Система вентиляции картера двигателя — конструкция и принцип работы клапана PCV

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.

Как работает система вентиляции картерных газов

В процессе работы двигателя внутреннего сгорания образуются газовые смеси, за правильное распределение которых отвечает система вентиляции. Её стараются делать максимально надёжной, чтобы минимизировать любые неудобства при работе с автомобилем. Неполадки этого узла способны приводить к поломкам турбины, а также значительным утечкам масла. Чтобы вовремя заметить первые признаки неполадок, стоит для начала разобраться в устройстве системы вентиляции картерных газов.

Что такое картерные газы

Только на первый взгляд может показаться, что двигатель внутреннего сгорания представляет собой максимально прочную и герметичную конструкцию. На деле всё не совсем так, что заставляет производителей предусматривать некоторые элементы защиты.

В частности, между цилиндрами и поршнями создаются небольшие зазоры, которые позволяют существенно снизить интенсивность износа деталей и обеспечить стабильную работоспособность всей системы практически в любых условиях. Эти щели имеют очень небольшие размеры, однако сквозь них всё-таки просачивается некоторая часть отработанных газов. Смесь поступает в картер, смешивается с парами масел и концентрируется в так называемые картерные газы.

Если допустить постоянное увеличение объёма картерных газов, неизбежно возникнуть проблемы с соседними элементами. Из конструкции начнут выдавливаться сальники коленвала, а также масляный щуп. В результате происходят утечки смазки или даже её разбрызгивания на достаточно большие расстояния.

Ещё опаснее складывается ситуация, если вместе с газом в картере концентрируются остатки несгоревшего топлива. Через некоторое время вполне может образоваться опасная взрывчатая смесь, которую в обязательном порядке нужно удалять.

Своевременное подключение качественных систем вентиляции позволяет практически полностью исключить опасность накопления нежелательных веществ, а также продлить срок службы двигателя внутреннего сгорания.

Предназначение системы вентиляции картерных газов

Неопытные автомобилисты не до конца понимают, для чего нужна вентиляция картерных газов двигателя. Её назначение заключается в отводе токсичных смесей, масляного тумана и разного рода газов из картера. Ранее для этого использовался небольшой отрезок шланга, обеспечивающий прямое соединение двигателя с атмосферой. Теперь же, в условиях ужесточённых экологических требований, единственно верным решением будет система вентиляции.

Принцип работы и устройство вентиляции картера двигателя

Имеет смысл разобраться с тем, как работает клапан вентиляции картерных газов. Современные системы чаще всего имеют закрытую форму, предотвращающую любые утечки. Однако, существуют и открытые типы, которые могут оказаться полезны в конкретных ситуациях.

Стоит отметить, что на различных двигателях внутреннего сгорания схема вентиляции может иметь свои особенности, охватить которые может быть довольно сложно.

Однако, базовые элементы чаще всего одинаковы:

• патрубки, отвечающие за перемещение газовой смеси;
• клапан PCV вентиляции картера, контролирующий давление газов при подаче на впускной коллектор;
• маслоотделитель, не позволяющий смазке попадать внутрь камеры сгорания.

Роль маслоотделителя действительно очень важна, поскольку без него внутри системы будет очень быстро накапливаться сажа, а также разного рода нежелательные отложения. Да и выхлоп окажется сильно загрязнён масляными парами.

Принцип работы клапана вентиляции картерных газов основан на разрежении. Используя разницу давлений, он не позволяет определённым средам покидать кратер и обеспечивает стабильную работу двигателя внутреннего сгорания.

Закрытую систему вентиляции принято считать достаточно сложной, однако только она обеспечивает достаточно низкий уровень выхлопов вредных веществ в атмосферу. Её параметры напрямую влияют на то, будет ли автомобиль соответствовать экологическим нормам.

Принудительная вентиляции может быть реализована несколькими способами, для чего нужно создать условия для вытягивания газов из картера и их смешивание с атмосферным воздухом. Рядом с вентиляцией всегда находится клапан, обеспечивающий подачу смеси в цилиндры мотора.

То, каким образом осуществляется отвод лишних газов, решает производитель автомобиля ещё на этапе проектирования. Впоследствии автовладельцам приходится учиться взаимодействовать с установленной системой вентиляции и при необходимости ремонтировать её.

