Повышенное давление картерных газов
Обновлено: 02.07.2024
Почему турбина выходит из строя: Повышенное давление картерных газов
Повышенное давление картерных газов в двигателе всегда свидетельствует о проблемах с данной системой и требует немедленного разбирательства. Повышенное давление негативно влияет на всю силовую установку, оно приводит к перегреву двигателя, к выходу из строя лямбда-зондов, повреждениям выхлопной системы и т.д. Но при всем этом повышенное давление газов приводит к выходу из строя турбины, которая является очень дорогой деталью. Каждый водитель понимает тот факт, что выход из строя турбины приводит к очень дорогому и нежелательному ремонту, поэтому все пытаются этого избегать. Но как же картерные газы могут повлиять на турбину, почему она выходит из строя?
Причины поломки турбины из-за картерных газов повышенного давления
Основной причиной поломки является то, что повышенное давление картерных газов в турбине приводит к более быстрому ее вращению, а это, в свою очередь, приводит к тому, что масло из турбины не успевает уходить в поддон. Масло постоянно проникает в турбину, смазывает все необходимые элементы, после чего через сливную трубку попадает обратно в поддон. Чем выше давление картерных газов, тем хуже масло уходит из турбины.
Так как масло остается в турбине, оно неравномерно распределяется по крыльчатке. Неравномерное распределение масла по крыльчатке приводит к тому, что балансировка турбины нарушается, она начинает сильно вибрировать, крыльчатка может попросту сломаться или заклинить. Проникает же масло на крыльчатку из-за того, что по причине повышенного давления картерных газов и увеличенного количества масла, оно проникает через уплотнительные кольца, тем самым нарушая герметичность турбины.
Второй причиной выхода из строя является то, что масло из турбины попадает непосредственно в камеру сгорания, это значительным образом повышает температуру горения в двигателе. Так как температура работы двигателя повысилась, то и температура картерных газов будет значительно выше. Повышение температуры может привести к простому прогоранию крыльчатки, нарушения целостности уплотнителей, повреждению самого корпуса турбины. Повышенная температура также приводит к перегреву двигателя и еще более серьезным поломкам. Повышение температуры картерных газов непременно ведет к серьезным проблемам и выходу из строя серьезных агрегатов двигателя.
Как избежать поломки турбины
Прежде всего, любой двигатель на автомобиле требует своевременного обслуживания и осмотра. Периодичность ТО не стоит нарушать, ведь именно на плановом ТО проходит тестирование работы системы картерных газов. Мастер должен убедиться в том, что данная система не нарушена и не требует чистки. Порой простая профилактика или чистка системы позволяет значительно повысить эффективность работы двигателя и исключить серьезные поломки в будущем. Стоимость такого обслуживания будет намного ниже, нежели ремонт турбины и других деталей двигателя.
Если вы заметили снижение мощности двигателя, стали свидетелем стремительного повышения температуры охлаждающей жидкости или вентиляторы на радиаторе работают непрерывно, то это уже говорит о неисправностях и необходимости тщательной диагностики. На ранних стадиях вы сможете исключить повышенное давление картерных газов и тем самым значительно повысить срок службы турбины.
Просто, но не гениально: что может не работать в системе вентиляции картера?
Иногда с автомобилем случаются вещи, которые сильно расстраивают его владельца. Что-то стал жрать масло, дроссельная заслонка постоянно грязная, масло из всех щелей течёт… Даже воздушный фильтр в этом масле. Наверное, пора думать о «капиталке». Деньги, деньги, деньги. Боль, тоска, безысходность. А может, рано точить бритву и наполнять ванну тёплой водой? Может, не всё так плохо, и решение проблемы кроется в маленькой и не такой уж дорогой детальке со странным названием «клапан PCV»?
Теория газов
Все мы прекрасно помним, что мотор работает вследствие сгорания топливо-воздушной смеси. В момент, когда в камере сгорания начинается этот очень красивый, но невидимый глазу процесс, там резко возрастает давление. Это давление толкает поршень вниз, поршень давит на свою шейку коленвала, а тот выполняет свою непосредственную работы: преобразует поступательное движение шатуна поршня во вращательное, которое передаёт на маховик двигателя. Картинка идеальная, но в жизни, как вы понимаете, что-то всегда идёт не так. В нашем случае не все газы, образующиеся во время горения, выходят потом через выпускной клапан в систему выпуска. Часть их обязательно прорывается в картер. Грубо говоря – под поршень. Происходит это по простой причине: как бы плотно ни прилегали компрессионные кольца, у них всегда есть хотя бы минимальный зазор – иначе поршень просто не смог бы ходить внутри цилиндра. А на холодном моторе этот зазор ещё больше, так что газ, который находится под очень большим давлением, лазейку в картер мотора всегда найдёт. Чем это грозит?
В этих газах есть всё то, чего не любит моторное масло. Не полностью сгоревший бензин, пары воды (они всегда есть в воздухе), частички нагара – всё это оседает в моторном масле. Ничего хорошего, конечно, после этого не происходит: масло усиленно стареет и перестаёт нормально работать. Но это не самое страшное.
Гораздо хуже, что в картере просто не должно быть высокого давления, а картерные газы его сильно увеличивают. Последствия этого процесса очень неприятные. Газы буквально распирают мотор, и он начинает выдавливать из себя всё лишнее. А когда мотор «пучит», лишним ему кажется всё: и картерные газы, и масло. Газы стараются выйти через масляный щуп, выталкивая его наружу, через маслозаливную горловину и все прочие места. В том числе – и через все уплотнения и сальники. Если ему удаются вытолкнуть сальник коленвала, то через него потечёт и масло.
Одним словом, как-то эти газы надо выводить. И для этого придумали систему вентиляции картерных газов.
Открыто и закрыто
Изначально система вентиляции была примитивной – открытого типа (или эжекционная). Помните такое потрясающее слово – сапун? Вот это и было той самой открытой системой вентиляции. Через гордо торчащий сапун в атмосферу выбрасывались картерные газы со всеми их прелестями в виде сажи, масла и прочей гадости. А иногда оттуда ничего не выбрасывалось, потому что особой эффективностью такая система не отличалась.
