В сегодняшних реалиях вентиляция картера является закрытой системой. Выхлопные газы направляются во впускной коллектор, где они смешиваются со свежим зарядом и безопасно сгорают в двигателе.
Как проверить вентиляцию картерных газов
На автомобильных форумах часто спрашивают, как проверить вентиляцию картера и насколько эффективна самодиагностика. Ведь от функционирования этой системы зависит состояние двигателя и безопасность дорожного движения.
Техническое обслуживание двигателя выполняется профессионалами, поэтому большинство автомобилистов не знакомы с этой процедурой. Поэтому сначала полезно выяснить, что представляет собой картер и откуда поступают газы.
Оглавление:
- Как устроен и для чего нужен картер двигателя
- Что такое картерные газы
- Про систему вентиляции картера двигателя
- Причины неисправности вентиляции
- Как обнаружить неисправности вентиляции
- Как избежать поломки системы
- Какие внутренние и внешние факторы влияют на износ вентиляции
- Способы проверки картерных газов
- Проверка при помощи воздушного шарика
- Самодельный прибор для измерения картерных газов
Как устроен и для чего нужен картер двигателя
Этот компонент в форме коробки используется для защиты и хранения компонентов двигателя внутреннего сгорания, а также служит в качестве масляного резервуара. В нижней части находится бак для сбора газа и масляный резервуар. Верхняя часть включает в себя клапанную крышку, блок цилиндров и головку блока цилиндров.
Современные картеры состоят из более чем 10 компонентов. В средних и больших двигателях компоненты картера состоят из взаимосвязанных стоек. Цельный картер есть только у версий с небольшим двигателем.
Что такое картерные газы
При работе двигателя внутреннего сгорания внутри цилиндра создается высокое давление. При сгорании топливно-воздушной смеси отработавшие газы частично проникают через поршневые кольца и попадают в полость картера. Во время неполного сгорания бензина и во время такта сжатия топливо, масло и водяные пары попадают в картер.
Эти газы объединяются под термином картерные газы. По мере их накопления давление в картере повышается, и, как побочный эффект, двигатель быстрее изнашивается. Это также может привести к разжижению и ухудшению качества моторного масла.
Что такое картерные газы?
Картерные газы — это газы, образующиеся в результате сжатия и воспламенения воздушно-топливной смеси, прошедшие через компрессионные кольца (во время фаз сжатия и воспламенения) в картере двигателя. Более того, даже в новом двигателе определенное количество всегда попадает в картер (обычно от 5 до 7%), в то время как в изношенных агрегатах этот процент гораздо выше.
Теперь я предлагаю рассмотреть эту тему более подробно и начать с блока
Итак, всем известно, что у любого двигателя внутреннего сгорания есть только 4 основных пути:
- Впуск – открываются впускные клапана, поршень идет вниз, создается (разряженная атмосфера во впускном коллекторе ), засасывается воздушно-топливная смесь
- Сжатие – поршень идет наверх, сжимая смесь
- Воспламенение – максимально сжатая смесь в ВМТ (верхняя мертвая точка), поджигается свечой зажигания, образуется «фронт пламени», который толкает поршень вниз
- Выход отработанных газов – открывается выпускной клапан, и отводятся отработанная газовая смесь (проталкиваются поршнем в глушитель).
Для многих в этом нет ничего нового, это обычный четырехтактный двигатель (вернее, его операционная система).
Для того чтобы двигатель внутреннего сгорания функционировал, в поршнях находятся так называемые кольца, которые обычно делятся на два типа:
- Компрессионные. Те, которые держат компрессию (обычно их два), не дают газам пройти мимо поршня
- Маслосъёмные. Снимают излишки масла со стенок (зачастую оно одно, стоит внизу поршня), чтобы не допустить прорыв смазки в камеру сгорания.
Однако компрессионные кольца не могут на 100% предотвратить попадание газов в картер двигателя. Некоторые из них попадают в любом случае, например, через уплотнения вкладышей, через неплотное прилегание к стенкам, когда вкладыши слегка деформируются (ходят по ним) во время работы поршня.
И как я писал выше, около 5-7 % газов из камеры сгорания попадают в картер. В такте сжатия образуется воздушно-топливная смесь, а после воспламенения топлива — выхлопные газы (так как давление при воспламенении огромное). Однако, если поршень сильно изношен, проникающая способность может увеличиться во много раз.
Система рециркуляции картерных газов
Куда же поступает утечка газовой смеси? Обычно она выводится через различные каналы (например, где проходит цепь) к клапанной крышке (она также может выводиться непосредственно из картера вверх по трубам). И вот тут начинается самое интересное, а именно устройство рециркуляции картерных газов, которое может быть разделено от обычного «старого» до прогрессивного «нового».
