Двигатель внутреннего сгорания работает по принципу сжигания топливно-воздушной смеси в цилиндрах. После сжигания топливного заряда отработавшие газы и другие продукты сгорания смеси воздуха и топлива в большей части выводятся через наружу, то есть выбрасываются в атмосферу.
Однако с учетом того, что в камере сгорания создается высокое давление, часть газов, остатки несгоревшего топлива и другие продукты прорываются через и попадают в картер . Картер представляет из себя закрытую полость, в которой находится и другие детали силового агрегата.
В картере постоянно присутствует масляный туман, пары несгоревшего топлива, частицы воды и газы. Указанные газы называются картерными газами. Картерные газы оказывают негативное влияние на моторное масло. Параллельно с этим избыток картерных газов может привести к росту давления в картере. В результате моторное масло начинает выдавливаться.
Чтобы уменьшить количество газов и снизить давление, в конструкции современных ДВС используется система вентиляции картерных газов PCV (Positive Crankcase Ventilation). В этой статье мы поговорим об эволюции и устройстве данной системы, а также затронем вопрос распространенных неисправностей.
Читайте в этой статье
Устройство и конструктивные особенности системы вентиляции картера
Итак, система вентиляции картера позволяет удалить избыток картерных газов, повышает срок службы моторного масла, снижает выброс токсичных веществ в атмосферу, уменьшает давление в картере силового агрегата. Системы могут быть:
- открытого типа;
- закрытого типа;
Сразу отметим, на разных типах ДВС конструкция данной системы может отличаться, при этом основные функциональные элементы на современных моторах представляют собой:
- воздушные патрубки, по которым циркулируют газы;
- клапан вентиляции картера, который регулирует давление картерных газов при их подаче во впускной коллектор;
- маслоотделитель для предотвращения попадания масляных паров в камеру сгорания для уменьшения сажеобразования;
Другими словами, сегодня активно используется закрытый тип. Общий принцип работы такой системы вентиляции картера основан на разрежении, которое создается во . Благодаря разрежению газы выводятся из картера. Далее указанные газы проходят через маслоотделитель, который отделяет газы от масла. После очистки газы идут по воздушным патрубкам, после чего попадают во впуск. Из впускного коллектора картерные газы, перемешанные с воздухом, подаются в камеру сгорания и дожигаются.
Добавим, что в устаревшей открытой системе (эжекционного типа) избыток картерных газов попросту выбрасывается в атмосферу. Способ очень простой и дешевый, однако отмечается усиленное загрязнение окружающей среды. Также эффективность работы такого решения не самая высокая, так как при низких оборотах и в режиме ХХ подобная вентиляция не работает.
Еще такая система не выполняет своих функций на высоких оборотах. Параллельно существует риск того, что в картер будет засасываться недостаточно очищенный наружный воздух после остывания ДВС. Дополнительно следует выделить, что при наличии открытой системы на моторе возможно , также смазка может выбрасываться вместе с газами наружу, в результате поверхности двигателя загрязняются масляными пятнами.
Закрытая система вентиляции картера, которую также называют принудительной, сложнее по конструкции. При этом именно данное решение позволяет уменьшить количество вредных выбросов в атмосферу с учетом экологических стандартов и снизить расход масла.
Двигатель с такой системой работает стабильно, лучше держит обороты зимой, так как холодный наружный воздух во впуске подогревается картерными газами, снижается риск . Однако при всех плюсах и эта схема устройства не лишена ряда недостатков.
В результате попадания картерных газов во впуск происходит усиленное загрязнение воздуховодов и элементов во впускной системе двигателя. Также специалисты отмечают, что принудительная система отсоса отработанных газов может являться причиной быстрого окисления моторного масла из-за сильного разрежения на высоких оборотах.
Также принудительная вентиляция может дополнительно реализовываться разными путями. При этом основным принципом остается то, что газы должны «вытягиваться» из картера, а также происходит их смешивание в результате подачи в картер наружного воздуха. После этого через специальный клапан смесь подается в цилиндры мотора.
На карбюраторных моторах, агрегатах с и инжекторных двигателях можно встретить различные типы реализации подвода картерных газов. Ранее достаточно часто встречалась конструкция, когда система имела два канала. Один был выведен перед дроссельной заслонкой, а второй канал с жиклером выводился за дросселем.
В режиме холостого хода газы подавались по каналу с жиклером за заслонкой. Однако после начала открытия заслонки и роста оборотов коленвала разряжение в области за заслонкой становилось меньше. При этом объем газов, которые прорывались в картер, становился больше. Канал с жиклером переставал выполнять свою функцию, но подключался вывод газов по каналу перед дросселем. Дальнейшее развитие системы вентиляции привело к появлению клапанных решений для регулирования подачи газов.
Если просто, клапан стоит в трубопроводе, через который подводятся газы из картера. Клапаны также делятся на золотниковые и мембранные. Добавим, что мембранные клапаны лучше дозируют количество газов, однако сама мембрана чаще выходит из строя.
Для чего нужен маслоотделитель в двигателе
Как уже было сказано выше, маслоотделитель (маслоуловитель) является элементом системы вентиляции картера. Главной задачей маслоотделителя становится не допустить попадания частичек масла в камеру сгорания.
