EN
Система вентиляции клапанной крышки отводит избыточное давление из картера, одновременно предотвращая выход масла из двигателя. Она поддерживает небольшое разрежение (обычно от –2 до –8 кПа на холостом ходу) внутри картера, что снижает вероятность подтекания масла через все уплотнения двигателя — передние и задние коренные сальники, сальники распределительного вала, прокладку поддона картера — а также повышает эффективность уплотнения поршневых колец за счёт уменьшения перепада давления, с которым кольца вынуждены бороться в такте сжатия.
Газы продувки скапливаются в картере двигателя в процессе сгорания, поскольку часть давления в цилиндре прорывается мимо поршневых колец. В исправном современном двигателе под нагрузкой это составляет примерно 15–25 л/мин; в изношенном двигателе этот показатель может превысить 60 л/мин. Эти газы поступают вверх через маслосливные каналы в головке цилиндров, попадают в полость клапанной крышки и выходят через вентиляционное отверстие. По пути маслоотделители — как правило, те же самые решетчатые системы, которые предотвращают унос масла в систему принудительной вентиляции картерных газов (PCV), — задерживают капли масла до выхода газов.
Существует три основных типа вентиляционных систем. Конструкции с открытым сетчатым фильтром — например, классические американские V8 1960–70-х годов с хромированной крышкой вентиляционного клапана — обеспечивают пассивную атмосферную вентиляцию с умеренным риском уноса масла и без регулирования разрежения. В настоящее время такие системы в основном устарели для серийных автомобилей из-за требований по выбросам, хотя их до сих пор можно встретить в гоночных и специализированных применениях. Портовые конструкции с интегрированной системой PCV (принудительной вентиляции картерных газов), являющиеся современным стандартом для Toyota, Honda, Hyundai/Kia, Ford, GM, VW/Audi, обеспечивают регулируемое разрежение, забираемое из впускного коллектора, и характеризуются низким риском уноса масла при наличии правильно спроектированных маслоотбойных элементов. Подогреваемые вентиляционные трубки — часто применяются на автомобилях Great Wall и других марок для рынков с холодным климатом, а также на многих европейских автомобилях, предназначенных для Северной Европы и России — оснащены резистивным нагревательным элементом (обычно мощностью 40–60 Вт при напряжении 12 В) для предотвращения замерзания конденсата в трубке, что в противном случае привело бы к опасному повышению давления в картере при температурах ниже примерно –20 °C.
Для сравнения в текстовом виде: конструкция с открытыми ячейками практически не обеспечивает регулирование давления и непригодна для современных транспортных средств, соответствующих нормам по выбросам. Конструкция с интегрированным клапаном PCV регулирует давление в картере в узком диапазоне за счёт пружинного штифта клапана PCV, который ограничивает поток при высоком разрежении во впускном коллекторе (режим холостого хода) и постепенно открывается по мере снижения разрежения (полная нагрузка). Конструкция с подогреваемой трубкой сама по себе не обеспечивает разделение — её необходимо комбинировать с лабиринтным или циклонным сепаратором, — однако она необходима в регионах, где температура окружающей среды длительное время опускается ниже −15 °C.
Реальный пример, которым поделился с нашей инженерной командой специалист по автомобилям Hyundai/Kia: двигатель Theta II объемом 2,4 л, у которого в зимний период в Мичигане возникла периодическая проблема «выталкивания масла через щуп». Причиной оказалась пробка изо льда в шланге от системы вентиляции картера к впускному коллектору на его среднем участке, где горячие картерные пары встречались с холодным наружным воздухом сквозь стенку пластикового шланга. Установка подогреваемой системы вентиляции картера в комплекте с обслуживанием клапана PCV окончательно устранила эту проблему.
Инженеры Nansen Auto интегрируют сапуны в клапанные крышки для климатических условий более чем 80 стран — от испытаний в пустынном климате Ближнего Востока (тестирование при температуре окружающей среды 85 °C в течение 240 часов) до сценариев холодного пуска в Северной Европе (температурный удар при −40 °C). Каждая клапанная крышка со встроенным сапуном проходит испытания на стойкость к солевому туману по стандарту ASTM B117 в течение более 480 часов и вибрационные испытания по стандарту SAE J1455 на нашем производственном объекте площадью 26 666 м² в уезде Си, провинция Аньхой. Мы имеем сертификат IATF 16949 на весь производственный процесс, а геометрия выходных отверстий сапунов проверяется координатно-измерительной машиной (КИМ) перед выпуском пресс-формы.
Распространённое в отрасли заблуждение, которое стоит развеять: «свистящая» крышка маслозаливной горловины не всегда означает неисправность клапана PCV. Чаще всего это указывает на частичное засорение вентиляционного канала в лабиринтном устройстве крышки клапанной коробки — иногда отверстия для стока масла сужаются из-за отложений масляного шлама, особенно на двигателях с увеличенными интервалами замены масла или при постоянной эксплуатации на короткие расстояния. В таких случаях простая замена клапана PCV устраняет симптом лишь на неделю-две, после чего шум возвращается. Правильное решение — осмотр внутренних лабиринтов, что обычно требует замены крышки клапанной коробки.
Турбонаддувные двигатели заслуживают особого упоминания. При наддуве давление во впускном коллекторе становится положительным (до 1–2,5 бар абсолютного давления в современных турбодвигателях с непосредственным впрыском топлива, таких как Ford EcoBoost 2,3 или Hyundai 1,6 T-GDI), что меняет направление потока через клапан PCV на противоположное. Современные конструкции решают эту задачу с помощью двухконтурных систем вентиляции картерных газов: при работе на холостом ходу и частичной нагрузке газы PCV поступают во впускной коллектор, а при наддуве — в воздухозаборный тракт до турбокомпрессора. Если устройство разделения потока в обратном направлении отсутствует или повреждено, масло попадает в интеркулер и впускной тракт — это классическая причина жалоб на «голубой дым из выхлопной трубы при работе турбонаддува», которую часто ошибочно диагностируют как неисправность уплотнений турбокомпрессора.
Мы должны честно признать ограничения: никакая система вентиляции картерных газов не способна бесконечно компенсировать чрезмерную продувку, вызванную износом поршневых колец или задирами на стенках цилиндров. Если измеренное давление в картере превышает 8 кПа на холостом ходу прогретого двигателя, проблема не в системе вентиляции картерных газов — она связана с нижней частью двигателя.
Часто задаваемые вопросы:
ЧаВО: Вопрос: Что произойдет, если дыхательный клапан засорится? Ответ: Давление в картере возрастет выше расчетного диапазона, что приведет к выдавливанию масла через все уплотнения двигателя. К характерным признакам относятся белый дым из трубки щупа, разбрызгивание масла под капотом и выход из строя переднего/заднего главных уплотнений в течение нескольких недель.
ЧаВО: Вопрос: Нуждаются ли турбированные двигатели в других дыхательных клапанах? Ответ: Да. Турбодвигатели генерируют больший объем продувочных газов при наддуве и требуют систем вентиляции картерных газов (PCV) с циклонной конструкцией или двойного контура, способных управлять как вакуумным (режим движения с частичной нагрузкой), так и избыточным давлением (режим наддува).
ЧаВО: Вопрос: Можно ли эксплуатировать двигатель без системы PCV/дыхательного клапана вообще? Ответ: Только кратковременно и ни в коем случае незаконно на транспортном средстве с системой контроля выбросов. Даже с чисто механической точки зрения отключение дыхательного клапана вызывает быстрое повышение давления в картере, просачивание масла через все уплотнения, а в крайних случаях — полное выталкивание щупа из его гнезда под нагрузкой.
Часто задаваемые вопросы: Вопрос: Как часто следует проверять дыхательные каналы? Ответ: На двигателях с увеличенными интервалами замены масла (10 000 км и более) или при интенсивной эксплуатации с короткими поездками рекомендуется проверять клапан PCV и дыхательный патрубок каждые 40 000–60 000 км. Образование шлама ускоряется, как только внутренние дренажные отверстия сужаются более чем на 60 % от исходного диаметра.