Системы вентиляции картера

При работе двигателя часть газов из цилиндров проникает через кольцевые уплотнения поршней в картер. Здесь они повышают давление, вытесняя масло наружу через соединения деталей, уплотняемые прокладками и сальниками, а также отрицательно действуют на свойства масла. Количество этих газов, называемых картерными, зависит от конструктивных особенностей и качества обработки поверхностей, а также от износа деталей цилиндро-поршневой группы, нагрузки на двигатель или, что то же самое, степени открытия дроссельной заслонки карбюратора. Закономерность прорыва картерных газов в зависимости от двух последних факторов представлена на рис. 1.

По действующим ныне требованиям к бензиновым двигателям рабочим объемом до 2 литров максимальное количество прорывающихся газов у нового двигателя не должно превышать 2 000 л/ч (точка 1 на рис. 1, б). По мере увеличения зазора в замках поршневых колец эта величина растет и на границе нормального износа деталей цилиндро-поршневой группы может достичь 150% от первоначальной.

Как показывают исследования, картерные газы почти на 3/4 состоят из горючей смеси, поступившей в цилиндры и прорвавшейся в картер в период сжатия и сгорания, и на 1/4 – из отработавших газов. Поэтому они содержат много топлива (углеводороды с общей формулой СН), токсичные продукты сгорания (окись углерода – СО, окислы азота), а также пары воды, двуокись углерода, твердые частицы и некоторые другие компоненты. Причем в картерных газах токсичных веществ в несколько раз больше, чем в выхлопных газах автомобиля.

Многие из этих компонентов активно воздействуют на масло, вызывая его окисление. А пары воды, соединяясь с окислами азота, образуют щелочи и кислоты, которые, попадая на поверхность деталей двигателя, вызывают их коррозию и интенсивный износ. Кроме того, пары воды играют существенную роль в образовании осадков в системе смазки двигателя (более подробно об этом процессе рассказано в статье "Как смажешь – так поедешь").

С целью свести к минимуму влияние картерных газов на качество масла и износ двигателя, а также прекратить вытекание масла под действием повышенного давления в картере создан комплекс устройств, названный системой вентиляции картера. Она призвана обеспечить полное удаление газов, проникающих в картер двигателя, поддерживать в нем давление близкое к атмосферному, чтобы исключить выдавливание масла в случае повышенного давления или подсос в картер загрязненного пылью и влагой воздуха – в случае пониженного; способствовать сохранению физико-химических свойств смазочного масла; предотвращать унос масла с отсасываемыми картерными газами.

Что представляет собой эта система? Рассмотрим ее на примере развития в отечественных двигателях легковых автомобилей.

В 50-х годах применяли открытые приточно-вытяжные системы, как в двигателях "Волги" моделей "21" и "22" и их модификаций. Удаление газов в этой системе идет за счет разрежения, создаваемого потоком воздуха около конца вытяжной трубки во время движения автомобиля, а при работе двигателя на холостом ходу – за счет разницы атмосферного давления и давления в картере.

Недостатки такой системы – плохой отсос газов при работе двигателя на холостом ходу, загрязнение окружающей среды высокотоксичными картерными газами и маслом, выносимым из картера, высокий его расход, а также попадание влаги в картер через систему вентиляции.

Появление моторных масел с более стабильными свойствами, а также законодательное запрещение применять открытые системы привели к созданию закрытой вытяжной системы. Отличается она от предыдущей тем, что вытяжная трубка выведена не в атмосферу, а в зону входа воздуха в инерционно-масляный фильтр системы питания двигателя, а также отсутствием продувки картерного пространства воздухом. В этой системе газы удаляются благодаря эжекции, возникающей при омывании среза патрубка 8 потоком всасываемого двигателем воздуха. Смешиваясь с ним, газы проходят через воздушный фильтр 10, где от них отделяются капельки масла, сконденсировавшиеся пары воды, твердые частицы продуктов сгорания и т. п.

Такая система была применена в двигателях "Москвич-407" и "408", а также в двигателе с воздушным охлаждением для "запорожцев".

Она позволила полностью ликвидировать выброс вредных газов в окружающую среду, а также те отрицательные явления, которые были связаны с продувкой картера воздухом, и несколько снизить количество масла, уносимого из картера двигателя. Кроме того, интенсивность отсоса картерных газов в этой системе растет с увеличением частоты вращения вала двигателя, что в основном совпадает с закономерностью прорыва газов в картер.

Появление в конце 60-х годов сухих воздухоочистителей со сменным бумажным элементом потребовало модернизации вытяжной системы вентиляции. Это объяснялось тем, что картерные газы, насыщенные масляным туманом, проходя через фильтрующий элемент, быстро его загрязняли. Поэтому вытяжная трубка была перенесена в зону между элементом и карбюратором. И, чтобы масло, оседая на стенках воздушных каналов, в жиклерах карбюратора не нарушало его регулировку, в систему были введены высокоэффективные маслоотделители, из которых масло возвращается в картер. Примером может служить система вентиляции картера в двигателе УЗАМ-412 "Москвича-412".

Однако и она сохранила существенный недостаток, заключающийся в том, что при малых расходах воздуха, соответствующих работе двигателя на холостом ходу или с малыми нагрузками, отсос газов практически прекращается, вызывая некоторый рост давления в картере. Решила эту проблему закрытая комбинированная система. В основу ее была положена предыдущая, а для удаления газов на неблагоприятных режимах введена дополнительная ветвь с выходом в задроссельное пространство. Это потребовало специального устройства, регулирующего интенсивность отсоса, так как при уменьшении нагрузки прорыв газов в картер уменьшается, а интенсивность их отсоса увеличивается с ростом разрежения в задроссельном пространстве. Такую систему можно увидеть в двигателе УЗАМ-412, устанавливаемом на "Москвич-2140", и в двигателях ВАЗ моделей "2101", "21011", "2103", "2105", "2106". Здесь интенсивность отсоса газов регулирует золотник 1, закрепленный на оси дроссельной заслонки в первой камере. При работе двигателя на холостом ходу или с малыми нагрузками картерные газы проходят через калиброванное отверстие 2, а по мере роста нагрузки – через обходной канал, открываемый золотником. В дальнейшем, с увеличением разрежения в зоне между фильтрующим элементом воздухоочистителя и карбюратором основная масса газа отсасывается через основную ветвь.

Масло, отделенное от картерных газов, стекает по сливной трубке 13. Прорыв пламени в картер двигателя при вспышках в карбюраторе исключает пламегаситель, установленный на шланг.

Введение золотникового устройства, к сожалению, усложнило систему и снизило ее надежность, поскольку появилась подвижная деталь, а также подняло себестоимость карбюратора. Поэтому позже от него отказались, и у недавно разработанных двигателей ВАЗ-2108 и "2109", а также УЗАМ-331.10 для "Москвича-2141" газы из дополнительной ветви 2 выходят через штуцер карбюратора, имеющий калиброванное отверстие, ограничивающее количество отсасываемых газов. Благодаря этому вентиляция практически не влияет на величину разрежения во впускной трубе на режиме холостого хода. Кроме того, в двигателе ВАЗ-2108 применен новый, более эффективный сетчатый маслоотделитель, который одновременно выполняет роль пламегасителя.

Теперь, ознакомившись с устройством и работой разных систем вентиляции, перейдем к их эксплуатации. На что надо обращать внимание? Поскольку в системе нет подвижных деталей (за исключением систем с золотниковым устройством), а отсос картерных газов идет благодаря разрежению во впускном тракте двигателя, необходимо, вероятно, прежде всего обеспечить герметичность системы. Стало быть, полезно регулярно проверять плотность соединения шлангов со штуцерами, а также крышки маслоотделителя с корпусом (у всех двигателей ВАЗ, за исключением "2108"). Кроме того, в процессе эксплуатации автомобиля из масла выпадают осадки, и на деталях двигателя, в том числе системы вентиляции, появляются отложения. В результате проходные сечения каналов и шлангов уменьшаются, из-за чего падает количество отсасываемых газов вплоть до полного прекращения вентиляции.

Чтобы устранить эту неисправность, систему необходимо периодически разбирать, промывать и счищать с деталей отложения. Особое внимание при этом нужно уделять расположенным в карбюраторе каналам с малыми диаметрами, через которые картерные газы подводятся к золотниковому устройству и отводятся от него в задроссельное пространство. Калиброванное отверстие в золотнике или в штуцере карбюратора при необходимости можно прочищать деревянной палочкой. Для промывки деталей системы вентиляции можно использовать керосин или бензин, а для промывки золотникового устройства, штуцера и каналов карбюратора – ацетон. Периодичность обслуживания системы для каждой модели двигателя своя, указанная в инструкции по эксплуатации автомобиля.

При обслуживании системы вентиляции картера у двигателей ВАЗ, кроме того, требуется промывать пламегаситель, разбирать маслоотделитель и очищать его детали. Для этого у двигателей ВАЗ-2101, "21011", "2103", "2105", "2106" достаточно снять крышку, отвернув гайку. На двигателе ВАЗ-2108 снимают крышку головки блока цилиндров, после чего отворачивают два болта, крепящие к ней корпус маслоотделителя, и демонтируют корпус и сетку. В двигателях УЗАМ-412 ("Москвич-412") маслоотделитель неразборный. Он изготовлен как одно целое с пробкой маслозаливной горловины, и его очистка заключается в промывке керосином или бензином.

Наконец, хочу остановиться на двух дефектах, которые автолюбители часто связывают с работоспособностью системы вентиляции картера.

Владельцы некоторых автомобилей с двигателем УЗАМ-412 жалуются на большое количество масла, попадающего через систему вентиляции в корпус воздушного фильтра, что приводит к быстрому замасливанию фильтрующего элемента, воздушных каналов и жиклеров карбюратора. Причины – в неплотностях соединений. Сначала проверьте, как прилегает корпус маслоотделителя к пластине, прикрепленной к крышке головки блока цилиндров. Для этого снимите крышку и, надавив пальцем через отверстие в пластине на корпус, убедитесь в том, что он хорошо поджат пружиной. Если здесь все в порядке, то причиной, как правило, является повышенный уровень масла в картере. Не успокаивайтесь, если щуп отмечает норму. Проверьте, до конца ли ввернута его направляющая трубка с конической резьбой. Пытаясь ввернуть ее, не прилагайте слишком большого усилия, чтобы не сломать. Если довернуть трубку не удается, не доливайте масло на 3–4 мм до верхней метки на масляном щупе.

У некоторых "запорожцев" после 70–80 тысяч километров пробега появляется течь масла через уплотнения коленчатого вала. Если замена сальников новыми не приносит желаемого результата, автолюбители правильно связывают это с повышением давления в картере. Но причину, вызывающую это повышение, нередко ошибочно видят в ухудшении отсоса картерных газов системой вентиляции. Для улучшения ее работоспособности одни, не мудрствуя лукаво, отсоединяют шланг отсоса картерных газов от корпуса воздушного фильтра, превращая таким образом систему в открытую, а другие начинают заниматься ее усовершенствованием, чтобы увеличить производительность. В самом же деле рост давления в картере двигателя и, как следствие, течь масла через уплотнение коленчатого вала вызвана не ухудшением работоспособности системы вентиляции (если, конечно, она исправна), а чрезмерным износом деталей цилиндро-поршневой группы – компрессионных поршневых колец, цилиндров и поршней.

В заключение еще раз призываю всех автомобилистов содержать в порядке систему вентиляции картера. Выбрасывать в атмосферу неочищенные картерные газы, как это делают (может быть, по незнанию) горе-автолюбители, отсоединяя шланг от воздухоочистителя и опуская его под машину (благо не видно, да и масло недорогое) – значит отравлять воздух и землю. Это сегодня – преступление!