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.

Уменьшение выброса из картера ДВС разнообразных вредных соединений в атмосферу осуществляется посредством специальной системы вентиляции картера.

Особенности системы вентиляции картера ДВС

Отработавшие газы могут попадать в картер из камер сгорания при работе автомобильного двигателя. Кроме того, в картере нередко отмечается присутствие паров воды, топлива и масла. Все эти вещества принято именовать картерными газами.

Их чрезмерное накапливание чревато разрушением тех частей ДВС, которые изготавливаются из металла. Это обусловлено снижением качества состава и эксплуатационных характеристик моторного масла.

Интересующая нас система вентиляции предназначается для того, чтобы предотвратить описанные негативные явления. На современных транспортных средствах она выполняется принудительной. Принцип ее работы достаточно прост. Он базируется на применении разрежения, формирующегося во впускном коллекторе. Когда появляется указанное разрежение, в системе наблюдаются следующие явления:

• вывод из картера газов;
• очистка от масла этих газов;
• движение по воздушным патрубкам соединений, прошедших очистку, в коллектор;
• последующее сжигание газов в камере сгорания при их смешивании с воздухом.

Конструкция вентиляционной системы картера

На разных моторах, которые производятся различными производителями, описываемая система характеризуется собственной конструкцией. При этом в каждой из таких систем в любом случае имеется несколько общих компонентов. К ним относят:

• клапан вентиляции;
• маслоотделитель;
• воздушные патрубки.

Клапан необходим для корректирования давления газов, которые заходят во впускной коллектор. Если их разрежение является существенным, клапан переходит в закрытый режим, если несущественным – в открытый.

Маслоотделитель, которым располагает система, снижает явление формирования сажи в камере сгорания за счет того, что не позволяет масляным парам проникать в нее. От газов масло может отделяться по двум схемам:

• циклической;
• лабиринтной.

В первом случае говорят о маслоотделителе центробежного вида. Такая система предполагает, что газы вращаются в ней, и это приводит к оседанию масла на стенках устройства, а затем и его стеканию в картер. А вот лабиринтный механизм действует иначе. В нем картерные газы замедляют свое движение, благодаря чему и происходит осаждение масла.

Двигатели внутреннего сгорания наших дней, как правило, оснащаются комбинированными системами отделения масла. В них лабиринтное устройство монтируется после циклического. Это обеспечивает отсутствие турбулентности газов. Подобная система на данный момент без преувеличений идеальна.

Штуцер вентиляции картера

На карбюраторах «Солекс», кроме того, всегда имеется штуцер вентиляции (без него система вентиляции не работает). Штуцер очень важен для стабильного функционирования вентиляции картера двигателя, и вот по какой причине. Иногда качественного удаления газов не происходит из-за того, что в разрежение имеет малую величину. И тогда с целью увеличения работоспособности системы в нее вводят добавочную ветвь (обычно ее называют малой).

На современных двигателях вентиляция картера довольно сложная система. Нарушение работы вентиляции приводит к сбоям в работе мотора, а также к снижению его ресурса. Обычно проблемы с этой системой характеризуются следующими симптомами:
падение мощности;
повышенный расход топлива;
быстрое и сильное загрязнения дроссельной заслонки и регулятора холостого хода;
масло в воздушном фильтре.
Большинство этих признаков можно отнести и к другим неисправностям, например, к сбоям в работе системы зажигания. Поэтому при диагностике рекомендуется проверять и систему вентиляции картера. По мере износа силовой установки в картер попадает всё больше сажи, нагара и других загрязнений. Со временем они откладываются на стенках каналов и патрубков.
Неисправная система вентиляции картера может доставить немало проблем в зимний период. В карьерных газах всегда присутствуют частички воды, попадая в систему вентиляции, они могут конденсироваться в пар и скопиться в любом месте. Когда двигатель остывает вода, естественно, застывает и превращается в лёд, перекрывая каналы. В запущенных случаях каналы и патрубки закупориваются настолько, что в картере повышается давление и выдавливает измерительный щуп, весь моторный отсек при этом забрызгивает маслом. Случится это может на моторе с любым пробегом, исключением являются двигатели м дополнительным подогревом картера.

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:

1. не работает при малой скорости и на холостом ходу;
2. не справляется со своими обязанностями при высоких оборотах;
3. через нее возможно засасывание атмосферного нефильтрованного воздуха при остывании двигателя;
4. 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:

1. уменьшенный расход масла;
2. стабильную работу в зимний период за счет подогрева входного воздуха картерными газами;
3. 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.