Не отличалась хотя бы просто потому, что на холостых оборотах давления картерных газов не хватало, чтобы они выводились из мотора. Всё прорвавшееся в картер в нём и откладывалось в масло. Кроме того, всегда была вероятность через сапун хватануть грязного воздуха, который потом оказался бы в картере. Там все примеси из этого воздуха осели бы в масло, а это существенно снизило бы ресурс цилиндро-поршневой группы. В общем, ничего хорошего в сапуне не было, и система прямо-таки требовала серьёзного пересмотра. И в результате такого пересмотра появилась современная система PCV (positive crankcase ventilation) – принудительная система вентиляции.
Системы PCV отличаются по реализации. Они могут быть проще или сложнее, с двумя контурами, с эжекторным насосом, с редукционным клапаном. Но мы рассмотрим самую простую и распространённую систему с одним клапаном PCV. Итак, как это работает?
Разработчики этой системы использовали особенность впускного коллектора: в нём создаётся разрежение. Особенно сильным оно бывает на холостых или минимальных оборотах. Если соединить тот самый воображаемый сапун открытой системы с впускным коллектором, разрежение будет вытягивать картерные газы. Кроме того, они будут поступать опять во впуск, а не в атмосферу, что люто обрадует экологов. Остаётся только решить две проблемы: как дозировать это самое «всасывание» со стороны коллектора и как не дать вместе с картерными газами попасть во впуск маслу и прочим ненужным там фракциям.
Решением первой задачи занимается как раз тот самый клапан PCV. Во время работы на минимальных оборотах он практически закрыт. А значит, в коллекторе остаётся разрежение, а так как в таком режиме выброс картерных газов минимален, даже небольшого их отвода вполне достаточно. По мере роста оборотов коленвала клапан начинает открываться. Это необходимо по двум причинам: во-первых, разрежение падает, а значит, нужно более интенсивно откачивать газы, а во-вторых, количество этих газов растёт. Открытие клапана позволяет удалять большое количество газов даже при небольшом разрежении во впускном коллекторе.
Второй вопрос – это очистка картерных газов. Тут есть несколько способов, но наиболее простой и очевидный – это установка маслоотделителя. В нём есть сложный лабиринт, по которому движутся газы. Во время прохождения лабиринта скорость движения падает, а капельки масла оседают на его стенках, откуда стекают обратно в картер. Более-менее чистый воздух после этого поступает опять во впуск. Конечно, маслоотделители бывают разных конструкций – лабиринтные или центробежные, но задачу они решают одну и ту же.
У системы PCV есть ещё одно небольшое, но важное преимущество: после пуска холодного мотора в мороз в дроссельную заслонку попадает и тёплый воздух из системы вентиляции. Прогрев проходит быстрее и теоретически – менее травматично для холодного пуска. Правда, при условии, что система исправна. А она иногда всё-таки выходит из строя.
Работает или нет?
Существуют десятки способов проверить, работает ли клапан PCV (для краткости – КВКГ, клапан вентиляции картерных газов). Почти все они порождены сумрачным народным гением и сводятся к тому, чтобы проверить, прут ли газы из мотора или нет. Наиболее простой способ – открутить крышку маслозаливной горловины и посмотреть, что произойдёт дальше. Если приложить руку и почувствовать давление валящих оттуда газов – КВКГ не работает. Отчасти правда в этом есть, но не во всём. Потому что если, например, поршневая очень устала жить, то повышенное давление тоже будет. Даже если клапан работает. А на некоторых моторах (например, BMW с Valvetronic, N42, N46 и иже с ними) даже с исправной системой вентиляции некоторое давление может быть, так что этот способ помогает мало. То же самое и насчёт всасывания воздуха. Мол, в исправном моторе крышка будет присасываться к горловине. Обычно – да, но не обязательно. Если всасывается очень сильно, то, возможно, клапан заклинил в открытом положении или у него порвалась мембрана.
Всё то же самое относится и к проверке воздушного фильтра. Масло на этом фильтре – это не обязательно признак почившей системы вентиляции. Оно там может быть из-за той же убитой поршневой группы. Однако если вы уверены, что ЦПГ исправна, а масляный щуп вылетает со своего места, это действительно может быть признаком неисправности системы ВКГ. Особенно если есть сопутствующие проблемы (например, то же масло на воздушном фильтре).
Есть ещё один способ проверки, о котором часто говорят в Интернете, – снять клапан и потрясти им. Если внутри ничего не бренчит, он заклинил. И это тоже не лучший способ диагностики.
Гораздо лучше снять патрубки вентиляции (обычно это сделать не сложно) и посмотреть, что у них там внутри. Если они забиты отложениями, то клапан, скорее всего, тоже забит и, вероятно, не работает. В этом случае патрубки стоит промыть, а клапан просто поставить новый. Заодно есть повод как минимум проверить компрессию: может оказаться, что этот шлак в системе неспроста, и пора подумать о ремонте мотора.
Не стоит забывать о том, что лабиринт маслоотделителя тоже со временем покрывается отложениями. Это приводит к похожим симптомам: в картере растёт давление, возможны течи масла через уплотнения и сальники. В этом случае всё приходится промывать. Самое печальное, что грязные картерные газы могут загадить не только дроссельную заслонку и весь впуск, но и сократить этой дрянью жизнь другой системе – системе рециркуляции отработавших газов EGR. Так что затягивать с ремонтом вентиляции не стоит.
Ну и последнее. Когда маслоотделитель забит, масло может попадать прямо во впуск. Это приводит к дымности, а если система вообще на ладан дышит, то к росту расхода масла. Всё это по симптомам похоже на износ маслоотражательных колпачков или поршневых колец. Не стоит сразу лезть в кубышку (если она вообще есть) и торопиться всё это менять. Иногда достаточно привести в порядок систему вентиляции картерных газов, и проблема решится малой кровью.
