В процессе работы двигателя из надпоршневой полости цилиндра в картер прорываются газы. Эти газы, называемые картернымисостоят примерно из равных частей горючей смеси и продуктов полного и частичного сгорания. Вследствие этого картерные газы содержат пары топлива, окислы углерода (в том числе СО), серы, азота, продукты частичного окисления углеводородов топлива,, пары воды. Многие из этих компонентов активно воздействуют на масло, в результате чего оно окисляется, в нем образуются смо­листые и лакообразные вещества, кислоты, соли кислот и др. В результате этого масло теряет свои свойства или, как говорят, стареет. Активные кислоты, образуя с маслом эмульсию, попадают на трущиеся поверхности и вызывают их коррозию.

Для того чтобы свести к минимуму влияние картерных газов и уменьшить интенсивность процесса старения масла, необходимо их удалять из картерного пространства.

Процесс удаления газов называется вентиляцией картерного пространства, а комплекс устройств, обеспечивающих этот про­цесс, — системой вентиляции.

Вентиляция служит также для поддержания в картерном про­странстве давления, близкого к атмосферному. Если удаление газов недостаточно или отсутствует вообще, в картерном пространстве резко повышается давление за счет постоянного притока нового количества газов. Это может привести к выдавливанию масла через сальниковые уплотнения коленчатого вала и другие неплотности картера. Интенсивное удаление картерных газов приводит к подсосув картер загрязненного пылью и влагой атмосферного воздуха.

Опыт показывает, что стабильность масла значительно повы­шается, если картерное пространство продувать небольшим коли­чеством свежего воздуха. Поэтому существует два типа систем вентиляции: вытяжные, т. е. без продувки картерного пространства воздухом, и приточно-вытяжные — с продувкой. Воздух, поступающий в картер при приточно-вытяжной вентиляции, обя­зательно очищается в самостоятельном фильтре или в воздухо­очистителе системы питания двигателя воздухом.

Картерные газы могут удаляться в атмосферу или возвращаться во впускной тракт двигателя. Системы вентиляции с удалением картерных газов в атмосферу называются открытыми. Системы с удалением газов во впускной тракт — закрытыми системами вентиляции.

Так как картерные газы содержат значительное количество весьма токсичных веществ, то выбрасывание их в атмосферу крайне нежелательно. Схема открытой системы вентиляции изображена на рис. 1, а. В этой системе картерные газы удаляются через эжекционную трубку 1, косой срез которой обращен по потоку воздуха, обтекающего трубку при движении автомобиля. За счет этого у среза трубки создается разрежение, обеспечивающее отсос газов. Чтобы предотвратить прямой выброс капелек масла с картерными газами, эжекционная трубка углублена в камеру 2. Воздух в картер поступает через маслозаливную горловину, крышка 3 которой снабжена фильтрующей набивкой. Такую систему венти­ляции имеют двигатели автомобилей «Запорожец», «Чайка», Урал-375, МАЗ-204 и др.

Рис. 1 -Схемы вентиляции картерного пространства двигателей: а) открытая; б) закрытая вытяжная; в) закрытая приточно-вытяжная; г), д). е) — кон­струкции автоматических регулирующих клапанов закрытых систем вентиляции

На рис. 1, б показана схема закрытой вытяжной системы вентиляции. Газы отсасываются здесь из-под крышки клапанного механизма через эжекционную трубку 2, выведенную во входную горловину воздухоочистителя. Перед выходом картерных газов из-под крышки клапанного механизма установлена маслоотражательная шторка 1. Смешиваясь с потоком воздуха, картерные газы проходят через фильтрующую набивку 3 воздухоочистителя и осво­бождаются от капелек масла, сконденсировавшихся паров волы и прочих примесей (двигатели МЗМА-408, ЗМЗ-21 и до) Если воздухоочиститель имеет сухой бумажный фильтрующий элемент то картерные газы необходимо отводить во впускной тракт в зону за воздухоочистителем. В этом случае на пути картерных газов Устанавливается самостоятельный фильтрующий элемент. Благодаря простоте конструкции эти системы получили широкое распространение, особенно на зарубежных двигателях.

