Soggetti:
- Ventilazione del basamento in generale
- Valvola di ventilazione del basamento
- Gas di ricircolo
- Versioni di ventilazione del basamento e ventilazione del basamento
- Separatori d'olio
- Riscaldamento elettrico per la ventilazione del basamento
- Problemi comuni di ventilazione del basamento
Ventilazione basamento generale:
La ventilazione del basamento è un sistema che scarica i fumi dal basamento al collettore di aspirazione del motore. La coppa dell'olio contiene oltre all'olio motore anche aria. Quest'aria è miscelata con vapori d'olio e una quantità minima di gas di combustione che passano attraverso le fasce elastiche del motore carrettiere finire. Li chiamiamo gas “blow by”. Questo vapore non deve essere rilasciato nell'aria esterna. Se questo viene fatto deliberatamente, come in passato con i vecchi motori, si parla di ventilazione negativa del basamento. Questo però è dannoso per l'ambiente, i fumi sono costituiti da residui di combustione, vapore acqueo e vapori di benzina.
Al giorno d'oggi i vapori vengono convogliati al tratto di aspirazione del motore tramite tubi flessibili e tubazioni (visibili nell'immagine sotto). I vapori del basamento vengono così aspirati nel motore e partecipano poi al processo di combustione. Dopo che sono stati bruciati, non sono più dannosi. Chiamiamo la ventilazione del basamento completamente chiusa “ventilazione positiva del basamento”, abbreviata in PCV. La ventilazione positiva del basamento è dotata di una cosiddetta valvola PCV, che regola la pressione nel basamento.
La ventilazione del basamento e la ventilazione del basamento vengono spesso confuse. Esiste una differenza essenziale tra la ventilazione del basamento e la deaerazione del basamento:
- durante la ventilazione del basamento, i vapori del basamento vengono rimossi e viene fornita aria fresca;
- Con la ventilazione del basamento vengono aspirati solo i vapori del basamento.
Valvola di ventilazione del basamento:
La ventilazione del basamento è sia una valvola di ritegno che una valvola di controllo della pressione, che scarica la pressione in eccesso dalla ventilazione del basamento all'aspirazione del motore, ma si chiude nella direzione opposta. Nella maggior parte dei casi, la valvola di ventilazione del basamento è progettata come valvola a membrana caricata a molla che mantiene la pressione negativa nel basamento a circa 0,02-0,03 bar rispetto alla pressione dell'aria esterna.
Quando si apre questa valvola PCV, i vapori acquei e i gas di scarico vengono assorbiti nell'aria in ingresso e co-combusti nel cilindro.
La valvola di ventilazione del basamento è collegata da un lato all'aria esterna e dall'altro al collettore di aspirazione. L'obiettivo è mantenere una pressione bassa e costante nel basamento con pressioni variabili nel collettore di aspirazione.
- Al minimo la pressione nel collettore di aspirazione è bassa (pressione negativa). La valvola è quasi chiusa;
- Quando si accelera, la valvola a farfalla viene aperta leggermente e quindi la pressione dell'aria nel collettore di aspirazione aumenta (meno vuoto). La valvola si apre un po' di più.
Quando la valvola viene aperta, il disco di tenuta si muove verso l'alto contro la forza della molla. Il passaggio risulta così maggiorato per consentire di scaricare in ingresso una maggiore quantità di vapori del basamento.
Gas di trafilamento:
I gas che entrano nel basamento dalla camera di combustione sono chiamati gas di trafilamento. I gas di trafilamento possono penetrare nel basamento in molti modi. Fattori come il gioco del pistone, lo stato delle fasce elastiche, l'ovalità e l'usura della parete del cilindro influiscono maggiormente sulla quantità di gas di trafilamento prodotti da un motore.
Durante la combustione per ogni litro di carburante viene prodotto circa un kg di vapore acqueo, parte del quale finisce nel basamento lungo le fasce elastiche.