Повышенное давление картерных газов
Массовая величина расхода картерных газов на двигателях может достигать 20 г/ч в зависимости от условий их работы и конструктивных особенностей. Желательный уровень расхода, рекомендуемый производителями двигателей, не более 0,5 г/ч. Иначе это отражается на загрязнении газовоздушного тракта, а в двигателях с турбонаддувом - на состоянии агрегата наддува и теплообменника.
В табл. 1 показаны массовый и объемный расходы картерных газов для режимов номинальной мощности и холостого хода современного быстроходного дизеля.
Таблица 1 - Массовые и объемные расходы картерных газов
Мощность двигателя, кВт
280-450
Массовый расход картерных газов на режиме номинальной мощности, г/ч
Объемный расход картерных газов на режиме номинальной мощности, л/мин
Массовый расход картерных газов на режиме х.х., г/ч
Объемный расход картерных газов на режиме х х., л/мин
Дизели мощностью 280-450 кВт имеют объемный расход картерных газов 140-300 л/мин на режиме номинальной нагрузки, что в 4 раза больше расхода на режиме холостого хода. Количество прорывающихся газов постоянно увеличивается в течение всего срока службы двигателя из-за износа поршневых колец и цилиндра. Отмечены случаи восьмикратного увеличения объемного расхода картерных газов от начального количества и достижения уровня выше 1120 л/мин [1]. Это влияет на экологические показатели дизеля [2], особенно при работе его на режимах, близких к номинальному, что свойственно тракторным дизелям.
До 1970 года считалось, что долю выбросов вредных веществ из картера дизеля можно не принимать во внимание, так как уровень их по отношению к компонентам вредных выбросов составлял около 2% углеводорода (СН), 0,2% угарного газа (СО) и 0,05% окислов азота NOx от всех выбросов из двигателя. В настоящее время в связи с большими работами выбросы вредных веществ из выпускной трубы дизелей существенно уменьшились. Это произошло за счет применения каталитических нейтрализаторов отработавших газов (ОГ), системы рециркуляции ОГ и противосажевых фильтров, а также совершенствования рабочего процесса. В то же время уровень выброса картерных газов в дизелях практически остался постоянным. Поэтому доля выбросов картерных газов стала более весомой и может достигать 0,95 г/кВт ч (все компоненты) при различных состояниях двигателя, в том числе и на новых моделях [5].
На ОАО «ВМТЗ» в 2007 г. были проведены исследования штатной системы вентиляции картера серийного дизеля Д120 с целью определения количества прорывающихся газов из надпоршневого пространства в картер двигателя. Испытания показали, что на объемный расход картерных газов существенное влияние оказывает нагрузка двигателя (рис. 1). Максимальный расход имеет место на средних нагрузках и составляет 1500 л/ч при 2000 мин -1 и 1570 л/ч при 1500 мин -1 .
Кроме того, было установлено, что на одном и том же режиме время расхода одного и того же объема картерных газов изменяется в процессе эксперимента. Например, время расхода 5 л на режиме 100% нагрузки за время эксперимента может изменяться на 5-8 с (рис. 2).
Для снижения выброса картерных газов при работе дизеля необходимо разработать закрытую систему вентиляции картера. Однако применение на дизеле ее, предполагающей перепуск картерных газов во впускной трубопровод, приведет к определенным изменениям характера процессов, происходящих во впускной системе и цилиндре при сгорании топливовоздушной смеси. Поэтому необходимо разработать математическую модель и составить программу расчета цикла дизеля 2Ч10,5/12 с перепуском картерных газов во впускной трубопровод. Учитывая различную степень запыленности воздухоочистителей, с помощью программы можно будет определять текущие показатели, средние за цикл и в выбранный промежуток времени как в массовых, так и в объемных единицах измерения.
Рис. 1. Расход картерных газов в зависимости от нагрузки дизеля
Рис. 3. Нестабильность времени расхода 5 л картерных газов в зависимости от нагрузки дизеля при n=2000 мин -1 и n=1500 мин -1
Рис. 2. Стабильность расхода
5 л картерных газов
при 100%-ной нагрузке дизеля
В ближайшее время ожидается выпуск стандарта SAE (Society of Automotive Engeneers) и ISO (International Organization for Standardization) на нормирование выбросов из картера. На основании этих документов EPA (Environmental Protection Agency) предложило обязать производителей дизелей прекратить использовать открытые системы вентиляции картера (ОСВК) и перейти на закрытые системы (ЗСВК). В Японии уже изданы JAMA (Japan Automobile Manufacturers Association, Inc.) нормы, требующие использовать ЗСВК.
В настоящее время некоторые американские и европейские производители двигателей добровольно устанавливают ЗСВК на производимые дизели для грузовых автомобилей и внедорожной техники, как средство, делающее работу двигателя менее токсичной [2].
На ОАО «ВМТЗ» проведены сравнительные испытания серийного дизеля Д120 с перепуском картерных газов обратно в цилиндры и без перепуска. Установлено заметное влияние перепуска на дымность ОГ при n = 2000 мин -1 (рис. 4, где нанесена кривая изменения концентрации оксидов азота). Дымность N ОГ уменьшилась в 2,1 раза при нагрузке двигателя свыше 60%.
Аналогичный характер зависимости дымности и выбросов NOx имеет место и при частоте вращения коленчатого вала n = 1500 мин -1 (рис. 5). Дымность N ОГ уменьшается в 1,17 раза при нагрузке двигателя свыше 60%.
Рис. 4. Зависимость концентрации NOx и дымности ОГ N от нагрузки двигателя при n=2000 мин -1 с ОСВК и ЗСВК.
Рис. 5. Зависимость концентрации NOx и дымности ОГ N от нагрузки двигателя при n=1500 мин -1 с ОСВК и ЗСВК.
Зависимость выбросов углеводородов CH и оксида углерода СО от нагрузки при n=2000 мин -1 и n=1500 мин -1 приведена на рис. 6 и 7.
Рис. 6. Зависимость концентрации CO и CH в ОГ от нагрузки двигателя при n=2000 мин -1 с ОСВК и ЗСВК.
Рис. 7. Зависимость концентрации CO и CH в ОГ от нагрузки двигателя при n=1500 мин -1 с ОСВК и ЗСВК.
Исходя из результатов испытаний, можно сделать вывод, что перепуск картерных газов снижает дымность дизеля, а степень влияния на такие экологические показатели, как СО, СН и Nox, несущественна, поскольку они незначительно отличаются от показателей дизеля без перепуска картерных газов.
Теории расчета расхода катерных газов через систему вентиляции, обеспечивающей приемлемое совпадение с результатами эксперимента, не существует. Объясняется это, прежде всего, трудностями аналитического определения количества прорывающихся газов через поршневую группу, а также сложностью процессов перемешивания этих газов с масляным туманом в картерной части двигателя и последующей эвакуации образующейся смеси [3].
В работах [6; 7] предложена эмпирическая зависимость для приблизительной оценки расхода картерных газов двигателем на режиме максимальной мощности:
Расчеты, выполненные по этой формуле, показали, что погрешность может достигать 16% [4].
В связи с этим потребуется разработка математической модели цикла дизеля с закрытой системой вентиляции картера, предполагающей перепуск картерных газов во впускной трубопровод.
Рецензенты
Житников Б.Ю., д.т.н., профессор кафедры специальной техники и информационных технологий ФКОУ ВПО «ВЮИ ФСИН России», г. Владимир.
Кульчицкий А.Р., д.т.н., профессор, заместитель главного конструктора по испытаниям ООО «Владимирский моторо-тракторный завод», г. Владимир.
Повышенное давление картерных газов
УДК 629.3.014.2.005.93.
В статье рассмотрены проблемы диагностирования автотракторных двигателей по параметрам расхода и давления картерных газов. Представлены результаты исследований влияние скоростного режима работы двигателя на изменения значений диагностических параметров. Статья будет интересна инженерам технического сервиса, механизаторам, студентам и аспирантам, обучающимся по соответствующим специальностям.
Ключевые слова: диагностирование, технические показатели, определение технического состояния, методы технического контроля.
Известно большое число различных способов диагностирования технического состояния двигателей внутреннего сгорания. Общими признаками известных способов является наличие процедур, заключающихся в том, что в установленных условиях измеряют диагностический показатель как показатель состояния одного конструктивного элемента двигателя, сравнивают измеренное значение показателя с опорной пороговой величиной и при установленном уровне их отличий судят о техническом состоянии узла двигателя - классифицируют определенного вида нарушение его работы. Определенные скоростной и тепловой режимы устанавливаются конкретно для каждого типа двигателя, соответствующие, как правило, режиму холостого хода. Однако, как показывает опыт, изменение диагностического показателя происходит под воздействием множества факторов. Для конкретизации влияний отдельных факторов на диагностические показатели стоит проводить измерения на различных скоростных рабочих режимах двигателя.
1. Проверка двигателя со свободной системой выпуска картерных газов (через сапун)
Для проверки технического состояния ЦПГ по расходу картерных газов герметизируется сапун, горловина масломерного щупа, на маслозаливную горловину устанавливается индикатор картерных газов (КИ-17999М), двигатель выводиться на постоянные номинальные обороты вращения коленчатого вала и проводится измерение. Предварительно двигатель должен быть прогрет до рабочей температуры. Далее проводиться измерение избыточного давление в картере двигателя, которое характеризует техническое состояние системы вентиляции картера. Сапун разгерметизируется, взамен ротаметрической трубки устанавливается манометр на низкое давление, щель пробора плотно закрывается, измерение проводиться на постоянных номинальных оборотах. Повышенное давление может свидетельствовать о забитом сапуне, который необходимо прочистить, во избежание дальнейшего повышения давления в картере и течи масла через уплотнители. Если давление в картере дизеля высокое и при прочищенном сапуне, то это свидетельствует об значительных износах цилиндропоршневой группы.
Рисунок 1 – измерение расхода картерных газов
2. Проверка бензиновых двигателей
Все современные бензиновые двигатели, используемые в автотранспорте, оснащены системой рециркуляции картерных газов, газы с картера поступают во впускной коллектор на дожигание. При измерении давления картер не герметизируется, манометр с помощью переходного устройства плотно устанавливается на маслозаливной горловине. Во избежание влияния вибраций на манометр возможно соединение его с полостью картера через резиновый шланг длинной 1. 1,5 м и внутренним диаметром 6. 8 мм, который так же выполняет роль демпфера. Измерения проводятся на прогретом двигателе. При номинальной частоте вращения двигателя (750 ±50 оборотов в минуту) значения давления у исправного двигателя должны быть в диапазоне 500. 1500 Па (для двигателей, рабочий объем цилиндров которых равен 1,8. 3.0 л). Давление, превышающее данные значения, свидетельствует об износах цилиндропоршневой группы. При увеличении частоты вращения двигателя до 2200. 3500 оборотов в минуту должно создаться разряжение 100. 500 Па. Это вызвано тем, что с увеличением оборотов двигателем начинает потребляться большее количество воздуха, что увеличивает разряжение во впускном коллекторе, в связи, с чем полностью открывается перепускной клапан, и начинается интенсивное засасывание во впускной коллектор картерных газов. Если при максимальных оборотах холостого хода давление не снижается, то это свидетельствует о неисправном перепускном клапане. Если же разряжение выше указанной нормы, то это указывает на загрязненный воздушный фильтр.
