Что такое давление в картере двигателя

Что такое давление в картере двигателя

Сообщение dvm99 » 28 фев 2017, 08:07

Обращаем внимание на фото, что манометр не подцеплен, и стрелка немного не на нуле, а сбита примерно на одно деление ниже.
Мотор работает. Цепляю этот манометр к шлангу.
Далее переходим к видео, которое я снял.

Зараза, в фотике как назло микрофон сдох, звука нет. Поэтому прокомментирую словами свои действия относительно времени.
Первые 7с мотор работает на холостых оборотах. Видим, что манометр стоит практически на нуле.
Далее начинаю плавно открывать дроссель и останавливаюсь где-то в районе 4000 об/мин (по слуху, т.к. работал из под капота). Расчитывал, что будет звук, но увы фотик подвёл, гад.
Ну, то что стрелка туда-сюда мандражит, но находится возле нуля, невооружённым глазом видно. Но есть один важный момент- на 23-й секунде я закрываю дроссель довольно резко. И в этот момент стрелка смещается в сторону разрежения. Далее 2 сек — холостой ход. А с 25-й секунды, я несколько раз делаю небольшие прогазовки, и стрелка смещается в сторону разрежения синхронно повороту дросселя в сторону увеличения оборотов.
Ну, вроде кажется, вот он момент истины!
НО, не всё так просто. Выскажу свои сомнения. Дело в том, что в момент открытия дросселя разрежение на впуске тоже меняется наряду с добавлением картерных газов, плюс обороты меняются. Получаются куча переменных, которые трудно сложить и отследить. Вообще, переходные процессы- это не самое удачное условие для проведения опытов.
По сути для значительного увеличения объёма газов нужны не обороты, а мощность , снимаемая с коленвала. Стоя на месте, и газуя, мощность на разгон коленвала конечно добавляется по 2-му з-ну Ньютона, но чтобы хорошо нагрузить коленвал, нужно дроссель резко открывать, а это неизбежно влияет на разрежение во впуске.
Поэтому гораздо корректнее будет нагружать мотор не масланием дросселя, а реальной нагрузкой на ходу, либо стоя на тормозе, но при открытом дросселе в постоянном положении .
Вчера в гараже я не смог это проделать. Постараюсь в ближайшее время, может даже сегодня.
Но правда не знаю, как это заснять. Могу работать только вечером, когда уже темно на улице. Ну, посмотрю, мож как-то измудрюсь подсветить.
Если у кого будут ещё какие-то предложения, высказывайтесь, обсудим.

ЗЫ
Вообще, тема гораздо интереснее, чем это может показаться, т.к. вроде есть потенциал использовать картерные газы для диагностики. Вон даже методики расписаны http://autodiagnos.com.ua/Diagnos/diagn . um_usb.htm (см нижний раздел) . Я уже пробовал шаманить в этом направлении с другой машиной (ну так, ради интереса), но у меня поршневая там была хорошая, поэтому особых результатов не показало. А вот что заметил тогда, что вентиляция картера для этой диагностики очень мешала.

Боливар2 — П2, 92г., V43, 6G72(12V), V4AW2, RD/L, пруль (чистокровный японский рысак)
Боливар1 — П2, 93г., 6G72(12V), МКПП, V43, RD/L, Европа (славный был конь, но уже донор)

Просто, но не гениально: что может не работать в системе вентиляции картера?

Иногда с автомобилем случаются вещи, которые сильно расстраивают его владельца. Что-то стал жрать масло, дроссельная заслонка постоянно грязная, масло из всех щелей течёт… Даже воздушный фильтр в этом масле. Наверное, пора думать о «капиталке». Деньги, деньги, деньги. Боль, тоска, безысходность. А может, рано точить бритву и наполнять ванну тёплой водой? Может, не всё так плохо, и решение проблемы кроется в маленькой и не такой уж дорогой детальке со странным названием «клапан PCV»?

Теория газов​

Все мы прекрасно помним, что мотор работает вследствие сгорания топливо-воздушной смеси. В момент, когда в камере сгорания начинается этот очень красивый, но невидимый глазу процесс, там резко возрастает давление. Это давление толкает поршень вниз, поршень давит на свою шейку коленвала, а тот выполняет свою непосредственную работы: преобразует поступательное движение шатуна поршня во вращательное, которое передаёт на маховик двигателя. Картинка идеальная, но в жизни, как вы понимаете, что-то всегда идёт не так. В нашем случае не все газы, образующиеся во время горения, выходят потом через выпускной клапан в систему выпуска. Часть их обязательно прорывается в картер. Грубо говоря – под поршень. Происходит это по простой причине: как бы плотно ни прилегали компрессионные кольца, у них всегда есть хотя бы минимальный зазор – иначе поршень просто не смог бы ходить внутри цилиндра. А на холодном моторе этот зазор ещё больше, так что газ, который находится под очень большим давлением, лазейку в картер мотора всегда найдёт. Чем это грозит?