Неисправность системы вентилирования картерных газов может привести к повышенному расходу масла и даже необходимости . Поэтому важно не только понимать, как работает вентиляция картера, но и знать признаки поломки. Рассмотрим принцип работы, устройство клапана PCV, а также способы проверки и диагностики системы.

Предназначение системы отвода картерных газов

При сгорании топливовоздушной смеси в цилиндре создается огромное давление. Поэтому через поршневые кольца даже на исправном двигателе часть отработавших газов неминуемо прорывается в картер. Также из камеры сгорания через кольца на такте сжатия и при неполном сгорании ТПВС в поддон попадает дизельное топливо, пары бензина.

При работе смесь из паров масла, бензина, отработанных газов и водяного пара создает повышенное давление в картерном пространстве. Если не отводить это гремучую смесь, давление не только будет мешать съему масла со стенок цилиндров, но и выдавит , распределительного вала.

Согласно экологическим нормам, все современные автомобили должны оборудоваться системой вентиляции картера закрытого типа. Это значит, что смесь паров и выхлопных газов подается обратно во впускной коллектор.

Устройство системы

Особенности устройства и принципа работы системы зависит от конкретной модели двигателя, но типичная конструкция предполагает наличие клапана вентиляции картера, патрубков и маслоотделителя.

Принцип работы

Выхлопные газы, смешавшиеся с парами бензина, из-за образовывающегося давления протекают к маслоотделителю. В корпусе маслоуловителя мелкодисперсные частички масла собираются на стенках фильтрующего элемента. Образовавшиеся капли под воздействием силы притяжения стекают в маслосборник, а отфильтрованные газы через клапан вентиляции картера попадают во впускной коллектор.

Устройство представленной выше системы предполагает наличие интеркулера, который служит для охлаждения воздушного потока. Необходимость в снижении температуры обусловлена не столько работой вентиляции картера, сколько особенностями , которой оборудован представленный на схеме двигатель TDI.

Масляные частицы, оседающие на стенках впускного тракта, приводят к уменьшению ресурса ДМРВ, ДАД, ДТВ, способствуют загрязнению дроссельного узла, РХХ. Для опасность еще и в том, что масляная пленка собирает на себе частички пыли и сажи, которые выступают абразивом для привода заслонок. Поэтому большинство современных систем вентиляции картерных газов оборудуются маслоуловителем.

Разделение потоков

Стандартная система вентиляции картера имеет два патрубка подвода газов во впускной тракт. Связанно это с разницей давления перед дросселем и в задроссельном пространстве. В режиме минимальной нагрузки, когда дроссельная заслонка едва открыта, проходное сечение минимально, поэтому наибольшее разрежение как раз в задроссельном пространстве. В режимах большой и полной нагрузки открытая дроссельная заслонка не создает значимого сопротивления протекающему потоку воздуха, поэтому разряжение во впускном тракте минимально. Разделение точек входа позволяет гибко дозировать порцию картерных газов.

Маслоуловитель

Наибольшее распространение получил циклический и лабиринтный способ фильтрации. В наиболее современных системах вентиляции картера применяются оба способа отделения масла.

Лабиринтный метод выступает в качестве стадии грубой фильтрации и служит для отделения крупных частиц масла. Принцип работы уловителя заключается в прохождении потока картерных газов через канал с маслоотражательными пластинами. Соприкасаясь с пластинами, крупные частицы оседают на стенках, после чего стекают в обратную масляную магистраль.

На стадии тонкой очистки картерные газы проходят через циклический (центробежный) маслоотделитель. Принцип работы основан на прохождении газов по окружности корпуса отделителя. Под воздействием центробежных сил капли масла, масса которых больше массы выхлопных газов, смещаются наружу и оседают на стенке. После отделения мельчайшие частички масла стекают в обратную магистраль.

Для уменьшения вредного влияния турбулентности газовых потоков на входе в воздушный тракт устройство системы такого типа предполагает наличие выходной успокоительной камеры. Благодаря ей после прохождения центробежного маслоотделителя снижается кинетическая энергия газа. Кроме того, на стенках камеры также оседают мелкодисперсные частицы моторного масла.

В некоторых системах вентиляции картера используется синтетический фильтрующий элемент. При прохождении через него картерных газов частички масла оседают на волокнах, собираются в крупные капли и стекают в магистраль обратного слива.