Старое устройство. Здесь все было просто «по-барабану», из картера двигателя выходил специальный «шланг» (труба), иногда в блоках была даже простая коробка, которая просто соединялась с атмосферой, да-да, они просто выходили в атмосферу. В то время никто не заботился об окружающей среде, в автомобилях не было экологических систем (таких как каталитические нейтрализаторы и т.д.). Существовали специальные «маслоотделители» (иногда просто лабиринт неглубоких каналов, иногда металлическая решетка), которые собирали масляный туман и подавали его обратно в двигатель в виде масла.
Стоит отметить, что выхлоп из картера грязный — по сути, это несгоревшая воздушно-топливная смесь + «отходы», выходящие непосредственно из камеры сгорания, смешанные с «масляным туманом» в картере двигателя. И вся эта (очень грязная) смесь раньше просто уходила (без фильтра) в пространство под капотом, а затем в атмосферу. Кстати, и водитель, и пассажиры могли вдыхать все это, потому что ничто не препятствовало проникновению этих газов в салон.
Первая система рециркуляции. Но потом люди почувствовали, что это неправильно, и что это должно быть как-то отфильтровано (хотя бы минимально). Поэтому в первых моделях с карбюраторами, например, ВАЗ 2101 — 2103, газы из картера поднимались вверх по трубе и уходили в воздушный фильтр карбюратора. Автомобилисты того времени помнят круглый воздушный фильтр, который удерживал пыль и грязь от карбюратора, помещенного в круглый металлический корпус и закрытого крышкой.
Таким образом, впервые отработанные газы из картера не выбрасывались в атмосферу, а выводились из двигателя и вновь воспламенялись. Эта система рециркуляции, которая не имела практического или полезного назначения для двигателя, служила только экологическим целям.
Системы рециркуляции впрыска первого поколения. Здесь все устроено несколько иначе, поскольку сама система также сильно отличается от карбюраторной. Из клапанной крышки (или из двигателя) выходит специальный патрубок (форсунка), за ним устанавливался маслосборник (обычно внутри), к которому с одной стороны присоединялась трубка, врезанная в воздушную магистраль с другой стороны перед дроссельной заслонкой (например, на ВАЗ 2110, 2111, 2112 и др.).
Эти газы всасываются вместе с новым воздухом и попадают во внутреннюю часть двигателя.
Единственной проблемой было то, что дроссельная заслонка довольно быстро загрязнялась, поскольку эта газовая смесь несла с собой масляный туман, поэтому ее рекомендуется чистить каждые 50 000-60 000 км.
Что такое клапан рециркуляции картерных газов?
Он появился только в современных системах и является действительно полезным изобретением.
Как я уже писал выше, ранние поколения систем впрыска топлива, в которых картерные газы поднимались перед дроссельной заслонкой, были далеки от совершенства. Почему? Просто потому, что и дроссельная заслонка, и датчики температуры и расхода воздуха были постоянно грязными, имели маслянистую пленку и т.д. Это вызывало нестабильность через определенные промежутки времени, и их приходилось постоянно чистить.
В следующем поколении этой системы многие ошибки были исправлены:
Во-первых, газы теперь идут после дроссельной заслонки. Это уменьшает загрязнение как дроссельной заслонки, так и датчиков.
Во-вторых, разбавление впускного коллектора компенсируется клапаном рециркуляции картерных газов.
Что касается второго пункта, позвольте мне немного пояснить. Если бы воздуховод от картера был напрямую соединен с впускным коллектором, все выхлопные газы просто всасывались бы во впускной коллектор (поскольку зазор во впускном коллекторе огромен). Кроме того, в картере возникнет большое разрежение, которое повлияет на все уплотнительные элементы, такие как прокладки и затворы (например, коленчатого вала).
Именно клапан предотвращает все это. Несколько слов о строительстве.
Клапан имеет две камеры — низкого и высокого давления. Обе камеры имеют шпиндель, который с одной стороны соединен с мембраной, а с другой закрывает камеру низкого давления.
Камера высокого давления напрямую соединена с картером двигателя (имеется только один канал). Когда газы в картере начинают создавать давление, мембрана сгибается и открывает камеру низкого давления (и, соответственно, второй канал), создавая прямой доступ к впускному коллектору, который всасывает все «отходы» из картера.
Как только давление, упавшее в камеру высокого давления, исчезнет, мембрана возвращается в свое положение и закрывает камеру низкого давления.