В этих газах есть всё то, чего не любит моторное масло. Не полностью сгоревший бензин, пары воды (они всегда есть в воздухе), частички нагара – всё это оседает в моторном масле. Ничего хорошего, конечно, после этого не происходит: масло усиленно стареет и перестаёт нормально работать. Но это не самое страшное.

Гораздо хуже, что в картере просто не должно быть высокого давления, а картерные газы его сильно увеличивают. Последствия этого процесса очень неприятные. Газы буквально распирают мотор, и он начинает выдавливать из себя всё лишнее. А когда мотор «пучит», лишним ему кажется всё: и картерные газы, и масло. Газы стараются выйти через масляный щуп, выталкивая его наружу, через маслозаливную горловину и все прочие места. В том числе – и через все уплотнения и сальники. Если ему удаются вытолкнуть сальник коленвала, то через него потечёт и масло.

Одним словом, как-то эти газы надо выводить. И для этого придумали систему вентиляции картерных газов.

Открыто и закрыто

Изначально система вентиляции была примитивной – открытого типа (или эжекционная). Помните такое потрясающее слово – сапун? Вот это и было той самой открытой системой вентиляции. Через гордо торчащий сапун в атмосферу выбрасывались картерные газы со всеми их прелестями в виде сажи, масла и прочей гадости. А иногда оттуда ничего не выбрасывалось, потому что особой эффективностью такая система не отличалась.

Не отличалась хотя бы просто потому, что на холостых оборотах давления картерных газов не хватало, чтобы они выводились из мотора. Всё прорвавшееся в картер в нём и откладывалось в масло. Кроме того, всегда была вероятность через сапун хватануть грязного воздуха, который потом оказался бы в картере. Там все примеси из этого воздуха осели бы в масло, а это существенно снизило бы ресурс цилиндро-поршневой группы. В общем, ничего хорошего в сапуне не было, и система прямо-таки требовала серьёзного пересмотра. И в результате такого пересмотра появилась современная система PCV (positive crankcase ventilation) – принудительная система вентиляции.

Системы PCV отличаются по реализации. Они могут быть проще или сложнее, с двумя контурами, с эжекторным насосом, с редукционным клапаном. Но мы рассмотрим самую простую и распространённую систему с одним клапаном PCV. Итак, как это работает?

Разработчики этой системы использовали особенность впускного коллектора: в нём создаётся разрежение. Особенно сильным оно бывает на холостых или минимальных оборотах. Если соединить тот самый воображаемый сапун открытой системы с впускным коллектором, разрежение будет вытягивать картерные газы. Кроме того, они будут поступать опять во впуск, а не в атмосферу, что люто обрадует экологов. Остаётся только решить две проблемы: как дозировать это самое «всасывание» со стороны коллектора и как не дать вместе с картерными газами попасть во впуск маслу и прочим ненужным там фракциям.

Решением первой задачи занимается как раз тот самый клапан PCV. Во время работы на минимальных оборотах он практически закрыт. А значит, в коллекторе остаётся разрежение, а так как в таком режиме выброс картерных газов минимален, даже небольшого их отвода вполне достаточно. По мере роста оборотов коленвала клапан начинает открываться. Это необходимо по двум причинам: во-первых, разрежение падает, а значит, нужно более интенсивно откачивать газы, а во-вторых, количество этих газов растёт. Открытие клапана позволяет удалять большое количество газов даже при небольшом разрежении во впускном коллекторе.

Второй вопрос – это очистка картерных газов. Тут есть несколько способов, но наиболее простой и очевидный – это установка маслоотделителя. В нём есть сложный лабиринт, по которому движутся газы. Во время прохождения лабиринта скорость движения падает, а капельки масла оседают на его стенках, откуда стекают обратно в картер. Более-менее чистый воздух после этого поступает опять во впуск. Конечно, маслоотделители бывают разных конструкций – лабиринтные или центробежные, но задачу они решают одну и ту же.