Частые неисправности системы вентиляции картера

Среди наиболее частых неполадок системы вентиляции картера можно выделить следующее:

• Физическое разрушение клапана. Под действием высоких температур и времени элемент ломается, оставляя резьбовую часть в крышке клапана. Выходом из положения станет полная замена клапана на оригинальный. Даже подходящие по характеристикам аналоги зачастую работают нестабильно.
• Замерзание конденсата в трубке. Особенно опасны в этом вопросе разного рода прогибы, которые могут возникать вследствие неаккуратной установки системы. Трубки теряют пропускную способность, что приводит к полному открытию клапана и потере давления в системе.

Отдельное внимание стоит уделить базовым симптомам, по которым даже неопытный владелец быстро определит назревающую проблему:

1. Масляные отложения на резиновых уплотнителях. Это может быть связано с неполадками системы вентиляции, а также критически износом цилиндропоршневой группы. Узлы попросту перестают удерживать все масляные пары, что приводит к их утечке.
2. Увеличенное потребление масла. Повышение давления в картере приводит к сгоранию части смазки в цилиндрах в процессе работы двигателя.
3. Плавающие обороты на холостом ходу. Тут снова сказывается негерметичность вентиляционной системы, вызванная износом компонентов или плохим затяжкой крепежей.
4. Появление неприятного устойчивого запаха выхлопа. Начинать беспокоиться нужно тогда, когда запах проявляется даже на небольших скоростях или просто с заведённым мотором. Неправильная работа вентиляции приводит к попаданию выхлопных газов в салон.

Также имеет смысл осмотреть впускной коллектор, воздушные фильтры и соединительные патрубки. Если на них появилось слишком много масла, значит где-то есть утечка.

Последствия неисправной вентиляции картера

Неправильная работа системы вентиляции картера неизбежно приводит к повышению давления в картерном пространстве. А это, в свою очередь, верный путь к следующим проблемам:

1. Смещение или разрушение уплотнителей на валах. Внутренней давление начнёт выталкивать их наружу, что приведёт к потере смазки. Если это вовремя не исправить, масляное голодание станет причиной лязга деталей и ускоренного износа.
2. Выход из строя турбины. Наличие неких препятствий в картерном пространстве станет причиной уменьшения прокачиваемого через турбину масла. Нарушится теплоотвод, а частицы смазки начнут скапливаться на деталях. Вскоре начнут появляться задиры, царапины, щели или даже трещины.
3. Выдавливание масляного щупа. Чрезмерное давление попросту вытеснит его с положенного места и забрызгает смазкой всё подкапотное пространство. Иногда внутреннее усилие настолько велико, что деталь даже оставляет вмятину на капоте.

Своевременная диагностика позволит свести к минимуму вероятность проявления подобных неполадок и существенно продлит срок службы не только системы вентиляции, но и всего силового агрегата.

Вентиляция картера — Alfdex

Alfdex g-Cleaner™ решает серьезную проблему с двигателями внутреннего сгорания, особенно когда речь идет о большегрузных транспортных средствах: картерный газ. Если проблема с картерными газами не будет решена, картерные газы приведут к снижению производительности двигателя и утечке масла, что нанесет ущерб окружающей среде. В связи с этим многие страны по всему миру уже ввели или собираются ввести более строгие правила.

Проблема с картерными газами

Когда несгоревшее топливо или дымовые газы просачиваются из камеры сгорания мимо поршневых колец («прорыв их»), они попадают внутрь картера. Несмотря на то, что количество картерных газов ограничено по объему, со временем он вызывает повышение давления в картере. Газы могут конденсироваться и смешиваться с парами масла, впоследствии образуя шлам или вызывая ухудшение качества масла.

 

Кроме того, масло будет вытекать медленно, но верно. Двигатель грузовика мощностью 500 тормозных л. с. создает около 10 кубометров картерных газов в час, содержащих 5-10 граммов масла. В год это соответствует примерно 30 000 м ³ картерных газов и ежегодных потерь до 25 литров масла из типичного двигателя грузовика. Это плохо как для окружающей среды, так и для производительности двигателя.

Системы вентиляции картера

Простое решение состоит в том, что картер должен вентилироваться. Система вентиляции картера (CVS) позволяет картерным газам выходить из картера, не вызывая повреждений, описанных выше. Существует три типа систем, в том числе закрытые ЦВС, где газ поступает в воздухозаборный коллектор, открытые ЦВС, где он выбрасывается в атмосферу, или фильтруемые открытые ЦВС, где используется фильтр. Обе системы требуют высокоэффективного решения для очистки, чтобы соответствовать законодательству.

