Przedmioty:
- Ogólnie o wentylacji skrzyni korbowej
- Zawór odpowietrzający skrzynię korbową
- Przedmuchane gazy
- Wersje wentylacji skrzyni korbowej i wentylacji skrzyni korbowej
- Separatory oleju
- Ogrzewanie elektryczne wentylacji skrzyni korbowej
- Typowe problemy z wentylacją skrzyni korbowej
Informacje ogólne dotyczące wentylacji skrzyni korbowej:
Wentylacja skrzyni korbowej to system odprowadzający spaliny ze skrzyni korbowej do kolektora dolotowego silnika. Oprócz oleju silnikowego w misce olejowej znajduje się również powietrze. Powietrze to miesza się z oparami oleju i minimalną ilością gazów spalinowych, które przechodzą przez pierścienie tłokowe w silniku furman skończyć. Nazywamy je gazami „przedmuchowymi”. Opary te nie mogą być uwalniane do powietrza zewnętrznego. Jeśli robi się to celowo, jak miało to miejsce w przeszłości w przypadku starych silników, nazywamy to ujemną wentylacją skrzyni korbowej. Jest to jednak niekorzystne dla środowiska, opary składają się z pozostałości spalania, pary wodnej i oparów benzyny.
Obecnie opary kierowane są do układu dolotowego silnika za pomocą węży i rur (widoczne na poniższym obrazku). Opary ze skrzyni korbowej są w ten sposób zasysane do silnika i biorą udział w procesie spalania. Po spaleniu nie są już szkodliwe. Całkowicie zamkniętą wentylację skrzyni korbowej nazywamy „pozytywną wentylacją skrzyni korbowej”, w skrócie PCV. Dodatnia wentylacja skrzyni korbowej wyposażona jest w tzw. zawór PCV, który reguluje ciśnienie w skrzyni korbowej.
Wentylacja skrzyni korbowej i wentylacja skrzyni korbowej są często mylone. Istnieje zasadnicza różnica pomiędzy wentylacją skrzyni korbowej a odpowietrzaniem skrzyni korbowej:
- podczas wentylacji skrzyni korbowej opary skrzyni korbowej są usuwane i dostarczane jest świeże powietrze;
- W przypadku wentylacji skrzyni korbowej odsysane są wyłącznie opary ze skrzyni korbowej.
Zawór odpowietrzający skrzynię korbową:
Wentylacja skrzyni korbowej jest zarówno zaworem zwrotnym, jak i zaworem regulującym ciśnienie, który odprowadza nadmiar ciśnienia z wentylacji skrzyni korbowej do wlotu silnika, ale zamyka się w przeciwnym kierunku. W większości przypadków zawór odpowietrzający skrzyni korbowej jest zaprojektowany jako zawór membranowy obciążony sprężyną, który utrzymuje podciśnienie w skrzyni korbowej na poziomie około 0,02 do 0,03 bara w porównaniu z ciśnieniem powietrza zewnętrznego.
Po otwarciu tego zaworu PCV para wodna i przedmuchane gazy są absorbowane w powietrzu wlotowym i współspalane w cylindrze.
Zawór odpowietrzający skrzynię korbową jest podłączony z jednej strony do powietrza zewnętrznego, a z drugiej do kolektora dolotowego. Celem jest utrzymanie niskiego, stałego ciśnienia w skrzyni korbowej przy zmieniającym się ciśnieniu w kolektorze dolotowym.
- Na biegu jałowym ciśnienie w kolektorze dolotowym jest niskie (podciśnienie). Zawór jest prawie zamknięty;
- Przy przyspieszaniu przepustnica lekko się otwiera i wtedy wzrasta ciśnienie powietrza w kolektorze dolotowym (mniejsze podciśnienie). Zawór otwiera się nieco szerzej.
Po otwarciu zaworu krążek uszczelniający przesuwa się do góry, pokonując siłę sprężyny. W ten sposób kanał zostaje zwiększony, aby umożliwić odprowadzanie większej ilości oparów ze skrzyni korbowej do wlotu.
Przedmuchane gazy:
Gazy dostające się do skrzyni korbowej z komory spalania nazywane są gazami przedmuchowymi. Przedmuchane gazy mogą przedostawać się do skrzyni korbowej na wiele sposobów. Czynniki takie jak luz tłokowy, stan pierścieni tłokowych oraz owalność i zużycie ścianek cylindra mają największy wpływ na ilość przedmuchów wytwarzanych przez silnik.
Podczas spalania na litr paliwa wytwarza się około XNUMX kg pary wodnej, której część trafia do skrzyni korbowej wzdłuż pierścieni tłokowych.
Podczas rozgrzewania zimnego silnika i bogatej mieszanki podczas przyspieszania powstaje większość przedmuchów, przez co niespalone lub niecałkowicie spalone paliwo trafia do skrzyni korbowej. Gazy przedmuchowe składają się z 10 do 40% oleju, a pozostałą część stanowią gazy takie jak H20, CO, Co2, HC i NOx.
Wersje wentylacji skrzyni korbowej i wentylacji skrzyni korbowej:
Na zdjęciach widać fragment bloku silnika, w którym można rozpoznać rodzaj wentylacji skrzyni korbowej. Elementy wentylacji skrzyni korbowej są oznaczone symbolami pneumatycznymi.
Legenda ukazuje znaczenie symboli.
Każdy rodzaj wentylacji skrzyni korbowej jest ponumerowany (od 1 do 7).
1. nieregulowana wentylacja skrzyni korbowej z spustem dla zaworu gazowego:
Odpowietrznik skrzyni korbowej składa się z separatora oleju i węża prowadzącego do przewodu powietrza pomiędzy filtrem powietrza a przepustnicą. To najprostsza wersja wentylacji skrzyni korbowej, z jaką spotykamy się w samochodach osobowych. Taka konstrukcja ma wiele wad:
– opary ze skrzyni korbowej mogą powodować miernik masy powietrza zanieczyszczać;
– podciśnienie w skrzyni korbowej zależy od oporu filtra powietrza.
2. odpowietrzenie skrzyni korbowej z zaworem zwrotnym z przodu i ograniczeniem za przepustnicą:
W porównaniu z numerem 1 (powyżej) jest lepsza wentylacja, ponieważ przy częściowym obciążeniu przepływ powietrza przez przepustnicę jest lepszy. Wadą jest to, że konstrukcja jest bardziej skomplikowana niż numer 1.
3. wentylacja skrzyni korbowej ze zmianą kierunku przepływu w rurze wentylacyjnej:
Dużym plusem jest to, że obejmuje to wentylację skrzyni korbowej, a nie tylko odpowietrzanie. Wadą jest to, że wymagany jest drugi oddzielacz oleju i przepływ powietrza w oddzielaczu oleju jest odwrócony.
4. regulowana wentylacja skrzyni korbowej z spustem za zaworem gazowym:
Ponieważ ta wersja jest umieszczona za przepustnicą, w wentylacji skrzyni korbowej występuje większe podciśnienie (większy efekt ssania). Dlatego potrzebny jest regulator ciśnienia. Pomiędzy oddzielaczem oleju a rurą wlotową znajduje się regulator ciśnienia, który otwiera się tylko przy określonym ciśnieniu w skrzyni korbowej. Bez nadciśnienia w skrzyni korbowej regulator ciśnienia jest zamknięty.
5. regulowany układ wentylacji skrzyni korbowej z wylotem na zawór gazowy:
W tej wersji widzimy także regulator ciśnienia. Dodatkiem w tym układzie jest wąż łączący rurę dolotową powietrza przed przepustnicą z przyłączem na pokrywie zaworów. Dzięki temu możliwa jest wentylacja. Wadą jest to, że nad przepustnicą znajduje się fałszywe powietrze.
6. Niekontrolowana wentylacja skrzyni korbowej silnika doładowanego:
W wężu odpowietrzającym skrzynię korbową, pomiędzy przepustnicą a kolektorem dolotowym, znajduje się zawór zwrotny. Zapobiega to przedostawaniu się przez turbosprężarkę nadmiernego ciśnienia do układu wentylacji skrzyni korbowej. W warunkach pełnego obciążenia ten ciśnieniowy zawór bezpieczeństwa pozostałby zamknięty, a ciśnienie w skrzyni korbowej wzrosłoby do zbyt wysokiego poziomu. Z tego powodu po stronie ssącej turbosprężarki zamontowany jest dodatkowy separator oleju z wężem.
7. układ kontrolowanej wentylacji skrzyni korbowej silnika doładowanego:
Wąż prowadzący do pokrywy zaworów umożliwia wentylację skrzyni korbowej. Zawór regulacji ciśnienia z dwoma zaworami zwrotnymi umożliwia uzyskanie wyższego podciśnienia w odolejaczu. Wadą jest to, że system ten jest skomplikowany.
