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.
Для начала давайте разберёмся, откуда вообще в картере появляются газы и что такое картер.
Картер
(поддон) - часть двигателя, где обычно располагается коленчатый вал и при не заведённом автомобиле, в нём хранится всё масло.
На картинке выше видно, что над картером расположены поршня, которые с помощью шатунов соединены с коленвалом. Давайте более подробно рассмотрим как устроен поршень
.
На картинке выше видно, что поршень имеет три канавки, на которые одеваются кольца. Во время работы двигателя, через замки поршневых колец и неплотности между кольцами и стенками цилиндра, в картер прорываются газы из камеры сгорания. Если эти газы не удалять, это приводит к тому, что масло, контактируя с газами, со временем теряет свои свойства - стареет, а также в картере образуется избыточное давление, которое может привести к выдавливанию сальников. Для решения этой задачи был разработан PCV клапан , который срабатывает при разряжении во впускном коллекторе, причём степень открытия клапана зависит от степени разряжения.
При срабатывании клапана газы из картера снова попадают во впускной коллектор, но так, как картерные газы попадают туда, минуя расходомер воздуха, смесь беднеет. В последнее время автолюбители устанавливают в разрыв шланга PCV фильтр-отстойник(маслоуловитель), который представляет собой резервуар с двумя штуцерами.
Внутри находится фильтр, который отделяет масло от газов и представляет собой металлическую губку. При прохождении картерных газов через губку, масло, которое в них содержится, оседает на губке и стекает, а газы беспрепятственно проходят. Таким образом, продливают время работы катализатора, а он, как известно, штука недешёвая.
Тип: клапан предохранительный запорный высокого контролируемого давления.
Клапан ПКВ является полуавтоматическими запорным устройством, предназначенным для герметичного перекрытия подачи газа.
Клапан ПКВ автоматически закрывается при выходе контролируемого давления за установленные верхний и нижний пределы. Открытие клапана производится вручную. Произвольное открытие клапана исключено.
Условия эксплуатации клапана ПКВ должны соответствовать климатическому исполнению УХЛ категория 2 ГОСТ 15150-69 с температурой окружающего воздуха от минус 35 до плюс 45° С.
Клапан ПКВ изготавливается с условным проходом Ду 50, 100 и 200.
Примеры условного обозначения клапанов:
Клапан предохранительный запорный с условным проходом ДУ200 высокого контролируемого давления: - Клапан ПКВ-200 ТУ 3710-001-1223400102013.
Изготовитель гарантирует нормальную работу клапана ПКВ в течении 18 месяцев со дня ввода в эксплуатацию или 24 месяца с момента производства при условии соблюдения правил хранения, транспортирования, монтажа и эксплуатации.
Средний срок эксплуатации: до 15 лет.
Основные параметры и технические характеристики клапана ПКВ
| Наименование параметра или размера | ПКВ-50 | ПКВ-100 | ПКВ- 200 |
| Рабочее давление на входе, МАп, не более | 1,2 | ||
| Условный проход, Ду, мм | 50 | 100 | 200 |
| Пределы настройки контролируемого давления, МПа - нижний - верхний |
0,003-0,03
0,03-0,6 |
||
| Строительная длина, мм | 230 | 350 | 600 |
| Габаритные размеры, мм
- длина - ширина - высота |
390
310 480 |
425
320 580 |
600
390 720 |
| Масса, кг, не более | 33 | 73 | 140 |
Устройство и принцип работы клапана ПКВ
Корпус 1 вентильного типа соединяется с переходным фланцем 2. На переходном фланце крепится крышка 3. Между крышкой 3 и переходным фланцем зажимается мембрана 4, эффективная площадь которой для клапана типа ПКВ в 8,5 раз меньше, чем для клапана типа ПКВ. В крышке 3 устанавливается большая пружина 5, усилие которой изменяется при помощи пробки 6 и малая пружина 7, усилие которой изменяется при помощи штока 8. Внутри корпуса I находится клапан 9. Гильза клапана 9 перемещается по направлению стойке 10, ввернутой в корпус, а шток клапана 9 в отверстие переходного фланцы 2.
Подъем клапана 9 осуществляется при помощи вилки 12, закрепленной на поворотном валу 13, на конце которого крепится рычаг 14.
