Předměty:
- Odvětrání klikové skříně obecně
- Ventil odvětrávání klikové skříně
- Vyfukované plyny
- Verze odvětrávání klikové skříně a odvětrávání klikové skříně
- Odlučovače oleje
- Elektrické topení pro ventilaci klikové skříně
- Běžné problémy s ventilací klikové skříně
Obecně větrání klikové skříně:
Ventilace klikové skříně je systém, který odvádí výpary z klikové skříně do sacího potrubí motoru. Olejová vana obsahuje kromě motorového oleje také vzduch. Tento vzduch se mísí s olejovými parami a minimálním množstvím spalin, které procházejí pístními kroužky v motoru povozník skončit. Říkáme jim „foukané“ plyny. Tyto páry se nesmí uvolňovat do venkovního vzduchu. Pokud se to dělá záměrně, jako v minulosti u starých motorů, nazýváme to negativní ventilace klikové skříně. To však škodí životnímu prostředí, zplodiny se skládají ze zbytků spalování, vodní páry a benzinové páry.
V dnešní době jsou páry dopravovány do sacího traktu motoru pomocí hadic a potrubí (viditelné na obrázku níže). Páry z klikové skříně jsou tak nasávány do motoru a následně se podílejí na procesu spalování. Po spálení již nejsou škodlivé. Plně uzavřené větrání klikové skříně nazýváme „Positive Crankcase Ventilation“, zkráceně PCV. Pozitivní odvětrávání klikové skříně je vybaveno tzv. PCV ventilem, který reguluje tlak do klikové skříně.
Větrání klikové skříně a větrání klikové skříně se často zaměňují. Mezi větráním klikové skříně a odvzdušňováním klikové skříně je zásadní rozdíl:
- při větrání klikové skříně se páry klikové skříně odstraní a přivádí se čerstvý vzduch;
- Při větrání klikové skříně jsou odsávány pouze páry klikové skříně.
Ventil odvětrávání klikové skříně:
Odvětrání klikové skříně je jak zpětný, tak i tlakový regulační ventil, který odvádí přebytečný tlak z odvětrání klikové skříně do vstupu motoru, ale uzavírá se v opačném směru. Ve většině případů je ventil odvětrávání klikové skříně konstruován jako odpružený membránový ventil, který udržuje podtlak v klikové skříni na přibližně 0,02 až 0,03 baru ve srovnání s tlakem vnějšího vzduchu.
Při otevření tohoto ventilu PCV jsou vodní páry a vyfukované plyny absorbovány ve vstupním vzduchu a spoluspalovány ve válci.
Odvzdušňovací ventil klikové skříně je na jedné straně připojen k venkovnímu vzduchu a na druhé straně je připojen k sacímu potrubí. Cílem je udržovat nízký, konstantní tlak v klikové skříni s měnícími se tlaky v sacím potrubí.
- Při volnoběhu je tlak v sacím potrubí nízký (podtlak). Ventil je téměř uzavřen;
- Když akcelerujete, škrticí klapka se mírně pootevře a poté se zvýší tlak vzduchu v sacím potrubí (menší podtlak). Ventil se otevře o něco dále.
Při otevření ventilu se těsnicí kotouč pohybuje nahoru proti síle pružiny. Průchod je tak zvětšen, aby bylo umožněno vypouštění více par z klikové skříně do vstupu.
Vyfukované plyny:
Plyny, které vstupují do klikové skříně ze spalovací komory, se nazývají profukovací plyny. Vyfukované plyny mohou vstupovat do klikové skříně mnoha způsoby. Na množství vyfukovaných plynů produkovaných motorem mají největší vliv faktory jako vůle pístu, stav pístních kroužků a ovalita a opotřebení stěny válce.
Při spalování vzniká na litr paliva přibližně jeden kg vodní páry, jejíž část končí v klikové skříni podél pístních kroužků.
Při zahřívání studeného motoru a bohaté směsi s akcelerací vzniká nejvíce profukujících plynů, které způsobují, že nespálené nebo neúplně spálené palivo končí v klikové skříni. Vyfukované plyny se skládají z 10 až 40 % oleje a zbytek tvoří plyny jako H20, CO, Co2, HC a NOx.
Verze odvětrávání klikové skříně a odvětrávání klikové skříně:
Na obrázcích je část bloku motoru, ve které lze rozpoznat typ odvětrávání klikové skříně. Součásti odvětrávání klikové skříně jsou označeny pneumatickými symboly.
Legenda ukazuje významy symbolů.
Každý typ ventilace klikové skříně je očíslován (od 1 do 7).
1. neregulované odvětrávání klikové skříně s odtokem pro plynový ventil:
Odvzdušňování klikové skříně se skládá z odlučovače oleje a hadice k vzduchové hadici mezi vzduchovým filtrem a škrticí klapkou. Jedná se o nejjednodušší verzi odvětrávání klikové skříně, se kterou se u osobních automobilů setkáváme. Tato konstrukce má mnoho nevýhod:
– výpary z klikové skříně mohou způsobit měřič hmotnosti vzduchu znečišťovat;
– podtlak v klikové skříni závisí na odporu vzduchového filtru.
2. ventilace klikové skříně se zpětným ventilem vpředu a omezením za škrticí klapkou:
Oproti číslu 1 (výše) je lepší ventilace, protože při částečném zatížení dochází k lepšímu proudění vzduchu přes škrticí klapku. Nevýhodou je složitější konstrukce než u čísla 1.
3. větrání klikové skříně se změnou směru proudění ve ventilačním potrubí:
Velkým plusem je, že se jedná o ventilaci v klikové skříni, a ne jen o odvzdušnění. Nevýhody jsou, že je nutný druhý odlučovač oleje a že proudění vzduchu v odlučovači oleje je obrácené.
4. regulované odvětrání klikové skříně s odtokem za plynovým ventilem:
Protože je tato verze umístěna za škrticí klapkou, je ve větrání klikové skříně větší podtlak (větší sací efekt). Proto je potřeba regulátor tlaku. Mezi odlučovačem oleje a přívodním potrubím je regulátor tlaku, který se otevírá pouze při určitém tlaku v klikové skříni. Bez přetlaku v klikové skříni je regulátor tlaku uzavřen.
5. regulovaný systém odvětrávání klikové skříně s výfukem pro plynový ventil:
V této verzi vidíme i regulátor tlaku. Přídavkem v tomto systému je hadice mezi sacím potrubím vzduchu před škrticí klapkou a přípojkou na krytu ventilu. To umožňuje ventilaci. Nevýhodou je, že přes škrticí klapku je falešný vzduch.
6. Neřízené odvětrávání klikové skříně přeplňovaného motoru:
V hadici odvzdušňování klikové skříně mezi škrticí klapkou a sacím potrubím je zpětný ventil. Tím se zabrání, aby turbo foukalo přetlak do systému ventilace klikové skříně. Při plném zatížení by tento přetlakový ventil zůstal uzavřený a tlak v klikové skříni by stoupl příliš vysoko. Z tohoto důvodu je na sací straně turba připevněn přídavný odlučovač oleje s hadicí.
7. systém řízeného větrání klikové skříně přeplňovaného motoru:
Hadička ke krytu ventilu umožňuje odvětrávání klikové skříně. Tlakový regulační ventil se dvěma zpětnými ventily umožňuje vyšší podtlak pro odlučovač oleje. Nevýhodou je, že tento systém je složitý.
Odlučovače oleje:
Aby se zabránilo nasávání motorového oleje do sacího kanálu přes ventilaci klikové skříně s profukovanými plyny, používají výrobci odlučovače oleje. Bez odlučovače oleje by mohlo dojít ke kontaminaci nebo poškození součástí, jako je měřič hmotnosti vzduchu, turbo, ventily a katalyzátor nebo filtr pevných částic. Jak název napovídá, odlučovač oleje odděluje vzduch a zbytky oleje. Odlučovače oleje jsou k dispozici v různých verzích: cyklonový, labyrintový a elektrolytický odlučovač oleje. Tyto tři verze jsou popsány v následujících odstavcích.
Cyklonový odlučovač oleje:
Cyklonový odlučovač oleje odděluje olej a vzduch ve výparech klikové skříně vířením vzduchu. Odstředivá síla vznikající při víření způsobuje vrhání těžších olejových částic proti vnitřku pouzdra.
Kapky oleje, které zůstanou, se vracejí hadicí do klikové skříně. Vzduch tlačí tlakový regulační ventil směrem nahoru proti síle pružiny a je přiváděn do vstupu motoru. Na obrázku vidíme, že turbo nasává tento vzduch.
Ventil regulace tlaku se uzavře, když hrozí vytvoření podtlaku v klikové skříni, například když turbo nasaje hodně vzduchu. Příliš vysoký podtlak v klikové skříni by mohl poškodit těsnění a těsnění.
Labyrintový odlučovač oleje:
Labyrintový odlučovač oleje se často kombinuje s cyklónovým odlučovačem. V labyrintovém odlučovači oleje se páry klikové skříně střetávají s přepážkami. Kapky oleje se oddělují od vzduchu a padají zpět do klikové skříně. Zbývající olejové zbytky jsou pak odděleny od páry v cyklonovém separátoru.
Při zvýšeném tlaku v klikové skříni a nadměrných výparech klikové skříně, například v důsledku nadměrného opotřebení pístních kroužků, se otevře omezovací ventil tlaku, aby se zabránilo příliš vysokému nárůstu tlaku v klikové skříni.
Na obrázcích níže je kryt ventilů z motoru 2.0 TDI VW. Oba typy odlučovačů oleje jsou namontovány ve víku ventilu.
Obrázky níže ukazují polohy labyrintových a cyklonových odlučovačů ropy. Pára z klikové skříně končí v labyrintu (vlevo). V labyrintu se oddělují hrubé zbytky oleje od proudícího vzduchu. Z labyrintu pára klikové skříně končí v cyklonové sekci, aby odstranila poslední zbytky oleje ze vzduchu.
Elektrostatický odlučovač oleje:
Výše uvedené odlučovače oleje nedosahují 100% účinného odlučování. Pokud pára z klikové skříně prochází těmito typy odlučovačů oleje nízkou rychlostí, k čemuž může dojít při nízkých rychlostech, malé kapičky oleje stále zůstávají v páře. Elektrostatický odlučovač oleje také odstraňuje tyto malé kapičky z výparů klikové skříně. Vyčištěné páry klikové skříně obsahují méně než jedno procento oleje, který se dostal do nevyčištěných výparů klikové skříně.
Následující obrázek znázorňuje elektrostatický odlučovač oleje.
Vysoké napětí zmagnetizuje i ty nejmenší kapičky oleje, takže ulpívají v separátoru. Tímto způsobem se olej oddělí od vzduchu.
Skříň obsahuje transformátor, který převádí palubní napětí 12 nebo 24 voltů (v osobním nebo užitkovém vozidle) na vysoké napětí 9 až 12 kilovoltů.
Elektrické topení pro ventilaci klikové skříně:
Pára klikové skříně obsahuje vodní páru. Již v části „profukované plyny“ bylo popsáno, že na litr paliva se uvolňuje přibližně jeden kg vodní páry, jejíž část končí v klikové skříni podél pístních kroužků. U studeného motoru, kde je teplota v odvětrání klikové skříně nižší než 70 stupňů Celsia, bude vodní pára kondenzovat jako voda. Při mnoha studených startech a krátkých jízdách se v bloku motoru shromažďuje velké množství vody.
