Come funziona un sistema di ventilazione positiva del carter (PCV)?

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Una certa quantità di aria e miscela di carburante viene tirata verso il basso dal pistone e scivola attraverso le fasce elastiche nel carter. Questo gas che fuoriesce si chiama blow-by ed è inevitabile. Guarda altre foto dei motori. Alexey Dudoladov / the Agency Collection / Getty Images

A meno che tu non sia un vero ingranaggio, il solo vedere la frase "ventilazione positiva del basamento" probabilmente ti fa male alla testa, perché suona, beh, complicato. Ma non è poi così complicato. O almeno non dovrebbe sembrare complicato dopo che abbiamo finito di spiegartelo. Ma per farlo, dovremo darti un rapido corso di aggiornamento su come funzionano i motori a combustione interna presenti nella maggior parte delle automobili. Va bene - uno, due, tre, via!

Un motore a combustione interna è costruito attorno a una serie di cilindri cavi, in ognuno dei quali è presente un pistone mobile progettato per scorrere su e giù al suo interno. Una miscela di aria e benzina viene pompata attraverso un sistema di tubi chiamato collettore di aspirazione attraverso la valvola di aspirazione di ciascun cilindro (o valvole), dove una scintilla da una candela fa esplodere la miscela nello spazio aperto nella parte superiore del cilindro chiamato la camera di combustione. La pressione di questa esplosione spinge il pistone nel cilindro verso il basso, dove fa ruotare l'albero motore. La rotazione dell'albero motore non solo spinge il pistone indietro nel cilindro in modo che possa fare tutto questo di nuovo, ma gira anche gli ingranaggi all'interno della trasmissione dell'auto che alla fine fanno muovere l'auto. Nel frattempo, il pistone in aumento spinge l'aria e il gas rimasti dall'esplosione fuori dal cilindro attraverso una valvola di scarico.

Tuttavia, ed è qui che entra in gioco la ventilazione del basamento, una certa quantità di quella miscela di aria e benzina viene trascinata dal pistone e scivola attraverso le fasce elastiche nel carter, che è il coperchio protettivo che isola l'albero motore. Questa fuoriuscita di gas è chiamata blow-by ed è inevitabile. È anche indesiderabile perché la benzina incombusta in esso contenuta può gettare il sistema e produrre problemi nel basamento. Fino all'inizio degli anni '60, questi gas di scarico venivano rimossi semplicemente facendo circolare liberamente l'aria attraverso il basamento, allontanando i gas e scaricandoli come emissioni. Quindi, all'inizio degli anni '60, fu inventata la ventilazione positiva dell'albero motore (PCV). Questo è ora considerato l'inizio del controllo delle emissioni automobilistiche.

La ventilazione positiva del basamento comporta il riciclaggio di questi gas attraverso una valvola (chiamata, appropriatamente, valvola PCV) al collettore di aspirazione, dove vengono pompati di nuovo nei cilindri per un altro colpo alla combustione. Non è sempre desiderabile avere questi gas nelle bombole perché tendono ad essere principalmente aria e possono rendere la miscela gas-aria nei cilindri un po 'troppo magra - cioè troppo povera di benzina - per una combustione efficace. Quindi i gas di scarico dovrebbero essere riciclati solo quando l'auto viaggia a bassa velocità o al minimo. Fortunatamente, quando il motore è al minimo la pressione dell'aria nel collettore di aspirazione è inferiore alla pressione dell'aria nel basamento, ed è questa pressione inferiore (che a volte si avvicina al vuoto puro) che aspira i gas di blow-by attraverso la valvola PCV e l'assunzione. Quando il motore accelera, la pressione dell'aria nel collettore di aspirazione aumenta e l'aspirazione rallenta, riducendo la quantità di gas di blow-by riciclato ai cilindri. Questo è un bene, perché i gas di blow-by non sono necessari quando il motore accelera. Infatti, quando l'auto è a regime, la pressione nel collettore di aspirazione può effettivamente diventare superiore alla pressione nel carter, costringendo potenzialmente i gas di blow-by a rientrare nel carter. Poiché il punto centrale della ventilazione positiva del basamento è quello di mantenere questi gas fuori dal basamento, la valvola PCV è progettata per chiudersi quando ciò accade e bloccare il riflusso dei gas.

Il basamento di un'auto viene utilizzato come deposito per l'olio, di solito in una padella situata sotto l'albero motore. Sebbene l'albero motore e l'olio non siano destinati a entrare in contatto (perché se lo facessero l'olio verrebbe schiumato come un frullato denso e nero), i vapori dell'olio possono ancora trovare la loro strada nei gas di blow-by. Non è una buona idea che questi vapori d'olio vengano ricircolati nei cilindri insieme ai gas di blow-by perché rendono la miscela gas-aria troppo combustibile, equivalente ad abbassare il numero di ottano della benzina, che in alcuni motori può degradare le prestazioni leggermente e nei motori più vecchi può persino causare un ritorno di fiamma quando la miscela gas-aria brucia prematuramente. I vapori d'olio possono anche rivestire la presa d'aria con una pellicola oleosa, ostruendo gradualmente il flusso d'aria nel tempo. Se non guidi un veicolo ad alte prestazioni, questi problemi non sono esattamente cruciali per il funzionamento della tua auto e l'accumulo di olio può essere rimosso periodicamente durante la manutenzione, ma alcune persone (e alcune case automobilistiche) preferiscono avere qualcosa che pulirà l'olio dai gas di blow-by prima che vengano ricircolati in primo luogo. Entra nel separatore di olio e aria.

L'idea di un separatore di olio e aria è quella di estrarre l'olio dall'aria prima che venga rispedito al collettore di aspirazione e metterlo da qualche parte dove non causerà problemi, sia nel carter o in un piccolo recipiente chiamato fermo può. Non tutte le auto sono dotate di separatori dell'olio integrati e non tutte le auto ne hanno necessariamente bisogno, ma possono essere acquistate come articoli aftermarket. E se hai le abilità fai-da-te necessarie, puoi persino crearne uno tu stesso. Esistono in realtà diversi modi in cui questi separatori di olio e aria possono funzionare. Probabilmente il tipo più comune soffia l'aria oleosa attraverso un filtro a rete. Le goccioline di olio sono intrappolate nella rete mentre l'aria passa. I filtri di questo tipo più efficaci sono costituiti da microfibre, che possono intrappolare particelle di olio molto piccole. In alternativa, il filtro dell'aria e dell'olio può richiedere che i gas riciclati scendano lungo un tubo con fori sul lato. Le molecole d'aria più leggere fuoriescono dai fori, mentre le goccioline di olio più pesanti cadono fino in fondo, dove possono essere rimosse. E alcuni sistemi avanzati utilizzano una centrifuga per guidare le goccioline di olio più pesanti fuori dall'aria. L'olio si coalizza sui lati della centrifuga e può essere convogliato nuovamente nel carter.

A volte mi stupisce quanta attenzione sia stata dedicata negli anni al modo in cui funzionano le automobili e al modo in cui alcune delle nostre idee sulla costruzione di automobili sono cambiate nel tempo. Oggi il controllo delle emissioni è una parte estremamente importante della progettazione automobilistica, perché riduce al minimo la quantità di inquinanti che sfuggono nell'atmosfera e degradano l'ambiente. Durante la ricerca di questo articolo sono rimasto colpito nell'apprendere che l'idea del controllo delle emissioni è iniziata quasi esattamente mezzo secolo fa, con l'invenzione della ventilazione positiva del basamento e della valvola PCV. Naturalmente, oggi sono disponibili sistemi di controllo delle emissioni molto più avanzati e sono già possibili auto a zero emissioni: le auto elettriche non hanno emissioni allo scarico, sebbene le emissioni possano essere prodotte quando l'elettricità viene inizialmente generata - ed entro pochi decenni , quando i motori a combustione interna delle automobili sono diventati obsoleti, le emissioni automobilistiche potrebbero essere un ricordo del passato. Quando ciò accadrà, possiamo ringraziare gli inventori della ventilazione positiva del carter per aver aperto la strada.

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fonti

  • Bastias, Dr. Pedro, et al. "Separatore aria / olio con requisiti di spazio minimi nel sistema di ventilazione del basamento." Dana.com. (15 maggio 2012) http://www.dana.com/wps/wcm/connect/08e1650041f3cf9698c1bc1c9e250a89/dext-PublMTZOilseparation_e.pdf?MOD=AJPERES
  • Blackwood, Jim. "Ventilazione positiva del basamento." British V8. (15 maggio 2012) http://www.britishv8.org/Articles/Positive-Crankcase-Ventilation-PCV.htm
  • Polimero concettuale. "Rimozione linea PCV 102". (15 maggio 2012) http://www.conceptualpolymer.com/PCV%20Line%20Oil%20Removal%20102.pdf
  • Secondchancegarage.com. "Ventilazione positiva del basamento." (15 maggio 2012) http://www.secondchancegarage.com/public/239.cfm
  • Università del Missouri. "Sistema di ventilazione del basamento positivo". (15 maggio 2012) http://iml.missouri.edu/catalog_supplements/70-1833-I/samplecurriculum.pdf
  • Yahoo Autos. "Cos'è la valvola PCV e cosa fa?" (15 maggio 2012) http://autos.yahoo.com/maintain/repairqa/engine/ques079_1.html



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