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, теряя 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.
Принцип работы принудительной системы вентиляции картера (PCV). 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.
Известно, что в процессе своей работы, двигатель перерабатывает топливную смесь, излишки которой, смешиваясь с воздухом должны выходить в виде отработанных газов наружу. С помощью выхлопной трубы, так все и происходит, но что бы хоть как-то минимизировать вред для окружающей среды, применяют различные фильтры. Есть свои специфические фильтры и непосредственно в двигателе, применяющиеся в системе вентиляции картера.
Картер - главная корпусная деталь двигателя, имеющая самую большую полость, в которой находится коленчатый вал, а ее верхняя часть вмещает в себя блок цилиндров. Картер также можно назвать отдельной деталью (если речь идет об небольших двигателях), такой себе коробкой, объединивший в себе все детали мотора.
При работе двигателя, часть отработанных газов из камер сгорания могут просачиваться в картер и без того уже содержащий пары топлива, масла и воды. В итоге, слившись воедино, эта смесь носит название картерных газов, сильное скопление которых значительно понижает состав и положительные свойства моторного масла, разрушая при этом металлические части двигателя.
Кроме того, эти вредные вещества попадают в атмосферу, тем самым сильно загрязняя ее. Что бы этого не случилось, существует вентиляция картера. Об конструкции и особенностях этой системы, мы расскажем в этой статье.
Особенности системы вентиляции картера ДВС
Как уже говорилось, любой современный двигатель оборудуется специальными фильтрами (можно и так назвать систему вентиляции), которые предотвращают выход из него горючих и токсичных картерных газов, путем их утилизации. Система вентиляции картера, или как ее еще называют «Система отсоса картерных газов» включает в себя большую и малую ветвь. Первая представленная в виде трубы с пламягасителем и маслоотделителем внутри (детальнее о них чуть позже), а вторая являет собой трубку, с помощью которой большая ветвь соединяется с задроссельным пространством.
В прилагающейся к автомобилю технической документации, касающееся его ремонта и обслуживания, не смотря на видимую существенную роль данной системы, ей уделяется мало внимания. А зря, ведь на современных двигателях выход из строя вентиляции картера грозит ему значительным понижением работоспособности.
Что бы система вентиляции исправно работала, необходимо учитывать такие важные моменты как наличие свежего воздуха и забор вредных газов. За способом подвода воздуха все картерные вентиляционные системы можно разделить на открытые и закрытые. Первый вариант базируется на заборе воздушных потоков непосредственно с внешней среды, а второй - использует части системы питания, такие как, например впускной такт.
Открытая вентиляционная система не работает при малых оборотах двигателя и на холостом ходу. Также, она не выполняет свое назначение на больших оборотах, а еще из-за нее возможно засасывание нефильтрированного атмосферного воздуха. Иногда, использование такой системы служит одной из причин слишком большого расхода масла и, соответственно, замасливания мотора.
Закрытая вентиляционная система картера используется в случае необходимости уменьшения степени загрязнения окружающей среды. С этой целью устанавливается специальный клапан, который выводит попавшие от принудительной вентиляции газы, во впускной коллектор мотора. Такая система имеет как плюсы, так и минусы. К первой группе следует отнести сравнительно меньший расход масла, стабильную работу двигателя зимой (входной воздух обогревается картерными газами), стойкость двигателя к детонации, так как топливно-воздушная консистенция разбавляется. Ко второй группе, включающей минусы использования относят: сильное загрязнение входных воздуховодов и карбюратора и возможность влияния на окисление масла.
Существует также классификация подобных систем в зависимости от способа отвода картерных газов. С этой точки зрения выделяют системы принудительного (подводят газы к впускному коллектору) и эжекционного (отводят газы в окружающую среду) действия.
До 1961 года все автомобилестроение применяло в выпускаемых транспортных средствах открытую систему с эжекционным принципом действия, в которых для вывода из картера газов использовали эжекционную трубку, проходящую вдоль всего двигателя к нижнему поддону картера. Когда машина двигалась, возле края трубки образовывалось незначительное разрежение, хорошо влияющее на вентиляцию картера.