Durante il riscaldamento di un motore freddo e di una miscela ricca con accelerazione, si creano la maggior parte dei gas di trafilamento, causando la fine del carburante incombusto o bruciato in modo incompleto nel basamento. I gas di spurgo sono costituiti dal 10 al 40% di olio e il resto è costituito da gas come H20, CO, Co2, HC e NOx.
Versioni di ventilazione del basamento e ventilazione del basamento:
Le immagini mostrano una parte del blocco motore in cui è riconoscibile la tipologia di ventilazione del basamento. I componenti della ventilazione del basamento sono indicati da simboli pneumatici.
La legenda mostra il significato dei simboli.
Ogni tipologia di ventilazione del basamento è numerata (da 1 a 7).
1. ventilazione non regolata del basamento con scarico per la valvola gas:
Lo sfiato del basamento è costituito da un separatore d'olio e da un tubo flessibile per il tubo dell'aria tra il filtro dell'aria e la valvola a farfalla. Questa è la versione più semplice della ventilazione del basamento che incontriamo nelle autovetture. Ci sono molti svantaggi in questa costruzione:
– i vapori del basamento possono provocare il misuratore della massa d'aria inquinare;
– la depressione nel basamento dipende dalla resistenza del filtro dell'aria.
2. ventilazione del basamento con valvola di non ritorno anteriore e strozzatura dopo la valvola a farfalla:
Rispetto al numero 1 (sopra), la ventilazione è migliore, perché a carico parziale c'è un migliore flusso d'aria sulla valvola a farfalla. Uno svantaggio è che la costruzione è più complicata del numero 1.
3. ventilazione del basamento con cambio di direzione del flusso nel tubo di ventilazione:
Il grande vantaggio è che ciò comporta la ventilazione del basamento e non solo la deaerazione. Gli svantaggi sono che è necessario un secondo separatore d'olio e che il flusso d'aria nel separatore d'olio è invertito.
4. ventilazione regolata del basamento con scarico dopo la valvola gas:
Poiché questa versione si trova dopo la valvola a farfalla, nella ventilazione del basamento si verifica una maggiore depressione (maggiore effetto di aspirazione). È quindi necessario un regolatore di pressione. Tra il separatore d'olio e il tubo di ingresso si trova un regolatore di pressione che si apre solo ad una determinata pressione nel basamento. Senza sovrappressione nel basamento il regolatore di pressione è chiuso.
5. sistema di ventilazione regolata del basamento con scarico per la valvola gas:
Vediamo anche in questa versione il regolatore di pressione. L'aggiunta in questo sistema è il tubo flessibile tra il tubo di aspirazione dell'aria davanti alla valvola a farfalla e il collegamento sul coperchio della valvola. Ciò rende possibile la ventilazione. Lo svantaggio è che sopra la valvola a farfalla c'è aria falsa.
6. Ventilazione incontrollata del basamento di un motore sovralimentato:
Nel tubo di sfiato del basamento tra la valvola a farfalla e il collettore di aspirazione è presente una valvola di ritegno. Ciò impedisce al turbo di soffiare una pressione eccessiva nel sistema di ventilazione del basamento. In condizioni di pieno carico, questa valvola limitatrice di pressione rimarrebbe chiusa e la pressione nel basamento aumenterebbe troppo. Per questo motivo sul lato di aspirazione del turbo è collegato un separatore d'olio aggiuntivo con un tubo flessibile.
7. sistema di ventilazione controllata del basamento di un motore sovralimentato:
Il tubo flessibile collegato al coperchio della valvola consente la ventilazione del basamento. La valvola di controllo della pressione con due valvole di ritegno consente una pressione negativa più elevata per il separatore d'olio. Lo svantaggio è che questo sistema è complesso.