В клапане 9 имеется устройство, выполняющее функции перепускного клапан для выравнивания давления газа до и после клапана 9 в момент его открытия. При открытии клапана рычаг 14 зацепляется с анкерным рычагом 15, установленным на переходном фланце 2. Коромысло 16, установленное в крышке 3, одним концом соединяется с мембраной 4, а другим с молотком 17.
Для открытия клапана необходимо рычаг 14 поднять до зацепления его с анкерным рычагом 15. При этом клапан 9 поднимается и откроет проход газу, который их сети по импульсной трубке поступит под мембрану 4. Настройка клапан на нижний диапазон срабатывания производится вращением штока 8, а на верхний диапазон - вращением пробки 6.
Если контролируемого давление газа находится в заданных пределах, коромысло 16, связанное одним концом с мембраной 34, другим совместится с упором молотка 17, который окажется запертым в вертикальном положении, поднятым вручную.
Если контролируемого давление газа возрастает выше заданного верхнего предела, установленного большой пружиной 5, мембрана 4, преодолевая усилие этой пружины, пойдет вверх и повернет коромысло 16, наружный конец которого выйдет из зацепления с упором молотка 17. Под действием груза молоток 17 упадет и ударит по свободному концу анкерного рычага 15, который освободит рычаг 14, укрепленный на валу, и клапан 9 под действием собственного веса и сева груза рычага 14 опуститься ан седло корпуса I и перекроет проход газу. Если контролируемого давления газа упадет ниже заданного предела, установленного малой пружиной 7, мембрана 4 под действием этой пружины пойдет вниз и опустит внутренний конец коромысло 16. При этом наружный конец пойдет вниз и опустит внутренний конец коромысла 16. При этом наружный конец коромысла 16 выйдет из зацепления с упором молотка, который упадет и закроет клапан.
Монтаж и эксплуатация клапана ПКВ
Монтаж и эксплуатация клапана ПКВ производиться в соответствии Правилами безопасности в газовом хозяйстве. Клапан ПКВ устанавливают так, чтобы направление потока газа совпадало с направлением стрелки на корпусе клапана.
Перед монтажом клапана необходимо произвести расконсервацию наружных поверхностей.
Установка прибора в местах с отрицательной температурой допускается при условии отсутствия конденсации паров воды в проходящем газе при этих температурах.
Клапан ПКВ не должен устанавливаться в окружающих средах, разрушающе действующих на алюминий, чугун, сталь, резину и цинковое покрытие.
Клапан ПКВ монтируется на горизонтальном участке трубопровода перед регулятором давления. Мембрана должны занимать горизонтальное положение. Вход газа должен соответствовать стрелке, отлитой на корпусе.
Клапан ПКВ своей опорной поверхностью устанавливается на кронштейны или подставки и дополнительного крепления не требует.
Импульсная трубка должны быть присоединены к ниппелю (приварена) и по возможности должны иметь уклон от головки вниз и не иметь участков с противоположным направлением уклона, в которых может копиться конденсат.
Присоединения трубки УК нижней четверти горизонтального трубопровода, в котором контролируется давление, не допускается.
Импульс берется после регулятора давления.
В заводском исполнении рычаг подъема клапан расположен слева по ходу газа. Если по условиям монтажа такое расположение неудобен, то его можно перемонтировать. Для этого следует открутить гайки, снять в собранном виде головку, поменять местами пробки и перевернуть ось вилки. Рычаг посадить на ось так, чтобы ось планки рычага совпадала с направлением оси вилки в одной плоскости, после чего закрепить рычаг гайкой.
Установить головку, повернув ее на 180° относительно первоначального положения и завинтить гайки. После монтажа и перемонтирования клапана следует проверить надежность выбивания анкера молотком, гермертичноть всех соединения воздухом, азотом или рабочим газом при давлении 1,2 МПа. Все места уплотнения подмембранной полости переходного фланца гермертичноть испытать давлением для клапанов ПКВ-0,56 МПа.
На герметичность закрытия клапана давления 1, 2 МПа и 0,002 МПа. Утечка воздуха в местах соединения и уплотнений не допускается.
Клапан ПКВ после настройки потребителем на требуемое давление срабатывания должен быть опломбирован.
По окончании монтажа и опрессовки клапана следует произвести настройку на рабочие параметры.