У системы PCV есть ещё одно небольшое, но важное преимущество: после пуска холодного мотора в мороз в дроссельную заслонку попадает и тёплый воздух из системы вентиляции. Прогрев проходит быстрее и теоретически – менее травматично для холодного пуска. Правда, при условии, что система исправна. А она иногда всё-таки выходит из строя.

Работает или нет?

Существуют десятки способов проверить, работает ли клапан PCV (для краткости – КВКГ, клапан вентиляции картерных газов). Почти все они порождены сумрачным народным гением и сводятся к тому, чтобы проверить, прут ли газы из мотора или нет. Наиболее простой способ – открутить крышку маслозаливной горловины и посмотреть, что произойдёт дальше. Если приложить руку и почувствовать давление валящих оттуда газов – КВКГ не работает. Отчасти правда в этом есть, но не во всём. Потому что если, например, поршневая очень устала жить, то повышенное давление тоже будет. Даже если клапан работает. А на некоторых моторах (например, BMW с Valvetronic, N42, N46 и иже с ними) даже с исправной системой вентиляции некоторое давление может быть, так что этот способ помогает мало. То же самое и насчёт всасывания воздуха. Мол, в исправном моторе крышка будет присасываться к горловине. Обычно – да, но не обязательно. Если всасывается очень сильно, то, возможно, клапан заклинил в открытом положении или у него порвалась мембрана.

Всё то же самое относится и к проверке воздушного фильтра. Масло на этом фильтре – это не обязательно признак почившей системы вентиляции. Оно там может быть из-за той же убитой поршневой группы. Однако если вы уверены, что ЦПГ исправна, а масляный щуп вылетает со своего места, это действительно может быть признаком неисправности системы ВКГ. Особенно если есть сопутствующие проблемы (например, то же масло на воздушном фильтре).

Есть ещё один способ проверки, о котором часто говорят в Интернете, – снять клапан и потрясти им. Если внутри ничего не бренчит, он заклинил. И это тоже не лучший способ диагностики.

Гораздо лучше снять патрубки вентиляции (обычно это сделать не сложно) и посмотреть, что у них там внутри. Если они забиты отложениями, то клапан, скорее всего, тоже забит и, вероятно, не работает. В этом случае патрубки стоит промыть, а клапан просто поставить новый. Заодно есть повод как минимум проверить компрессию: может оказаться, что этот шлак в системе неспроста, и пора подумать о ремонте мотора.

Не стоит забывать о том, что лабиринт маслоотделителя тоже со временем покрывается отложениями. Это приводит к похожим симптомам: в картере растёт давление, возможны течи масла через уплотнения и сальники. В этом случае всё приходится промывать. Самое печальное, что грязные картерные газы могут загадить не только дроссельную заслонку и весь впуск, но и сократить этой дрянью жизнь другой системе – системе рециркуляции отработавших газов EGR. Так что затягивать с ремонтом вентиляции не стоит.

Ну и последнее. Когда маслоотделитель забит, масло может попадать прямо во впуск. Это приводит к дымности, а если система вообще на ладан дышит, то к росту расхода масла. Всё это по симптомам похоже на износ маслоотражательных колпачков или поршневых колец. Не стоит сразу лезть в кубышку (если она вообще есть) и торопиться всё это менять. Иногда достаточно привести в порядок систему вентиляции картерных газов, и проблема решится малой кровью.

Обязательная диагностика автомобиля

В ходе проведения диагностики автомобиля проверяется система турбонаддува и сопряженных с ней систем двигателя.

Вот основные неисправности турбокомпрессоров и возможные их причины.

1. Выброс моторного масла в нагнетающий патрубок турбокомпрессора и (или) в приемную трубу глушителя.

• Запредельный износ поверхностей трения турбокомпрессора (радиальных и упорного подшипников, вала, дистанционных втулок, уплотнительных колец).
  Увеличенные зазоры между поверхностями трения вызывают многократное увеличение объема моторного масла, проходящего через картридж турбокомпрессора при его работе. В этом случае сливная магистраль не справляется с объемом масла, внутренний объем картриджа полностью заполняется маслом. Динамические уплотнения перестают работать, давление внутри картриджа превышает давление в турбине и в компрессоре, что приводит к интенсивному выбросу моторного масла во внутренние полости турбины и компрессора.

• Неисправность системы вентиляции картера ДВС.
  Система вентиляции картера любого двигателя внутреннего сгорания предназначена для устранения избыточного давления в картере двигателя, возникающего вследствие прорыва газов из камеры сгорания в картер при работе двигателя. Патрубок вентиляции картера любого ДВС подключается к зоне пониженного давления (т.е. разряжения). В нетурбированных двигателях это, как правило, впускной коллектор, в двигателях с турбонаддувом — это всасывающий патрубок турбокомпрессора. Сливная масляная магистраль турбокомпрессора подключается к масляной системе двигателя, как правило, ниже нормального уровня масла в картере. Таким образом, если в картере возникает избыточное давление картерных газов, масло не может нормально сливаться по сливной магистрали турбокомпрессора, оно «подпирается» в корпусе подшипников. Происходит заполнение внутренней полости картриджа моторным маслом, динамические уплотнения перестают работать, происходит выброс моторного масла в корпус компрессора (как правило). Причиной такого явления может быть сильная закоксованность масляного сепаратора системы вентиляции картера, закоксованность патрубка системы вентиляции картера, перелом или зажатие этого патрубка и т.д.

• Неисправность маслосливной магистрали турбокомпрессора.
  Затруднен нормальный слив отработанного масла из турбокомпрессора по различным причинам: механическое повреждение (деформация) маслосливной магистрали, приведшее к уменьшению проходного сечения; закоксованность маслосливной магистрали; применение герметика при монтаже маслосливной магистрали, что влечет за собой уменьшения сечения маслосливного отверстия корпуса подшипников и т.д. Происходит заполнение внутренней полости картриджа моторным маслом, динамические уплотнения перестают работать, происходит выброс моторного масла в корпус компрессора.

• Неисправность воздухозаборной магистрали.
  Затруднен нормальный забор воздуха на турбокомпрессор вследствие сильной загрязненности фильтра очистки воздуха или из-за частичной блокировки воздухозаборного патрубка (например, сильно перегнут, за счет чего уменьшается его проходное сечение). При работе турбокомпрессора за счет динамических сил за вращающимся на огромной скорости турбинным колесом создается некоторое разрежение. Если возникает излишнее сопротивление забору воздуха, это разрежение многократно увеличивается, масло просто «высасывается» из среднего корпуса турбокомпрессора.

• Неисправность системы выпуска отработанных газов.
  Излишнее сопротивление в системе выпуска отработанных газов (засорен или закоксован катализатор, неисправна или деформирована банка глушителя и т.д.) вызывает увеличение давления в корпусе турбины (т.е. в «горячей» улитке турбокомпрессора). В свою очередь, увеличение давления в корпусе турбины вызывает прорыв выхлопных газов в средний корпус турбокомпрессора (картридж) и увеличение давления внутри его, что, в свою очередь, вызывает выброс масла со стороны компрессора в нагнетающую воздушную магистраль.

• Неисправность поршневой группы ДВС.
  При неисправности поршневой группы одного или нескольких цилиндров (износ поршневых колец, износ или повреждение одного или нескольких поршней, «залегание» поршневых колец вследствие перегрева и т.д.) в двигателе возникает избыточное давление картерных газов. При превышении критического значения этого давления система вентиляции картера не будет справляться с объемом картерных газов. В результате давление в корпусе подшипников превысит давление в корпусе турбины и корпусе компрессора, что приведет к интенсивному выбросу моторного масла в корпус компрессора и корпус турбины.

Более подробная информация по причинам и возможным последствиям выбрасывания масла турбиной в статье — Почему турбина гонит масло.

2. Повышенный шум турбокомпрессора в различных режимах его работы

• Запредельный износ поверхностей трения турбокомпрессора (радиальных и упорного подшипников, вала, дистанционных втулок)
  Увеличенные зазоры между поверхностями трения вызывают образование значительных люфтов вала и крыльчаток, что приводит к соприкосновению крыльчаток с корпусами турбины и компрессора при работе турбокомпрессора. При вращении ротора на высоких оборотах соприкосновение крыльчаток со стенками корпусов приводит к возникновению сильного шума (вой, свист).

• Повреждение элементов турбокомпрессора посторонними предметами.
  При механическом повреждении элементов турбокомпрессора (лопастей крыльчатки компрессора и (или) лопастей крыльчатки турбины) происходит резкое многократное увеличение значения остаточного дисбаланса ротора, что, в свою очередь, приводит к возникновению специфического «реактивного» звука при работе турбокомпрессора. Звук возникает вследствие чрезмерных радиальных нагрузок на вал, что, в конечном итоге, приводит к поломке турбокомпрессора.

• Неисправность воздухозаборной магистрали
  Затруднен нормальный забор воздуха на турбокомпрессор вследствие сильной загрязненности фильтра очистки воздуха или из-за частичной блокировки воздухозаборного патрубка (например, сильно перегнут, за счет чего уменьшается его проходное сечение). Излишнее сопротивление при заборе воздуха вызывает дополнительный крутящий момент, воздействующий на вал в направлении, противоположном его вращению. При резком изменении момента воздействия на вал (при резком нажатии на акселератор, или при резком сбросе газа) возникает плавающий «реактивный» шум. Дальнейшая эксплуатация турбокомпрессора в таких условиях может вызвать его поломку.

• Усталостные разрушения лопастей колеса компрессора или лопастей колеса турбины
  Усталостные разрушения лопастей колеса компрессора или лопастей колеса турбины (т.е. отрыв части лопасти) при работе турбокомпрессора вызывает резкое многократное увеличение значения остаточного дисбаланса ротора, что вызывает появление постоянного значительного шума во всем диапазоне рабочих частот турбокомпрессора. Звук возникает вследствие чрезмерных радиальных нагрузок на вал, что, в конечном итоге, приводит к полному выходу из строя турбокомпрессора.

• Неисправность системы выпуска отработанных газов
  Излишнее сопротивление в системе выпуска отработанных газов (засорен или закоксован катализатор, неисправна или деформирована банка глушителя и т.д.) вызывает возникновение резонансных звуковых явлений в корпусе турбины (в горячей улитке) на различных рабочих частотах турбокомпрессора. Особенно часто резонансные шумы проявляются при неисправности системы выпуска отработанных газов в турбокомпрессорах с изменяемой геометрией турбины (с системой VNT).

• Избыточное значение давления наддува
  При превышении по различным причинам предельного значения давления наддува возникает избыточный крутящий момент, воздействующий на ротор в направлении, противоположном его вращению. Такое явление может приводить к возникновению высокотонального шума (свиста) при резкой перемене нагрузки на ротор турбокомпрессора (особенно при резком сбросе газа).

3. Турбокомпрессор не развивает номинального давления наддува

• Неисправность системы рециркуляции отработанных газов двигателя
  Система рециркуляции отработанных газов предназначена для частичного повторного дожигания отработанных газов с целью улучшения экологических показателей двигателя. Система рециркуляции обычно связывает впускной и выпускной коллектора, запирающим и регулирующим устройством является электромагнитный клапан (клапан EGR). При неисправности клапана EGR (электрической или механической) происходит постоянный частичный перепуск отработанных газов с выпускного коллектора во впускной. В этой ситуации потока отработанных газов через корпус турбины недостаточно для раскручивания ротора до номинальных оборотов. Плюс к этому двигатель «душится» от избыточного количества отработанных газов, поступающих в камеры сгорания через систему рециркуляции. В итоге двигатель теряет в этой ситуации до 60% мощности.

• Неисправность системы выпуска отработанных газов
  Излишнее сопротивление в системе выпуска отработанных газов (засорен или закоксован катализатор, неисправна или деформирована банка глушителя и т.д.) приводит к значительному снижению скорости потока отработанных газов через систему выпуска (в частности, через корпус турбины), что, в свою очередь, приводит к падению давления наддува и мощности двигателя.

• Неисправность байпасной системы управления турбонаддувом
  При неисправности «нормально открытой» байпасной системы управления турбонаддувом (система, в которой рабочий клапан управляется вакуумом, в исходном состоянии при незаведенном двигателе он открыт) турбокомпрессор не сможет развить требуемую мощность, так как часть потока отработанных газов будет отводиться через открытый байпасный клапан, а не через крыльчатку турбины. Такая же ситуация будет наблюдаться, если будет неисправен вакуумный рабочий клапан или присутствует утечка вакуума в магистрали управления.

• Повреждение элементов турбокомпрессора посторонними предметами.
  При механическом повреждении элементов турбокомпрессора (лопастей крыльчатки компрессора и (или) лопастей крыльчатки турбины) происходит резкое многократное увеличение значения остаточного дисбаланса ротора. При работе турбокомпрессора в таких условиях происходит разрушение масляной пленки в зоне трения вал-подшипник, сопротивление вращению ротора резко возрастает, вследствие чего турбокомпрессор не может развить номинальной мощности. Падение мощности турбокомпрессора в этой ситуации происходит также и из-за нарушения геометрических параметров лопастей крыльчаток турбины и (или) компрессора.

После проведения ремонта турбокомпрессора, перед установкой его на автомобиль в обязательном порядке должны быть продиагностированы и устранены возможные причины его выхода из строя. В противном случае на восстановленный турбокомпрессор гарантия не распространяется.