Separatori d'olio:
Per evitare che l'olio motore venga risucchiato con i gas di trafilamento nel canale di aspirazione attraverso la ventilazione del basamento, i produttori utilizzano separatori d'olio. Senza separatore d'olio componenti come il misuratore della massa d'aria, il turbo, le valvole, il catalizzatore o il filtro antiparticolato potrebbero sporcarsi o danneggiarsi. Come suggerisce il nome, il separatore d'olio separa l'aria dai residui d'olio. I separatori d'olio sono disponibili in diverse versioni: ciclone, labirinto ed elettrolitico. Queste tre versioni sono descritte nei paragrafi seguenti.
Separatore d'olio a ciclone:
Il separatore d'olio a ciclone separa l'olio e l'aria nei vapori del basamento facendo vorticare l'aria. La forza centrifuga creata durante il movimento vorticoso fa sì che le particelle d'olio più pesanti vengano scagliate contro l'interno dell'alloggiamento.
Le gocce d'olio rimanenti vengono restituite al basamento tramite un tubo flessibile. L'aria spinge la valvola di controllo della pressione verso l'alto contrastando la forza della molla e viene alimentata all'aspirazione del motore. Nell'immagine vediamo che il turbo aspira quest'aria.
La valvola di controllo della pressione si chiude quando rischia di formarsi una depressione nel basamento, ad esempio quando il turbo aspira molta aria. Una depressione troppo elevata nel basamento potrebbe danneggiare guarnizioni e paraoli.
Separatore d'olio a labirinto:
Un separatore d'olio a labirinto è spesso combinato con un separatore a ciclone. Nel separatore olio a labirinto i vapori del basamento collidono con i deflettori. Le goccioline d'olio vengono separate dall'aria e ricadono nel basamento. I restanti residui d'olio vengono poi separati dal vapore nel separatore a ciclone.
In caso di aumento della pressione nel basamento e di vapori eccessivi nel basamento, ad esempio a causa dell'eccessiva usura delle fasce elastiche, la valvola limitatrice di pressione si apre per impedire un aumento eccessivo della pressione nel basamento.
Le immagini sottostanti mostrano un coperchio della valvola di un motore VW 2.0 TDI. Entrambi i tipi di separatori d'olio sono montati nel coperchio della valvola.
Le immagini sottostanti mostrano le posizioni dei separatori d'olio a labirinto e a ciclone. I vapori del basamento finiscono nel labirinto (a sinistra). Nel labirinto i residui grossolani dell'olio vengono separati dall'aria che scorre. Dal labirinto i vapori del basamento finiscono nella sezione ciclonica per eliminare dall'aria gli ultimi residui di olio.
Separatore d'olio elettrostatico:
I separatori d'olio menzionati in precedenza non raggiungono una separazione efficace al 100%. Se i vapori del basamento passano attraverso questi tipi di separatori d'olio a bassa velocità, come può accadere a basse velocità, rimangono ancora piccole goccioline d'olio nei vapori. Il separatore d'olio elettrostatico rimuove anche queste piccole goccioline dai vapori del basamento. I vapori del basamento puliti contengono meno dell'XNUMX% dell'olio penetrato nei vapori del basamento non puliti.
La figura seguente mostra il separatore d'olio elettrostatico.
L'alta tensione rende magnetiche anche le goccioline d'olio più piccole, in modo che rimangano attaccate al separatore. In questo modo l'olio viene separato dall'aria.
L'alloggiamento contiene un trasformatore che converte la tensione di bordo di 12 o 24 volt (in un veicolo passeggeri o commerciale) in un'alta tensione da 9 a 12 kilovolt.
Riscaldamento elettrico per la ventilazione del basamento:
Il vapore del basamento contiene vapore acqueo. Nel capitolo “Gas di ricircolo” è già stato descritto che per ogni litro di carburante viene rilasciato circa un kg di vapore acqueo, una parte del quale finisce nel basamento lungo le fasce elastiche. Con un motore freddo in cui la temperatura nello sfiato del basamento è inferiore a 70 gradi Celsius, il vapore acqueo si condenserà sotto forma di acqua. In caso di numerose partenze a freddo e viaggi brevi, nel blocco motore si accumula una grande quantità di acqua.