Сначала установить нижний предел вращения штока 8. Во время настройки следует поддерживать давление в импульсной трубке несколько выше устанавливаемого предела, а затем медленно снизить давление и убедиться в том, что клапан ПКВ срабатывает при падении давления о установлено нижнего значения. После чего установить верхний предел вращения пробки 6. Во время настройки следует поддерживать давления немного выше настроенного нижнего предела.
После окончания настройки повысить давление и убедиться в срабатывании клапана при достижении верхнего предела.
Транспортировка и хранение клапана ПКВ
Транспортирование клапанов ПКВ в упакованном виде может производиться любым видом транспорта, кроме морского, в соответствии с правилами перевозки грузов, действующими на данном виде транспорта.
При длительном хранении на складе клапаны должны подвергаться переконсервации после одного года хранения консервационным маслом К-17 ГОСТ 10877-76 или другими смазками для изделия группы II по варианту защиты ВЗ-1 ГОСТ 9.014-78.
Срок хранения не более 6 лет.
Допускается транспортирование клапанов в универсальных контейнерах без упаковки с укладкой изделия рядами, разделяя каждый ряд прокладками из досок, фанеры и др.
Возможные неисправности клапана ПКВ и методы их устранения
| Наименование неисправности, внешнее проявление | Вероятная причина | Метод устранения |
| Молоток не устанавливается в рабочее положение, вертикальное при нормальном контролируемом давлении. | 1) Засорение импульсной трубки. 2) Порыв мембраны. | 1) Очистить и продуть импульсную трубку. 2) Сменить мембрану. |
| После закрытия клапана продолжает поступать газ. | 1) Неплотное прилегание клапана к седлу. | 1) Проверить, не попадало ли что-нибудь под клапан. 2) Проверить, нет ли царапин на седле. 3) Проверить эластичность резины клапана. 4) Проверить правильность установки рычага относительно клапана. |
Система состоит из двух контуров, которые работают на разных режимах нагрузки и оборотах:
- - Малый контур вентиляции подключен к клапанной крышке и впускному коллектору (в за дроссельном пространстве). Данная схема подключения обеспечивает интенсивную вентиляцию картера за счет разряжения, возникающего во впускном коллекторе, при закрытом дросселе. Чтобы не возникало такого эффекта, как гипервентиляция, сечение малого контура ограничивается жиклером в корпусе тросового дросселя, диаметром 1,7 миллиметров. Данный контур работает в районе 800-1500 оборотов.
- - Большой контур вентиляции подключен к клапанной крышке и воздушному патрубку (в пред дроссельном пространстве). Такая схема обеспечивает интенсивную вентиляцию картера на повышенных оборотах. Сечение большого контура 16-18 миллиметров
В результате весь внутренний объем двигателя будет работать, как параллельный ресивер, весьма значительного объема, подключенный к впуску в обход дросселя. Именно этот объем и будет мешать качественному смеси образованию. Аналогичная ситуация возникает в пробке при движении в натяг с дополнительными потребителями (например, включенном кондиционере). Более детально рассказывает автор идеи .
В результате при работе двигателя происходят скачки оборотов, мотор захлебывается от нагрузки. Возможны рывки и вибрация. Для устранения этих недостатков предлагается установить клапан PCV от иномарки в малый контур вентиляции картера, который будут перекрывать контуры в переходных режимах.
Установка клапана PCV
Потребуется : клапан вентиляции картера (артикул) 94580183 (примерная цена 400 рублей), новый шланг.Клапан PCV подключается последовательно в малый контур (в тросовом дросселе подключается в ресивер), перекрывая его при увеличении и отсутствии разряжения. Данная схема требует минимум переделок и используется на подавляющем большинстве иномарок. До установки клапана убедитесь, что он продувается только в направление ресивера (сторону клапанной крышки нет).
Процесс установки
очень прост: снимаем старый шланг, берем новый и в разрез него ставим PCV клапан, синим концом к ресиверу (фото Barmalej79).
Что дает доработка :
- - снижение вибронагруженности на ХХ;
- - лучший прием нагрузки от кондиционера и других мощных потребителей типа обогревов лобового, сидений и прочих;
- - увеличение момента с низов;
- - снижение расхода масла через вентиляцию.
