Клапан PCV або як працює вентиляція картерних газів в автомобілі
Зміст
Повністю усунути зазор між поршнем і циліндром у двигуні внутрішнього згоряння неможливо через різне їх температурне розширення. Небезпека підклинювання завжди є, тому в конструкцію закладається тепловий люфт поршня, а розгерметизація компенсується пружними розрізними поршневими кільцями. Але вони не дають стовідсоткового ущільнення від газів під тиском.
Тим часом картер практично герметичний, тому зростання тиску в ньому неминучий, а як відомо явище це вкрай небажане.
Навіщо в машині потрібна вентиляція картерних газів
Проходячи через зазори між кільцями та їх канавками в поршнях, а також крізь їх розрізи, що відпрацювали гази, що складаються з частинок вихлопу, незгорілого палива та вмісту атмосфери, частково потрапляють під поршні в картер двигуна.
Крім них, там завжди є масляний туман, що знаходиться в динамічній рівновазі, що відповідає за змащення деталей розбризкуванням. Починається змішування сажі та інших вуглеводнів з маслом, через що останнє поступово виходить з ладу.
Процес відбувається постійно, його наслідки враховані у створенні та експлуатації двигунів.
Масло регулярно замінюється, а присадки, що є в ньому, ефективно утримують і розчиняють небажані продукти до моменту власного вироблення. Але без вживання додаткових заходів у моторів, що особливо довго пропрацювали, частково зношених і пропускають значну кількість газів через поршневу групу, масло буде виходити з ладу занадто швидко.
Крім того, в картері різко зросте тиск, що несе до того ж пульсуючий характер. Цього не витримають численні ущільнення, особливо сальникового типу. Витрата олії зросте, а двигун швидко забруднюватиметься зовні і порушуватиме навіть найлегші вимоги щодо екологічності.
Виходом із положення буде вентиляція картера. У найпростішому вигляді вона є сапуном з невеликим масляним лабіринтом, де гази частково звільняються від масляного туману, після чого викидаються картерним тиском в атмосферу. Система примітивна для сучасних двигунів не підходить.
Показово виглядають її недоліки:
- тиск у картері зберігається разом із пульсаціями, хоча значно зменшується рахунок виходу газів через сапун;
- важко організувати регулювання витрати картерних газів;
- система не може ефективно працювати у всьому діапазоні оборотів та навантажень;
- викид газів в атмосферу неприпустимий з екологічних міркувань.
Набагато краще спрацює вентиляція, де відбір газу здійснюється примусово, рахунок розрідження у впускному колекторі.
Самі гази при цьому надходять у циліндри, де нескладно організувати їхнє згоряння з мінімальними викидами в атмосферу. Але й така організація недосконала через зміну тиску в задроссельному просторі.
Призначення клапана PCV
На холостому ходу та при гальмуванні двигуном (примусовий холостий хід з підвищеними оборотами) розрідження у впускному колекторі максимально. Поршні прагнуть втягнути повітря із магістралі з фільтром, а заслінка їм цього не дозволяє.
Якщо просто з'єднати цей простір трубопроводом з картером, то потік газів звідти перевищить усі розумні межі, а відокремити масло від газу в таких кількостях стане складним завданням.
Зворотна ситуація виникне при повністю відкритому дроселі, наприклад у режимі швидкого розгону або номінальної потужності. Приплив газів у картер максимальний, а перепад тисків практично зведений до мінімуму, визначаючись лише газодинамічний опір повітряного фільтра. Вентиляція втрачає ефективність, саме коли вона найбільше потрібна.
Відрегулювати всі потреби можна за допомогою особливого пристрою – клапана вентиляції картерних газів, відомого під різними абревіатурами, найчастіше PCV (грибок).
Він здатний відрегулювати витрати газів у різних режимах, а також запобігти зворотним закиданням з колектора в картер.
Пристрій та принцип роботи клапана ВКГ
Клапан може бути влаштований різним чином, використовуючи як активний елемент пружні поршні (плунжери) або гнучкі діафрагми (мембрани). Але загальний принцип роботи у всіх пристроїв один.
Клапан має зворотну залежність своєї пропускної здатності від перепаду тиску.
- При повністю закритому дроселі розрідження максимально. Клапан PCV реагує на це відкриттям на невелику величину, що забезпечує мінімальне перетікання газів через нього. На неодруженому ходу більше і не потрібно. При цьому масловідділювач системи вентиляції успішно справляється зі своїми обов'язками, масло в колектор не потрапляє, і витрата на чад відсутня.
- У середніх режимах навантаження при частково відкритому дроселі розрідження впаде, а продуктивність клапана зростає. Витрата картерного газу збільшується.
- При максимальній потужності і великих оборотах розрідження мінімальне, оскільки у повітря, що входить, практично немає перешкод. Система вентиляції повинна максимально виявляти свої здібності, і клапан це забезпечує повністю відкриваючись і не заважаючи виходу газів за відкритий дросель.
- У колекторі можуть виникати зворотні спалахи, які небезпечні для легкозаймистих картерних газів. Але клапан не дозволить проникнути вогню у вентиляцію, миттєво захлопнувшись через зворотний перепад тиску.
При цьому конструкція клапана гранично проста і не містить нічого, крім пружини та штоків із плунжерами або мембрани у пластиковому корпусі.
Симптоми PCV
У разі відмови клапан може заклинити в будь-якому положенні, після чого у всіх інших режимах двигун не зможе нормально працювати.
Сама собою вентиляція прямо не позначиться на роботі, вона вплине на довгострокові проблеми, знос масла і прорив ущільнень картера. Але повітря, що проходить через систему вентиляції, а значить і через клапан, вже враховано у налаштуваннях системи керування двигуном. Звідси проблеми зі складом суміші, причому окремих режимах.
Суміш може або збагачуватися при постійно закритому клапані, або збіднюватись, якщо він заклинив у відкритому положенні. На бідній суміші двигун гірше запускається і не віддає звичну потужність.
Багата викликає проблеми з витратою палива та відкладеннями на деталях двигуна. Можливе спрацювання системи самодіагностики з появою помилок щодо складу суміші та роботи кисневих датчиків.
Як перевірити клапан ПКВ
Найпростіше клапан перевіряється шляхом заміни на свідомо справний. Але в процесі роботи з діагностики двигуна при підключеному сканері може виявитися швидше оцінити його стан зміни зміни крокового двигуна регулятора холостого ходу.
Має бути різниця приблизно на 10% між режимами вільно підключеного сапуна, тобто без клапана, з клапаном у ланцюгу проходження газів, та повністю перекритою вентиляцією.
Тобто нормально працюючий клапан ділить повітря на холостому ходу приблизно навпіл, даючи середнє значення витрати між закритим та відкритим сапуном.
Обслуговування клапана вентиляції картерних газів
Продовжити термін служби допоможе періодичне очищення, яке можна робити при кожній третій заміні олії. Клапан демонтується і ретельно промивається з обох боків за допомогою аерозольного очисника карбюратора.
Закінченням процедури промивання буде вихід чистої рідини із корпусу. Після операції клапан треба перевірити, оскільки він міг бути пошкоджений, а промивання видалить герметизуючий шар відкладень.