Za chodu motoru se část vlhkosti odpařuje a pára je odváděna odvětráváním klikové skříně. Páry z klikové skříně kondenzují na chladnějších částech motorových dílů, včetně odvzdušňovacích hadic klikové skříně. Aby se zabránilo zamrzání páry v hadici při nízkých teplotách venkovního vzduchu, mnoho výrobců automobilů instaluje jedno nebo více topných těles do odvzdušňovací hadice klikové skříně.
Vyhřívání je aktivováno ECU během studeného startu.
U motorů bez topného tělesa nebo tam, kde topení nefunguje, existuje možnost zamrznutí odvzdušňovací hadice. V tomto místě dochází k zablokování. Tlak v klikové skříni se pak značně zvýší. V důsledku zvýšeného tlaku v klikové skříni může dojít k úniku oleje přes těsnění klikového hřídele nebo těsnění (kryt ventilu nebo těsnění olejové vany).
Motory, které nedosahují dostatečně provozní teploty, mohou způsobit zamrznutí vody v olejové vaně. Protože olej plave na vodě, led blokuje tok oleje do olejového sítka. Nízký tlak oleje způsobuje poškození motoru. Elektrické topení popsané v tomto odstavci neposkytuje řešení: topení zabraňuje zamrznutí hadic odvětrávání klikové skříně, které mohou být umístěny v horní části motorového prostoru. Aby se v klikové skříni nehromadilo velké množství vody, je dobré nechat motor často zahřívat dlouhými cestami, neodkládat intervaly údržby a co nejvíce se vyhýbat krátkým jízdám na pár kilometrů.
Běžné problémy s ventilací klikové skříně:
- Ucpané větrání klikové skříně: v klikové skříni se vytváří vysoký tlak a brání provozu motoru. U motorů s velkým množstvím bílých kalů (zbytky oleje s vlhkostí, způsobené vždy jízdou na krátké vzdálenosti, kdy motor nikdy nedosáhne provozní teploty, nebo vadným termostatem) může dojít k úplnému ucpání odvětrání klikové skříně. Hadice jsou pak plné kalu a v zimě mohou zamrznout (protože bílý kal se často skládá z vlhkosti). Pokud k tomu dojde, hadice se mohou samovolně zhroutit.
- Prasklé hadice: olej napadá gumu. Výpary z klikové skříně obsahují zbytky oleje a hadice k sání jsou často pryžové. Jak tyto hadice stárnou, mohou se roztrhnout. Tyto hadice jsou často předem jako žvýkačka a jsou známkou toho, že je třeba je vyměnit.
- Utržená hadice odvětrávání klikové skříně může způsobit nepříjemný zápach oleje v motorovém prostoru a tedy i v interiéru. Motor bude také nasávat falešný vzduch, protože nasávaný vzduch navíc nebyl změřen měřičem hmotnosti vzduchu. Přebytek vzduchu může způsobit nepravidelný chod motoru, spotřebu více paliva a rozsvícení kontrolky motoru.
- Znečištění motoru: páry z klikové skříně mohou i přes odlučovače oleje stále obsahovat malé kapičky oleje. To může způsobit znečištění sacího traktu motoru, včetně tělesa škrticí klapky a sacích ventilů.
- Zvýšený tlak v klikové skříni: Se samotným odvětráváním klikové skříně to není problém, ale lze to odvětráváním pozorovat. Pokud je větráním klikové skříně vyfukováno velké množství vzduchu, může dojít k poškození jednoho nebo více (kompresních) pístních kroužků nebo stěny válce. Směs uniká kolem pístních kroužků do klikové skříně během kompresního zdvihu (profukování). Aby bylo jisté, zda lze příčinu nalézt v pístních kroužcích, je třeba provést kompresní test nebo test těsnosti válce. V motoru, který tímto trpí, se motorový olej kontaminuje a rychleji stárne vlivem paliva a spalin.
Související stránky:
