Система вентиляции картерных газов
Клапан рециркуляции картерных газов (вентиляции картера) – одно из первых простейших устройств для снижения уровня вредных веществ в выхлопе автомобильного двигателя. Клапан перепускает скапливающиеся в картере двигателя отработавшие газы во впускной коллектор, где сгорают содержащиеся в них незначительные примеси масла и вредные вещества.
История создания клапана рециркуляции картерных газов
Клапаны вентиляции выхлопных газов начали появляться на автомобильных двигателях в конце 70-х годов 20-го века. В это время мировое сообщество впервые серьезно задумалось о вредном воздействии выхлопных газов на окружающую среду, и установка клапана рециркуляции стала одной из первых мер по улучшению состава выхлопных газов.
Клапан рециркуляции картерных газов позволяет дожигать в камере сгорания примеси моторного масла и вредные вещества, которые в противном случае попали бы в атмосферу
В течение примерно полутора десятка лет конструкция клапана претерпевала последовательные изменения с целью улучшения его работы. В 1977 году был разработан и применен механический клапан с положительным противодавлением. Спустя два года, в 1979 году ему на смену пришел механический клапан с отрицательным противодавлением. В 1988 году начали использовать дискретный 3-х соленоидный клапан рециркуляции. А в 1990 году на двигатели некоторых автомобилей стали устанавливать дискретный 2-х соленоидный клапан рециркуляции. Этот клапан управляет потоком рециркуляции благодаря одному большому и одному маленькому отверстию, обеспечивая три комбинации потока. Клапан такой конструкции оказался наиболее надежным и применяется до сих пор.
Устройство и принцип работы
В процессе сгорания топлива при очень высокой температуре, азот (который составляет большую часть атмосферы) вместе с кислородом образуют опасные загрязняющие вещества – оксиды азота (NOx). При определенных условиях в цилиндрах работающего двигателя температура сгорания, превышает стандартный уровень, вследствие чего выбросы NOx резко увеличиваются. Часть газов прорывается в нижнюю часть блока цилиндров. Чтобы давление в картере не возрастало до критической отметки, его необходимо стравливать. До появления системы рециркуляции газы отводились непосредственно в атмосферу через сапун картера. Чтобы не загрязнять воздух вредным выхлопом, который, к тому же, насыщен масляной пылью, была создана система рециркуляции отработавших газов. Клапан, установленный на блок цилиндров, обеспечивает перепускание отработавших газов из картера во впускной коллектор.
Клапан рециркуляции картерных газов не требует приводного механизма, так как газы направляются во впускной коллектор самотеком, под воздействием вакуума
Принцип работы клапана основан на разряжении, которое возникает во впускном коллекторе. Благодаря этому разряжению вакуумный преобразователь передвигает вал клапана, открывая его.
На современных автомобилях применяются клапаны рециркуляции картерных газов двух видов: механические и электронные. Электронные клапана, в свою очередь, делятся дискретные и линейные.
Корпус вакуумной диафрагмы на блоке цилиндров снабжен вакуумным патрубком, который присоединяется к карбюратору или корпусу дроссельного узла. В зависимости от степени разряжения во впускном коллекторе, шток диафрагмы на дроссельном узле, открываясь, надавливает на рычаг электронного бесступенчатого переключателя, генерирующего сигнал для передачи на привод мембраны электронного клапана рециркуляции. Если привода нет, разрежение разной силы, меняющееся при открытии и закрытие дроссельной заслонки, передается на мембрану клапана на блоке цилиндров без преобразования в электрический сигнал. Когда сигнал повышается, диафрагма начинает движение вверх, преодолевая усилие калиброванной пружины, и передвигает плунжер. В клапане открывается отверстие, давая возможность отработавшим газа поступать во впускной коллектор.
В выхлопе двигателя, оснащенного клапаном рециркуляции, содержание оксидов азота NO и NO2 ниже, чем в выхлопных газах двигателя без системы рециркуляции
Во время работы двигателя на холостом ходу, или когда разрежение во впускном коллекторе очень мало (широко открыта дроссельная заслонка), разряжение недостаточно для управления диафрагмой, и соответственно плунжер остается неподвижен, и газы не поступают во впускной коллектор. Следовательно, процесс рециркуляции происходит только в те моменты, когда двигатель работает под нагрузкой или на повышенных оборотах.
Плюсы и минусы клапана рециркуляции картерных газов
Благодаря клапану рециркуляции часть сгоревших отработавших газов возвращается опять во впускной коллектор и смешивается с новым зарядом воздуха. Так как кислород служит причиной повышения температуры горения, то за счет искусственного уменьшения концентрации кислорода в составе горючей смеси (повторного введения отработавших газов) происходит понижение температуры сгорания. Вследствие этого происходит снижение количества NOx.
Забитый нагаром клапан рециркуляции картерных газов медленнее реагирует на открытие и закрытие дроссельной заслонки
Процесс рециркуляции отработавших газов имеет и ряд других преимуществ. Благодаря более низкой температуре в камере сгорания предотвращается возникновение детонации, что дает возможность в более широких пределах корректировать угол опережения зажигания, повышая крутящий момент. В дизельных двигателях процесс рециркуляции снижает “жесткую” работу силового агрегата на холостом ходу, так как из-за пониженной концентрации кислорода сгорание топливо-воздушной смеси происходит при несколько иных условиях.
Вопросы эксплуатации клапана вентиляции картерных газов
Самая распространенная проблема, приводящая к закупориванию клапана – накопление отложений углерода на гнезде или пластине клапана. В большинстве случаев это вызвано эксплуатацией двигателя с некорректным соотношением топлива и воздуха в топливо-воздушной смеси.
Если клапан рециркуляции картерных газов засорен, то при открытии и закрытии он будет подклинивать и медленнее реагировать на изменение положения дроссельной заслонки.
При замене клапана рециркуляции необходимо тщательно очищать присоединенные к нему патрубки. В случае, если клапан забит, нагар неминуемо осаждается в подающей трубке. По этой причине, чистоте трубопроводов следует уделить повышенное внимание.
Интересные факты о системе вентиляции картерных газов
Отключение системы рециркуляции картерных газов, пожалуй, наиболее распространенное нарушение правил эксплуатации транспортных средств в нашей стране. Дело в том, что автолюбители крайне не любят эту систему за то, что при большом износе двигателя она начинает "гнать масло" во впускной коллектор. Всегда существует соблазн "поездить еще немного", когда становится понятно, что поршневая группа в плохом состоянии. По этой причине, отключить трубку вывода картерных газов от коллектора и выпускать газы в атмосферу, в недавнем прошлом предлагали своим клиентам все неофициальные автосервисы.