Клапан PCV

Клапан системы вентиляции картерных газов необходим для ограничения разряжения. Высокое разряжение, как и избыточное давление, может привести к повреждению сальников. Поэтому клапан PCV открывает доступ картерным газам по мере падения разрежения во впускном коллекторе.

В нормальном состоянии клапан возвратной пружиной удерживается в открытом положении. При работе двигателя на холостых оборотах разряжение преодолевает усилие пружины и перекрывает канал, соединяющий картер двигателя и впускной коллектор. Соответственно, по мере открытия дроссельной заслонки и снижения разряжения возвратная пружина приоткрывает канал для доступа газов.

На многих автомобилях VAG с двухступенчатой системой фильтрации работа клапана PCV заключается в прерывании потока от ступени грубой очистки к ступени тонкой очистки.

Симптомы неисправности

Признаки неправильной работы вентиляции картера:

Система принудительной вентиляции картера

Во всех двигателях газы, прорывающиеся в картер, удаляются системой принудительной вентиляции картера (PCV - positive crankcase ventilation). Эта система выкачивает испарения из картера во впускной коллектор, - впервые она появилась в 1961 году в большинстве автомобилей в штате Калифорния, а с 1963 года стала использоваться во всех автомобилях, эксплуатируемых в США. Испарения подаются в цилиндры вместе с всасываемой топливно-воздушной смесью и сжигаются в камерах сгорания. В определенных режимах работы двигателя эти газы выталкиваются обратно в картер через впускной фильтр (рис. 6.24).

ПРИМЕЧАНИЕ

Засорение и нарушение пропускной способности системы принудительной вентиляции картера - это основная причина высокого потребления масла двигателем и одна из причин возникновения различного рода утечек масла. Прежде чем приступать к дорогостоящему ремонту двигателя проверьте состояние системы принудительной вентиляции картера.

Рис. 6.24. Система принудительной вентиляции создает в картере постоянное разрежение за счет пониженного давления во впускном коллекторе. Чистый воздух, пройдя через воздушный фильтр, поступает в картер и, смешавшись с газами, прорывающимися через поршневые кольца, выбрасывается во впускной коллектор. Клапан принудительной вентиляции (PCV-клапан) регулирует поток газовой смеси, поступающей в двигатель, и отсекает его в случае возникновения обратной вспышки в двигателе, предотвращая распространение пламени во внутреннюю область картера.

ПРОВЕРКА ПРАВИЛЬНОСТИ РАБОТЫ СИСТЕМЫ ПРИНУДИТЕЛЬНОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ КАРТЕРА

Правильно работающая система принудительной вентиляции картера должна обеспечивать отвод газов из картера во впускной коллектор. Если пропускная способность трубопроводов, шлангов и самого клапана принудительной вентиляции не нарушена, то во внутреннем пространстве картера создается разрежение. В картере создается незначительное разрежение (обычно оно составляет меньше 1 дюйма ртутного столба при измерении через отверстие щупа для измерения уровня масла). Оно создается также и в других полостях двигателя. Через дренажные отверстия масло стекает в масляный поддон. Через эти же отверстия происходит распространение зоны пониженного давления в пространстве под крышками головок блока цилиндров и в развале блока цилиндров - в большинстве V-образных двигателей. Проверка функционирования системы принудительной вентиляции картера осуществляется разными способами.

Проверка с помощью встряхивания

Способ проверки встряхиванием заключается в том, что клапан принудительной вентиляции картера снимают и встряхивают в руке (рис. 6.25).

Если клапан принудительной вентиляции картера не дребезжит , то он определенно неисправен и подлежит замене.

Если клапан принудительной вентиляции картера дребезжит , то это еще не гарантирует того, что он исправен. Во всех PCV-клапанах стоят пружины, которые со временем, и следствие циклического нагрева-охлаждения, становятся слабее. PCV-клапан следует периодически заменять точно таким же через установленные производителем автомобиля периоды (обычно каждые три года или после 60 000 км пробега).

Рис. 6.25. Пример типичной конструкции клапана принудительной вентиляции картера (PCV-клапана). Причиной неровной работы и внезапных остановок двигателя может быть неисправность или засорение PCV-клапана или шланга. Поскольку расход воздуха, прогоняемого через PCV-клапан, составляет около 20% объема воздуха, необходимого для работы двигателя на холостом ходу, установка клапана другого типа, чем рекомендованный производителем, может заметно повлиять на работу двигателя в режиме холостого хода

← Вернуться