Двигун внутрішнього згоряння працює за принципом спалювання паливно-повітряної суміші в циліндрах. Після спалювання паливного заряду відпрацьовані гази та інші продукти згоряння суміші повітря і палива в більшій частині виводяться через випускну систему назовні, тобто викидаються в атмосферу.
Однак з урахуванням того, що в камері згоряння створюється високий тиск, частина газів, залишки незгорілого палива та інші продукти прориваються через поршневі кільця і потрапляють в картер ДВС. Картер представляє із себе закриту порожнину, в якій знаходиться колінвал та інші деталі силового агрегату.
У картері постійно присутній масляний туман, пари незгорілого палива, частинки води і гази. Зазначені гази називаються картерними газами. Картерні гази спричиняють негативний вплив на моторне масло. Паралельно з цим надлишок картерних газів може призвести до зростання тиску в картері. В результаті моторне масло починає видавлюватися.
Щоб зменшити кількість газів і знизити тиск, в конструкції сучасних ДВЗ використовується система вентиляції картерних газів PCV (Positive Crankcase Ventilation). У цій статті ми поговоримо про еволюцію і будову даної системи, а також торкнемося питання поширених несправностей.
Пристрій і конструктивні особливості системи вентиляції картера
Отже, система вентиляції картера дозволяє видалити надлишок картерних газів, що підвищує термін служби моторного масла, знижує викид токсичних речовин в атмосферу, зменшує тиск в картері силового агрегату. Системи можуть бути:
- відкритого типу;
- закритого типу;
Відразу зазначимо, що на різних типах ДВС конструкція даної системи може відрізнятися, при цьому основні функціональні елементи на сучасних моторах являють собою:
- повітряні патрубки, по яких циркулюють гази;
- клапан вентиляції картера, який регулює тиск картерних газів при їх подачі у впускний колектор;
- масловіддільник для запобігання попадання масляних парів в камеру згоряння для зменшення сажоутворення;
Іншими словами, сьогодні активно використовується закритий тип. Загальний принцип роботи такої системи вентиляції картера заснований на розрідженні, яке створюється у впускному колекторі. Завдяки розрідженню гази виводяться з картера. Далі зазначені гази проходять через масловіддільник, який відокремлює гази від масла. Після очищення гази йдуть по повітряних патрубків, після чого потрапляють у впуск. З впускного колектора картерні гази, перемішані з повітрям, подаються в камеру згоряння і допалюються.
Додамо, що в застарілою відкритій системі (ежекційного типу) надлишок картерних газів просто викидається в атмосферу. Спосіб дуже простий та дешевий, проте відзначається посилене забруднення навколишнього середовища. Також ефективність роботи такого рішення не найвища, так як при низьких оборотах і в режимі ХХ подібна вентиляція не працює.
Ще така система не виконує своїх функцій на високих оборотах. Паралельно існує ризик того, що в картер буде засмоктуватися недостатньо очищений зовнішнє повітря після охолодження ДВЗ. Додатково слід виділити, що при наявності відкритої системи на моторі можливе збільшення витрати масла, також мастило може викидатися разом з газами назовні, у результаті поверхні двигуна забруднюються масляними плямами.
Закрита система вентиляції картера, яку також називають примусовою, складніші за конструкцією. При цьому саме дане рішення дозволяє зменшити кількість шкідливих викидів в атмосферу з урахуванням екологічних стандартів і знизити витрату масла.
Двигун з такою системою працює стабільно, краще тримає обороти взимку, так як холодне зовнішнє повітря на впуску підігрівається картерними газами, знижується ризик детонації. Однак при всіх плюсах і ця схема не позбавлена ряду недоліків.
В результаті потрапляння картерних газів у впуск відбувається посилене забруднення повітроводів і елементів у впускний системі двигуна. Також фахівці відзначають, що примусова система відсмоктування відпрацьованих газів може бути причиною швидкого окислення моторного масла з-за сильного розрідження на високих оборотах.
Також примусова вентиляція може додатково реалізовуватися різними шляхами. При цьому основним принципом залишається те, що гази повинні «витягуватися» з картера, а також відбувається їх змішування в результаті подачі в картер зовнішнього повітря. Після цього через спеціальний клапан суміш подається в циліндри двигуна.
На карбюраторних двигунах, агрегатах з моновпрыском і інжекторних двигунах можна зустріти різні типи реалізації підведення картерних газів. Раніше досить часто зустрічалася конструкція, коли система мала два канали. Один був виведений перед дросельною заслінкою, а другий канал з жиклером виводився за дроселем.
В режимі холостого ходу гази подавалися по каналу з жиклером за заслінкою. Однак після початку відкриття заслінки і зростання оборотів коленвала розрядження в області за заслінкою ставало менше. При цьому обсяг газів, які проривалися в картер, ставав більше. Канал з жиклером переставав виконувати свою функцію, але підключався висновок газів по каналу перед дроселем. Подальший розвиток системи вентиляції призвело до появи клапанних рішень для регулювання подачі газів.
Якщо просто, клапан коштує в трубопроводі, через який підбиваються гази з картера. Клапани також діляться на золотникові і мембранні. Додамо, що мембранні клапани краще дозують кількість газів, однак сама мембрана частіше виходить з ладу.
Для чого потрібен масловіддільник в двигуні
Як вже було сказано вище, масловіддільник (маслоуловитель) є елементом системи вентиляції картера. Головним завданням масловіддільника стає не допустити потрапляння часток масла в камеру згоряння.