Таким образом, всегда поддерживается нужное давление в картере (чуть меньше 1 АТМ), во впускном коллекторе и т.д.
Конечно, это не так просто понять, но более подробную информацию можно найти в видео.
Открыто и закрыто
Первоначально система вентиляции была примитивной — открытого типа (или эжекторная). Помните страшное слово «аппарат искусственной вентиляции легких»? Это была очень открытая система вентиляции. Газы выбрасывались в атмосферу через гордо торчащий вентилятор со всеми удобствами в виде сажи, масла и прочего мусора. А иногда вообще ничего не выделялось, потому что система была не очень эффективной.
Это происходило не только потому, что на холостом ходу давление картерных газов было недостаточным для их удаления из двигателя. Все, что вытекало в картер, оседало в масле. Кроме того, всегда существовала вероятность того, что через сапун всасывался грязный воздух, который в конечном итоге попадал в картер двигателя. Любые примеси из этого воздуха оседают в масле и значительно сокращают срок службы поршнево-цилиндрового блока. В общем, в сапуне не было ничего хорошего, и система действительно нуждалась в серьезном капитальном ремонте. Результатом этого обзора стала современная система PCV (принудительной вентиляции картера).
Системы PCV различаются по своему применению. Они могут быть более простыми или более сложными, с двумя контурами, с эжекторным насосом, с редуктором давления. Однако мы рассмотрим самую простую и распространенную систему с одним клапаном PCV. Как это работает?
Разработчики этой системы использовали функцию множественного ввода, которая создает разрыв в множественном вводе. Это особенно заметно на холостом ходу или на низких оборотах. Если подключить ту же воображаемую систему вентиляции к впускному коллектору, вакуум будет всасывать картерные газы. Более того, они будут возвращаться в канализацию, а не в атмосферу, что порадует защитников окружающей среды. Есть только две проблемы, которые необходимо решить: Как дозировать этот «отсос» со стороны впускного коллектора и как предотвратить попадание масла и других ненужных там фракций во впускной тракт с картерными газами.
Решением первой проблемы занимается точно такой же клапан PCV. При работе на минимальной скорости он практически закрыт. Это означает, что во впускном коллекторе сохраняется вакуум, а поскольку в этом режиме выбросы картерных газов минимальны, даже небольшого количества достаточно. При увеличении частоты вращения коленчатого вала клапан начинает открываться. На это есть две причины: Во-первых, уменьшается вакуум, что означает, что необходимо откачивать больше газа, а во-вторых, увеличивается количество этих газов. Открытие клапана может выпустить большое количество газа, даже если вакуум во впускном коллекторе низкий.
Вторая проблема — очистка картерных газов. Существует несколько способов сделать это, но самый простой и очевидный — установить маслоотделитель. Здесь имеется сложный лабиринт, по которому движутся газы. При прохождении через лабиринт скорость уменьшается, и капли масла оседают на стенках лабиринта, откуда стекают обратно в картер. Затем более или менее чистый воздух поступает обратно во впускной тракт. Конечно, маслоотделители бывают разных конструкций — лабиринтные или центробежные, — но они выполняют одну и ту же функцию.
Система PCV имеет еще одно небольшое, но важное преимущество: когда вы запускаете холодный двигатель в условиях мороза, горячий воздух из системы вентиляции поступает в корпус дроссельной заслонки. Фаза прогрева проходит быстрее и теоретически менее травматична для холодного старта. Правильно, при условии, что система находится в хорошем рабочем состоянии. Но иногда это не удается.
Работает или нет?
Существуют десятки способов проверить, работает ли ваш клапан картера (PCV). Почти все они были изобретены каким-то непонятным народным гением и сводятся к проверке того, выходят ли газы из двигателя или нет. Самый простой способ сделать это — открутить пробку маслозаливной горловины и посмотреть, что произойдет. Если вы засунете руку и почувствуете давление выходящих оттуда газов, значит, ГМГ не работает. В этом есть доля правды, но не вся. Например, если поршень слишком устал, чтобы жить, давление будет расти. Даже если клапан работает. А в некоторых двигателях (например, BMW с Valvetronic, N42, N46 и т.д.) даже при хорошей системе стравливания может быть некоторое давление, поэтому этот способ немного помогает. То же самое относится и к воздухозаборнику. Говорят, что при идеальном двигателе крышка всасывается в горло. Обычно да, но не обязательно. Если всасывание сильное, клапан может быть заблокирован в открытом положении или сгорела мембрана.