По способу отделения масла от картерных газов можно выделить лабиринтный и циклический маслоуловитель. Отметим, что на современных моторах используется маслоотделитель комбинированного типа.
Лабиринтный маслоотделитель, который еще называется успокоитель, замедляет движение газов. В результате объемные частицы масла попросту оседают на стенках, после чего стекают обратно в картер.
Центробежный маслоотделитель более тщательно отделяет смазку от газов. При прохождении через устройство газы фактически «раскручиваются», то есть на них воздействует центробежная сила. Под ее воздействием масло оседает на стенках и стекает в картер ДВС.
Чтобы избежать турбулентности газов, в комбинированном типе устройств за центробежным маслоотделителем на выходе устанавливается лабиринтный успокоитель. В успокоителе завершается процесс отделения частиц смазки от газов из картера.
Указанный клапан служит для того, чтобы отрегулировать давление газов, которые подаются во впуск. Если разрежение не сильно большое, тогда клапан находится в открытом положении.
В случае, когда разрежение во впускном канале значительное, происходит закрытие данного клапана. Еще отметим, что в турбомотрах вентиляция картера реализована посредством дроссельного регулирования.
Частые неисправности системы вентиляции картера
С учетом приведенной выше информации становится понятно, что система вентиляции картера на современных двигателях является достаточно сложной. Выход из строя и нарушения в работе данной системы могут привести к ухудшению общей работоспособности ДВС, возникновению неполадок и уменьшению ресурса агрегата.
Сразу отметим, что проблемы с вентиляцией картера могут быть не так очевидны, однако проявляются в виде снижения мощности, увеличения расхода топлива, активного и быстрого и . Также в воздушном фильтре может появиться масло и т.д.
Часто при диагностике указанные проблемы пытаются решить путем поверки и ремонта системы питания или зажигания, забывая о системе вентиляции картерных газов. Важно понимать, что закрытая система предполагает наличие специальных каналов в и , а также клапанов, патрубков и шлангов для циркуляции газов. Хорошо известно, что клапаны рано или поздно могут начать подклинивать. Прежде всего, это приводит к нарушению состава рабочей топливно-воздушной смеси.
Что касается причин, клапан клинит как из-за засорения, так и в результате собственных повреждений. Как правило, первый вариант более распространен. Дело в том, что в картерных газах присутствует сажа, нагар и т.п.
Назначение и устройство системы рециркуляции отработавших газов. Клапан EGR, система ЕГР высокого и низкого давления. Неисправности системы рециркуляции.
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.
Что такое вентиляция картера и как она спасает нашу планету от загрязнения?
Оказывается, бой за чистоту ведётся не только на уровне , но и в самом моторе и в этой статье мы расскажем ещё об одной из автомобильных систем, стоящей на страже экологии – вентиляция картера.
Проблема в том, что в процессе работы двигателя, газы не только выходят по задуманному маршруту через выхлопную систему, но и просачиваться непосредственно из камер сгорания в картер мотора.
Помимо них, там уже присутствуют пары топлива, масла и воды, что в целом создаёт довольно-таки ядерную смесь, именуемую картерными газами, которая может попасть в атмосферу и оказывает разрушающее действие на детали силового агрегата, а также ухудшает работу .
Для борьбы с этой проблемой инженеры придумали так называемую систему вентиляции картера, о которой мы сегодня и говорим.
Главным образом современный автопром использует принудительную вентиляцию закрытого типа. Что это такое, проясним далее.
Как работает вентиляция картера в моторе?
Надо отметить, друзья, что вентиляция картера у разных моторов и уж тем более у разных производителей имеет разнообразный конструктив, хотя некоторые элементы этой системы являются незаменимыми практически для всех вариантов исполнения.
Если точнее, то это:
- маслоотделитель;
- клапан вентиляции картера;
- различные воздушные трубки и патрубки.
Давайте рассмотрим эти узлы детальнее.
Маслоотделитель
Нужен для разделения мух и котлет, а если точнее – картерных газов от смазки.
Как правило, на современные машины устанавливается комбинированный маслоотделитель, который объединяет в себе лучшие стороны лабиринтных и центробежных видов. Он представляет собой устройство, в которое из картера подаётся масло, насыщенное картерными газами – их то нам и нужно разделить.
Первым делом поступившая смесь раскручивается, в результате чего более тяжёлая смазка оседает на стенках отделителя, благодаря центробежным силам и стекает в картер.
Газы, в свою очередь попадают в лабиринт выходной успокоителя, где происходит их окончательная фильтрация.
На этом путь газов не заканчивается.
Клапан вентиляции.
Этот узел регулируется отрицательным давлением во впускном коллекторе. Если разряжение небольшое, путь газам открыт и они поступают к впускным клапанам, а затем и в цилиндры, где благополучно сгорают.
Если разряжение велико – то тогда клапан вентиляции находится в закрытом состоянии. Такой вот алгоритм работы системы.
Что ж, коллеги-автолюбители, как мы видим, вентиляция картера, не представляет собой ничего сложного, хотя работу выполняет полезную не только для экологии, но и для двигателя автомобиля.
О том какие ещё интересные инженерные решения встречаются в современных машинах, мы обязательно рассмотрим в следующих статьях, не пропустите!
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.
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:
