Jak działa system dodatniej wentylacji skrzyni korbowej (PCV)?

Pewna ilość mieszanki paliwowo-powietrznej jest ściągana przez tłok i przedostaje się przez pierścienie tłokowe do skrzyni korbowej. Ten ulatniający się gaz nazywa się przedmuchiwaniem - i jest to nieuniknione. Zobacz więcej zdjęć silników. Alexey Dudoladov / The Agency Collection / Getty Images

O ile nie jesteś prawdziwym przełożonym, samo zobaczenie wyrażenia „pozytywna wentylacja skrzyni korbowej” prawdopodobnie przyprawia Cię o ból głowy, ponieważ brzmi to, cóż, skomplikowane. Ale to naprawdę nie jest takie skomplikowane. A przynajmniej nie powinno wydawać się skomplikowane, kiedy skończymy ci to wyjaśniać. Ale aby to zrobić, będziemy musieli szybko przypomnieć ci, jak działają silniki spalinowe stosowane w większości samochodów. Dobra - raz, dwa, trzy, idź!

Silnik spalinowy jest zbudowany wokół szeregu wydrążonych cylindrów, w każdym z nich znajduje się ruchomy tłok przeznaczony do przesuwania się w górę iw dół wewnątrz niego. Mieszanka powietrza i benzyny jest pompowana przez system rurek zwanych kolektorem dolotowym przez zawór (lub zawory) wlotu każdego cylindra, gdzie iskra ze świecy zapłonowej powoduje eksplozję mieszanki w otwartej przestrzeni w górnej części cylindra zwanej komora spalania. Ciśnienie z tej eksplozji napędza tłok w cylindrze w dół, gdzie powoduje obrót wału korbowego. Obrót wału korbowego nie tylko popycha tłok z powrotem do cylindra, dzięki czemu może to wszystko zrobić ponownie, ale także obraca koła zębate w skrzyni biegów samochodu, które ostatecznie powodują ruch samochodu. W międzyczasie podnoszący się tłok wypycha powietrze i gaz pozostałe po wybuchu z powrotem z cylindra przez zawór wydechowy.

Jednak - i tu pojawia się wentylacja skrzyni korbowej - pewna ilość tej mieszanki powietrza i benzyny jest ściągana w dół przez tłok i wślizguje się przez pierścienie tłokowe do skrzyni korbowej, która jest osłoną ochronną izolującą wał korbowy. Ten ulatniający się gaz nazywa się przedmuchiwaniem i jest nieunikniony. Jest to również niepożądane, ponieważ niespalona benzyna może zanieczyścić układ i spowodować problemy w skrzyni korbowej. Aż do wczesnych lat sześćdziesiątych XX wieku te przedmuchiwane gazy były usuwane po prostu przez umożliwienie swobodnej cyrkulacji powietrza przez skrzynię korbową, odprowadzanie gazów i usuwanie ich jako emisji. Następnie, we wczesnych latach sześćdziesiątych XX wieku, wynaleziono pozytywną wentylację wału korbowego (PCV). Obecnie uważa się to za początek kontroli emisji w samochodach.

Dodatnia wentylacja skrzyni korbowej polega na zawracaniu tych gazów przez zawór (zwany odpowiednio zaworem PCV) do kolektora dolotowego, gdzie są one pompowane z powrotem do cylindrów w celu ponownego spalenia. Nie zawsze jest pożądane, aby te gazy znajdowały się w cylindrach, ponieważ zazwyczaj są to głównie powietrze i mogą powodować, że mieszanka gazowo-powietrzna w cylindrach jest trochę za uboga - to znaczy za mało benzyny - dla skutecznego spalania. Dlatego przedmuchiwane gazy powinny być poddawane recyklingowi tylko wtedy, gdy samochód porusza się z małą prędkością lub na biegu jałowym. Na szczęście, gdy silnik pracuje na biegu jałowym, ciśnienie powietrza w kolektorze dolotowym jest niższe niż ciśnienie powietrza w skrzyni korbowej i to właśnie to niższe ciśnienie (które czasami zbliża się do czystej próżni) zasysa przedmuchiwane gazy przez zawór PCV iz powrotem do spożycie. Gdy silnik przyspiesza, ciśnienie powietrza w kolektorze dolotowym rośnie, a ssanie zwalnia, zmniejszając ilość przedmuchiwanego gazu zawracanego do cylindrów. To dobrze, ponieważ przedmuchiwane gazy nie są potrzebne, gdy silnik przyspiesza. W rzeczywistości, kiedy samochód rozpędza się, ciśnienie w kolektorze dolotowym może w rzeczywistości wzrosnąć do ciśnienia w skrzyni korbowej, potencjalnie zmuszając przedmuchiwane gazy z powrotem do skrzyni korbowej. Ponieważ celem dodatniej wentylacji skrzyni korbowej jest utrzymanie tych gazów z dala od skrzyni korbowej, zawór PCV jest zaprojektowany tak, aby w takim przypadku zamykał się i blokował przepływ zwrotny gazów.

Skrzynia korbowa w samochodzie służy jako miejsce do przechowywania oleju, zwykle w misce znajdującej się pod wałem korbowym. Podczas gdy wał korbowy i olej nie są przeznaczone do stykania się (ponieważ gdyby tak się stało, olej spieniłby się jak gęsty, czarny koktajl mleczny), opary oleju nadal mogą przedostawać się do wydmuchiwanych gazów. Nie jest dobrym pomysłem zawracanie tych oparów oleju z powrotem do cylindrów wraz z przedmuchiwanymi gazami, ponieważ powodują one, że mieszanina gazowo-powietrzna jest zbyt palna, co jest równoważne obniżeniu liczby oktanowej benzyny, co w niektórych silnikach może obniżyć wydajność nieznacznie, aw starszych silnikach może nawet spowodować pożar, gdy mieszanina gazowo-powietrzna zapali się przedwcześnie. Opary oleju mogą również pokrywać wlot powietrza oleistą warstwą, z czasem stopniowo blokując przepływ powietrza. Jeśli nie prowadzisz pojazdu o wysokich osiągach, problemy te nie są kluczowe dla działania samochodu, a nagromadzony olej może być okresowo usuwany podczas konserwacji, ale niektórzy ludzie (i niektórzy producenci samochodów) wolą mieć coś, co najpierw usunie olej z przedmuchiwanych gazów, zanim zostaną one ponownie wprowadzone do obiegu. Wejdź do separatora oleju i powietrza.

Ideą separatora oleju i powietrza jest wydobycie oleju z powietrza, zanim zostanie on odesłany z powrotem do kolektora dolotowego i umieszczenie go w miejscu, w którym nie spowoduje problemu, albo z powrotem w skrzyni korbowej, albo w małym pojemniku zwanym haczykiem mogą. Nie wszystkie samochody mają wbudowane separatory oleju i nie wszystkie samochody ich koniecznie potrzebują, ale można je kupić na rynku wtórnym. A jeśli masz niezbędne umiejętności związane z majsterkowaniem, możesz nawet sam je wykonać. W rzeczywistości istnieje wiele różnych sposobów działania tych separatorów oleju i powietrza. Prawdopodobnie najpopularniejszy rodzaj wdmuchuje zaolejone powietrze przez filtr siatkowy. Krople oleju są uwięzione w siatce podczas przepływu powietrza. Najbardziej skuteczne takie filtry składają się z mikrowłókien, które mogą wyłapać bardzo małe cząsteczki oleju. Alternatywnie, filtr powietrza i oleju może wymagać, aby odzyskane gazy spływały rurą z otworami z boku. Lżejsze cząsteczki powietrza uciekają przez otwory, podczas gdy cięższe krople oleju opadają na dno, skąd można je usunąć. Niektóre zaawansowane systemy wykorzystują wirówkę do usuwania cięższych kropel oleju z powietrza. Olej gromadzi się po bokach wirówki i może być odprowadzany z powrotem do skrzyni korbowej.

Czasami zdumiewa mnie, jak wiele przemyślano na przestrzeni lat nad sposobami działania samochodów i jak niektóre z naszych pomysłów na budowę samochodów zmieniły się z biegiem czasu. Obecnie kontrola emisji jest niezwykle ważną częścią projektowania samochodów, ponieważ minimalizuje ilość zanieczyszczeń, które przedostają się do atmosfery i degradują środowisko. Podczas studiowania tego artykułu byłem pod wrażeniem, gdy dowiedziałem się, że idea kontroli emisji zaczęła się prawie pół wieku temu, wraz z wynalezieniem pozytywnej wentylacji skrzyni korbowej i zaworu PCV. Oczywiście obecnie dostępne są znacznie bardziej zaawansowane systemy kontroli emisji, a samochody o zerowej emisji są już możliwe - samochody elektryczne nie emitują spalin na rurze wydechowej, chociaż emisje mogą być wytwarzane, gdy energia elektryczna jest początkowo wytwarzana - i w ciągu kilku dziesięcioleci Kiedy silniki spalinowe w samochodach stały się przestarzałe, emisje samochodowe mogą należeć do przeszłości. Kiedy tak się stanie, możemy podziękować wynalazcom pozytywnej wentylacji skrzyni korbowej za przewodzenie.

Powiązane artykuły

• Jak działają silniki samochodowe
• Jak działają systemy kontroli emisji par
• Jak działa benzyna
• Jaki jest czterosuwowy cykl spalania?
• Jak kolektor dolotowy wpływa na silnik?

Źródła

• Bastias, Dr. Pedro i in. „Separator powietrza / oleju o minimalnych wymaganiach przestrzennych w układzie odpowietrzania skrzyni korbowej”. Dana.com. (15 maja 2012 r.) Http://www.dana.com/wps/wcm/connect/08e1650041f3cf9698c1bc1c9e250a89/dext-PublMTZOilseparation_e.pdf?MOD=AJPERES
• Blackwood, Jim. „Dodatnia wentylacja skrzyni korbowej”. Brytyjski V8. (15 maja 2012) http://www.britishv8.org/Articles/Positive-Crankcase-Ventilation-PCV.htm
• Koncepcyjny polimer. „Usuwanie linii PCV 102”. (15 maja 2012) http://www.conceptualpolymer.com/PCV%20Line%20Oil%20Removal%20102.pdf
• Secondchancegarage.com. „Dodatnia wentylacja skrzyni korbowej”. (15 maja 2012) http://www.secondchancegarage.com/public/239.cfm
• University of Missouri. „Układ dodatniej wentylacji skrzyni korbowej”. (15 maja 2012) http://iml.missouri.edu/catalog_supplements/70-1833-I/samplecurriculum.pdf
• Yahoo Autos. „Co to jest zawór PCV i co robi?” (15 maja 2012) http://autos.yahoo.com/maintain/repairqa/engine/ques079_1.html