Фильтр картерных газов: особенности, назначение и применение

Фильтр картерных газов – незаменимый элемент автомобильной схемы. Фильтрационная система, основной частью которой он является, предотвращает проникновение газов в зону картера из основной камеры сгорания в двигателе. Важно заранее ознакомиться с принципом ее работы, изучить строение и понять, для чего она необходима. Также стоит узнать о правилах эксплуатации системы и доступных способах устранения распространенных поломок.

Для чего нужен фильтр картерных газов?

Двигатель для внутреннего сгорания функционирует за счет энергии от давления, которая превращается в энергию механического типа. Энергетическая мощность зависит от ряда факторов, включая состав смеси топливно-воздушного типа, уровня ее очистки, камерного объема, уровня сжимания, а также присутствия загрязняющих компонентов на стенах камеры сгорания. Внутрь картера через кольца поршней поступают частички смеси топлива, нагара, продуктов сгорания и других веществ, при этом в нем уже содержатся пары масла.

Они переходят в дроссельный узел или карбюратор сквозь патрубок. Газы картера также имеют в составе масляные молекулы, предназначенные для смазывания деталей карбюратора или узла. Из-за плохого качества топлива, проблем в работе режимов двигателя, изнашивания колец поршня и цилиндрических стенок внутрь картера попадают загрязняющие компоненты, которые также снова поступают во впускной коллектор. Этот процесс повторяется, в итоге все поверхности в камере загрязняются больше, и мощность двигателя падает.

Строение фильтрационной системы

Газы картера впитывают части автомобильного масла из-за разнообразных распыляющих механизмов и конденсационного эффекта. Количество масляной жидкости и разграничение капель с учетом размера зависят от строения двигателя и факторов, касающихся эксплуатирования устройства. Части масла в нормальном состоянии имеют габариты, которые варьируются от пары микрон до нанометров. Помимо этого, причиной прорывания картерных газов может стать топливный элемент, вода, сажа и остальные продукты сгорания.

Вентиляционная картерная система является закрытой, за счет чего она предохраняет окружающую среду от поступающих в нее опасных веществ, в том числе от масляных пятен, остающихся на дорогах. Система для вентиляции работает на основе двух функций, включающих контролирование давления в картере и предельно возможное получение масляной жидкости. Внутри системы также находятся элементы для отделения масла, контролирования и расходования давления. Она встроена в основу крышки от цилиндрической головки.

Фильтрация масла в системе вентиляции закрытого типа

Чтобы минимизировать прием масла, необходим хороший масляный отделитель, он отвечает за основной процесс, благодаря которому соблюдаются нормативы, предназначенные для газов от выхлопов в новых машинах. Выбросы масляной жидкости в техническом плане способны провоцировать появление частиц веществ в системе впуска, а также на всех поверхностях турбинного компрессора, на впусковых клапанах и внутри системы от промежуточного охлаждения. По этой причине длительность работы и функциональность указанных деталей снижается.

Выбрасывание масла из картерной части двигателя негативно сказывается на сгорании по причине предварительного зажигания, также из-за этого повышается количество частей от сажи внутри выхлопов. Частицы масла плохо влияют на эффективность следующей обработки газов. По этой причине отделитель масла должен соответствовать повышенным требованиям, касающимся компактных размеров, надежности и отсутствию проблем при эксплуатации устройства.

Как работает фильтрационная система газов картера?

Фильтрационная система газов картера работает по стандартному способу разграничения сепаратором с перенаправленным и ускоренным потоком. Части масляной жидкости в нем не могут идти за потоковыми линиями из-за инерции, из-за чего отделяются и остаются на поверхности сепараторного прибора. Мельчайшие частицы начинают отделяться быстрее по мере повышения ускорения, в итоге запускается процесс перенаправленного потока. Для этого нужно повышать перепады с давлением, и знать, что результативность отделения будет зависеть от них и гранульного состава картерного газа.

Внутри инерционного сепаратора газ, поступивший в картер, начинает ускоряться, проходя сквозь форсунковые элементы, и переходит в структурный дефлектор, где капли масляной жидкости отделяются. За счет структуры поверхности дефлекторного элемента результативность отделения начинает возрастать до уровня сепараторов с инерцией. Предельные перепады давления в отделителе масла ограничиваются вакуумной частью впусковой системы и условиями, предъявляемыми к диапазону с давлением внутри картера. Крупные части отделятся без труда, но разделение слишком мелких является проблематичным. Это актуально для разделительных концепций, которые основаны на инерционном эффекте.