То же самое относится и к проверке воздушного фильтра. Масло в фильтре не обязательно является признаком неисправной системы впуска. Это может быть вызвано одной и той же группой мертвых поршней. Однако, если вы уверены, что головка блока цилиндров в порядке, а щуп выскакивает из положения, это действительно может быть признаком неисправной системы впуска. Особенно если есть сопутствующие проблемы (например, то же масло в воздушном фильтре).
Есть еще один способ проверки, который часто описывается в Интернете: снимите клапан и потрясите его. Если внутри ничего не гремит, значит, он засорен. Это также не лучший способ диагностики.
Гораздо лучше снять вентиляционные трубы (что обычно несложно) и посмотреть, что находится внутри. Если они забиты мусором, клапан, вероятно, также засорен и не работает. В этом случае стоит промыть трубы и просто купить новый клапан. Самое время хотя бы проверить компрессию: Возможно, по какой-то причине в системе образовался шлак, и пора задуматься о ремонте двигателя.
Не следует забывать, что лабиринт маслоотделителя также со временем покрывается отложениями. Это приводит к схожим симптомам: в картере нарастает давление, масло может просачиваться через уплотнения и сальники. В этом случае необходимо все промыть. Самое печальное, что грязные картерные газы могут не только загрязнять корпус дроссельной заслонки и весь впускной тракт, но и сокращать срок службы другой системы — системы EGR. Поэтому не следует откладывать ремонт вентиляционной системы.
И последнее. Если маслоотделитель засорен, масло может попасть прямо во впускной тракт. Это вызывает дым, а когда система пердит, расход масла увеличивается. Все эти симптомы похожи на износ маслосъемных пробок или поршневых колец. Не стоит сразу же лезть в масляный поддон (если он есть) и спешить все менять. Иногда достаточно починить вентиляцию картера, и проблема решается без особых усилий.
Клапан PCV
Высокое давление в картере так же опасно для сальников, как и высокое давление. Клапан картера встроен в систему для предотвращения чрезмерного разбавления при малых углах открытия дроссельной заслонки и резкого закрытия дроссельной заслонки при высоких оборотах двигателя. Клапан вентиляции картера должен состоять из подпружиненного поршня, перемещающегося во втулке определенного сечения.
При нормальной работе, т.е. когда двигатель выключен, возвратные пружины выталкивают поршень наружу и соединяют части воздуховода от распределителя до клапанной крышки. На холостом ходу высокий вакуум во впускном коллекторе тянет поршень внутрь, преодолевая сопротивление пружин. Проход для газов в картере заблокирован. Когда дроссельная заслонка открывается, сила вакуума на поршне уменьшается. Усилие возвратных пружин открывает клапан и выпускает воздух из впускного тракта и картера.
Роль маслоотделителя
Маслоотделитель, часто называемый масляным картриджем, предназначен для сбора крупных и мелких частиц масла. Масляный туман, который оседает на стенках впускного коллектора, быстро покрывается пылью и имеет решающее значение для правильной работы датчика массового расхода воздуха (MFRV). Это нарушает работу чувствительного элемента расходомера. Блок управления двигателем неправильно измеряет количество воздуха, поступившего во впускной коллектор. По этой причине система вентиляции картера современного двигателя может содержать одновременно несколько типов маслоотделителей.
Лабиринтный маслоотделитель
При движении газов через лабиринт крупные частицы масла под действием инерционных сил прижимаются к стенкам маслоотделителя. Масло самотеком проходит через пластины сепаратора в корзину. Похожий по принципу действия маслоотделитель, состоящий из ряда пластин, установлен в клапанной крышке инжекторных двигателей ВАЗ.
Круглый маслосборник.
Предназначен для сбора мелких частиц масла. Капли масла вытесняются наружу, когда картерные газы проходят по окружности корпуса маслоотделителя, и оседают на стенках корпуса маслоотделителя.
Маслоотделитель с фильтрующим элементом
Внутри корпуса находится наполнитель из фильтровальной бумаги или стекловолокна. При прохождении через фильтр масло задерживается на стенках фильтрующего элемента и затем сливается в емкость для масла.
Турбулентность потока отработавших газов через трубу вентиляции картера препятствует равномерному наполнению цилиндров. По этой причине многие автомобили опционально оснащаются огнезащитным покрытием. Камера является не только замедлителем газового потока, но и служит дополнительным маслоотделителем.
Признаки неправильной работы
- Обильные масляные запотевания в местах резиновых уплотнений. Менять прокладку ГБЦ, поддона либо сальники, без устранения причины повышенного давления картерных газов, бессмысленно. Причина может быть как в недостаточной производительности вентиляции картера, так и в критическом износе цилиндропоршневой группы (далее ЦПГ). В последнем случае в поддон просачивается больше картерных газов, нежели может пропустить через себя система вентиляции картера. На автомобилях с синтетическим фильтрующим элементом в первую очередь рекомендуем проверить состояние фильтра.
