Картерные газы: Работа системы вентиляции, маслоуловитель и клапан PCV
Это вторая версия статьи, созданная вместе с участниками группы проекта, в ней исправлены грубые ошибки по работе вентиляции картера двигателя для вывода картерных газов. Итак система вентиляции картера необходима для уменьшения вредных веществ, выходящих из картера двигателя в воздух. В картере безусловно находятся пары бензина, воды и пары масла — все это картерные газы.
Скопление картерных газов ухудшает свойства и состав моторного масла, разрушает металлические части двигателя, в Honda Civic при сбоях в системе или же агрессивной эксплуатации двигателя, количество паров возрастает и двигателя покрывается нагаром изнутри. Очевидным фактом сбоя ялвяется понижение мощности, увеличение расхода топлива. Визуально это видно как нагар на дроссельной заслонке, нагар на впускном коллекторе. Нагар в любом его проявлении является негативном факторе влияющем на характеристики двигателя. Уменьшается диаметр дроссельной заслонки, это значит меньше воздуха будет поступать во впускной коллектор. Нагар на впускном коллекторе уменьшит его объем а значит и отдачу. Закупорка каналов соотвественно введет к неправильном составу смеси и воздушному голоданию.
Схемы работы системы вентиляции картера
Система вентиляции картера Honda Civic, практически ни чем не отличается от большинства легковых автомобилей с ДВС. В качестве источника потока воздуха используется впускной тракт. Свежий поток воздуха попадает в ГБЦ, далее в двигатель, поток проходит до низа двигателя в картер, и выводит с собой через камеру сапуна отработанные газы на вторичную переработку во впускной коллектор. Такая система нужна для переработки материала, негативно влияющего на экологию.
Именно поэтому эта система закольцована в двигателе а не выходит после камеры сапуна наружу. Как вы понимаете данная система кроме контура вентиляции и впускного тракта имеет еще два компонента, камера сапуна выполняющего функцию приемника тяжелый частиц и клапан PCV (Positive Crankcase Ventilation) — клапан принудительной вентиляции картера.
PCV необходим для направления движения потока. Немного иллюстраций для понимания терминов.
Проблема нагара в системе
Откуда идет нагар? Допустим двигатель новый, и функцию примитивного фильтра выполняет камера сапуна. В котором масло оседает, а газы уходят ка полагается через клапан PCV во впуск снова в двигатель. Все идеально, тяжелые части масла отделяются, а насыщенный бензином поток идет на переработку. Но это в идеальном случае. Во первых со временем камера сапуна загрязняется просто до жутчайшего состояния, вентиляция ухудшается. Так как идеального ничего не бывает, то картерные газы все равно несут в себе масло, даже после сапуна. И клапан PCV начинает загрязняться, и в итоге он забивается маслом, грязью, и тд. В итоге циркуляция газов нарушается, в зависимости от того в каком положение клапан “заклинило” будут те или иные последствия.
- PCV всегда открыт, дополнительный подсос воздуха мимо дроссельной заслонки через ГБЦ — более бедная смесь, в следствие чего добавление компьютером больше топлива, повышенный расход, не устойчивая работа Холостого Хода
- PCV всегда закрыт, газы копятся в двигателе, повышение давление в картере, может повысится риск “выдавливания” сальников коленвала от давления масла. Картерные газы выходят через ГБЦ обратно во впускной тракт, нагар оседает на дроссельной заслонке, впускном коллекторе, и форсунках, в конечном счете доходит и до поршней.
Решение проблемы нагара
Решение простое, необходимо чистить клапан PCV и камеру сапуна. Но это подходит для городского движения. Если вы постоянно давите педаль акселератора, то тут неизбежно все равно будет загрязнение впускного коллектора. Решение пришло из автоспорта, где главное это производительность, в мотоциклах маслоуловитель устанавливался чаще чем в автомобилях.
Уловитель масла, маслоуловитель, маслопомойка, маслоотделитель, Oil Catch Can\Tank это различные названия одного и того же изделия, способного отделить масло из картерных газов. В идеале их нужно две штуки, один на впуск, другой около PCV.
Устройство маслоуловителя и принцип работы
Банка-ёмкость с двумя штуцерами и фильтр отбора для масла внутри банки, все это в любой цветовой гамме. Это примитивное описание устройства, которое стоит по 40-300 долларов. Кроме стоимости прежде всего нужно описать принцип работы. Устанавливается в разрезе шланга от ГБЦ к впускному тракту.