При работе автомобильного двигателя пары и газы образуются не только в самом моторном блоке, но и в картере или в поддоне, который предназначен для хранения масла и располагается в нижней части мотора. Это газы, образовавшиеся из паров масла, бензина и воды. Также в картер через зазоры могут попасть газы, образовавшиеся при сжигании топливно-воздушной смеси. Все пары и газы, находящиеся в картере, называют картерными. Концентрация таких газов нарушает свойства моторного масла и оказывает вредное влияние на металл деталей мотора.
Для отведения образовавшихся газов служит система вентиляции картера. Она состоит из маслоотделителя, клапана картерных газов и патрубков отвода воздуха.
Схема расположения клапана вентиляции картерных газов
Газы проходят очистку от масляных капель, которые впоследствии стекают назад в поддон, и по воздушным патрубкам очищенные газы поступают в систему подачи воздуха в камеры сгорания. За выход газов во впускной коллектор отвечает клапан отвода картерных газов. Очистка от масла играет важную роль, потому что это не только экономия масла, но и борьба с нагаром на рабочих деталях.
Для чего нужен клапан вентиляции картерных газов?
Клапан отвода картерных газов регулирует процесс выпуска скопившихся паров. Принцип его работы основан на разности давлений перед клапаном и за ним. Чтобы понять, как работает клапан вентиляции, рассмотрим его конструкцию. Он состоит из пластикового корпуса, входного и выходного штуцеров, двух полостей, мембраны и пружины (образующих своего рода поршень).
Если во впускном патрубке присутствует сильное разрежение, то под действием пружины клапан закрывается, и картерные газы не попадают в воздуховод.
Если дроссельная заслонка полностью открыта, то во впускном коллекторе устанавливается атмосферное давление или даже превышающее его в случае турбонаддува, при этом клапан закрывается под действием наружного давления.
Если создается незначительное разрежение, то поршень занимает нейтральное положение и газы свободно выходят.
У клапана вентиляции картерных газов только три рабочих положения.
И т.к. образовавшиеся газы подаются в камеру сгорания в качестве составляющей рабочей смеси, то систему вентиляции также называют системой рециркуляции, а клапан – рециркуляционным или в английском варианте — PCV клапан, что означает то же, а расшифровывается Positive Crankcase Ventilation (на рус. — система вентиляции картера).
Где находится клапан вентиляции картерных газов?
В верхней части картера расположен маслоотделитель. Обычно, это сочетание двух типов: лабиринтного и центробежного. Газы, поднимаясь, проходят через оба типа маслоотделителя и затем упираются в клапан, который обычно располагается во впускном коллекторе.
Как проверить клапан вентиляции картерных газов?
Проверить клапан достаточно несложно.
- Снимите шланг, идущий от картера к клапану PCV.
- Запустите двигатель.
- Заткните пальцем освободившийся штуцер клапана. При работающем клапане вы почувствуете, что вакуум создается. После освобождения отверстия вы услышите щелчок.
Если вакуума вы не почувствовали, то клапан вентиляции картерных газов проверку не прошел.
Неисправности клапана вентиляции картерных газов
Невозможно удалить все частички масла при отводе газа из картера, поэтому со временем образуется загрязнение составных частей системы вентиляции. Если система сильно засорилась, то возможно увеличение давления в картере и выход масла через щуп или через сальники двигателя.
Признаком попадания масла в камеру сгорания служит появление неприятного запаха и копоти на выходе из двигателя. Если срочно не принять меры, то это может привести к серьезным неисправностям в цилиндропоршневой группе.
Если масляный налет появился на впускном коллекторе и воздушном фильтре, то это свидетельствует о проблемах маслоуловителя.
В случае забивания системы или поломки клапана отвода картерных газов в двигателе может начаться жор масла. Чаще всего это происходит из-за заклинивания мембраны. В таких случаях необходимо заменить либо мембрану клапана вентиляции картерных газов, либо полностью клапан. Данное явление сопровождается нарушением работы системы впрыска и нестабильной работой двигателя.
Таким образом, система вентиляции картерных газов, хотя и не выглядит одной из жизнеобеспечивающих систем работы двигателя, является ее важной составляющей и нуждается в периодической чистке и проверке.
Подробнее об устройстве и предназначении системы вентиляции картерных газов смотрите в видео на нашем сайте!