Separatory oleju:
Aby zapobiec zasysaniu oleju silnikowego do kanału dolotowego przez wentylację skrzyni korbowej wraz z przedmuchami, producenci stosują separatory oleju. Bez separatora oleju elementy takie jak przepływomierz powietrza, turbosprężarka, zawory i katalizator lub filtr cząstek stałych mogłyby zostać zanieczyszczone lub uszkodzone. Jak sama nazwa wskazuje, separator oleju oddziela pozostałości powietrza i oleju. Odolejacze dostępne są w różnych wersjach: odolejacze cyklonowe, labiryntowe i elektrolityczne. Te trzy wersje opisano w poniższych akapitach.
Cyklonowy separator oleju:
Cyklonowy separator oleju oddziela olej i powietrze w oparach skrzyni korbowej poprzez wirowanie powietrza. Siła odśrodkowa powstająca podczas zawirowania powoduje, że cięższe cząsteczki oleju są wyrzucane na wnętrze obudowy.
Krople oleju, które pozostają, wracają do skrzyni korbowej za pomocą węża. Powietrze wypycha zawór regulacji ciśnienia do góry, pokonując siłę sprężyny i doprowadzane jest do wlotu silnika. Na zdjęciu widzimy że turbo zasysa to powietrze.
Zawór kontroli ciśnienia zamyka się, gdy w skrzyni korbowej grozi powstanie podciśnienia, na przykład gdy turbosprężarka zasysa dużo powietrza. Zbyt wysokie podciśnienie w skrzyni korbowej może spowodować uszkodzenie uszczelek i uszczelek.
Labiryntowy separator oleju:
Labiryntowy separator oleju często łączony jest z separatorem cyklonowym. W labiryntowym separatorze oleju opary skrzyni korbowej zderzają się z przegrodami. Krople oleju oddzielają się od powietrza i opadają z powrotem do skrzyni korbowej. Pozostałe pozostałości oleju są następnie oddzielane od pary w separatorze cyklonowym.
W przypadku zwiększonego ciśnienia w skrzyni korbowej i nadmiernej ilości oparów ze skrzyni korbowej, na przykład na skutek nadmiernego zużycia pierścieni tłokowych, zawór ograniczający ciśnienie otwiera się, aby zapobiec zbyt wysokiemu wzrostowi ciśnienia w skrzyni korbowej.
Poniższe zdjęcia przedstawiają pokrywę zaworów z silnika 2.0 TDI VW. Oba typy odolejaczy montowane są w pokrywie zaworów.
Poniższe zdjęcia przedstawiają położenie labiryntowego i cyklonowego separatora oleju. Opary ze skrzyni korbowej trafiają do labiryntu (po lewej). W labiryncie gruboziarniste pozostałości oleju oddzielane są od przepływającego powietrza. Z labiryntu opary ze skrzyni korbowej trafiają do sekcji cyklonu, gdzie usuwane są z powietrza ostatnie pozostałości oleju.
Elektrostatyczny separator oleju:
Wspomniane wcześniej separatory oleju nie zapewniają 100% skutecznej separacji. Jeśli opary ze skrzyni korbowej przechodzą przez tego typu separatory oleju przy niskiej prędkości, co może się zdarzyć przy niskich prędkościach, w oparach nadal pozostają małe kropelki oleju. Elektrostatyczny separator oleju usuwa również te małe kropelki z oparów skrzyni korbowej. Oczyszczone opary ze skrzyni korbowej zawierają mniej niż jeden procent oleju, który przedostał się do nieoczyszczonych oparów ze skrzyni korbowej.
Poniższy rysunek przedstawia elektrostatyczny separator oleju.
Wysokie napięcie sprawia, że nawet najmniejsze kropelki oleju stają się magnetyczne, dzięki czemu przyklejają się do separatora. W ten sposób olej oddziela się od powietrza.
Obudowa zawiera transformator, który przekształca napięcie pokładowe 12 lub 24 woltów (w pojeździe osobowym lub użytkowym) na wysokie napięcie od 9 do 12 kilowoltów.
Ogrzewanie elektryczne wentylacji skrzyni korbowej:
Opary ze skrzyni korbowej zawierają parę wodną. W rozdziale „Przedmuchy” opisano już, że na litr paliwa wydziela się około 70 kg pary wodnej, której część trafia do skrzyni korbowej wzdłuż pierścieni tłokowych. W przypadku zimnego silnika, w którym temperatura w odpowietrzniku skrzyni korbowej jest niższa niż XNUMX stopni Celsjusza, para wodna będzie skraplać się w postaci wody. Przy częstym uruchamianiu zimnego silnika i krótkich podróżach w bloku silnika gromadzi się duża ilość wody.
Podczas pracy silnika część wilgoci odparowuje, a opary są usuwane przez odpowietrznik skrzyni korbowej. Opary ze skrzyni korbowej skraplają się na zimniejszych częściach silnika, w tym na wężach odpowietrzających skrzynię korbową. Aby zapobiec zamarzaniu oparów w wężu przy niskich temperaturach zewnętrznych, wielu producentów samochodów montuje jeden lub więcej elementów grzejnych w wężu odpowietrzającym skrzynię korbową.
Ogrzewanie jest włączane przez ECU podczas zimnego rozruchu.
W silnikach bez elementu grzejnego lub w których ogrzewanie nie działa, istnieje ryzyko zamarznięcia węża odpowietrzającego. W tym miejscu pojawia się blokada. Ciśnienie w skrzyni korbowej staje się wówczas znacznie wyższe. W wyniku zwiększonego ciśnienia w skrzyni korbowej może nastąpić wyciek oleju przez uszczelkę wału korbowego lub uszczelki (pokrywę zaworów lub uszczelkę miski olejowej).
Silniki, które nie osiągnęły wystarczającej temperatury roboczej, mogą spowodować zamarznięcie wody w misce olejowej. Ponieważ olej unosi się na wodzie, lód blokuje przepływ oleju do filtra oleju. Niskie ciśnienie oleju powoduje uszkodzenie silnika. Ogrzewanie elektryczne opisane w tym paragrafie nie stanowi rozwiązania: ogrzewanie zapobiega zamarzaniu przewodów wentylacyjnych skrzyni korbowej, które mogą znajdować się w górnej części komory silnika. Aby zapobiec gromadzeniu się dużej ilości wody w skrzyni korbowej, dobrze jest często pozwalać silnikowi się rozgrzać, odbywając długie podróże, nie odkładając okresów międzyobsługowych i unikając w miarę możliwości krótkich, kilkukilometrowych tras.
Typowe problemy z wentylacją skrzyni korbowej:
- Zatkana wentylacja skrzyni korbowej: w skrzyni korbowej wytwarza się wysokie ciśnienie, które utrudnia pracę silnika. W silnikach z dużą ilością białego osadu (pozostałości oleju z wilgocią, spowodowane ciągłym pokonywaniem krótkich dystansów, na których silnik nigdy nie osiąga temperatury roboczej, lub uszkodzonym termostatem), wentylacja skrzyni korbowej może zostać całkowicie zatkana. Węże są wtedy pełne szlamu i mogą zamarznąć w zimie (ponieważ biały osad często składa się z wilgoci). Jeżeli tak się stanie, węże mogą samoistnie się zapaść.
- Pęknięte węże: olej atakuje gumę. Opary ze skrzyni korbowej zawierają pozostałości oleju, a węże dolotowe są często wykonane z gumy. Gdy te węże się starzeją, mogą się rozerwać. Węże te często sprawiają wrażenie gumy do żucia, co oznacza, że należy je wymienić.
- Uszkodzony wąż odpowietrzający skrzynię korbową może być przyczyną nieprzyjemnego zapachu oleju w komorze silnika, a co za tym idzie także we wnętrzu. Silnik będzie również zasysał fałszywe powietrze, ponieważ ilość zasysanego powietrza nie została zmierzona przez miernik masy powietrza. Nadmiar powietrza może spowodować nierówną pracę silnika, zużycie większego paliwa i zapalenie się kontrolki silnika.
- Zanieczyszczenie silnika: pomimo stosowania separatorów oleju opary ze skrzyni korbowej mogą nadal zawierać małe kropelki oleju. Może to spowodować zanieczyszczenie układu dolotowego silnika, w tym korpusu przepustnicy i zaworów dolotowych.
- Zwiększone ciśnienie w skrzyni korbowej: Nie jest to problem samej wentylacji skrzyni korbowej, ale można go zaobserwować poprzez wentylację. Jeżeli przez odpowietrzenie skrzyni korbowej przedostanie się duża ilość powietrza, może dojść do uszkodzenia jednego lub większej liczby pierścieni tłokowych (kompresyjnych) lub ściany cylindra. Mieszanka wycieka przez pierścienie tłokowe do skrzyni korbowej podczas suwu sprężania (przedmuchu). Aby mieć pewność, czy przyczyna leży w pierścieniach tłokowych, należy przeprowadzić próbę kompresji lub próbę szczelności cylindra. W silniku, który cierpi z tego powodu, olej silnikowy zostanie zanieczyszczony i szybciej się zestarzeje z powodu paliwa i gazów spalinowych.