Используя Alfdex g-Cleaner™ для активной вентиляции картера, вы сможете сэкономить средства при соблюдении экологических норм.

Грузовая машина

Трактор

Автобус

Лодка

генераторная установка

Объяснение вентиляции картера — выпуск N/A

Объяснение вентиляции картера — издание N/A

• Опубликовано 19 июля 2011 г. 23 мая 2018 г.
• byMotoIQ Staff

Объяснение вентиляции картера – N/A Edition

Автор Бен Феннер прокладка шланга и т.п. Возьмите себе напиток по вашему выбору, сядьте поудобнее и расслабьтесь. Продолжайте читать, чтобы получить ответы на все ваши вопросы.

Чтобы понять, что вы делаете, когда модифицируете или ремонтируете заводскую систему вентиляции картера, вы должны сначала узнать, как работают заводские системы, прежде чем погрузиться в их модификацию или ремонт. Также было бы неплохо понять историю и эволюцию системы вентиляции картера. Я собираюсь использовать семейство двигателей SR20DE/VE и начну с ранней системы SR20DE и буду работать дальше.

Вот заводская система:

Теперь позвольте мне объяснить, что здесь происходит. Поршневые кольца не уплотняются идеально, поэтому через них проходит немного воздуха, и мы называем это прорывом газов. Этот прорыв воздуха создает давление в картере, вызывая серьезные проблемы, такие как выход из строя сальника, и с этим необходимо бороться. Подача вакуума в картер двигателя очень хороша, так как способствует уплотнению кольца и уменьшает потери на аэродинамическое сопротивление (торможение вращающегося кривошипа, вызванное масляным облаком в картере). Поскольку вакуум в картере — это хорошо, а давление — плохо, надо как-то избавляться от давления.

Воздух контактирует с большим количеством масла в картере двигателя и в основном превращается в смесь воздуха и масла (вместе с небольшим количеством бензина и воды). Эта воздушно-масляная смесь представлена ​​красными стрелками в картере двигателя, и по мере того, как масло удаляется по всей системе, я изменил цвет в сторону синего . Я даже показал маленькие капельки масла, конденсирующиеся из воздуха, когда он проходит через маслоотделитель. Я не показывал их везде во всех перегородках, но вы можете себе представить, что то же самое происходит везде, где вы видите перегородки.

Количество воздуха и масла может быть весьма значительным. Чтобы справиться с таким большим количеством воздуха и масла, Nissan предусмотрел два важных пути, по которым давление сбрасывается из картера двигателя на весь воздух для надлежащего удаления. Слева воздух и масло могут выходить из картера вверх по части блока привода ГРМ и в клапанную крышку. Это обычный путь поступления воздуха.

Справа маслянистый воздух может выходить из картера (в периоды, когда возникает избыточное давление для откачки) через отверстие в боковой части блока вверх через маслоотделитель (сборник), выходящий из картера.

Цель — вакуум в картере. Это достигается на некоторых автомобилях с масляной системой с сухим картером, но на обычных автомобилях впускной коллектор используется в качестве источника вакуума. По сути, двигатель настроен на потребление собственных картерных газов. Не очень хорошая идея, потому что он покрывает впуск остатками масла и снижает эффективное октановое число вашего топлива, но он, безусловно, эффективен, практичен и полезен для окружающей среды.

Как продувка картерных газов снижает октановое число? Картерные газы с любым количеством масла в них снизят эффективное октановое число вашего топлива, потому что испаренное масло воспламеняется при более низких уровнях энергии, чем бензин с октановым числом 87 (R+M/2). Чем больше его вы позволите попасть в цилиндр, тем больше вам придется беспокоиться о детонации. Обычно это не вызывает большого беспокойства для безнаддувных двигателей, но очевидно, что принудительная индукция — это совсем другая история.

Если вы обратили внимание, теперь картерные газы поднимаются и выходят из картера и теперь в клапанной крышке. Газы будут поступать через маленькое отверстие PCV (положительная вентиляция картера) в верхнем левом углу крышки клапана, которое включает в себя односторонний обратный клапан, так что вещи могут вытекать только наружу (а не внутрь). Газы выходят из порта PCV во впускной коллектор, где они всасываются обратно в двигатель, потребляются и выталкиваются из выхлопных газов.