Системы отделения масла от картерных газов. Маслоотделители

В зависимости от конструкции двигателя утечка газов из одного цилиндра двигателя в пространство картера составляет от 10 до 30 л/мин. В зоне работы маслосъемных колец, вследствие высоких скоростей перемещения поршня, картерные газы обогащаются частицами масла размером от 0,1 до 2 мкм. Кроме того, образованию масляного аэрозоля способствует и постоянное перемешивание масла в масляной ванне вращающимся коленчатым валом.

Картерные газы в своем составе содержат моторное масло, которое находится во взвешенном состоянии в виде масляного тумана. Фильтрующие модули в составе системы смазки современных двигателей имеют специальную систему отделения моторного масла от картерных газов (масляные сепараторы).

Существующие системы вентилирования картера двигателя позволяют осуществить два варианта удаления картерных газов:

• отвод картерных газов в атмосферу
• возвращение картерных газов во впускной коллектор двигателя

Первый метод вентилирования картера двигателя практикуется немногими производителями автомобильных двигателей, а на сегодняшний день он не соответствует требованиям по охране окружающей среды.

Второй метод снижает выброс в окружающую среду картерных газов, но, с другой стороны, из-за содержащихся в картерных газах частиц масла, возникают другие проблемы:

• появление отложений на горячих конструктивных элементах двигателя, например, на лопатках турбокомпрессора, что ведет к снижению срока службы
• лаковые отложения в элементах системы охлаждения впускного воздуха
• замасливание впускного тракта
• повышение содержания твердых частиц в выхлопных газах

Поэтому системы вентилирования картера современного двигателя внутреннего сгорания должны обеспечивать отделение частиц масла. Это вызвано ужесточением требований по охране окружающей среды, а именно снижения содержания твердых частиц в выхлопных газах.

Для отделения частиц масла от картерных газов используют масляные сепараторы различной конструкции. Изначально в качестве отделителя масла использовалось синтетическое волокно, которое в виде фильтрующей ткани устанавливалась в корпусе масляного сепаратора и задерживала частицы масла, увлекаемые потоком картерных газов в системе вентиляции картера двигателя.

Рис. Масляный сепаратор с синтетическим отделителем:
1 – синтетический фильтроэлемент; 2 – картерные газы, очищенные от масла; 3 – картерные газы, содержащие частицы масла; 4 – отделенное масло

Задержанное таким образом моторное масло собиралось на дне корпуса масляного сепаратора и, через отверстие, возвращалось обратно в масляную ванну двигателя. Конструктивно масляный сепаратор интегрируется вместе с масляным фильтром в так называемый фильтрующий блок (модуль).

Рис. Внешний вид фильтрующего блока:
1 – масляный фильтр; 2 – масляный сепаратор

Однако, в процессе эксплуатации свойства фильтрующей ткани из синтетического волокна постепенно ухудшались, так как она загрязнялась смолистыми веществами, образующимися в результате неизбежного старения масла и его окисления, а также твердыми частицами, преимущественно углеродом в форме сажи, особенно у дизельных двигателей. Загрязнение фильтрующей ткани вело к возрастанию сопротивления прохождения через нее картерных газов, что, в свою очередь, вело к ухудшению работы системы вентиляции картера двигателя и диктовало необходимость замены фильтроэлемента масляного сепаратора.

Циклонные маслоотделители (маслоуловители)

Чтобы избавиться от недостатков фильтрующей ткани из синтетического волокна в последних моделях современных автомобилей стали применять циклонные маслоотделители.

Рис. Принцип работы системы вентиляции картера двигателя с циклонным маслоотделителем:
1 – циклонный маслоотделитель; 2 – клапан регулировки давления; 3 – охладитель нагнетаемого воздуха; 4 – турбокомпрессор; 5 – газы, прорывающиеся через поршневые кольца

Картерные газы подводятся по каналу внутри двигателя в циклонный маслоотделитель. Циклонный маслоотделитель приводит воздух во вращательное движение. Благодаря возникающей центробежной силе масляный туман ударяется о стенку маслоотделителя. Там образуются капли масла, которые по каналу в картере стекают в масляный поддон. Очищенный от масляного тумана воздуха через клапан регулировки давления подводится к каналу забора воздуха.

Циклонный маслоотделитель снабжен специальным клапаном, ограничивающем разряжение в картере двигателе, так как при сильном разряжении могут быть повреждены сальники двигателя и другие резиновые уплотнения.

Рис. Схема работы клапана регулировки давления циклонного маслоотделителя:
1 – трубопровод подачи картерных газов; 2 – трубопровод забора воздуха; 3 – мембрана; 4 – пружина сжатия; а – открытое положение клапана; б – закрытое положение клапана

Клапан регулировки давления находится в крышке циклонного маслоотделителя. Он состоит из мембраны и пружины сжатия и регулирует давление при удалении воздуха из картера. Клапан регулировки давления закрывается при сильном разрежении в заборном канале. При незначительном разряжении в заборном канале он открывается силой пружины сжатия.

Вопросы по теме