На рис. 1, в представлена схема закрытой приточно-вытяжной системы вентиляции, где картерные газы по трубке 3 удаляютсявзадроссельное пространство впускного тракта 4. Следовательно, картерные газы не проходят через дозирующие органы системы питыния и не загрязняют их, однакооказывают влияние на работу - карбюратора 5, снижая разрежение в его каналах. Чтобы свести кминимуму влияние такой системы вентиляции на смесеобразова­ние она снабжается клапанным устройством 2, регулирующим интенсивность удаления картерных газов. На выходе газов из кар­терного пространства установлена маслоулавливающая набивка или маслоотражательный козырек 1. Воздух для продувки картерного пространства поступает через маслозаливную горловину 6, обору­дованную фильтрующим элементом (двигатель ЗИЛ-130 и ряд двигателей американской фирмы «GMC»). Наличие клапанного устрой­ства усложняет систему вентиляции и увеличивает вероятность выхода системы из строя.

Конструкции клапанов, применяемые в системах вентиляции, выполненных по схеме рис. 1, в, показаны на рис. 1, г, д, е. Принцип работы автоматического клапана типа флуометра (плаваю­щий клапан) рассмотрим по схеме рис. 1, г. Клапан грибовидной формы со сквозными радиальным и аксиальным отверстиями в нера­бочем состоянии отжат пружинкой в крайнее правое положение и своей пяткой закрывает канал, сообщающийся с картерным про­странством. При пуске и работе двигателя на холостом ходу, ког­да во впускном трубопроводе возникают большие разрежения, клапан, преодолевая сопротивление пружинки, подсасывается к каналу, сообщающемуся со впускным трубопроводом, и пере­крывает его своим носком, а картерные газы проходят через калиб­рованные отверстия в самом клапане. По мере открытия дроссель­ной заслонки разрежение во впускном трубопроводе уменьшается, клапан отжимается пружинкой от седла и потоком газов удержи­вается в некотором среднем положении.

Аналогично работает клапан системы вентиляции двигателя ЗИЛ-130, конструкция которого показана на рис. 1, д. В нерабо­чем положении автоматический клапан нижним коническим концом перекрывает канал, соединяющийся с картерным пространством. При пуске и работе на холостом ходу клапан подсасывается вверх иигольчатым носком частично перекрывает выходное отверстие в корпусе клапана. На режимах средних и полных нагрузок клапан опускается и удерживается потоком примерно в среднем положении.

Помимо плавающих автоматических клапанов в системах вентиляции применяются управляемые мембранные клапаны с иглой или золотником, изменяющими проходное сечение канала вентиля­ции в зависимости от режима работы двигателя.

Конструкция мембранного клапана показана на рис. 1, е. Корпус 4 клапана над мембраной 1 через отверстие сообщается сатмосферой, а полость под мембраной соединена с впускным трубопроводом. Мембрана, нагруженная пружиной 2, связана штоком с полым золотником 3, который располагается в трубке, соединен­ной с картерным пространством. По мере прикрытия дроссельной заслонки разрежение во впускном трубопроводе и в нижней поло­сти клапана увеличивается. Мембрана прогибается вниз и золотник начинает перекрывать отверстие в трубке, снижая тем самым интенсивность отсоса газов из картерного пространства. Мембран­ные клапаны достаточно эффективны, но из-за сложности и отно­сительной дороговизны широкого распространения в автомобиль­ных двигателях не получили.

В карбюраторных двигателях применяются и более сложные клапанные системы вентиляции. В дизелях применяют преимуще­ственно открытые системы вентиляции. Объясняется это тем, что в составе картерных газов дизелей значительно меньше токсичных компонентов, отрицательно влияющих на организм человека. Действительно, в процессе сжатия в картерное пространство дизе­лей прорывается воздух, а не горючая смесь. А поскольку они работают с большим избытком воздуха, их продукты сгорания содержат гораздо меньше неполностью сгоревших углеводородов топлива, чем в карбюраторных двигателях.

Современные устройства для вентиляции картерного простран­ства двигателей представляют собой самостоятельную систему, оказывающую существенное влияние на работу других систем, двигателя.

Источник: Райков И.Я., Рытвинский Г.Н. Двигатели внутреннего сгорания, 1971 г.