EN
Система вентиляції клапанної кришки виводить надлишковий тиск із картера, одночасно запобігаючи витоку мастила з двигуна. Вона підтримує незначне розрідження (зазвичай –2–8 кПа на холостому ході) всередині картера, що зменшує витоки мастила через усі ущільнення двигуна — передні та задні корінні сальники, сальники розподільного валу, прокладку масляного картера — а також покращує ефективність ущільнення поршневих кілець, мінімізуючи різницю тиску, з якою кільця повинні боротися під час такту стиснення.
Гази продувки накопичуються в картері під час згоряння, оскільки частина тиску в циліндрі проникає повз поршневі кільця. У справному сучасному двигуні це становить приблизно 15–25 л/хв під навантаженням; у зношеному двигуні цей показник може перевищувати 60 л/хв. Ці гази рухаються вгору через масляні дренажні канали у головці циліндрів, потрапляють у порожнину клапанного корпусу й виходять через вентиляційний отвір. Під час цього руху масловідділювачі — зазвичай ті самі системи перегородок, що запобігають забрудненню системи контролю вентиляції картерних газів (PCV) маслом — захоплюють крапельки рідкого мастила до виходу газів.
Існує три основні архітектури клапанів вентиляції картера. Конструкції з відкритим сітчастим фільтром — наприклад, класичні американські V8 1960-х–1970-х років із хромовим клапаном вентиляції — забезпечують пасивне атмосферне вентилювання з помірним ризиком уносу мастила та без регулювання розрідження. Зараз такі конструкції практично повністю вийшли з ужитку на серійних автомобілях через екологічні норми, хоча їх досі використовують у гоночних та спеціалізованих застосуваннях. Портів з інтегрованою системою PCV (позитивної вентиляції картера), яка є сучасним стандартом для Toyota, Honda, Hyundai/Kia, Ford, GM, VW/Audi, забезпечують регульоване розрідження, що створюється за рахунок впускного колектора, і мають низький ризик уносу мастила за умови належного оснащення лабіринтовими перегородками. Обігрівні трубки вентиляції картера — які часто передбачені для автомобілів компанії Great Wall та інших виробників, орієнтованих на холодні кліматичні зони, а також для багатьох європейських автомобілів, призначених для північних країн Скандинавії та Росії — оснащені резистивним нагрівальним елементом (зазвичай потужністю 40–60 Вт при 12 В), що запобігає замерзанню конденсату в трубці; його замерзання при температурах нижче приблизно –20 °C може спричинити небезпечне підвищення тиску в картері.
Порівняльний опис у прозі: конструкція з відкритою сіткою практично не забезпечує регулювання тиску й є непридатною для сучасних автомобілів, що відповідають вимогам щодо викидів. Конструкція з інтегрованим клапаном PCV регулює тиск у картері в межах вузького діапазону за допомогою пружинного стрижня клапана PCV, який обмежує потік при високому розрідженні у впускному колекторі (холостий хід) і поступово відкривається зі зниженням розрідження (повна відкрита дросельна заслінка). Конструкція з підігріваним трубопроводом сама по собі не забезпечує жодної здатності до сепарації — її слід поєднувати з лабіринтовим або циклонним відбійником, — однак вона є обов’язковою в районах, де навколишня температура тривалий час опускається нижче −15 °C.
Реальний випадок, який спеціаліст з Hyundai/Kia поділився з нашою інженерною командою: двигун Theta II об’ємом 2,4 л, у якого під час зимових мічиганських морозів виникла періодична проблема «виштовхування мастила повз щуп». Причиною виявився лід, що заблокував шланг вентиляції картера до впускного колектора на його середині, де гарячі картерні пари зустрічалися з холодним зовнішнім повітрям крізь стінку пластикового шланга. Встановлення підігріваючого пристрою для вентиляції картера разом із технічним обслуговуванням системи PCV остаточно вирішило цю проблему.
Інженери Nansen Auto інтегрують вентиляційні клапани в кришки клапанів для кліматичних умов понад 80 країн — від перевірки в умовах пустельної спеки Близького Сходу (тестування при температурі навколишнього середовища 85 °C протягом 240 годин) до сценаріїв запуску двигуна в холодних північних умовах (тепловий удар при −40 °C). Кожна кришка клапанів з інтегрованим вентиляційним клапаном проходить випробування на стійкість до солоної корозії за стандартом ASTM B117 протягом понад 480 годин та вібраційне випробування за стандартом SAE J1455 на нашому виробничому майданчику площею 26 666 м² в повіті Сі, провінція Аньхой. Ми маємо сертифікат IATF 16949 для всього виробничого процесу, а геометрія вентиляційних отворів перевіряється координатно-вимірювальною машиною (CMM) перед випуском форм.
Поширена в галузі помилкова думка, яку варто розвіяти: «свист» кришки маслозаливної горловини не завжди означає, що клапан PCV несправний. Часто це свідчить про частково засмічену систему вентиляції картерних газів у самому клапанному корпусі — іноді отвори для стоку масла звужуються через відкладення мастильного шламу, особливо на двигунах, що експлуатуються з подовженими інтервалами заміни мастила або при постійному короткотривалому русі. У таких випадках проста заміна клапана PCV усуває симптом лише на тиждень-два, після чого шум повертається. Правильним рішенням є перевірка внутрішніх розподільних перегородок, що зазвичай передбачає заміну клапанного корпуса.
Турбонадувні двигуни заслуговують особливої уваги. Під тиском наддуву тиск у впускному колекторі стає додатним (до 1–2,5 бар абсолютного тиску в сучасних турбодвигунах із прямим впорскуванням палива, наприклад Ford EcoBoost 2.3 або Hyundai 1.6 T-GDI), що змінює напрямок потоку через клапан PCV на протилежний. Сучасні конструкції вирішують цю проблему за допомогою двох контурів вентиляції: потік PCV спрямовується у впускний колектор під час руху на холостому ходу або крейсерського режиму, а при наддуві — у зворотному напрямку, у повітряний шлях перед турбіною. Якщо сепаратор для зворотного потоку відсутній або пошкоджений, олива потрапляє в проміжний охолоджувач і впускну систему — це класична причина скарг на «синій дим із турбонадуву», який часто неправильно діагностують як несправність ущільнювальних кілець турбіни.
Ми повинні чесно визнати обмеження: жодна система вентиляції картера не може безкінечно компенсувати надмірне продування, спричинене зношеними поршневими кільцями або задирами на стінках циліндрів. Якщо виміряний тиск у картері перевищує 8 кПа на холостому ходу прогрітого двигуна, проблема не в системі вентиляції картера — проблема в нижній частині двигуна.
Питання та відповіді:
Часті запитання: П: Що відбувається, якщо повітровід засмічується? В: Тиск у картері підвищується понад розрахунковий діапазон, що призводить до витікання мастила через усі ущільнення двигуна. Білий дим із трубки масловимірного щупа, розбризкування мастила під капотом та пошкодження переднього/заднього основних ущільнень протягом кількох тижнів — усе це типові симптоми.
Часті запитання: П: Чи потрібні для турбованого двигуна інші повітроводи? В: Так. Турбодвигуни генерують більший об’єм продувального газу під наддувом і потребують системи PCV або циклонних конструкцій із двоканальним повітроводом, який забезпечує ефективне регулювання як вакуумного (режим круїзного руху), так і позитивного тиску (режим наддуву).
Часті запитання: П: Чи можна взагалі експлуатувати двигун без системи PCV/повітроводу? В: Лише короткочасно й ніколи законно — у транспортному засобі з контролем викидів. Навіть з технічної точки зору відключення повітроводу призводить до швидкого нагромадження тиску в картері, витоку мастила через усі ущільнення, а в окремих випадках — до вилітання масловимірного щупа під навантаженням.
Часті запитання: П: Як часто слід перевіряти повітропровідні канали? В: У двигунів із подовженими інтервалами заміни мастила (10 000 км і більше) або при інтенсивному використанні на короткі відстані рекомендуємо перевіряти клапан PCV та повітропровідну штуцерну гайку кожні 40 000–60 000 км. Утворення шламу прискорюється, якщо внутрішні дренажні отвори звужуються більш ніж на 60 % від початкового діаметра.