На входной штуцер подается картерные газы со смесью паров масла, далее попав в банку этот поток газов попадает в хитрую структуру препятствия. В одном случае это просто металлическая стенка, по типу как сделаны зажигалки для сигарет. Это самый плохой способ, хотя и работающий.
Второй случай это фильтр поролон, сетка, или же металлическая губка. Это хороший способ для фильтрации, масло будет оседать на проволоке стекать вниз. Использовав поролон, но будет проблема прохода самих газов во впускной коллектор. Чистка такого маслоуловителя тоже будет проблематична.
Самая нормальная система маслоуловителя, спиральная с металлическим фильтром. Поток ударяется в стенку, газы быстро находят выход во впускной коллектор, а тяжелые масляные капли стекают вниз и остаются внутри, во закрытой части маслоуловителя. Остается только слить накопившейся масло во время, есть варианты когда масло обратно попадает в двигатель, тем самым масло из двигателя не уходит почти совсем.
Шланг вентиляции картерных газов для установки маслоуловителяТопливный фильтр как дешевая замена
Как полумера, топливный фильтр (например ВАЗ), может быть использован. Небольшая стоимость в 1-2 доллара и доступность. Но, такие фильтра рассчитаны на бензин а не на тяжелые масла.
Фильтр засорится очень быстро. Итог — закупоривание канала, вентиляции картерных газов, и их циркуляция и накопление внутри двигателя во всех его частях. Особенно это заметно при низких температурах. Далее падение мощности, с очень большим шансом не стабильной работы двигателя, на пример двигатель начинает троить.
Насколько публикация полезна?
Нажмите на звезду, чтобы оценить!
Средняя оценка 5 / 5. Количество оценок: 13
Оценок пока нет. Поставьте оценку первым.
Как при помощи картерных газов можно определить состояние мотора?
Избыточное давление в картере двигателя может спровоцировать утечку масла, а появление в масле слишком большого количества топлива возникает из-за износа поршневых колец.
Павел Горбачев
Pixabay
Все процессы, которые происходят внутри двигателя, взаимосвязаны.
Именно поэтому бывает очень сложно найти подлинную причину той или иной неисправности, симптомы которой могут проявляться одинаково.
Например, почему может начать вытекать масло через сальник коленвала, сальник маховика или через прокладку крышки картера. Дело может быть как деградации уплотнительного материала сальника или прокладки, так и в биении коленвала, который теряет балансировку и начинает буквально разбивать сальник.
А также масло может течь потому, что засорился или совсем забился клапан рециркуляции картерных газов. В одном случае надо снимать мотор, все разбирать и менять сальник, а в другом все обойдется заменой прокладки или заменой клапана.
Как возникают картерные газы?
В процессе работы двигателя через минимальный зазоры между поршневыми и маслосъемными кольцами вниз через поршень и шатун прямо в картер прорываются газы из камеры сгорания. В составе этих газов есть кислород, угарный газ, несгоревшее топливо и водяной пар.
Это одна часть компонентов тех газов, которые оказываются в картере.
Другая часть газов появляется в результате нагрева масла, которое смазывает горячие детали газораспределительного механизма, коленвал и шатуны. Так собирается сложный состав картерных газов. Эти газы по мере времени работы двигателя и его нагрева расширяются, что вызывает рост давления в картере. Если этот рост продолжится, то в какой-то момент наружу может выдавить не только масло через сальники, но и сами эти уплотнения.
Необходимо это давление сбрасывать. В карбюраторных двигателях вопрос решался просто: из картера была выведена трубка, которая подавала картерные газы прямо к масляному фильтру, где они очищались и снова поступали во впускной коллектор, подогревая воздух из внешней среды.
В современных двигателях газы из картера также выводятся из него, но они уже больше не смешиваются с воздухом, попадающим в дроссельную заслонку. Наподобие с рециркуляцией выхлопных газов системы EGR, картерные газы подаются во впускной коллектор прямо к камере сгорания.
Но картер связан с впускным коллектором не напрямую, а через специальный клапан.
Это клапан рециркуляции картерных газов, и он срабатывает в том случае, если давление газов достигает определенного значения.