Mentre il motore è in funzione, parte dell'umidità evapora e il vapore viene eliminato attraverso lo sfiatatoio del basamento. Il vapore del basamento si condensa sulle parti più fredde dei componenti del motore, compresi i tubi di sfiato del basamento. Per evitare che il vapore nel tubo si congeli a basse temperature dell'aria esterna, molti produttori di automobili installano uno o più elementi riscaldanti in un tubo di sfiato del basamento.
Il riscaldamento viene attivato dall'ECU durante un avviamento a freddo.
Sui motori senza elemento riscaldante o nei quali il riscaldamento non funziona, esiste la possibilità che il tubo di sfiato si congeli. Si verifica un blocco in quella posizione. La pressione nel basamento diventa quindi notevolmente più elevata. A causa dell'aumento della pressione del basamento, possono verificarsi perdite d'olio attraverso la guarnizione dell'albero motore o le guarnizioni (coperchio valvola o guarnizione della coppa dell'olio).
I motori che non raggiungono sufficientemente la temperatura di esercizio possono causare il congelamento dell'acqua nella coppa dell'olio. Poiché l'olio galleggia sull'acqua, il ghiaccio blocca il flusso dell'olio nel filtro dell'olio. Una bassa pressione dell'olio provoca danni al motore. Il riscaldamento elettrico descritto in questo paragrafo non rappresenta una soluzione: il riscaldamento impedisce il congelamento dei tubi di ventilazione del basamento che potrebbero trovarsi nella parte superiore del vano motore. Per evitare che si raccolga molta acqua nel basamento, è buona norma lasciare scaldare spesso il motore effettuando lunghi viaggi, non posticipando gli intervalli di manutenzione ed evitando il più possibile viaggi brevi di pochi chilometri.
Problemi comuni di ventilazione del basamento:
- Ventilazione del basamento intasata: nel basamento si accumula alta pressione che ostacola il funzionamento del motore. Nei motori con molta morchia bianca (residui di olio con umidità, causati dalla guida sempre su brevi tragitti dove il motore non raggiunge mai la temperatura di esercizio, o da un termostato difettoso), la ventilazione del basamento può ostruirsi completamente. I tubi sono quindi pieni di fango e possono congelare in inverno (perché il fango bianco è spesso costituito da umidità). Se ciò accade, i tubi possono collassare spontaneamente.
- Tubi crepati: l'olio attacca la gomma. I fumi del basamento contengono residui di olio e i tubi di aspirazione sono spesso in gomma. Man mano che questi tubi invecchiano possono strapparsi. Questi tubi spesso sembrano gomme da masticare in anticipo e indicano che devono essere sostituiti.
- Un tubo di ventilazione del basamento strappato può causare uno sgradevole odore di olio nel vano motore e quindi anche nell'abitacolo. Il motore aspirerà anche aria falsa, perché l'aria in eccesso aspirata non è stata misurata dal misuratore della massa d'aria. L'aria in eccesso può causare un funzionamento irregolare del motore, un consumo maggiore di carburante e l'accensione della spia del motore.
- Contaminazione del motore: nonostante i separatori d'olio, i vapori del basamento possono contenere ancora piccole gocce d'olio. Ciò può contaminare il tratto di aspirazione del motore, compreso il corpo farfallato e le valvole di aspirazione.
- Aumento della pressione del basamento: questo non è un problema della ventilazione del basamento in sé, ma può essere osservato attraverso la ventilazione. Se viene soffiata molta aria attraverso la ventilazione del basamento, uno o più segmenti del pistone (di compressione) o la parete del cilindro potrebbero danneggiarsi. La miscela fuoriesce attraverso le fasce elastiche nel basamento durante la corsa di compressione (blow by). Per sapere con certezza se la causa è da ricercare nelle fasce elastiche, è necessario effettuare una prova di compressione o una prova di tenuta del cilindro. In un motore che ne soffre, l'olio motore verrà contaminato e invecchierà più rapidamente a causa del carburante e dei gas di combustione.