За способом відділення олії від картерних газів можна виділити лабіринтовий і циклічний маслоуловитель. Зазначимо, що на сучасних моторах використовується масловіддільник комбінованого типу.
Лабіринтовий масловіддільник, який ще називається заспокоювач, уповільнює рух газів. В результаті об’ємні частки масла просто осідають на стінках, після чого стікають назад у картер.
Відцентровий масловіддільник більш ретельно відокремлює мастило від газів. При проходженні через пристрій гази фактично «розкручуються», тобто на них впливає відцентрова сила. Під її впливом масло осідає на стінках і стікає в картер ДВС.
Щоб уникнути турбулентності газів, в комбінованому типі пристроїв за відцентровим мастиловіддільником на виході встановлюється лабіринтовий заспокоювач. У успокоителе завершується процес відокремлення частинок мастила від газів з картера.
Клапан системи вентиляції картера
Зазначений клапан служить для того, щоб відрегулювати тиск газів, які подаються під впуск. Якщо розрідження не сильно велика, тоді клапан знаходиться у відкритому положенні.
У разі, коли розрідження у впускному каналі значне, відбувається закриття даного клапана. Ще відзначимо, що в турбомотрах вентиляція картера реалізована за допомогою дросельного регулювання.
Рекомендуємо також прочитати статтю про те, що таке система EGR. З цієї статті ви дізнаєтеся про призначення, пристрої та інші особливості системи рециркуляції відпрацьованих газів.
Часті несправності системи вентиляції картера
З урахуванням наведеної вище інформації стає зрозуміло, що система вентиляції картера на сучасних двигунах є досить складною. Вихід з ладу і порушення в роботі даної системи можуть призвести до погіршення загальної працездатності ДВС, виникнення неполадок і зменшення ресурсу агрегату.
Відразу зазначимо, що проблеми з вентиляцією картера можуть бути не так очевидні, однак проявляються у вигляді зниження потужності, збільшення витрати палива, активного і швидкого забруднення дросельної заслінки і РХХ. Також в повітряному фільтрі може з’явитися масло і т. д.
Часто при діагностиці зазначені проблеми намагаються вирішити шляхом повірки та ремонту системи живлення або запалювання, забуваючи про систему вентиляції картерних газів. Важливо розуміти, що закрита система передбачає наявність спеціальних каналів в БЦ і ГБЦ, а також клапанів, патрубків і шлангів для циркуляції газів. Добре відомо, що клапани рано чи пізно можуть почати підклинювати. Насамперед, це призводить до порушення складу робочої паливно-повітряної суміші.
Що стосується причин, клапан клинить як із-за засмічення, так і в результаті власних пошкоджень. Як правило, перший варіант більш поширений. Справа в тому, що в картерних газах присутній сажа, нагар і т. п.
Чим більше зношений мотор, (ЦПГ, інші вузли і системи), тим більше таких продуктів потрапляє в картер. Також різні забруднення можуть переноситися з мікрочастинками олії. В результаті бруд і відкладення накопичуються в клапані, різних отворах, патрубках, каналах. Також рвуться і тріскаються самі патрубки.
Як стверджують досвідчені автомеханіки, c появою стандарту Euro-4 стали зустрічатися двигуни, які «падають» в аварійний режим роботи при виникненні проблем з вентиляцією картера. При цьому проведення комп’ютерної діагностики нічого не показує, що ускладнює пошук проблеми.
Також зазначена система може доставити багато неприємностей у зимовий період. Справа в тому, що в картерних газах містяться частинки води. Вода з’являється з атмосферного повітря, що засмоктується мотором під час роботи. Після попадання в систему вентиляції, вода, яка знаходиться у вигляді пари, може конденсуватися і накопичуватися в окремих місцях системи вентиляції. Після охолодження ДВЗ волога просто замерзає і стає льодом, закупорюючи систему.
В результаті вентиляція перестає працювати, тиск в картері зростає і видавлює масляний щуп, а двигун та підкапотний простір забризкує моторним маслом. Причому дана несправність може виникнути як на старому двигуні, так і на новому ДВС з невеликим пробігом. Справа в тому, що далеко не на всіх автомобілях система вентиляції має додатковий обігрів.
Підведемо підсумки
Відзначимо, що в мануалах не завжди міститься будь-який наказ чи розпорядження для окремого обслуговування системи вентиляції картера двигуна. Однак на практиці обслуговування повинно проводитися, причому регулярно.
У профілактичній потребують очищення порожнини шлангів і патрубків, масловіддільник і т. д. Виконувати процедуру бажано на кожному ТО паралельно заміну масла і фільтрів (через 10 тис. км) або через раз (20 тис. км).
Такий підхід дозволить уникнути критичного засмічення, в результаті якого картерні гази просто видавлять щуп і поженуть масло з двигуна. Також чистота системи буде сприяти нормальному процесу сумішоутворення, що відіб’ється на прийомистості агрегату, витраті пального і мастила.
Рекомендуємо також прочитати статтю про те, що таке система зміни фаз газорозподілу. З цієї статті ви дізнаєтеся про особливості конструкції та принципи дії зазначеної системи на різних типах ДВС.
Наостанок зазначимо, що система вентиляції давно вже перестала бути тільки рішенням для зниження тиску в картері. Сьогодні дана схема є одним з ефективних інструментів для підвищення загальної екологічності двигуна нарівні з системою EGR установкою каталізатора у випуску. З цієї причини сучасні виробники автомобілів продовжують активно використовувати й удосконалювати дане рішення.