Чуть позже результаты, проведенных компанией GENERAL MOTORS
исследований доказали, что основное количество вредных веществ, образующиеся в следствии неполного сгорания углеводорода, выбрасывается в атмосферу именно через эжекционную трубку системы вентиляции. В следствии этого открытия, начиная с 1961 года, все автомобили, поступающие в продажу в штат Калифорния (Америка), были обязаны оборудоваться системой вентиляции принудительного действия, а с 1962 года, это требование начало действовать на всей территории США. С тех пор прошло не одно десятилетие, но двигатели именно с этой системой продолжают выпускаться и в наше время.
Конструкция вентиляционной системы картера
И так, мы уже выяснили, что в двигателях современных автомобилей применяется картерная система вентиляции принудительного действия, но разные производители, по разному подходят к вопросу ее конструкции. Наиболее сложной (но самой эффективной) является система в которой, воздух попадает в картер через отдельный воздушный фильтр.
В бензиновых двигателях, при условии, что нагрузки небольшие, одна часть разбавленных воздухом газов, попадает в воздушный фильтр, находящийся за фильтрующим эллементом, а вторая часть, через регулирующий жиклер поступает в задроссельное пространство.
Детально разбирать каждый вид вентиляционной системы картера, для отдельно взятых двигателей (бензиновых, дизельных, газовых и т.д.) очень долго, да и сейчас совершенно неуместно, поэтому сосредоточим свое внимание на основных, общих для всех компонентах: маслоотделителе, воздушных патрубках (для циркуляции газов) и вентиляционных клапанах.
Маслоотделитель создан для препятствования попаданию паров масла в полость камеры сгорания. Благодаря ему уменьшается количество образования сажи. Выделяют три способа разделения масла и газа: циклический, лабиринтный и комбинированный, который в настоящее время наиболее часто применяется. Лабиринтный маслоотделитель (успокоитель) нацелен на замедление движения картерных газов. В следствии этого, большие масляные капли стекая по стенкам попадают в картер двигателя.
Дальнейшее очищение масла от картерных газов выполняет центробежный маслоотделитель, проходя через который они начинают вращаться. В итоге, под воздействием центробежной силы, частички масла оседают на стенках, а затем также стекают в картер. Что бы предотвратить турбулентность газов, после прохождения ими центробежного маслоотделителя в ход пускают выходной лабиринтный успокоитель. Именно тут проходит окончательное разделение масла и газа.
Вентиляционный клапан картера нужен для регулировки давления картерных газов, попадающих в колектор. Если разряжение во впускном канале не очень существенное - клапан открыт, но если оно довольно ощутимое, то клапан самостоятельно закрывается.
Вся система вентиляционной работы картера базируется на разряжении, возникающем во впускном коллекторе двигателя. С помощью этого процесса переработанные газы выводятся из картера в маслоотделитель, где очищаются от масла и по специальным патрубкам переходят во впускной колектор. Там, смешавшись с воздухом, они ликвидируются в камерах сгорания. Если двигатель оснащен турбонадувом, то регуляция вентиляции картера может осуществляться с помощью дроссельной заслонки.
Штуцер вентиляции картера
Названием «Штуцер» обозначают патрубки с резьбовым соединением, помогающие объеденить части трубопровода, или соединить вентили, емкости и прочие детали жидкостных и газовых преобразующих систем. Что касается системы вентиляции картера, то тут штуцер просто незаменим, а система вентиляции карбюраторных двигателей «Солекс» без него вообще работать не будет.
Такая его незаменимость объясняется достаточно просто. Бывает, что в процессе качественного удаления газов возникают проблемы. Чаще всего, причина этого кроется в недостаточном разряжении картерных газов, находящихся в воздушном фильтре.
Для того, чтоб увеличить работоспособность системы вентиляции в нее внедряют еще одну, дополнительную ветвь (малая ветвь). Она имеет вид трубки, с помощью которой задроссельная зона соединяется со штуцером, отвечающий за отвод картерных газов от двигателя внутреннего сгорания. Диаметр этой ветви совсем маленький и составляет не больше пары миллиметров. Также, штуцер может помочь в диагностике некоторых причин сбоя в вентиляции картера. Для этого на него надевают трубку, а затем дуют в нее, если воздух не проходит - значит надо прочистить каналы системы, так как они, скорее всего, засорены.
Штуцер располагается в нижней части карбюратора, рядом с дроссельной заслонкой первичной камеры, под насосом ускорения. В случае необходимости, на эту деталь натягивают шланг, выполняющий вытяжную функцию.
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
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.