Если этот клапан выйдет из строя, например, замрет в закрытом положении, то произойдет неприятность, описанная выше – двигатель может дать течь масла. Иногда из-за этого даже выдавливает наружу масляный щуп.
А если клапан останется всегда открытым, то из-за возникающего во впускном коллекторе разряжения масло может прямиком засасываться из картера прямо во впуск. Тогда вы можете обнаружить потерю динамики и пресловутый сизый дым из выхлопной трубы.
Также вы можете заметить необычно возросший расход масла – его будет все время мало на щупе. В обычных условиях это может быть признаком износа мотора и сигналов к началу капитального ремонта.
Но стоит лишь заменить вышедший из строя клапан рециркуляции картерных газов, как двигатель начнет нормально работать и масло перестанет пропадать со щупа.
Сами по себе картерные газы никак не могут повредить мотору, именно поэтому инженеры решили не просто выпускать их в атмосферу, а направлять обратно в двигатель для надежного дожигания в камерах сгорания.
Попадающий в масло бензин или дизельное топливо разогреваются в картере и начинают превращаться в пары, которые с легкостью сгорают при очередном такте работы мотора. Таким образом, отвод картерных газов еще и помогает продлить срок службы моторного масла и сохранять его моющие и смазывающие свойства.
Выводы
При появлении сизого дыма из выхлопной трубы не спешите бить тревогу и судорожно хвататься за кошелек, ожидая высоких расходов на капремонт двигателя. Возможно, что вышел из строя лишь клапан рециркуляции картерных газов.
При чрезмерном износе поршневых колец и стенок цилиндров объем поршневых газов и их давление будут чрезмерно высокими. Проверить это можно на нагретом моторе при помощи крышки маслозаливной горловины: выкрутите ее и просто положите сверху. Если она остается на месте, то все в порядке. Если же она начинает подпрыгивать, то это и есть признак того, что мотор уже просит капитального ремонта.
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
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.
Снижение расхода масла
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.
Соответствие нормам по охране окружающей среды
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
В центре внимания: Обслуживание вентиляции картера
Чистая чистка
Обслуживание системы вентиляции картера помогает обоим двигателям, окружающей среде По состоянию на 2007 год Агентство по охране окружающей среды США ограничивает содержание неметановых углеводородов до 0,14 грамма на л.с.-ч. Картерные газы богаты ими, потому что они проходят через масло на стенках цилиндров. Чтобы эти углеводороды не попадали в воздух, на дизельные двигатели грузовиков устанавливали системы вентиляции картера.
Системы могут быть OCV для открытой вентиляции картера или CCV для закрытой вентиляции картера. Системы OCV распространены на двигателях большой мощности, выбрасывая очищенные картерные газы через трубу. В закрытых системах газы поступают на сторону всасывания турбокомпрессора; фильтрация позволяет повторно сжигать большую часть картерных газов, которые также удерживают выбросы, не вызывая закопчения турбокомпрессора и охладителя наддувочного воздуха.
Требуемое техническое обслуживание системы зависит от производителя и обычно включает в себя обслуживание фильтров и проверку всех шлангов на наличие трещин или ломкости, а также всех соединений. Cummins использует коалесцирующий фильтр, который необходимо заменять с интервалами, которые зависят от типа обслуживания грузовика; доступ к фильтру осуществляется путем ослабления крепежных болтов и снятия крышки корпуса фильтра.
Двигатели Caterpillar для тяжелых условий эксплуатации имеют открытую систему, а двигатели грузовых автомобилей класса 5-7 имеют закрытую систему. Двигатели большой мощности нуждаются в замене фильтра каждые 50 000 миль/1500 часов, в то время как двигатели средней мощности нуждаются в отсоединении и очистке вентиляционной трубы на выхлопной системе каждые 90 000 миль/1500 часов, говорит Брент Класки, технический стюард по дорожным двигателям.
Неисправная система CV может создать проблемы для неосторожного менеджера по техническому обслуживанию.
Система Мака возвращает часть фактических газов обратно в воздухозаборник для сгорания и одновременно конденсирует жидкости из остатка, возвращая масло в картер. Систему, в которой используется сетчатый фильтр с возможностью повторной очистки для удаления масляного тумана и загрязнений двигателя, следует проверять ежегодно, и одновременно очищать фильтр, если он кажется забитым.