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.

Казалось бы, сама по себе работа ДВС служит источником, осуществляющим сильное загрязнение атмосферы, а мы пытаемся говорить тут про вентиляцию. Однако не все так просто, мотору, как и всем остальным, тоже нужен свежий воздух. Обеспечивает его и система вентиляции картера.

О назначении системы вентиляции

Все проблемы, как всегда, таятся в мелочах. В данном случае это касается имеющихся зазоров между поршнем и блоком цилиндров двигателя. Казалось бы, конструкцией предусмотрены специальные элементы, минимизирующие эти зазоры. И все же, несмотря на уплотняющие кольца, происходит попадание продуктов сгорания топлива, его несгоревших частиц, паров воды в объем картера двигателя. Следствием этого является ухудшение качества масла и потеря его смазывающих свойств. Проявляется подобный эффект в том, что обычное масло становится водно-масляной эмульсией, а также происходит его разжижение.

В цилиндрах двигателя, при его работе, создается повышенное давление, так что нет ничего удивительного, что газы вырываются оттуда с повышенным давлением. Следствием этого будет создание такого же повышенного давления в картере, что может привести к выдавливанию сальников и утечке масла.

Именно для предотвращения подобных явлений, описанных выше, предназначена система вентиляции картера. Она позволяет вывести из него прорвавшиеся отработанные газы, обеспечить нормальное давление, тем самым, повысить надёжность и долговечность двигателя.

Как происходит вентиляция картера

Как всегда в таких случаях, существует выбор.

Реализация данной системы может быть двух типов:

• открытая;
• закрытая.

В первом случае, когда система вентиляции картера двигателя открытая, прорвавшиеся выхлопные газы удаляются наружу, за пределы силового агрегата. Простота и дешевизна этого способа компенсируется загрязнением окружающей среды.

Кроме того, следует знать, что открытая вентиляция:

1. не работает при малой скорости и на холостом ходу;
2. не справляется со своими обязанностями при высоких оборотах;
3. через нее возможно засасывание атмосферного нефильтрованного воздуха при остывании двигателя;
4. может послужить одной из причин увеличенного расхода масла, а также причиной замасливания мотора.

Закрытую или принудительную вентиляцию картера осуществляют тогда, когда пытаются уменьшить степень загрязнения, оказываемую автомобилем. Для этого устанавливается специальный клапан, благодаря которому, при принудительной вентиляции картера, попавшие туда выхлопные газы, выводятся во впускной коллектор двигателя.

К недостаткам такой системы можно отнести:

• усиленное загрязнение карбюратора и входных воздуховодов;
• сильная тяга на высоких оборотах в системе отсоса отработанных газов, что может служить дополнительной причиной окисления масла.

К достоинствам следует отнести:

1. уменьшенный расход масла;
2. стабильную работу в зимний период за счет подогрева входного воздуха картерными газами;
3. они же повышают детонационную стойкость двигателя за счет разбавления топливно-воздушной смеси.

Варианты создания принудительной очистки от картерных газов

Правда не все так просто, как кажется с первого взгляда. Существует два подхода, по которым может быть выполнена принудительная вентиляция картера. Из картера могут выводиться выхлопные газы, а возможно и обратное действие — приток воздуха снаружи.


Пример того, как построена система принудительной вентиляции картера, основанная на отводе выхлопных газов, приведен выше. При этом прорвавшиеся отработанные газы, оказываются под действием разрежения во впускном коллекторе и поступают через маслоотделитель (1), клапан (2) и по шлангам, очистившись от частиц масла, попадают опять в цилиндры двигателя.

Вариант, когда система вентиляции построена на притоке свежего воздуха, приведен на рисунке ниже. В этом случае наружный воздух попадает в картер мотора, смешивается с картерным газами, и через специальный клапан PCV поступает обратно в цилиндры мотора. Построенная таким образом система вентиляции, позволяет избежать попадания продуктов работы ДВС в атмосферу. Именно такой подход используется современными автопроизводителями, при проектировании и изготовлении автомобилей.


Для поддержания нормальной работы мотора на холостом ходу, клапан PCV запирает выход газов из картера, при глубоком разрежении в трубопроводе.

Непременным атрибутом современного ДВС является вентиляции картера, выполненная чаще всего как закрытая система. Она позволяет повысить надёжность работы мотора и уменьшить отрицательное воздействие выхлопа автомобиля на атмосферу.

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

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.

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!