- Чрезмерный расход масла. Повышенное давление в картерном пространстве препятствует эффективной работе маслосъемных колец, из-за чего масло сгорает в цилиндрах.
- Плавающие обороты холостого хода. Причина в негерметичности системы. Трещины на шлангах, корпусе клапана PCV, неплотно затянутые хомуты – все эти факторы приводят к подсосу неучтенного воздуха.
- Стойкий запах выхлопных газов при движении на небольшой скорости и во время стоянки с заведенным двигателем. Закрытая система вентиляции картера негерметична на отрезке до клапана ВКГ, из-за чего газы прорываются в подкапотное пространство, откуда затягиваются внутрь авто салонным вентилятором.
- Большое количество масла во впускном коллекторе, патрубках и даже на воздушном фильтре. Причина в неисправном маслоуловителе.
Последствия высокого давления в картере двигателя:
- Нарушение резиновых уплотнений коленчатого и распределительного вала. Через выдавленные сальники двигатель будет терять масло. Если вовремя не заметить резкое снижение уровня, масляное голодание может привести к износу трущихся пар, провороту вкладышей.
- Поломка турбины. После смазывания и охлаждения деталей турбокомпрессора масло самотеком должно сливаться в поддон. Если в картерном пространстве будет подпор газов (своеобразная пробка), объем моторного масла, прокачиваемого через турбину, резко снизится. Из-за ухудшения теплоотвода масло начнет коксоваться внутри каналов и на раскаленных трущихся парах. Последствие – задиры на вкладышах и валу турбины, что равнозначно глубокой реставрации либо замене картриджа/турбокомпрессора в сборе.
- Выдавливание щупа и забрызгивание маслом подкапотного пространства. В некоторых случаях щуп вылетает с такой силой, что оставляет заметную вмятину на капоте. В таком случае только мойкой подкапотного пространства не отделаться.
Видео:Система вентиляции картера
Достоинства системы вентиляции
Вентиляция картера помогает снизить выброс загрязняющих веществ в атмосферу, уменьшить сгорание моторного масла и поддерживать постоянную частоту вращения двигателя во время предварительного прогрева, поскольку всасываемый воздух, смешанный с картерными газами, нагревается, что в целом положительно влияет на работу электростанции.
Несмотря на наличие маслоотделителя, впускные трубы и компоненты системы впуска загрязняются проходящими картерными газами, что приводит к частым неисправностям. В бензиновых двигателях, например, корпус дроссельной заслонки и регулятор холостого хода покрываются отложениями, поскольку для их размещения предусмотрены специальные каналы. Это также может наблюдаться в моделях карбюраторов, например, в карбюраторах Solex с вентиляцией картера.
Узел дроссельной и выпускной заслонок на карбюраторах представляет собой так называемую малую ветвь и активируется при недостаточном разрежении в воздушном фильтре.
Признаки неисправности PCV
— Следы масла в воздушном фильтре,
— Запотевание сальников двигателя и соединений клапанной крышки,
— Дым из выхлопной трубы из-за попадания частиц масла и газов в камеру сгорания,
— следы масла вокруг крышки заливной горловины и на клапанной крышке.
Кроме того, эти симптомы также указывают на сильный износ или неисправность (прогоревший клапан, заклинившие кольца, лопнувшие мембраны поршня) поршневого узла, что необходимо проверить путем измерения компрессии.
Проверка исправности
Чтобы проверить работу системы вентиляции, снимите крышку с заливной горловины топливного бака запущенного двигателя. Если все в порядке, вы можете заметить только разрозненные капли масла или вообще не заметить следов масла. В противном случае из заливной горловины вытекает моторное масло.
Если закрыть отверстие рукой, то при работающей системе не должно ощущаться никакого давления. Однако, если в системе избыточное давление, газ будет пытаться оттолкнуть ладонь, и эта сила будет постепенно увеличиваться.
Чтобы проверить работу воздушного клапана, обычно расположенного на впускном коллекторе, отсоедините шланг от картера к клапану, запустите двигатель и закройте пальцем свободный штуцер клапана. Если клапан работает, вы можете почувствовать пальцем нарастание вакуума, а когда вы вытащите палец из фитинга, вы услышите щелчок. В противном случае клапан необходимо заменить.
Неисправности клапанов отражаются в неисправностях топливной смеси и связанных с ними проблемах.
