршнем внутри. Так как принудительная вентиляция может происходить только при создании определенного разрежения внутри системы, то и положение поршня должно быть разным. Поэтому в клапане предусмотрено три положения, которые определяют основные режимы работы клапана.
- Положение А. Источник, создающий разряжение имеет очень низкое давление. Соответственно, такое давление недопустимо для работы клапана и он под действием появившейся силы, преодолевая действие пружины, закрывается.
- Положение Б . В этом случае разряжение довольно высокое, соответственно и давление газов тоже становится большим. Такой режим работы становится не нормальным, а соответственно и клапан под действием пружины также запирается. Такое бывает при повышении оборотов двигателя или применении турбокомпрессоров для ускоренной закачки больших объемов воздуха в цилиндры.
- Положение А и Б . Для создания такого режима, источник разряжение должен создать оптимальное давление для жесткости пружины клапана. В этом случае, она смещает поршень в промежуточное положение и, таким образом, открывает клапан.
Основой для работы клапана вентиляции картера является обыкновенная разность между давлением за дроссельной заслонкой и после нее. Соответственно, перепад давлений может замеряться и возле турбокомпрессора. Однако, если с обычным мотором все понятно, то с турбированным возникают определенные трудности. Дело в том, что разность давлений в этом слишком высока, что потребует дополнительной регулировки. Для этой цели конструкторы разработали специальный .
Редукционный клапан в своем составе имеет: диафрагму из специальной маслостойкой резины, колодец из металла, в котором имеются два отверстия, и пружину. Если давление, которое создается у источника разряжения, находится на нормальном уровне, то пружина распрямляется и поднимает диафрагму, открывая, при этом, клапан основного отверстия, давая проход для картерных газов.
В том случае, если же давление будет слишком низким, то диафрагма будет смещаться вниз и заставит пружину сжаться. Клапан основного клапана закроется, но при этом, откроется клапан второго отверстия с меньшим сечением. Картерные газы будут проходить именно через него.
Для обеспечения наиболее плавного хода диафрагмы применяется третий клапан, который установлен сверху корпуса клапана. Таким образом, достигается регулировка давления, воспринимаемого пружинами системы вентиляции.
Редукционный клапан помогает производить вентиляцию не только картера, но и блока цилиндров в целом. Это связано с его возможностью использоваться при повышенных нагрузках двигателя, когда давление увеличивается прямопропорционально.
Неисправности системы вентиляции
Несмотря на простоту системы, она может подвергнуться и банальным неисправностям, которые рано или поздно дадут о себе знать.
Прежде всего – это изменение положение поршня, относительно его посадочного места. Может проявиться в виде и периодическими пропусками зажигания.
Другая проблема – это замерзание редукционного клапана в холодную погоду. Данная проблема касается не всех двигателей, но тоже имеет место быть. Может проявиться в виде повышенного расхода смазочного компонента. При увеличении нагрузки на мотор эта величина увеличивается.
Вот и все, что нужно знать о системе вентиляции картера двигателя.