Tárgyak:
- A forgattyúház szellőzése általában
- Karterház szellőző szelep
- Átfújt gázok
- A forgattyúház-szellőztetés és a forgattyúház-szellőztetés változatai
- Olajleválasztók
- Elektromos fűtés a forgattyúház szellőzéséhez
- Gyakori forgattyúház-szellőzési problémák
A forgattyúház szellőztetése általános:
A forgattyúház-szellőztetés olyan rendszer, amely a forgattyúházból a motor szívócsonkjába vezeti a füstöt. Az olajteknő a motorolajon kívül levegőt is tartalmaz. Ez a levegő keveredik olajgőzökkel és minimális mennyiségű égési gázzal, amelyek áthaladnak a motor dugattyúgyűrűin kocsis a végén. Ezeket „blow by” gázoknak nevezzük. Ezt a gőzt nem szabad a külső levegőbe engedni. Ha ez szándékosan történik, mint a múltban a régi motoroknál, akkor ezt negatív forgattyúház-szellőztetésnek nevezzük. Ez azonban káros a környezetre, a füst égésmaradványokból, vízgőzből és benzingőzből áll.
Manapság a gőzök tömlőkön és csöveken keresztül jutnak el a motor szívócsatornájába (az alábbi képen látható). A forgattyúház gőzei így beszívódnak a motorba, majd részt vesznek az égési folyamatban. Miután elégetik, már nem károsak. A teljesen zárt forgattyúház-szellőztetést „pozitív forgattyúház-szellőztetésnek” nevezzük, rövidítve PCV. A pozitív forgattyúház-szellőztetés úgynevezett PCV szeleppel van ellátva, amely szabályozza a forgattyúház nyomását.
A forgattyúház szellőzését és a forgattyúház szellőzését gyakran összekeverik. Lényeges különbség van a forgattyúház szellőzése és a forgattyúház légtelenítése között:
- a forgattyúház szellőztetése során a forgattyúház gőzét eltávolítják és friss levegőt biztosítanak;
- A forgattyúház szellőztetésénél csak a forgattyúház gőzei szívódnak el.
A forgattyúház szellőzőszelepe:
A forgattyúház szellőzője egyben visszacsapó és nyomásszabályozó szelep is, amely a túlnyomást a forgattyúház szellőztetéséből a motor szívónyílásába vezeti, de az ellenkező irányba zár. A legtöbb esetben a forgattyúház-szellőztető szelep rugós terhelésű membránszelepként van kialakítva, amely a forgattyúházban a negatív nyomást körülbelül 0,02-0,03 bar között tartja a külső légnyomáshoz képest.
Ennek a PCV-szelepnek a kinyitásakor a vízgőzök és a kifújt gázok a bemenő levegőben elnyelődnek, és együtt égnek a hengerben.
A forgattyúház szellőzőszelepe az egyik oldalon a külső levegőhöz, a másik oldalon a szívócsonkhoz csatlakozik. A cél az alacsony, állandó nyomás fenntartása a forgattyúházban, változó nyomás mellett a szívócsőben.
- Alapjáraton alacsony a nyomás a szívócsonkban (negatív nyomás). A szelep majdnem zárva van;
- Gyorsításkor a fojtószelep kissé kinyílik, majd megnő a légnyomás a szívócsonkban (kisebb a vákuum). A szelep kicsit távolabb nyílik.
A szelep kinyitásakor a tömítőtárcsa a rugóerővel szemben felfelé mozog. Az átjáró így megnövekszik, hogy több forgattyúház-gőz kerüljön a bemenetbe.
Átfújt gázok:
Az égéstérből a forgattyúházba belépő gázokat átfúvó gázoknak nevezzük. A kifújt gázok sokféleképpen bejuthatnak a forgattyúházba. Az olyan tényezők, mint a dugattyúhézag, a dugattyúgyűrűk állapota, valamint a hengerfal oválissága és kopása befolyásolják leginkább a motor által termelt átfújó gázok mennyiségét.
Az égés során literenként körülbelül egy kg vízgőz keletkezik, amelynek egy része a dugattyúgyűrűk mentén a forgattyúházba kerül.
A hideg motor és a gyorsítással dús keverék felmelegítése során a legtöbb átfújó gáz keletkezik, aminek következtében az el nem égett vagy nem teljesen elégett üzemanyag a forgattyúházba kerül. A kifújt gázok 10-40%-a olajból, a fennmaradó rész pedig olyan gázokból áll, mint a H20, CO, Co2, HC és NOx.
A forgattyúház-szellőztetés és a forgattyúház-szellőztetés változatai:
A képeken a motorblokk egy része látható, amelyen a forgattyúház-szellőztetés típusa felismerhető. A forgattyúház szellőztetésének alkatrészeit pneumatikus szimbólumok jelzik.
A jelmagyarázat a szimbólumok jelentését mutatja be.
A forgattyúház-szellőztetés minden típusa számozott (1-től 7-ig).
1. szabályozatlan forgattyúház-szellőzés a gázszelep leeresztővel:
A forgattyúház-szellőző egy olajleválasztóból és egy tömlőből áll, amely a légszűrő és a fojtószelep közötti levegőtömlőhöz vezet. Ez a forgattyúház-szellőztetés legegyszerűbb változata, amellyel személygépkocsikban találkozhatunk. Ennek a konstrukciónak számos hátránya van:
– a forgattyúház gőzei okozhatják a légtömeg mérő szennyezik;
– a negatív nyomás a forgattyúházban a légszűrő ellenállásától függ.
2. forgattyúház szellőztetés elöl visszacsapó szeleppel és fojtószelep után korlátozással:
Az 1-eshez képest (fenti) jobb a szellőzés, mert részterhelésnél jobb a levegőáramlás a fojtószelepen. Hátránya, hogy a konstrukció bonyolultabb, mint az 1. számú.
3. forgattyúház-szellőztetés áramlási irány változtatással a szellőzőcsőben:
A nagy plusz az, hogy ez magában foglalja a forgattyúház szellőzését, és nem csak a légtelenítést. Hátránya, hogy szükség van egy második olajleválasztóra, és az olajleválasztóban fordított légáramlás.
4. szabályozott forgattyúház szellőzés leeresztővel a gázszelep után:
Mivel ez a változat a fojtószelep után található, a forgattyúház-szellőztetésben nagyobb az alulnyomás (nagyobb szívóhatás). Ezért nyomásszabályozóra van szükség. Az olajleválasztó és a bemeneti cső között van egy nyomásszabályozó, amely csak bizonyos forgattyúháznyomásnál nyílik. Túlnyomás nélkül a forgattyúházban a nyomásszabályozó zárva van.
5. szabályozott forgattyúház-szellőztető rendszer kipufogóval a gázszelephez:
Ebben a változatban a nyomásszabályozót is látjuk. A kiegészítő ebben a rendszerben a fojtószelep előtti levegőbeszívó cső és a szelepfedélen lévő csatlakozás közötti tömlő. Ez lehetővé teszi a szellőzést. Hátránya, hogy hamis levegő van a fojtószelep felett.
6. Feltöltött motor forgattyúházának ellenőrizetlen szellőztetése:
A forgattyúház légtelenítő tömlőjében van egy visszacsapó szelep a fojtószelep és a szívócső között. Ez megakadályozza, hogy a turbó túlnyomást fújjon a forgattyúház szellőzőrendszerébe. Teljes terhelés esetén ez a nyomáscsökkentő szelep zárva marad, és a forgattyúház nyomása túl magasra emelkedne. Emiatt a turbó szívóoldalára egy további olajleválasztó tömlővel van rögzítve.
7. kompresszoros motor vezérelt forgattyúház-szellőztető rendszere:
A szelepfedélhez vezető tömlő lehetővé teszi a forgattyúház szellőzését. A nyomásszabályozó szelep két visszacsapó szeleppel nagyobb negatív nyomást tesz lehetővé az olajleválasztó számára. Hátránya, hogy ez a rendszer bonyolult.
Olajleválasztók:
A gyártók olajleválasztókat használnak, hogy megakadályozzák a motorolaj beszívását a forgattyúház-szellőzőn keresztül a befúvó gázokkal a szívócsatornába. Olajleválasztó nélkül az olyan alkatrészek, mint a légtömeg-mérő, a turbó, a szelepek és a katalizátor vagy a részecskeszűrő szennyeződhetnek vagy megsérülhetnek. Ahogy a neve is sugallja, az olajleválasztó szétválasztja a levegőt és az olajmaradványokat. Az olajleválasztók különböző változatokban kaphatók: ciklon, labirintus és elektrolitikus olajleválasztó. Ezt a három változatot a következő bekezdések ismertetik.
Ciklon olajleválasztó:
A ciklon olajleválasztó a levegő örvénylésével választja el az olajat és a levegőt a forgattyúház gőzeiben. Az örvénylés során fellépő centrifugális erő hatására a nehezebb olajrészecskék a ház belsejébe lökődnek.
A megmaradt olajcseppek egy tömlőn keresztül visszakerülnek a forgattyúházba. A levegő a rugóerővel szemben felfelé nyomja a nyomásszabályozó szelepet, és a motor beömlőnyílásába kerül. A képen látjuk, hogy a turbó ezt a levegőt szívja.
A nyomásszabályozó szelep zár, ha vákuum keletkezik a forgattyúházban, például ha a turbó sok levegőt szív be. A túl nagy vákuum a forgattyúházban károsíthatja a tömítéseket és a tömítéseket.
Labirintus olajleválasztó:
A labirintusos olajleválasztót gyakran ciklonleválasztóval kombinálják. A labirintus olajleválasztóban a forgattyúház gőzei ütköznek a terelőlemezekkel. Az olajcseppek elválik a levegőtől és visszahullanak a forgattyúházba. A maradék olajmaradványt ezután a ciklonleválasztóban elválasztják a gőztől.
A megnövekedett forgattyúháznyomás és a túlzott forgattyúház-gőz esetén, például a dugattyúgyűrűk túlzott kopása miatt, a nyomáshatároló szelep kinyílik, hogy megakadályozza a forgattyúház nyomásának túl magasra emelkedését.
Az alábbi képeken egy 2.0 TDI VW motor szelepfedele látható. Mindkét típusú olajleválasztó a szelepfedélbe van szerelve.
Az alábbi képeken a labirintus és a ciklon olajleválasztó helyzete látható. A forgattyúház gőze a labirintusban (balra) köt ki. A labirintusban a durva olajmaradványokat leválasztják az áramló levegőtől. A labirintusból a forgattyúház-gőz a ciklon szakaszba kerül, hogy eltávolítsa az utolsó olajmaradványokat a levegőből.
Elektrosztatikus olajleválasztó:
A korábban említett olajleválasztók nem érnek el 100%-os hatékony elválasztást. Ha a forgattyúház-gőz alacsony fordulatszámon halad át az ilyen típusú olajleválasztókon, amint az alacsony fordulatszámon előfordulhat, kis olajcseppek továbbra is a gőzben maradnak. Az elektrosztatikus olajleválasztó ezeket a kis cseppeket is eltávolítja a forgattyúház gőzeiből. A megtisztított forgattyúház-gőz kevesebb mint egy százalékát tartalmazza a tisztítatlan forgattyúházgőzbe bejutott olajnak.
A következő ábra az elektrosztatikus olajleválasztót mutatja.
A nagy feszültség a legkisebb olajcseppeket is mágnesessé teszi, így azok beleragadnak a szeparátorba. Ily módon az olaj elválik a levegőtől.
A ház egy transzformátort tartalmaz, amely a 12 vagy 24 voltos fedélzeti feszültséget (személy- vagy haszongépjárműben) 9-12 kilovoltos magas feszültséggé alakítja át.
Elektromos fűtés a forgattyúház szellőzéséhez:
A forgattyúház gőze vízgőzt tartalmaz. Az „elfújó gázok” részben már leírták, hogy literenként körülbelül egy kg vízgőz szabadul fel, amelynek egy része a dugattyúgyűrűk mentén a forgattyúházba kerül. Hideg motornál, ahol a forgattyúház szellőzőnyílásának hőmérséklete 70 Celsius-fok alatt van, a vízgőz vízként lecsapódik. Sok hidegindítás és rövid utazás esetén nagy mennyiségű víz gyűlik össze a motorblokkban.
Amíg a motor jár, a nedvesség egy része elpárolog, és a gőz a forgattyúház-szellőzőn keresztül távozik. A forgattyúház gőze lecsapódik a motoralkatrészek hidegebb részein, beleértve a forgattyúház légtelenítő tömlőit is. Annak érdekében, hogy a tömlőben lévő gőz ne fagyjon meg alacsony külső levegő hőmérsékleten, sok autógyártó egy vagy több fűtőelemet szerel be a forgattyúház légtelenítő tömlőjébe.
A fűtést az ECU aktiválja hidegindításkor.
Fűtőelem nélküli motoroknál, vagy ahol a fűtés nem működik, előfordulhat, hogy a légtelenítő tömlő lefagy. Ezen a helyen dugulás lép fel. Ekkor a forgattyúsház nyomása jelentősen megnő. A megnövekedett forgattyúháznyomás következtében olajszivárgás léphet fel a főtengely tömítésen vagy a tömítéseken (szelepfedél vagy olajteknő tömítés) keresztül.
Azok a motorok, amelyek nem érik el kellőképpen az üzemi hőmérsékletet, az olajteknőben lévő víz megfagyását okozhatják. Mivel az olaj úszik a vízen, a jég akadályozza az olaj áramlását az olajszűrőbe. Az alacsony olajnyomás károsítja a motort. Az ebben a bekezdésben leírt elektromos fűtés nem jelent megoldást: a fűtés megakadályozza a forgattyúház szellőzőtömlőinek befagyását, amelyek a motortér tetején helyezkednek el. Annak elkerülése érdekében, hogy sok víz gyűljön össze a forgattyúházban, érdemes gyakran hagyni a motort felmelegedni úgy, hogy hosszú utakat teszünk, nem halogatjuk a karbantartási időközöket, és lehetőleg kerüljük a rövid, néhány kilométeres utakat.
Gyakori forgattyúház szellőzési problémák:
- Eltömődött a forgattyúház szellőzése: a forgattyúházban nagy nyomás keletkezik, ami akadályozza a motor működését. Azokban a motorokban, amelyekben sok fehér iszap van (nedves olajmaradványok, amelyek a mindig rövid utakon, ahol a motor soha nem éri el az üzemi hőmérsékletet, vagy a hibás termosztát miatt), teljesen eltömődhet a forgattyúház szellőzése. A tömlők ekkor tele vannak iszappal, és télen megfagyhatnak (mivel a fehér iszap gyakran nedvességből áll). Ha ez megtörténik, a tömlők spontán összeeshetnek.
- Repedt tömlők: az olaj megtámadja a gumit. A forgattyúház füstje olajmaradványokat tartalmaz, és a szívócsövek gyakran gumiból készülnek. Ahogy ezek a tömlők öregednek, elszakadhatnak. Ezek a tömlők gyakran úgy érzik, hogy előre rágják a rágógumit, és azt jelzik, hogy ki kell őket cserélni.
- A forgattyúház elszakadt szellőzőtömlője kellemetlen olajszagot okozhat a motortérben és ezáltal a belső térben is. A motor hamis levegőt is fog szívni, mert a beszívott többletlevegőt nem mérte a légtömegmérő. A felesleges levegő miatt a motor szabálytalanul járhat, több üzemanyagot fogyaszthat, és a motor jelzőfénye kigyulladhat.
- A motor szennyeződése: a forgattyúház gőzei az olajleválasztók ellenére is tartalmazhatnak kis olajcseppeket. Ez beszennyezheti a motor szívócsatornáját, beleértve a fojtószelepházat és a szívószelepeket.
- Fokozott forgattyúháznyomás: Ez nem magával a forgattyúház szellőzésével probléma, de a szellőzésen keresztül megfigyelhető. Ha sok levegőt fújnak át a forgattyúház szellőzőjén, egy vagy több (kompressziós) dugattyúgyűrű vagy a hengerfal megsérülhet. A keverék a dugattyúgyűrűkön túl a forgattyúházba szivárog a kompressziós löket (átfújás) során. Ahhoz, hogy biztosan megtudjuk, az ok a dugattyúgyűrűkben kereshető-e, kompressziós próbát vagy hengerszivárgási tesztet kell végezni. Az ettől szenvedő motorban a motorolaj szennyeződik és gyorsabban öregszik az üzemanyag és az égési gázok miatt.