Рисунок 2 – Измерение давления в картере бензинового двигателя
3. Проверка дизелей с турбонаддувом и системой рециркуляции картерных газов
Повышенное давление в картере двигателя важный показатель неисправностей цилиндропоршневой группы и турбонаддува. Номинальное давление для дизелей в картере двигателя мощностью до 500 л/с 80. 150 Па (значения моторостроительного завода). Давление 500 Па и выше для большинства дизелей свидетельствуют о необходимости проведения ремонта. Для выявления неисправного узла, по причине которого в картере двигателя повышенное давление, необходимо провести измерения на различных скоростных режимах работы двигателя. Если давление при увеличении частоты вращения двигателя колеблется незначительно – причина в повышенном износе ЦПГ. Если при увеличении частоты давление растет, то причина в значительном износе подшипников ТКР.
В результате сравнения давления картерных газов на различных скоростных режимах работы двигателя делается вывод о техническом состоянии отдельного диагностируемого угла. Допустимые пределы изменения давления в картере, соответствующие исправному и неисправному состоянию конкретного узла, необходимо устанавливать для каждого типа двигателя по результатам проводимых испытаний.
The pressure in the crankcasу
E.V. Nikolaev, junior researcher GOSNITI, Moscow, Institutsky 1 proezd, 1,
tel. (499) 174-82-11
The paper considers the problem of diagnosis of automotive engines in the parameters of flow and pressure of crankcase gases. The results of studies the influence of engine speeds by changing the values of diagnostic parameters. The article will be interesting to engineers, technical service, machine operators, students and postgraduates studying in the relevant specialties.
Key words: diagnosis, technical indicators, the definition of a technical condition, methods of technical control.
Как проверить вентиляцию картерных газов
На автомобильных форумах посетители часто задают вопрос, как проверить вентиляцию картерных газов, и насколько эффективна самостоятельная диагностика. Ведь от работы этой системы зависит состояние мотора и безопасность дорожного движения.
Обслуживанием двигателя занимаются специалисты, поэтому большинство автолюбителей не знакомы с данной операцией. Так что для начала стоит разобраться, что представляет собой картер, и откуда берутся эти газы.
Оглавление:
Как устроен и для чего нужен картер двигателя
Этот элемент коробчатого типа предназначен для защиты и опоры элементов ДВС, также он служит резервуаром для масла. Нижняя часть включает емкость для сбора газов и поддон с маслом. В верхней находится крышка клапанов, блок цилиндров и ГБЦ.
Современные модели картеров включают более 10 элементов. В двигателях среднего и крупного размера его детали представляют соединенные между собой стойки. Цельный корпус имеют только модификации для небольших моторов.
Что такое картерные газы
В процессе работы ДВС формируется высокое давление внутри цилиндра. Во время сгорания топливовоздушной смеси выхлопные газы частично прорываются сквозь поршневые кольца и проникают в полость картера. При неполном сгорании бензина и во время такта сжатия в картер попадают также пары топлива, масла, воды.
Все эти газы в совокупности называют картерными. Когда они скапливаются, увеличивается давление в картерном пространстве, а побочным эффектом становится ускоренный износ мотора. Также наблюдается разжижение и ухудшение качества моторного масла.
Про систему вентиляции картера двигателя
Чтобы избежать скопления газов и повышения давления машины оборудуют вентиляционной системой закрытого типа. Принцип ее работы основан на выведении скопившихся газов во впускной коллектор.
Принцип действия может основываться на выводе газов, либо на притоке чистого воздуха. Сейчас наиболее распространена модель комбинированного типа. Данный узел состоит из четырех частей:
Устройство закрытой системы вентиляции картера
Причины неисправности вентиляции
Проблему чаще всего вызывает плохая проводимость системы или ее разгерметизация. Основные причины подобных неполадок приведены в списке:
Как обнаружить неисправности вентиляции
Когда система вентиляции засоряется, газы перестают нормально выводиться. Образуются смолистые отложения, мешающие отведению паров. Возможны следующие проявления неполадки:
- Течь и излишнее потребление масла.
- Находящееся в поддоне масло может засасываться через клапан. Это приводит к деформации клапанов.
- Возможно задымление мотора.
- Ухудшение динамики двигателя.
- Посторонние звуки в области клапана и впускного коллектора.
- Слишком быстрое загрязнение регулятора холостого хода и дроссельной заслонки.
- Если система сильно засорена, картерные газы выдергивают щуп.
Как избежать поломки системы
Чтобы система вентиляции работала исправно, важно использовать качественное масло. Также нужно производить очистку вентиляции. Порядок проведения профилактической прочистки описан ниже:
Какие внутренние и внешние факторы влияют на износ вентиляции
Забитые шланги становятся причиной выдавливания сальников. За счет повышенного давления, масло протекает сквозь уплотнения коленчатого вала и клапанной крышки. Возможно вылетание щупов.
Изношенная вентиляционная система
Когда повреждены шланги, может засасываться воздух. Это приводит к снижению динамических характеристик. Клапан отправляет газы к двигателю, а нагар вместе с маслом засоряет дроссельную заслонку. При ремонте нельзя убирать кронштейны, за счет них шланг фиксируется под наклоном. Иначе конденсат, образующийся зимой, не сможет стекать, а заморозится и забьет магистраль.
Способы проверки картерных газов
Необходимо открыть крышку на капоте и отвернуть крышку маслозаливной горловины, но не стоит откручивать ее полностью и снимать. Далее нужно завести мотор и посмотреть, что происходит с крышкой:
Если она прыгает, но не слетает, значит есть давление, и газы прорываются. Это нормально.
При разряжении крышку присасывает, это свидетельствует о проблемах с впускным коллектором. В данном случае в картере создается вакуум.
Когда ее сильно подкидывает, такое явление означает, что просели кольца.
Присасывающаяся слишком сильно крышка также является признаком поломки. Скорее всего, клапан негерметичен, так как повреждена его мембрана. Если при работающем моторе масло брызгает из-под крышки и течет через форсунки, может потребоваться капитальный ремонт. Подобные проблемы обычно встречаются на машинах с большим пробегом и изношенным двигателем.
Третий способ даст результат, если система сильно забита. Нужно завести авто и извлечь щуп. Двигатель считается исправно работающим, когда при затыкании отверстия щупа ощущается легкое всасывание. Если появляется дым, значит механизм неисправен.
Проверка при помощи воздушного шарика
Данная методика используется при заглушенной вентиляции. Необходимо извлечь масляный щуп из трубки. Затем на нее надевают и закрепляют изолентой воздушный шарик или медицинскую перчатку. Можно также надеть его на место заливной пробки, но тогда придется следить, чтобы шар не засосало внутрь.
Далее заводится мотор, на минимальных оборотах в холостом режиме шарик должен слегка надуться и остановиться.
Когда за 5 минут шар почти не увеличивается в размерах или слишком сильно надувается, это значит, что вентиляция засорилась и работает слабо. Возможно, износились поршневые кольца.
Бывает, что шарик при установленных заглушках перестает увеличиваться в размерах. Это означает, что придется разбирать систему и смотреть, какой элемент засорился.
Прибор для измерения картерных газов
Монометром можно измерить давление, нормальные показатели не должны превышать 60 миллиметров ртутного столба. Вначале убеждаются, нет ли засора в трубке сапуна. Также проверяют уровень масла в двигателе. Модель измерительного прибора подбирают, исходя из мощности и типа двигателя. Важно убедиться, что аппарат подходит по диаметру калиброванного отверстия.
В машинах с вентиляционной системой закрытого типа необходимо отсоединить трубку сапуна. На канал внутри впускного коллектора ставят заглушку. Манометр присоединяют к кончику трубки. К самому аппарату подключают датчик давления.
Двигатель должен поработать с нагрузкой и с частотой вращения, при которой достигается номинальная мощность. Нужно дождаться, пока выровняются показания манометра.
После стабилизации прибора, записывают результаты. Затем можно снять прибор, вытащить заглушку и заново подсоединить трубку.
Важно учитывать, что на двух моторах с одинаковым рабочим объемом расход газов может отличаться. Такая ситуация возможна, когда у рассматриваемые модели дифференцируются по показателям работы на единицу времени и вращающему моменту.
| Расход картерных газов в машинах с дизельным двигателем | |
| Мощность двигателя | от 280 до 450 литров |
| Объемный расход картерных газов на режиме холостого хода | 4-120 л/мин |
| Объемный расход в режиме номинальной мощности | 140-130 л/мин |
| Массовый расход в режиме холостого хода | 0,7-5 г/ч |
| Массовый расход на режиме номинальной мощности | 5-10 г/ч |
Самодельный прибор для измерения картерных газов
Используя подручные материалы, можно измерить давление картерных газов, выраженное в литрах в минуту. Операцию удобнее выполнять с помощником. Понадобятся следующие материалы:
- Часы с секундной стрелкой или секундомер.
- Большое ведро или таз.
- Садовый шланг длиной не менее 1,5 метров.
- Пластиковая канистра для воды объемом 5-6 литров.
Вначале нужно отключить и заглушить продувочные шланги. Далее потребуется набрать немного воды в таз. Канистру заполнить доверху водой и закрыть крышкой. Теперь ее нужно перевернуть, поставить в таз и аккуратно открыть крышку.
Запускается двигатель. Один конец шланга подключают к маслозаливной горловине, другой загибают вверх и опускают в канистру. Когда газы начнут выходить, важно сразу засечь время по секундомеру. Если движок работает нормально, показатели не должны превышать 20л/мин.
Когда требуется диагностика вентиляции картерных газов
Когда автомобиль исправен, проверку можно не проводить. Но после капитального ремонта мотора подобная процедура обязательна. Она позволяет убедиться в точном геометрическом соответствии подобранных деталей. Рекомендуется проведение осмотра при подозрительно высоком расходе масла в машинах с открытыми вентиляционными системами.
Если система закрытая, диагностику осуществляют при попадании масла во впускной коллектор. Эта операция может производиться с целью обнаружения повреждений двигателя. Например, часто проблемы бывают вызваны износом уплотнителей стержней клапанов или поршневых колец.
Клапан работает в нескольких режимах, а его положение зависит от состояния двигателя. На холостом ходу он открывается частично и не пропускает газы полностью. По мере открытия дроссельной заслонки зазор увеличивается.
Когда двигатель заглушен, зазор закрывается до конца. Если клапан закоксовывается или лопается, то начинает работать неправильно. В такой ситуации он всегда открыт или наоборот, закрыт.
| Работа вентиляционного клапана | ||||
| Состояние мотора | Остановлен | Холостой ход | Нормальная работа | Высокая нагрузка и ускорение |
| Положение клапана | ||||
| Клапан PCV | Закрыт | Приоткрыт | Нормально открыт | Открыт полностью |
| Разряжение во впускном коллекторе | Отсутствует | Высокое | Среднее | Низкое |
| Поток картерных газов | Отсутствует | Малый | Средний | Большой |
Какие способы проверки лучше не использовать
Существует мнение, что можно приложить к крышке маслозаливной горловины лист картона и по его вибрациям поставить диагноз. Но данная методика не является верной, так как результаты проверки сильно разнятся для разных моделей авто. Также влияет степень износа элементов двигателя.
В каких случаях наличие масла в сапуне не связано с картером
Перед диагностикой рекомендуется убедиться, что неприятные симптомы действительно связаны с газами. Попадание масла возможно и в других случаях, например, если залито большее количество жидкости, чем положено по нормативам. Возможно, что сапун установлен неправильно, и его перемещение устранит проблему.
Иногда масло проникает из внутренних элементов силового агрегата, в том числе, форсунок. Влияет и манера вождения, а также состояние дорожного полотна. Масляные частицы могут оставаться при активном перемещении мотора в поперечном направлении.
Вывод
Высокое давление картерных нередко говорит не только о засорении, но и повреждении мотора. Сильное разряжение при большом пробеге тоже не является признаком отличного состояния двигателя. Придется произвести диагностику всей системы, чтобы определить причины отклонений. Если вентиляционная система засорена, ее можно прочистить самостоятельно.
