Система вентиляции картера двигателя — конструкция и принцип работы клапана PCV
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.
Вентиляции картера из теории
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.
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.
Евгений
© Легион-Автодата
Москва
[email protected]
Управление прорывами газов в двигателе с помощью систем вентиляции картера
Содержание:
- Введение
- Что такое прорыв?
- Как создается прорыв?
- Как чрезмерная продувка повреждает двигатель?
- Что такое вентиляция картера?
- Какие существуют типы систем вентиляции картера?
- Каковы преимущества системы вентиляции картера?
- Регулятор давления в картере
- Снижение расхода масла
- Повышение эффективности двигателя
- Защита окружающей среды
- Соответствие экологическим нормам
- Полная система.
Помимо «Картерного фильтра» - Заключение
Помимо «Картерного фильтра» Введение
В этой статье обсуждается прорыв газов в двигателе, причины прорыва газов и использование систем вентиляции картера для борьбы с прорывом газов в двигателе. Мы объясняем различные типы систем вентиляции картера, представленные на рынке, и преимущества каждого типа. Обсуждаемые здесь двигатели относятся к категории поршневых двигателей внутреннего сгорания (RICE) и включают конфигурации с искровым зажиганием (двигатель SI) или с воспламенением от сжатия (двигатель CI). Стационарные двигатели используются для выработки электроэнергии (например, в режиме ожидания, пикового/сглаживания, основной мощности) и механического привода. (например, газовые компрессоры и насосы). Двигатели также используются в морских силовых установках, бортовых силовых установках и локомотивах.
Что такое Blow-by?
Прорыв газов образуется, когда топливовоздушная смесь и продукты сгорания просачиваются через поршневые кольца двигателя.
Топливовоздушная смесь под давлением и продукты сгорания просачиваются в картер двигателя через небольшие зазоры между кольцами и стенками цилиндров. Образовавшаяся смесь тумана смазочного масла и газов называется прорывом картерных газов.
Как создается прорыв?
В большинстве двигателей внутреннего сгорания используются поршни, клапаны и валы для преобразования энергии контролируемых взрывов в механическую энергию. Поршни — это сердце и душа двигателя. Они перемещают газы через двигатель и используют энергию, создаваемую во время рабочего такта. В двигателе поршни соединены с вращающимся коленчатым валом и движутся в прямолинейном направлении внутри неподвижного полого цилиндра. Коленчатый вал воспринимает линейное движение поршней и преобразует его во вращательное движение, которое можно использовать для привода электродвигателей генераторных установок, компрессоров и другого вращательного оборудования. Область двигателя, в которой находится коленчатый вал, называется картером.
Когда поршень завершает свое движение от нижней части цилиндра к верхней или от верхней части цилиндра к нижней части, это движение называется тактом. Когда двигатель называют двухтактным или четырехтактным, это указывает на количество тактов, необходимых для завершения цикла сгорания. В этой статье мы сосредоточимся на четырехтактном типе и четырех тактах, которые происходят в следующем порядке: впуск, сжатие, мощность и выпуск. Прорыв картера происходит во время такта сжатия и рабочего такта.
Как правило, новые двигатели имеют более низкий уровень прорыва газов по сравнению со старыми изношенными двигателями. По мере работы двигателя внутренние компоненты камеры сгорания начинают изнашиваться, что приводит к увеличению зазоров между стенками цилиндров и поршневыми кольцами. Этот износ позволяет большему количеству картерных газов просачиваться через поршневые кольца в картер двигателя. Хорошее эмпирическое правило состоит в том, что от «изношенного» двигателя следует ожидать в два раза больше прорыва газов, чем от «нового».
Как чрезмерный прорыв газов вредит двигателю?
Выхлопные газы двигателя необходимо выпускать из картера, чтобы предотвратить некоторые проблемы. Общие проблемы включают:
● Избыточное давление в картере двигателя — Повышенное давление в картере двигателя может привести к утечке масла через уплотнения двигателя, что способствует потере масла.
● Повышенный расход масла — Когда прорыв газов содержит большое количество масляного тумана, который выбрасывается в атмосферу и не регенерируется, эффективность системы смазки двигателя может снизиться из-за чрезмерного расхода масла.
● Снижение мощности двигателя — Когда картерные газы направляются обратно через впускной патрубок двигателя (закрытый картер). Масло и другие загрязняющие вещества могут покрывать внутренние компоненты двигателя, такие как турбокомпрессоры и промежуточные охладители, что может значительно снизить эффективность и производительность.
Что такое вентиляция картера?
Вентиляция картера — это процесс вентиляции или удаления картерных газов из картера двигателя для предотвращения чрезмерного повышения давления внутри двигателя. Картерные газы смешиваются с масляным туманом и другими загрязнителями, которые могут повредить внутренние компоненты двигателя и загрязнить окружающую среду. Высокоэффективный фильтр вентиляции картера необходим для очистки выпускаемых газов перед возвратом на впуск двигателя или выпуском в окружающую среду.
Какие существуют типы систем вентиляции картера?
В зависимости от установки и требований к выбросам картерные газы удаляются с помощью двух типов систем: открытой вентиляции картера (OCV) и закрытой вентиляции картера (CCV).
Системы OCV применяются при выбросе картерных газов в атмосферу. Система OCV может представлять собой простую низкоэффективную систему с низким противодавлением, сапун из проволочной сетки или включать высокоэффективный коалесцирующий элемент, предназначенный для улавливания большого количества масляного тумана.
Наиболее эффективные системы OCV объединяют высокоэффективный коалесцирующий фильтр с источником вакуума и механизмом регулирования давления в картере. Преимущество использования открытых систем вентиляции картера заключается в том, что возможность загрязнения и скопления масла внутри турбокомпрессора и промежуточных охладителей сводится к минимуму. Это особенно важно для свалочного газа, биогаза, синтез-газа и других объектов, где качество газа может быть проблемой (Solberg SME и ACVB).
Системы CCV применяются, когда картерные газы направляются обратно на впуск двигателя. В большинстве случаев он будет проходить перед турбиной (крыльчаткой компрессора) и после воздухоочистителя двигателя. Некоторые из них будут направляться в выхлоп двигателя. Поскольку экологические нормы становятся все более строгими, использование систем закрытой вентиляции картера (CCV) растет. Отвод картерных газов обратно через впускной тракт двигателя позволяет операторам контролировать общие выбросы через выхлопные газы двигателя и устранять источник выбросов.
Закрытые системы вентиляции картера подходят для многих типов установок, особенно если в CCV встроена технология регулирования давления (Solberg ACV).
Оба типа систем могут эффективно регулировать давление в картере и соответствовать экологическим нормам. Дополнительную информацию см. в таблице 1.1 ниже.
Каковы преимущества системы вентиляции картера?Хорошо спроектированная и правильно подобранная система вентиляции картера значительно помогает поддерживать надежность двигателя и со временем снижает затраты на техническое обслуживание. Это снизит расход моторного масла и повысит эффективность и производительность двигателя. Он делает это, регулируя давление в картере в заданном диапазоне и улавливая масло, уносимое картерными газами.
Регулирование давления в картере Давлением в картере можно управлять с помощью впуска двигателя в качестве источника вакуума (CCV) или внешнего источника вакуума, например, рекуперативного нагнетателя (OCV).
В любом случае уровень вакуума необходимо регулировать, чтобы обеспечить поддержание давления в картере в заданном диапазоне. Обычно это достигается с помощью ручных клапанов, автоматических клапанов или приводов с регулируемой скоростью. Для систем CCV прогресс заключается в использовании автоматических клапанов регулирования вакуума, таких как те, что используются в линейках продуктов Solberg серий ACV и ACVB. Для систем OCV наиболее распространено ручное управление клапаном, однако другие технологии, такие как системы рециркуляции (SME-R) и автоматическое механическое управление (Solberg ACVB), набирают обороты в широком спектре двигателей. Спецификации всасывания или давления в картере двигателя обычно находятся в диапазоне от (-3) до (+2) дюймов водяного столба, от (-7,5) до (+5) мбар или от (-0,75) до (0,5) кПа. Спецификации двигателей OEM различаются в зависимости от марки и модели двигателя, и лучше всего проконсультироваться с руководством по эксплуатации OEM для идеального диапазона рабочего давления в картере для конкретного двигателя.
Картерный фильтр очищает выбрасываемые картерные газы, чтобы убедиться, что они не содержат загрязнений, прежде чем они будут выпущены в окружающую среду или возвращены на впуск двигателя. Масляный туман является основной проблемой при удалении картерных газов. Функция фильтра заключается в улавливании и объединении масляного тумана, захваченного картерными газами, и возвращении его в двигатель или в поддон для отработанного масла. При возврате масла в картер двигателя можно значительно снизить расход масла за счет вентиляции картера.
Повышение эффективности двигателя Как закрытая вентиляция картера (CCV), так и открытая вентиляция картера (OCV) удаляют загрязняющие вещества и загрязнения из картерных газов. Эффективность фильтра особенно важна для любого применения системы CCV. Высокоэффективные коалесцирующие фильтры очень эффективно уменьшают отложения на турбинах, промежуточных охладителях и других внутренних компонентах.
Некоторые частицы и масляный туман все же проходят через фильтры. В конце концов, загрязняющие вещества будут накапливаться, что потенциально может повлиять на поверхности турбокомпрессора и снизить эффективность его работы. Следовательно, лучше всего выбирать фильтры с максимально возможной эффективностью при отводе картерных газов обратно через впуск двигателя.
(высокоэффективная фильтрация обычно составляет от 99% до 99,97% эффективности при 0,3 мкм)
Защита окружающей среды Системы вентиляции картера с высокоэффективными фильтрами защищают от масляного тумана, дыма, запахов и других твердых частиц попадание в окружающую среду. Когда открытые системы вентиляции картера (OCV) выпускают неочищенные картерные газы в атмосферу, масляный туман скапливается в зданиях и на окружающем оборудовании, включая двигатель. По мере того, как масло скапливается на поверхностях, возникает опасность поскользнуться, а также возможна опасность возгорания. Скопление масляного тумана в плохо проветриваемых помещениях может вызвать проблемы с дыханием и раздражение глаз у персонала завода.
Кроме того, утечки через уплотнения двигателя, вызванные избыточным давлением в картере, могут создать опасность поскользнуться для операторов установки.
Национальные или региональные агентства (EPA, IMO и т. д.) могут потребовать уменьшения или устранения картерных выбросов. Конкретные требования обычно зависят от типа топлива, стационарной или морской установки и режима работы (постоянный или резервный). Даже если ваш двигатель не подпадает под действие конкретных правил, лучше всего способствовать экологической ответственности и безопасности путем улавливания выбрасываемых масляных картерных газов.
Полная система. BeyondJust A «Картерный фильтр» Требования к вентиляции картера уникальны для каждой модели двигателя и места установки. Двигатели с каждым годом становятся все более эффективными и сложными. В результате продукты «один размер подходит всем» могут быть не лучшим решением для контроля выбросов и обеспечения оптимальной работы двигателя.
Большинство современных высокоэффективных двигателей с низким уровнем выбросов требуют высокоэффективной фильтрации с минимальным противодавлением в картере двигателя. Специальная открытая или закрытая система вентиляции картера необходима для достижения целей по выбросам и выполнения конкретных требований. Полная система картера может включать определенную конфигурацию трубопровода, место установки, тип и расположение дренажной линии, консоли отработанного масла, место выхлопа, а также изоляционные кожухи для фильтров и трубопроводов.
Заключение
Установка идеальной системы для конкретного двигателя, установки или морского судна поможет повысить производительность двигателя, безопасность и соответствие экологическим требованиям, а также повысить надежность и снизить общую стоимость владения. Если у вас есть какие-либо вопросы относительно систем вентиляции картера, пожалуйста, свяжитесь с Solberg Manufacturing.
Таблица 1.
1
Причины неисправности клапана вентиляции картера в вашем BMW
BMW — качественный автомобиль, который отличается современным и динамичным стилем. Вы гордитесь тем, что ваш высокопроизводительный автомобиль German работает так же гладко, как и при покупке. К сожалению, ваш автомобиль не застрахован от неисправностей. Если ваша производительность начинает отставать или вы замечаете проблемы с загрязнением масла , у вас могут быть признаки неисправности клапана принудительной вентиляции картера (PCV). Это проблема, которая может привести к вялая работа и со временем начинают изнашиваться и ломаться другие части вашего автомобиля.
Общие признаки неисправности клапана принудительной вентиляции картера (PCV)
Обычно вы замечаете, что загорается индикатор проверки двигателя. Индикатор проверки двигателя — это, по сути, сообщение от вашего автомобиля о том, что что-то не в порядке.
Иногда вы не сможете увидеть какие-либо внутренние проблемы, поэтому индикатор предупреждения поможет вам понять, что может потребоваться диагностическое тестирование . Если вы начнете замечать признаки неисправности клапана PCV, они, скорее всего, будут выглядеть примерно так:
Низкая производительность
Немецкие автомобили известны своей выносливостью и высокой производительностью. Если ваш BMW отстает, вероятно, что-то не так. Двигатель может заглохнуть из-за дисбаланса давления или проблемы с сгоранием из-за того, что ваш клапан PCV не закрывается должным образом.
Работа на холостом ходу или остановка двигателя
Неравномерная работа на холостом ходу или плохая работа на холостом ходу также возможны, так как проблема с клапаном PCV может привести к обеднению топливной смеси в вашем двигателе. Это может вызвать множество проблем, включая остановку, вялое ускорение или неприятные последствия .
Ненормальный расход масла и утечка
Если ваш клапан PCV застрял или засорился , давление возрастет, и масло будет выталкиваться, пытаясь высвободить накопление. Это просочится через прокладки и уплотнения и вызывают утечку . Это будет зарегистрировано как утечка масла.
Отложения в двигателе
Засорение клапана PCV может привести к скоплению шлама в двигателе, поскольку он позволяет моторному маслу смешиваться с дымовыми газами. Это может очень быстро изнашивать двигатель и в конечном итоге привести к его поломке.
Черный дым
Черный дым, выходящий из выхлопной трубы по мере того, как давление в двигателе увеличивается и начинает перегрев .
Важность клапана PCV
Ваш BMW — хорошо смазанная машина, но если клапан PCV неисправен, ваша машина начнет быстро обесцениваться. Каждая часть вашего автомобиля связана и обеспечивает явную функцию, чтобы ваш автомобиль работал в меру своих возможностей или работал вообще, если на то пошло.
Если ваш клапан принудительной вентиляции картера останется заблокированным или засоренным, это приведет к повышению давления, утечке масла и, в конечном итоге, к поломке вашего двигателя из-за образования шлама и перегрева.
Ваш двигатель не может работать должным образом, если все его части не выполняют свою работу. Вот почему важны регулярные проверки и техническое обслуживание. Текущий сервис информирует вас о том, как работает ваша машина, как медосмотр в кабинете врача, но вместо этого для вашей машины. Так же, как и ваше тело, ваш автомобиль подвержен износу, поэтому вы должны пытаться бороться с неисправностями, заботясь обо всех его частях.
Сервисный центр Dell поможет
Сервисный центр Dell
