Temos:
- Karterio ventiliacija apskritai
- Karterio ventiliacijos vožtuvas
- Pučiamos dujos
- Karterio ventiliacijos ir karterio ventiliacijos versijos
- Alyvos separatoriai
- Elektrinis šildymas karterio ventiliacijai
- Dažnos karterio ventiliacijos problemos
Bendra karterio ventiliacija:
Karterio ventiliacija – tai sistema, kuri iš karterio išleidžia dūmus į variklio įsiurbimo kolektorių. Be variklio alyvos, alyvos indelyje taip pat yra oro. Šis oras sumaišomas su alyvos garais ir minimaliu degimo dujų kiekiu, kuris praeina pro variklio stūmoklio žiedus karteris baigti. Mes tai vadiname „pučiamomis“ dujomis. Šių garų negalima išleisti į lauko orą. Jei tai daroma sąmoningai, kaip anksčiau su senais varikliais, tai vadiname neigiamu karterio ventiliacija. Tačiau tai kenkia aplinkai, dūmai susideda iš degimo likučių, vandens garų ir benzino garų.
Šiais laikais garai į variklio įsiurbimo taką patenka per žarnas ir vamzdžius (matoma paveikslėlyje žemiau). Taip karterio garai įsiurbiami į variklį ir dalyvauja degimo procese. Po to, kai jie sudeginami, jie nebėra kenksmingi. Visiškai uždarą karterio ventiliaciją vadiname „teigiama karterio ventiliacija“, sutrumpintai kaip PCV. Teigiama karterio ventiliacija turi vadinamąjį PCV vožtuvą, kuris reguliuoja slėgį į karterį.
Karterio ventiliacija ir karterio ventiliacija dažnai painiojami. Yra esminis skirtumas tarp karterio ventiliacijos ir karterio deaeracijos:
- karterio vėdinimo metu pašalinami karterio garai ir tiekiamas grynas oras;
- Su karterio ventiliacija ištraukiami tik karterio garai.
Karterio ventiliacijos vožtuvas:
Karterio ventiliacija yra ir atbulinis vožtuvas, ir slėgio reguliavimo vožtuvas, kuris nuleidžia perteklinį slėgį iš karterio ventiliacijos į variklio įleidimo angą, tačiau užsidaro priešinga kryptimi. Daugeliu atvejų karterio ventiliacijos vožtuvas yra suprojektuotas kaip spyruoklinis membraninis vožtuvas, kuris palaiko neigiamą slėgį karteryje maždaug nuo 0,02 iki 0,03 baro, palyginti su išorinio oro slėgiu.
Atidarius šį PCV vožtuvą, vandens garai ir prapūtimo dujos sugeria įleidžiamą orą ir kartu sudega cilindre.
Karterio ventiliacijos vožtuvas vienoje pusėje yra prijungtas prie lauko oro, o iš kitos pusės - su įsiurbimo kolektoriaus. Tikslas yra palaikyti žemą pastovų slėgį karteryje, kintant slėgiui įsiurbimo kolektoriuje.
- Esant tuščiosios eigos greičiui, slėgis įsiurbimo kolektoriuje yra mažas (neigiamas slėgis). Vožtuvas beveik uždarytas;
- Kai pagreitinate, droselio sklendė šiek tiek atidaroma ir tada oro slėgis įsiurbimo kolektoriuje pakyla (mažiau vakuumo). Vožtuvas atsidaro šiek tiek toliau.
Atidarius vožtuvą, sandarinimo diskas juda aukštyn prieš spyruoklės jėgą. Taigi praėjimas padidinamas, kad į įleidimo angą būtų išleista daugiau karterio garų.
Pučiamos dujos:
Dujos, kurios patenka į karterį iš degimo kameros, vadinamos prapūtimo dujomis. Prapūtimo dujos į karterį gali patekti įvairiais būdais. Tokie veiksniai kaip stūmoklio tarpas, stūmoklio žiedų būklė ir cilindro sienelės ovalumas bei susidėvėjimas turi didžiausią įtaką variklio išskiriamų dujų kiekiui.
Degimo metu viename litre kuro susidaro maždaug vienas kg vandens garų, kurių dalis patenka į karterį išilgai stūmoklio žiedų.
Šildant šaltą variklį ir gausų mišinį su pagreičiu, susidaro daugiausia prapūstų dujų, dėl kurių nesudegę arba nevisiškai sudegę degalai patenka į karterį. Prapučiamas dujas sudaro 10–40 % naftos, o likusią dalį sudaro dujos, tokios kaip H20, CO, Co2, HC ir NOx.
Karterio ventiliacijos ir karterio ventiliacijos versijos:
Nuotraukose parodyta variklio bloko dalis, kurioje galima atpažinti karterio ventiliacijos tipą. Karterio ventiliacijos komponentai pažymėti pneumatiniais simboliais.
Legenda parodo simbolių reikšmes.
Kiekvienas karterio ventiliacijos tipas yra sunumeruotas (nuo 1 iki 7).
1. nereguliuojama karterio ventiliacija su dujų vožtuvo nutekėjimu:
Karterio alsuoklis susideda iš alyvos separatoriaus ir žarnos prie oro žarnos tarp oro filtro ir droselio vožtuvo. Tai paprasčiausia karterio ventiliacijos versija, su kuria susiduriame lengvuosiuose automobiliuose. Ši konstrukcija turi daug trūkumų:
– karterio garai gali sukelti oro masės matuoklis teršti;
– neigiamas slėgis karteryje priklauso nuo oro filtro varžos.
2. karterio ventiliacija su atbuliniu vožtuvu priekyje ir apribojimu už droselio vožtuvo:
Palyginti su 1 numeriu (aukščiau), yra geresnė ventiliacija, nes esant dalinei apkrovai virš droselio sklendės teka geresnis oro srautas. Trūkumas yra tas, kad konstrukcija yra sudėtingesnė nei numeris 1.
3. karterio ventiliacija su srauto krypties pasikeitimu ventiliacijos vamzdyje:
Didelis pliusas yra tas, kad tai apima ventiliaciją karteryje, o ne tik oro pašalinimą. Trūkumai yra tai, kad reikalingas antras alyvos separatorius ir oro srautas alyvos separatoriuje yra atvirkštinis.
4. reguliuojama karterio ventiliacija su nutekėjimu už dujų vožtuvo:
Kadangi ši versija yra po droselio vožtuvu, karterio ventiliacijoje yra didesnis slėgis (didesnis siurbimo efektas). Todėl reikalingas slėgio reguliatorius. Tarp alyvos separatoriaus ir įleidimo vamzdžio yra slėgio reguliatorius, kuris atsidaro tik esant tam tikram karterio slėgiui. Nesant viršslėgio karteryje, slėgio reguliatorius uždaromas.
5. reguliuojama karterio vėdinimo sistema su dujų vožtuvo išmetimu:
Šioje versijoje taip pat matome slėgio reguliatorių. Šios sistemos papildymas yra žarna tarp oro įsiurbimo vamzdžio priešais droselio vožtuvą ir vožtuvo dangtelio jungties. Tai leidžia vėdinti. Trūkumas yra tas, kad virš droselio vožtuvo yra klaidingo oro.
6. Nereguliuojama kompresoriaus variklio karterio ventiliacija:
Karterio alsavimo žarnoje tarp droselio vožtuvo ir įsiurbimo kolektoriaus yra atbulinis vožtuvas. Tai neleidžia turbinai pūsti perteklinį slėgį į karterio ventiliacijos sistemą. Esant pilnos apkrovos sąlygoms, šis slėgio mažinimo vožtuvas liktų uždarytas ir karterio slėgis pakiltų per aukštai. Dėl šios priežasties prie turbo siurbimo pusės yra pritvirtintas papildomas alyvos separatorius su žarna.
7. valdoma kompresoriaus variklio karterio vėdinimo sistema:
Vožtuvo dangtelio žarna leidžia vėdinti karterį. Slėgio reguliavimo vožtuvas su dviem atbuliniais vožtuvais leidžia pasiekti didesnį neigiamą alyvos separatoriaus slėgį. Trūkumas yra tas, kad ši sistema yra sudėtinga.
Alyvos separatoriai:
Kad variklio alyva nebūtų įsiurbiama į įsiurbimo kanalą per karterio ventiliaciją kartu su prapūtimo dujomis, gamintojai naudoja alyvos separatorius. Be alyvos separatoriaus, tokie komponentai kaip oro masės matuoklis, turbina, vožtuvai ir katalizinis konverteris arba kietųjų dalelių filtras gali būti užteršti arba pažeisti. Kaip rodo pavadinimas, alyvos separatorius atskiria orą ir alyvos likučius. Alyvos separatoriai yra įvairių versijų: cikloniniai, labirintiniai ir elektrolitiniai alyvos separatoriai. Šios trys versijos aprašytos tolesnėse pastraipose.
Cikloninis alyvos separatorius:
Cikloninis alyvos separatorius atskiria alyvą ir orą karterio garuose, sukdamas orą. Dėl sukimosi susidariusios išcentrinės jėgos sunkesnės alyvos dalelės svaidosi į korpuso vidų.
Likę alyvos lašeliai per žarną grąžinami į karterį. Oras stumia slėgio reguliavimo vožtuvą aukštyn prieš spyruoklės jėgą ir tiekiamas į variklio įleidimo angą. Nuotraukoje matome, kad turbo siurbia šį orą.
Slėgio reguliavimo vožtuvas užsidaro, kai karteryje gali susidaryti vakuumas, pavyzdžiui, kai turbo variklis įsiurbia daug oro. Per didelis vakuumas karteryje gali pažeisti tarpiklius ir sandariklius.
Labirintinis alyvos separatorius:
Labirintinis alyvos separatorius dažnai derinamas su cikloniniu separatoriumi. Labirintiniame alyvos separatoriuje karterio garai susiduria su pertvaromis. Alyvos lašeliai atskiriami nuo oro ir patenka atgal į karterį. Tada ciklono separatoriuje nuo garų atskiriami likę alyvos likučiai.
Padidėjus karterio slėgiui ir per dideliems karterio garams, pavyzdžiui, dėl per didelio stūmoklio žiedų susidėvėjimo, atsidaro slėgio ribojimo vožtuvas, kad karterio slėgis nepadidėtų per aukštai.
Toliau pateiktuose paveikslėliuose pavaizduotas 2.0 TDI VW variklio vožtuvo gaubtas. Abiejų tipų alyvos separatoriai sumontuoti vožtuvo dangtyje.
Žemiau pateiktuose paveikslėliuose parodytos labirinto ir ciklono alyvos separatorių padėtis. Karterio garai patenka į labirintą (kairėje). Labirinte nuo tekančio oro atskiriami stambios alyvos likučiai. Iš labirinto karterio garai patenka į ciklono sekciją, kad pašalintų paskutinius alyvos likučius iš oro.
Elektrostatinis alyvos separatorius:
Anksčiau minėti alyvos separatoriai nepasiekia 100% efektyvaus atskyrimo. Jei karterio garai praeina per tokio tipo alyvos separatorius mažu greičiu, kaip gali įvykti esant mažam greičiui, garuose vis tiek lieka nedideli alyvos lašeliai. Elektrostatinis alyvos separatorius taip pat pašalina šiuos mažus lašelius iš karterio garų. Išvalytuose karterio garuose yra mažiau nei vienas procentas alyvos, patekusios į neišvalytus karterio garus.
Toliau pateiktame paveikslėlyje parodytas elektrostatinis alyvos separatorius.
Aukšta įtampa net mažiausius alyvos lašelius paverčia magnetiniais, todėl jie prilimpa separatoriuje. Tokiu būdu aliejus yra atskiriamas nuo oro.
Korpuse yra transformatorius, kuris 12 arba 24 voltų įtampą (keleiviniame arba komerciniame automobilyje) paverčia aukšta 9–12 kilovoltų įtampa.
Elektrinis šildymas karterio ventiliacijai:
Karterio garuose yra vandens garų. Skyriuje „Pučiamos dujos“ jau buvo aprašyta, kad vienam litrui kuro išsiskiria maždaug vienas kg vandens garų, kurių dalis patenka į karterį išilgai stūmoklio žiedų. Naudojant šaltą variklį, kurio temperatūra karterio ventiliacijos angoje yra mažesnė nei 70 laipsnių Celsijaus, vandens garai kondensuosis kaip vanduo. Daugeliui šalto užvedimo ir trumpų kelionių metu variklio bloke susirenka didelis vandens kiekis.
Varikliui veikiant dalis drėgmės išgaruoja ir garai pašalinami per karterio alsuoklį. Karterio garai kondensuojasi ant šaltesnių variklio dalių dalių, įskaitant karterio alsavimo žarnas. Kad garai žarnoje neužšaltų esant žemai lauko oro temperatūrai, daugelis automobilių gamintojų į karterio alsavimo žarną montuoja vieną ar kelis šildymo elementus.
Šildymą įjungia ECU šalto užvedimo metu.
Varikliuose be šildymo elemento arba kai šildymas neveikia, yra tikimybė, kad alsavimo žarna užšals. Toje vietoje atsiranda užsikimšimas. Tada karterio slėgis žymiai padidėja. Dėl padidėjusio karterio slėgio per alkūninio veleno sandariklį arba tarpiklius (vožtuvo dangtelį arba alyvos padėklo tarpiklį) gali nutekėti alyva.
Varikliai, kurie nepasiekia pakankamai darbinės temperatūros, gali užšalti alyvos inde esantį vandenį. Kadangi aliejus plūduriuoja ant vandens, ledas blokuoja alyvos tekėjimą į alyvos sietelį. Žemas alyvos slėgis gali sugadinti variklį. Šioje pastraipoje aprašytas elektrinis šildymas neduoda sprendimo: šildymas neleidžia užšalti karterio ventiliacijos žarnoms, kurios gali būti variklio skyriaus viršuje. Kad karteryje nesikauptų daug vandens, patartina dažnai leisti varikliui įšilti, važiuojant ilgas keliones, neatidėlioti techninės priežiūros intervalų ir kiek įmanoma vengti trumpų kelių kilometrų kelionių.
Dažnos karterio ventiliacijos problemos:
- Užsikimšusi karterio ventiliacija: karteryje susidaro aukštas slėgis ir trukdo dirbti varikliui. Varikliuose, kuriuose yra daug balto dumblo (alyvos likučiai su drėgme, atsirandantys važiuojant trumpais atstumais, kai variklis niekada nepasiekia darbinės temperatūros, arba dėl sugedusio termostato), karterio ventiliacija gali visiškai užsikimšti. Tada žarnos būna pilnos dumblo ir gali užšalti žiemą (nes baltas dumblas dažnai susideda iš drėgmės). Jei taip atsitiks, žarnos gali spontaniškai subyrėti.
- Įtrūkusios žarnos: alyva atakuoja gumą. Karterio dūmuose yra alyvos likučių, o įleidimo žarnos dažnai yra guminės. Kai šios žarnos sensta, jos gali plyšti. Šios žarnos dažnai jaučiasi kaip kramtomoji guma iš anksto ir rodo, kad jas reikia pakeisti.
- Įplyšusi karterio ventiliacijos žarna gali sukelti nemalonų alyvos kvapą variklio skyriuje, taigi ir salone. Variklis siurbs ir netikrą orą, nes papildomai įsiurbto oro masės matuokliu neišmatavo. Dėl oro pertekliaus variklis gali veikti netvarkingai, sunaudoti daugiau degalų ir užsidegti variklio lemputė.
- Variklio užteršimas: nepaisant alyvos separatorių, karterio garuose vis dar gali būti nedidelių alyvos lašelių. Tai gali užteršti variklio įsiurbimo taką, įskaitant droselio korpusą ir įsiurbimo vožtuvus.
- Padidėjęs karterio slėgis: tai nėra pati karterio ventiliacijos problema, tačiau ją galima pastebėti per ventiliaciją. Jei per karterio ventiliaciją išpučiama daug oro, gali būti pažeistas vienas ar keli (suspaudimo) stūmoklio žiedai arba cilindro sienelė. Mišinys nuteka pro stūmoklio žiedus į karterį suspaudimo takto metu (prapūtimas). Norint tiksliai žinoti, ar priežastis gali būti stūmoklio žieduose, reikia atlikti suspaudimo arba cilindro nuotėkio bandymą. Variklyje, kuris kenčia nuo to, variklio alyva bus užteršta ir greičiau sensta dėl degalų ir degimo dujų.