Способы фильтрации газов картера

В конструкции некоторых иномарок и отечественных машин отсутствуют фильтры для газов картера. Решить проблему с отфильтровкой газов внутри картера и поддержать частоту в камере сгорания можно разными способами. Для этой цели можно отсоединить патрубок с газами от дроссельного узла. В такой ситуации все газы начнут поступать внутрь пространства под капотом и постепенно загрязнять его. Если давление поменяется, в картер начнет попадать воздушная масса, смешанная с пылью и грязью, которая также будет загрязнять масляную жидкость. Отсоединение патрубка не станет решением проблемы, по этой причине к нему понадобится подсоединить фильтр.

Входное отверстие в узел дросселя необходимо заглушать, чтобы части грязи не поступили в коллектор впуска и камеру для сгорания. Для устранения неисправности можно установить фильтрующий элемент возле картера и узла дросселя вразрез с патрубковой частью. Это наиболее предпочтительный способ, поскольку в таком случае будет решаться вопрос с фильтрованием газов и предотвращением попадания воздуха в картер и узел дросселя. В этот же период масляные пары постепенно начнут попадать во входной коллектор или дроссель в минимально допустимых объемах.

Особенности работы вентиляции картера

Неисправность системы вентилирования картерных газов может привести к повышенному расходу масла и даже необходимости капитального ремонта двигателя. Поэтому важно не только понимать, как работает вентиляция картера, но и знать признаки поломки. Рассмотрим принцип работы, устройство клапана PCV, а также способы проверки и диагностики системы.

Предназначение системы отвода картерных газов

При сгорании топливовоздушной смеси в цилиндре создается огромное давление. Поэтому через поршневые кольца даже на исправном двигателе часть отработавших газов неминуемо прорывается в картер. Также из камеры сгорания через кольца на такте сжатия и при неполном сгорании ТПВС в поддон попадает дизельное топливо, пары бензина.

При работе смесь из паров масла, бензина, отработанных газов и водяного пара создает повышенное давление в картерном пространстве. Если не отводить это гремучую смесь, давление не только будет мешать съему масла со стенок цилиндров, но и выдавит сальники коленвала, распределительного вала.

Согласно экологическим нормам, все современные автомобили должны оборудоваться системой вентиляции картера закрытого типа. Это значит, что смесь паров и выхлопных газов подается обратно во впускной коллектор.

Устройство системы

Особенности устройства и принципа работы системы зависит от конкретной модели двигателя, но типичная конструкция предполагает наличие клапана вентиляции картера, патрубков и маслоотделителя.

Принцип работы

Выхлопные газы, смешавшиеся с парами бензина, из-за образовывающегося давления протекают к маслоотделителю. В корпусе маслоуловителя мелкодисперсные частички масла собираются на стенках фильтрующего элемента. Образовавшиеся капли под воздействием силы притяжения стекают в маслосборник, а отфильтрованные газы через клапан вентиляции картера попадают во впускной коллектор.

Устройство представленной выше системы предполагает наличие интеркулера, который служит для охлаждения воздушного потока. Необходимость в снижении температуры обусловлена не столько работой вентиляции картера, сколько особенностями системы турбонаддува, которой оборудован представленный на схеме двигатель TDI.

Масляные частицы, оседающие на стенках впускного тракта, приводят к уменьшению ресурса ДМРВ, ДАД, ДТВ, способствуют загрязнению дроссельного узла, РХХ. Для впускных коллекторов с выхревыми заслонками опасность еще и в том, что масляная пленка собирает на себе частички пыли и сажи, которые выступают абразивом для привода заслонок. Поэтому большинство современных систем вентиляции картерных газов оборудуются маслоуловителем.

Разделение потоков

Стандартная система вентиляции картера имеет два патрубка подвода газов во впускной тракт. Связанно это с разницей давления перед дросселем и в задроссельном пространстве. В режиме минимальной нагрузки, когда дроссельная заслонка едва открыта, проходное сечение минимально, поэтому наибольшее разрежение как раз в задроссельном пространстве. В режимах большой и полной нагрузки открытая дроссельная заслонка не создает значимого сопротивления протекающему потоку воздуха, поэтому разряжение во впускном тракте минимально. Разделение точек входа позволяет гибко дозировать порцию картерных газов.

Маслоуловитель

Наибольшее распространение получил циклический и лабиринтный способ фильтрации. В наиболее современных системах вентиляции картера применяются оба способа отделения масла.

Лабиринтный метод выступает в качестве стадии грубой фильтрации и служит для отделения крупных частиц масла. Принцип работы уловителя заключается в прохождении потока картерных газов через канал с маслоотражательными пластинами. Соприкасаясь с пластинами, крупные частицы оседают на стенках, после чего стекают в обратную масляную магистраль.

На стадии тонкой очистки картерные газы проходят через циклический (центробежный) маслоотделитель. Принцип работы основан на прохождении газов по окружности корпуса отделителя. Под воздействием центробежных сил капли масла, масса которых больше массы выхлопных газов, смещаются наружу и оседают на стенке. После отделения мельчайшие частички масла стекают в обратную магистраль.

Для уменьшения вредного влияния турбулентности газовых потоков на входе в воздушный тракт устройство системы такого типа предполагает наличие выходной успокоительной камеры. Благодаря ей после прохождения центробежного маслоотделителя снижается кинетическая энергия газа. Кроме того, на стенках камеры также оседают мелкодисперсные частицы моторного масла.

В некоторых системах вентиляции картера используется синтетический фильтрующий элемент. При прохождении через него картерных газов частички масла оседают на волокнах, собираются в крупные капли и стекают в магистраль обратного слива.

Клапан PCV

Клапан системы вентиляции картерных газов необходим для ограничения разряжения. Высокое разряжение, как и избыточное давление, может привести к повреждению сальников. Поэтому клапан PCV открывает доступ картерным газам по мере падения разрежения во впускном коллекторе.

В нормальном состоянии клапан возвратной пружиной удерживается в открытом положении. При работе двигателя на холостых оборотах разряжение преодолевает усилие пружины и перекрывает канал, соединяющий картер двигателя и впускной коллектор. Соответственно, по мере открытия дроссельной заслонки и снижения разряжения возвратная пружина приоткрывает канал для доступа газов.

На многих автомобилях VAG с двухступенчатой системой фильтрации работа клапана PCV заключается в прерывании потока от ступени грубой очистки к ступени тонкой очистки.

Симптомы неисправности

Признаки неправильной работы вентиляции картера:

• повышенный расход масла;
• обильные запотевания в местах установки сальников, прокладки ГБЦ, БЦ, поддона. По мере износа цилиндропоршневой группы двигателя количество прорывающихся в картер газов увеличивается, поэтому нагрузка на систему возрастает. Но симптомы повышенного давления в картере могут проявить себя и на исправном автомобиле. В морозное время года в патрубках системы скапливается конденсат, который при замерзании полностью блокирует вентиляцию картера. От повреждения сальников часто в таком случае спасает щуп, который выдавливает из посадочного места;
• двигатель троит, плавают обороты. Причина – негерметичность клапана либо магистрали от клапана к впускному коллектору, из-за которой происходит подсос неучтенного воздуха;
• моторное масло в воздушном фильтре, патрубке впускного тракта. Причина в забитом фильтрующем элементе;
• при стоянке и движении на небольшой скорости система кондиционирования засасывает в салон выхлопные газы. На автомобиле негерметичны патрубки от картера до клапана PCV, из-за чего подкапотное пространство насыщается выхлопными газами.

avtoexperts.ru

Среди различных систем авто система вентиляции картера играет значительную роль в формировании топливовоздушной смеси, стабильной и экономичной работы, полной отдаче мощности, защите моторного масла и продления ресурса цилиндропоршневой группы.

В конструкции автомобиля система вентиляция картера – это «легкие» двигателя, необходимые для его нормальной жизнедеятельности. Система носит название PCV (Positive Crankcase Ventilation). Однако именно ей незаслуженно уделяется минимум внимания и обслуживания, а многие автовладельцы даже не знают о ее существовании. В этой статье постараемся разобраться для чего нужна данная система, как она работает, присущие ей неисправности и методы проверки ее работоспособности.

Что такое «картерные газы»?

Топливовоздушная смесь, при сгорании, резко увеличивается в объеме, создавая огромное давление внутри камеры сгорания. Расширяющиеся газы от сгорания заставляют поршень двигаться к нижней мертвой точке, приводя во вращательное движение коленчатый вал двигателя. Часть газов через неплотности между кольцами и зеркалом цилиндров проникают в поддон картера, где, смешиваясь с парами масла, создают давление, агрессивно воздействующее на уплотнения коленчатого вала и прокладку поддона, и канал масляного щупа.

Такт расширения повторяется в каждом цилиндре, постоянно нагнетая в поддон следующую порцию газов и если вентиляция картера не будет работать, то газы либо выдавят сальники коленчатого вала, либо «выбьют» масляный щуп и выгонят масло из картера, со всеми вытекающими.

Помимо этого, вместе с газом в поддон переносятся частицы несгоревшего топлива, мелкие фрагменты нагара, пары влаги, которые смешивается с моторным маслом, находящимся в поддоне двигателя. Это, в свою очередь, ведет окислению масла, засоряет его продуктами износа, снижая его рабочие свойства и уменьшая его эксплуатационный ресурс.

Конструкция системы

Для того, чтобы снизить до минимума воздействие давления газов в конструкции двигателя предусмотрена систем вентиляции картера. В современных автомобилях применяется система вентиляция закрытого типа, что необходимо для соблюдения экологических норм.

Несмотря на различие систем на разных марках авто, все они имею три общих компонента, таких как:

• Воздушные патрубки для отвода газов из картера;

• Клапан вентиляции, отвечающий за урегулирование величины давления газов;

• Маслоотделитель, отсекающий масляные пары при выходе газов из поддона двигателя.

Клапан открывается при появлении избыточного давления и при разряжении закрывается, то есть принцип его работы основан на разности давлений за и перед ним.

Отделение частиц масла осуществляется при прохождении газов через систему лабиринтов, завихрений и сеток в маслоотделителях. Затем отделившееся масло стекает обратно в поддон двигателя. Это позволяет не только экономить масло, но и защищать детали двигателя от нагара. При этом маслоотделители могут размещаться внутри крышки клапанов, быть встроенными в мотор или выполненные как отдельный узел.

Принцип работы

Система работает следующим образом. Патрубок вентиляции связан с впускным коллектором, где сразу после запуска двигателя создается разряжение, благодаря которому картерные газы «вытягиваются» из поддона и проходя через маслоотделитель попадают во впуск, где, смешиваясь с поступающим воздухом попадают в камеру сгорания и догорают.

Достоинства системы вентиляции

Применение вентиляции картера позволяет сократить процент вредных выбросов в атмосферу, снизить угар моторного масла, поддерживать стабильные обороты двигателя при прогреве, так как заборный воздух смешиваясь с картерными газами нагревается, что в целом благоприятно воздействует на работу силовой установки.

Недостатки

Несмотря на наличие маслоотделителя воздуховоды и элементы впуска загрязняются от прохождения картерных газов, вызывая частые отказы приборов при работе. Так на бензиновых моделях авто покрываются налетом узел дроссельной заслонки и регулятор холостого хода, так как они имеют специальные каналы, выполняющие вытяжную функцию. Подобное может наблюдаться и на карбюраторных моделях, например, с карбюратором «Солекс», оснащенным штуцером для вентиляции картера.

Узел дроссельной заслонки и вытяжной клапан газов на карбюраторах являются так называемой малой ветвью и задействуются тогда, когда разрежение в воздушном фильтре недостаточное.

Признаки неисправности PCV

• Появление следов масла в воздушном фильтре;

• Запотевание сальников и стыка крышки клапанов двигателя;

• Дым из выхлопа по причине попадания частиц масла с газами в камеру сгорания;

• Следы масла вокруг крышки заливной горловины и на крышке клапанов.

Помимо этого, данные симптомы указывают и на сильный износ или неисправность (сгорел клапан, залегли кольца, лопнули перегородки поршня) поршневой группы и необходимости их проверки путем замера компрессии.

Причины неисправности:

• Забит или неисправен клапан вентиляции картерных газов;

• Загрязнились вытяжные отверстия в узле дросселя или штуцере карбюратора;

• Сильный износ поршневой группы;

Проверка исправности

Для проверки работы системы вентиляции нужно снять на заведенном моторе крышку с заливной горловины. Если все исправно, то могут наблюдаться лишь отдельные «выстреливающие» капельки масла, либо вообще не будет следов его появления. В противном случае из горловины будет выбрасываться моторное масло.

Если прикрыть отверстие рукой, то при исправной системе не должно чувствоваться какого-либо давления на нее, а когда система находится под избыточным давлением, то газ будет пытаться оттолкнуть ладонь и это усилие будет постепенно увеличиваться.

Для проверки исправности клапана вентиляции, а он обычно расположен во впускном коллекторе, нужно отсоединить шланг от картера к клапану, завести мотор и закрыть пальцем освободившийся штуцер на клапане. Если клапан рабочий, то палец почувствует создание вакуума, а при снятии пальца со штуцера, последует характерный щелчок. В противном случае клапан требует замены.

Нарушение работы клапана отражается на нарушении состава топливной смеси и сопутствующими проблемами.

В заключении

При обнаружении признаков неисправности вентиляции картера, рекомендуется, не откладывая на спасительное завтра, приступить к прочистке и профилактике системы, чтобы сократить до минимума угар масла и износ двигателя.