Клапан PCV
Клапан вентиляции картерных газов (КВКГ) или PCV (Positive Crankcase Ventilation) служит для эффективного использования образующейся в картере газовой смеси. Деталь устанавливается на большинстве современных моделей с инжекторной системой подачи топлива и принимает непосредственное участие в регулировании состава топливовоздушной смеси. Некорректная работа клапана ВКГ приводит к перерасходу топлива и нестабильной работе ДВС.
Подробно об устройстве, принципе работы, неисправности и способах проверки клапана PCV расскажем ниже.
Где находится клапан PCV и для чего нужен
Расположение клапана PCV напрямую зависит от модификации автомобиля. Обычно деталь встраивается в клапанную крышку ДВС, но может размещаться и в отдельном корпусе, совмещенном с маслоотделителем, поблизости от неё. Последний вариант активно используется в последних поколениях и моделях BMW и Volkswagen.
Найти клапан вентиляции картерных газов можно по отходящему от него тонкому гибкому патрубку, присоединенному к воздуховоду на участке между впускным коллектором и дросселем.
Как выглядит клапан картерных газов можно увидеть на фото на наглядном примере.
Где находится клапан вентиляции картерных газов на VW Golf 4,
нажмите для увеличения
Где стоит клапан pcv в Audi A4 2.0,
нажмите для увеличения
Расположение КВКГ на Toyota Avensis 2.0,
нажмите для увеличения
За что отвечает клапан вентиляции картерных газов?
Основное назначение клапана PCV – регулирование объема картерных газов, подаваемого в задроссельное пространство в различных режимах работы ДВС. Тем самым достигается более точное дозирование воздуха для создания оптимального соотношения топливовоздушной смеси. Дополнительно КВКГ препятствует возгоранию картерных газов при обратной вспышке во впуске.
Устройство и как работает клапан вентиляции картерных газов
Устройство клапана ВКГ: видео
Конструктивно эта деталь в вентиляции картерных газов представляет собой перепускной клапан, состоящий из корпуса с двумя патрубками и подвижным рабочим элементом.
Во встроенных клапанах PCV входное и выходное отверстия перекрываются плунжером, а в размещающихся в отдельном корпусе с маслоотделителем – мембранами. Свободному перемещению запорного элемента без внешнего воздействия препятствуют пружины.
Как работает клапан ВКГ
Принцип действия клапана PCV основан на изменении давления на входе. Условно можно выделить 4 основных состояния КВКГ по степени открытия и количеству проходящих картерных газов.
Степень открытия клапана PCV в зависимости от режима работы ДВС
| Режимы | Двигатель не запущен | Холостой ход/замедление | Равномерное движение, средние обороты | Разгон, повышенные обороты |
|---|---|---|---|---|
| Разряжение во впускном коллекторе | 0 | Высокое | Среднее | Низкое |
| Состояние клапана PCV | Закрыт | Приоткрыт | Нормально открыт | Полностью открыт |
| Количество проходящих картерных газов | 0 | Небольшое | Среднее | Большое |
Со стороны входа на клапан действует давление, создаваемое картерными газами. Когда оно превышает усилие пружины, перекрывающий отверстие элемент (мембрана или плунжер) смещается внутрь, открывая доступ газовой смеси в корпус фильтра.
Устройство клапана ВКГ в VW Polo
Начинка КВКГ в Шевроле Лачетти
На что влияет клапан PCV
Режимы работы клапана PCV
Клапан PCV напрямую влияет на работу двигателя, оптимизируя процесс смесеобразования. Путем изменения проходного сечения канала он корректирует подачу содержащих частицы топлива картерных газов в воздушный канал перед дросселем и за ним. Это позволяет максимально эффективно использовать систему вентиляции картера и одновременно предотвратить поступление неучтенной топливовоздушной смеси во впускной коллектор.
При выходе из строя клапана вентиляции картерных газов, они подаются во впуск в избыточном количестве, либо не поступают вообще. Причем в первом случае это обычно не фиксируется никакими датчиками, а во втором приводит к попыткам неоправданной коррекции топливовоздушной смеси.
Из-за избытка поступающего в камеру сгорания воздуха двигатель хуже запускается, возможны провалы при ускорении или в иных случаях, когда необходимо увеличить тягу. Заклинивание клапана может привести к увеличению расхода топлива и переобогащению ТВС, результатом чего станет неустойчивая работа и вибрация мотора на холостых оборотах.
Клапан в системе вентиляции картерных газов
Признаки и причины неисправности клапана PCV
Зависание оборотов двигателя из-за клапана PCV и устранение проблемы: видео
Хотя клапан вентиляции картерных газов имеет простое устройство, периодически он всё же выходит из строя или работает некорректно. Какие могут быть признаки неисправности клапана ВКГ? Чаще всего это:
- вибрация двигателя, отличная от троения;
- шипение во впускном коллекторе после прогазовки;
- провал в тяге от 3000 до 5000 об/мин;
- колебание оборотов ХХ.
При сопутствующих проблемах в вентиляции картерных газов возможно увеличение расхода масла, замасливание заслонки дросселя и ведущих из картера вентиляционных шлангов.
Какие неисправности клапана картерных газов могут быть?
Обычно происходит нарушение герметичности корпуса вследствие механического повреждения (например, при установке после очистки) либо несвоевременное срабатывание, неполное открытие и закрытие заслонок из-за их подклинивания.
Таким образом, основные причины неисправности клапана PCV – разрушение или заклинивание запорных элементов или внешние воздействия.
Неисправности клапана картерных газов и их признаки указаны в таблице.
- Механическое повреждение корпуса.
- Износ уплотнений/патрубков.
- Некачественный монтаж.
- Затрудненный запуск двигателя, плавающие обороты на ХХ, потеря мощности.
- Свист со стороны клапана. , ошибка P0171.
- Разрушение пружины.
- Повреждение мембраны или золотника.
- Задиры на рабочих поверхностях.
- Образование масляных отложений внутри корпуса.
- Производственный брак.
- Легкий запуск, но неустойчивая работа ДВС после прогрева на ХХ. , ошибка P0172.
- Затрудненный запуск двигателя, плавающие обороты на ХХ, потеря мощности.
- Бедная смесь, ошибка P0171.
- Масляный нагар на дросселе, стенках воздуховода, впускного коллектора и форсунках.
КВКГ может работать некорректно из-за неполадок в системе вентиляции картера или проблем с ЦПГ. В этом случае резко возрастает объем картерных газов, проходящих через клапан, и вероятность его быстрого замасливания. Поэтому, прежде чем проверить клапан PCV, следует убедиться в отсутствии неполадок, которые приводят к выбросу масла через сапун или его выдавливанию через прокладки и сальники.
Проверка клапана PCV
Проверить клапаны PCV можно физическим и программным методом. Во втором случае потребуется помощник, диагностический сканер или адаптер OBD II и специальное приложение для ПК или мобильного устройства. Для физической диагностики, проводимой путем проверки реакции КВКГ на внешние воздействия из инструментов, потребуется только рожковый ключ для снятия клапана.
В некоторых автомобилях, в частности, новых моделях BMW, клапан PCV несъемный и неразборный. Проверить его физическим способом без разрушения корпуса невозможно. В данном случае проверить можно либо с помощью компьютерной диагностики, либо заменой на заведомо исправный узел.
Для проверки работы клапана картерных газов следуйте такому порядку:
Проверка клапана ВКГ своими руками Toyota Vitz: видео
- Демонтируйте клапан из отверстия в клапанной крышке, предварительно сняв шланг с выходного патрубка.
- Осмотрите входное отверстие на предмет загрязнений, при необходимости удалите их.
- Продуйте клапан ртом со стороны выхода: через исправный КВКГ воздух проходить не должен.
- Снова наденьте шланг вентиляции на выходное отверстие.
- Запустите и прогрейте двигатель.
- Плотно закройте пальцем входное отверстие клапана. В исправной детали это действие сопровождается щелчком и ощущается разряжение – палец «прилипнет» к отверстию.
Проверка клапана вентиляции картерных газов программным способом осуществляется по положению дроссельной заслонки на холостом ходу.
Проверка клапана PCV с помощью компьютерной диагностики на примере автомобиля Chevrolet Lacetti:
Профессиональная проверка клапана PCV на Шевроле Лачетти с компьютерной диагностикой: видео
- Выкрутите клапан рожковым ключом на 24, предварительно сняв шланг с выходного патрубка.
- Наденьте шланг на выходной патрубок.
- Подключите сканер или переходник OBD II к диагностическому разъему в салоне.
- Запустите программу для диагностики и выведите на экран показания положения дроссельной заслонки (реальное положение ДЗ).
- Запустите и прогрейте двигатель. При этом значение реального положения ДЗ должно быть в пределах 35–40 шагов.
- Заглушите входное отверстие клапана скотчем или попросите помощника заткнуть его пальцем. Параметр должен увеличиться примерно на пять 5 шагов.
- Снимите с выходного патрубка клапана PCV вентиляционный шланг. Если КВКГ исправен, показания реального положения дроссельной заслонки упадут до 5 шагов. Это указывает на то, что клапан ограничивал прохождение газов во впуск на ХХ.
Обслуживание клапана вентиляции картерных газов
Одной из основных причин некорректной работы КВКГ является загрязнение рабочих поверхностей. Избежать этого позволяет чистка клапана вентиляции картерных газов каждые 20 000–30 000 км.
Незначительное замасливание поверхности КВКГ – естественный процесс. Однако если он становится в масле быстрее чем за 10 000 км – это повод для диагностики системы вентиляции картера. Не исключено, что забит маслоотделитель или вентиляционный шланг.
Чем и как почистить клапан PCV
Очистка клапана PCV аэрозолем WD-40
Для чистки клапана PCV оптимально подходят следующие средства:
- очиститель карбюратора или инжектора;
- очиститель тормозов;
- WD-40;
- керосин или дизельное топливо.
При использовании средства в виде аэрозоля с трубкой его следует нагнетать через входной патрубок внутрь КВКГ. Керосин и солярку можно впрыскивать с помощью шприца или спринцовки. Процедуру промывки необходимо повторять до удаления всех отложений.
После чистки необходимо проверить работоспособность клапана PCV одним из вышеописанных способов. Если промывка не помогла, деталь необходимо заменить.
Частые вопросы о клапане картерных газов
Что такое клапан вентиляции картерных газов?
КВКГ – элемент системы вентиляции картерных газов, конструктивно представляющий собой мембранный или плунжерный перепускной клапан.
Где стоит клапан вентиляции картера?
В большинстве моделей КВКГ расположен в клапанной крышке ДВС (сзади или сверху) либо в непосредственной близости от неё в отдельном корпусе вместе с маслоотделителем.
Для чего нужен клапан PCV?
Клапан PCV управляет подачей картерных газов во впускной коллектор, направляя их перед дроссельной заслонкой. Он позволяет оптимизировать состав топливовоздушной смеси при различных режимах работы ДВС.
Как проверить работу клапана PCV?
Рабочий КВКГ не продувается со стороны выхода, но пропускает воздух со стороны входа. При закрытии входного отверстия снятого клапана на заведенном и прогретом двигателе слышен щелчок и ощущается, как притягивается перекрывающий предмет (палец). Если клапан не проходит какую-то из этих проверок – можно сделать вывод о неработоспособности клапана ВКГ.
Как определить неисправность клапана вентиляции картерных газов?
Заклинивший в открытом положении КВКГ приводит к чрезмерному обогащению топливовоздушной смеси и нестабильной работе ДВС (плавают обороты и троит) на ХХ после прогрева. Если клапан не открывается вовремя или его пропускная способность снизится, смесь будет бедной, при этом возникнут проблемы с запуском и ухудшится динамика разгона.
Читайте также: