Как работает клапан pcv на атмосферных двигателях
Перейти к содержимому

Как работает клапан pcv на атмосферных двигателях

  • автор:

Система вентиляции картера двигателя, принцип работы, PCV.

Между деталями ЦПГ существуют определенные тепловые зазоры, соответствующие установленным разработчиками допускам. Какими бы минимальными ни были эти зазоры (с учетом того что поршневые кольца не обеспечивают 100% герметичности в виду особенности конструкции), через них из камеры сгорания в картер всегда проникают не сгоревшие частицы и газы, 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 и срабатывается присадочный пакет. Стоит отметить, что подобный эффект проявляется у абсолютно любых моторных масел. Попадающие в картер двигателя пары топлива, продукты горения, частицы сажи и воды неизбежно меняют состав масла, превращая его в масляную эмульсию с различными примесями, конечно после прогрева двигателя до рабочей температуры легкокипящие фракции этих паров испарятся (воды и топлива), но тяжелые — останутся, неизбежно окисляя и засоряя масло. Не стоит забывать и о том, что в процессе работы в цилиндрах мотора создается очень высокое давление — десятки атмосфер. В связи с этим газы, вырывающиеся с огромной силой, неизбежно попадают в картер, грозя выдавливанием сальников, прокладок, нарушению герметичности соединений с последующей потерей 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 калиброванной эжекционной трубки) и закрытая, или принудительная система вентиляции (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, хотя многие из них все еще бороздят просторы вселенной отечественное бездорожье. Особенностью такой системы является то, что прорвавшиеся из цилиндров газы вместе с масляным туманом выводятся за пределы двигателя, непосредственно в окружающую среду. Указанный способ вентилирования картера мотора отличает простота и дешевизна конструкции, что, впрочем, «компенсируется» существенным загрязнением атмосферы.

Принцип работы принудительной системы вентиляции картера (PCV).

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, т.к. давление картерных газов минимально. Кроме того, через открытую систему вентиляции картера при охлаждении сильно разогретого двигателя возможно подсасывание не отфильтрованного атмосферного воздуха внутрь двигателя, вместе с пылью и водяными парами. Нередки случаи, когда на автомобилях с большими пробегами система открытого типа становилась основной причиной износа ЦПГ и как следствие потери компрессии и расхода масла.

Более современной и эффективной альтернативой открытой вентиляции картера является закрытая (принудительная) вентиляционная система. Одной из ключевых деталей такой системы является клапан PCV, выводящий попавшие в картер двигателя газы во впускной коллектор с последующим сжиганием в камерах сгорания. 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, либо внутренние — в клапанной крышке с лабиринтом и отверстиями для стока масла, либо внешними в виде отдельной конструкции со стоком масла непосредственно в картер) и соединительных патрубков. Стоит отметить, что системы вентиляции картерных газов для бензиновых и дизельных моторов, имеют свои особенности, но 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 очищенным 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 либо под клапанную крышку.

В некоторых современных двигателях 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 успокоителей.

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 и поддержание разрежение во впускном коллекторе. В режиме ХХ и при торможении двигателем разрежение в коллекторе максимально (дроссель лишь чуть приоткрыт либо закрыт полностью), 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 и масла.

Признаки неисправности системы вентиляции картерных газов

В случае неисправности системы лабиринтов (существенное засосрение закоксовавшимся маслом) возникает небольшой, но заметный расход масла (в районе 0,1-0,5л на 1000км), на свечах появляются следы сгоревшего масла в виде крупы или "ржавчины", а в камере сгорания — нагар, все это ошибочно принимают за умершие маслосъемные колпачки или даже кольца, хотя дело совсем не в них. В некоторых случаях, особенно в холодное время года и медленному движению по пробкам, возможно постепенное оседание масляного тумана в виде жидкого масла прямо во впускном коллекторе, что приводит к проблемам холодного пуска, при запуске масло из раннеров попадает во впуск и заливает все вокруг, в т.ч. свечи, клапана и камеру сгорания, мешая нормального смесеобразованию и воспламенению горючей смеси. И когда запуск удается — попавшее масло начинает гореть в виде синего дыма, что опять же списывают на умершие маслосъемные колпачки…а на самом деле копать надо в систему вентиляции картера. Неправильная работа системы PCV может являться одной из причин загрязнения дросселя, клапана холостого хода, загрязнения воздушного фильтра, воздушной магистрали (патрубки и впускной коллектор), течи масла и выдавливания сальников и прокладок, чаще наружу, чем внутрь. 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, когда система связанная с клапаном PCV забита (чаще всего забивает сам клапан, реже забивает маслоотделитель, лабиринты и патрубки), вентиляция начинает работать неправильно и масляные пары вместе с газами начинают поступать через вентиляционную трубку, первый признак этого — быстрое загрязнение дросселя со стороны входного патрубка. В некоторых автомобилях свежий воздух берется прямо из короба воздушного фильтра — при неисправности системы PCV фильтр начинает забрасывать маслом, а в некоторых случаях, т.к. картерные газы очень горячие, то возможно даже оплавление фильтра из синтетического материала и как следствие — лишение автомобиля системы фильтрации воздуха. В случаях когда забиты уже обе трубки, последствия плачевнее, начинает выкидывать щуп, также возможно образование масляных подтеков в местах уплотнений и соединений (прокладки, сальники). Совсем неприятный вариант – выдавливание сальников коленвала или уплотнителей масляного фильтра с значительными потерями объема масла. Некорректная работа самого клапана PCV может привести к неправильному учету поступающего воздуха, и приготовлению переобогащенной или переобедненной смеси, в зависимости от режима работы. В случае если клапан начинает пропускать газы во все стороны (разрушились поршеньки либо пружины), начинается сильный подсос воздуха во впускной коллектор, разрежение в нем падает, со всеми неприятностями в виде повышенного расхода топлива, неустойчивого либо повышенного холостого хода, обеднения горючей смеси, ухудшения работы вакуумного усилителя тормозов. Причем Check Engine может и не загораться, т.к. пропусков воспламенения обычно нет.

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.

КВКГ: как работает и для чего нужен?

Клапан вентиляции картерных газов, или PCV клапан. При работе двигателя, в картере (закрытом отсеке ДВС с коленвалом и другими частями ДВС) появляются пары несгоревшего топлива, частицы воды, частично через поршневые кольца проникают выхлопные газы. Всё это создаёт избыточное давление в картере, что снижает мощность, ухудшает свойства масла и повышает его расход. Для того, чтобы это давление сбрасывать, даже на старых автомобилях предусмотрена примитивная система отвода картерных газов: патрубок из картера выходит в корпус воздушного фильтра. Картерные газы попадая во впуск, повторно сгорают в цилиндрах.

Экологические требования росли, система КВГ совершенствовалась, впоследствии чего был разработан PCV клапан, который перепускает газы из картера во впускной коллектор, но работает он только в одну сторону, для того чтобы не было скачков разряжения во впускном тракте, иначе ЭБУ двигателя будет некорректно формировать топливо-воздушную смесь. Когда разряжение незначительное (холостой ход), или наоборот — давление во впуске равно или больше атмосферного (высокие обороты), — клапан закрыт. Это сделано для того, чтобы он не засорялся лишними газами и остатками масла, а при высоких оборотах поток картерных газов шел в обход. Открытым он остаётся при средних оборотах двигателя.

Замена КВКГ на современных моделях БМВ и многих других марок, включена в регламентные работы и производится примерно раз в 50 тыс. км пробега.

Клапан со временем может засориться или порваться его мембрана, в результате чего он выходит из строя. Стоит недорого, поэтому проще его поменять. Если же треснул патрубок между клапаном и впускным коллектором, то из-за подсоса воздуха может наблюдаться неравномерная работа на холостых оборотах. Так же при нарушении герметичности патрубков возможно попадание картерных газов в подкапотное пространство, как следствие загрязнение его масляной взвесью и неприятный запах выхлопа в салоне. Когда система забилась, начинает расти давление внутри двигателя: выдавливает сальники коленвала, выбивает щуп, повышается расход масла, начинает «сопливить» клапанная крышка. От перепадов температуры в отдельных частях системы может скапливаться конденсат, который на морозе превращается в лёд, и система так же забивается.

При своевременной профилактике системы, замене КВКГ и других её элементов, сократится угар масла и износ двигателя.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *