מערכות ניקוז אוויר מהמנוע בכיסויי השסתומים: הסבר לעיצוב ולתפקוד

מערכת שחרור לחץ על כיסוי השסתומים מפיקה את הלחץ העודף מהקרנקケース תוך מניעת יציאת שמן מהמנוע. היא יוצרת ריק קל (בדרך כלל -2 עד -8 קילופסקל במנוע במנוחה) בתוך הקרנקケース, מה שמפחית את דליפת השמן דרך כל החיבורים במנוע — חיבורי המניע הקדמי והאחורית, חיבורי הציר הקדמי, אטמי האגן — ומשפרת את יעילות החיבורים של טבעות ההידוק על ידי הפחתת הפרש הלחצים שעליו הן צריכות להתגבר במהלך פעולת הדחיסה.

גזים דולפים נאספים במיכל הקרנק במהלך הבעירה מכיוון שחלק מהלחץ בצילינדר בורח דרך טבעות הפיסטון. במנוע מודרני תקין כמות זו היא בקירוב 15-25 ליטר לדקה בפעולה תחת עומס; במנוע משומש היא עשויה להגיע ליותר מ-60 ליטר לדקה. גזים אלו זורמים כלפי מעלה דרך תעלות החזרת השמן בראש הצילינדר, לתוך המרחב במכסה השסתומים, ויוצאים דרך פתח הנשימה. בדרכם, מפרידי שמן — בדרך כלל מערכות מחסום זהות לאלו המטפלות בשינוע שמן למערכת PCV — אוספים טיפות נוזל לפני שיוצא הגז.

ישנם שלושה מבנים עיקריים של מערכות שפיכה. עיצובי מסננים פתוחים בצורת רשת — דמיינו מנועי V8 אמריקאיים קלאסיים משנות ה-60 וה-70 עם כיסוי שפיכה כרומי — מספקים שפיכה אטמוספירית פסיבית בסיכון מתון להעברת שמן, ללא בקרת ואקום. כיום הם כמעט לא בשימוש ברכבים ייצור, בשל תקנות הפליטות, למרות שהם עדיין מופיעים במכונות לسباقים ויישומים מיוחדים. פתחי PCV משולבים — הסטנדרט המודרני בחברות טויאוטה, הונדה, היונדי/קיה, פורד, GM, VW/אודי — מספקים ואקום מבוקר מהמנifold הקליטה, עם סיכון נמוך להעברת שמן כאשר יש חסימות מתאימות. צינורות שפיכה מחוממים — הנמצאים ברובם ברכבים של גרייט וול וחברות אחרות המיועדות לשוק האקלימי הקורני, וכן ברוב הרכבים האירופיים לשוודיה, נורווגיה ורוסיה — כוללים אלמנט חימום התנגדותי (בדרך כלל 40–60 וואט ב-12 וולט) כדי למנוע הקפאת קondenסאט בצינור, אשר עלולה אחרת לגרום לעלייה מסוכנת בלחץ בגוף המנוע מתחת ל-20-°C.

בהשוואה בפרוזה: העיצוב עם רשת פתוחה מציג וריאציה כמעט אפסית של התאמת הלחץ, ולכן אינו מתאים לרכב מודרני שמקיים את תקנות הפליטה. העיצוב המשולב עם שסתום PCV (שסתום פליטה של מיכל המנוע) מטפל בהתאמת לחץ מיכל המנוע לטווח צר באמצעות המחט המורכבת משקף-קפיץ של שסתום ה-PCV, אשר מגביל את הזרימה כאשר יש וקואם גבוה במנifold (במצב דעיכה), ופתוח בהדרגה ככל שהווקואם יורד (במצב עוצמה מקסימלית). העיצוב עם צינור מחומם אינו מספק יכולת הפרדה בפני עצמו – הוא חייב להיות משולב עם מחסום סירקולי או מחסום מסילוני – אך הוא חיוני בכל מקום שבו הטמפרטורות הסביבתיות יורדות מתחת ל-15- מעלות צלזיוס לתקופות ממושכות.

מקרה מהעולם האמיתי שבעל מקצוע בתחום היברידי/קיה שיתף עם צוות ההנדסה שלנו: מנוע תטא II בקיבולת 2.4 ליטר שפיתח תלונה לא מתمرة של "שימור שמן מעבר למגבעת הבדיקה" במהלך החורף במישיגן. הסיבה התגלה כקרח שסגר את צינור הנשיפה אל הכניסה למדחס בדיוק באמצע הצינור, שם אדים חמים מהמנוע נפגשו עם האוויר הקפוא מחוץ לצינור הפלסטי. התקנת מערכת נשיפה מחוממת – יחד עם שירות של וסת PCV – פתרה את הבעיה באופן קבוע.

מהנדסי ננסן אוטו משלבים את מערכת הנשיפה בתוך כיסויי השסתומים עבור תנאי מזג האוויר של למעלה מ-80 מדינות, מהאימות בחום המדברי במזרח התיכון (בדיקות החשה בטמפרטורת סביבה של 85°מ למשך 240 שעות) ועד לسينarios של הפעלה קרה בצפון אירופה (-40°מ בהלם תרמי). כל כיסוי עם מערכת נשיפה משולבת עובר בדיקת ריסוס מלח לפי סטנדרט ASTM B117 למשך יותר מ-480 שעות ובדיקת רעידה לפי סטנדרט SAE J1455 במתקן שלנו בשיא צון, אנחווי, ששטחו 26,666 מטרים רבועים. אנו מחזיקים באישור IATF 16949 לכל תהליך הייצור, והגאומטריה של פתחי הנשיפה שלנו מאושרת ממדית באמצעות מכונת מדידה קואורדינטית (CMM) לפני שחרור התבנית.

טעות נפוצה בתעשייה שזוכה לבהרה: כיסוי מילוי השמן שמשמיע צליל 'צוויצוץ' אינו תמיד מצביע על תקלה בשסתום PCV. לעיתים קרובות הוא מצביע על חסימה חלקית של נתיב הניקוז במחסום המכסה העליון של המנוע — לעיתים קרובות חורים להזרמת השמן בחזרה מתכווצים עקב הצטברות של שלד שמן, במיוחד במנועים שבהם משך תקופת החלפת השמן מוארך או בהם נהגים באופן קבוע בנסיעות קצרות. במקרים אלו, החלפת שסתום ה-PCV בלבד תתקן את התופעה למשך שבוע או שבועיים, ולאחר מכן הרעש יחזור. הפתרון הנכון הוא בדיקת המחסומים הפנימיים, מה שמעורר בדרך כלל את החלפת המכסה העליון.

מנועים עם טורבו זוכים להתייחסות מיוחדת. תחת לחץ טורבו, הלחץ במערכת ספיגת האוויר עולה (עד 1–2.5 בר מוחלט בטורבו מודרניים עם דלק ישיר כמו Ford EcoBoost 2.3 או Hyundai 1.6 T-GDI), מה שמשנה את כיוון הזרימה דרך שסתום ה-PCV. בעיצובים המודרניים מתמודדים עם מצב זה באמצעות מערכת נשימה דו-מסלולית: זרימת PCV למתכת הספיגה במצב נסיעה רגילה או עצירה, וזרימה הפוכה למסלול האוויר לפני הטורבו תחת לחץ טורבו. אם מפריד הזרימה ההפוכה חסר או פגום, שמן נדחס לתוך המאיץ החום (אינטרקולר) ולמסלול הספיגה — מקור קלאסי לתופעת 'עשן כחול מטורבו' שמתוארת לעיתים קרובות כתקלה בשסתומי הטורבו, למרות שהבעיה אינה בהם.

עלינו להיות כנים בנוגע לגבולות: אף מערכת נשימה לא יכולה לפצות על זמן רב על זרימת גזים מוגברת מדי הנובעת מחישוקים משופעים או מקציצות על הדפנות של הצילינדרים. אם מדידת הלחץ בקרנקケース עולה על 8 קילו-פסקל בעת עצירה של מנוע חם, הבעיה אינה במערכת הנשימה — אלא בחלק התחתון של המנוע.

שאלות נפוצות:

שאלות נפוצות: ש: מה קורה אם מסנן הנשיפה נסתם? ת: לחץ בקרטר עולה מעל הטווח המתוכנן, ומדחיק שמן דרך כל החתיכות במנוע. עישן לבן מצינור מקלחת השמן, שמן שנזרק מתחת לכיסוי המנוע, וחתיכות קדמיות/אחוריות של המנוע שמתנפצות תוך שבועות הן כולן תופעות נפוצות.

שאלות נפוצות: ש: האם מנועי טורבו זקוקים למסנני נשיפה שונים? ת: כן. מנועי טורבו מייצרים כמויות גדולות יותר של גזים שעוברים את טבעת השריג בזמן שהטורבו פועל, ודורשים מערכות PCV משולבות או מערכות ציקלוניות עם מסנן נשיפה דו-مسלולי שמנהלות גם זרימת ריקוד (בנסיעה מתונה) וגם זרימת לחץ חיובי (בעת פעולת הטורבו).

שאלות נפוצות: ש: האם אפשר להפעיל מנוע ללא מערכת PCV/מסנן נשיפה בכלל? ת: רק לזמן קצר, ואסור בהחלט ברכב שפועלים עליו התקנות להגבלת פליטות. גם מבחינה מכנית, ניתוק מסנן הנשיפה גורם לעלייה מהירה בלחץ בקרטר, דליפת שמן מכל החתיכה, ובמקרים קיצוניים יכול אפילו לגרום לשליפת מקלחת השמן לחלוטין בעת עומס.

שאלות נפוצות: ש: כמה פעמים יש לבדוק את מסלולי הנשיפה? ת: במנועים עם פרקי החלפת שמן מורחבים (10,000 ק״מ ומעלה) או בשימוש כבד בנסיעות קצרות, אנו ממליצים לבדוק את שסתום ה-PCV ואת פטיל הנשיפה כל 40,000–60,000 ק״מ. הצטברות של ספיחים מואצת לאחר שהחורים הפנימיים לניקוז מצפים ל-60% מקוטר המקור.