איך מערכות המפרידים במכסה השסתומים מפחיתות את צריכת השמן במנועים מודרניים

מערכות מחסום של מכסה השסתום מפרידות טיפות שמן מגזים מהקופסה התחתונה לפני שהן מגיעות ליציאות ה-PCV, ובכך מקטינות ישירות את צריכת השמן. ללא מחסומים יעילים, אבקת שמן נכנסת למערכת הhapaka, וכתוצאה מכך נשרפת במ chambre الاحتراق, נוצרות הצטברויות של שאריות על שסתומי הhapaka (בעיה מיוחדת במנועי דלק ישיר כמו מנוע ה-Hyundai Theta II GDI וה-VW EA888), ומשתנה בהדרגה תפקודו של הממיר הקטליטי. במהלך הבדיקות שלנו במפעל, רואים פרוטוטיפים עם מחסומים לקויים שמעלים את העברת השמן מ-0.02 גרם/שעה ברמה תקינה לכ-0.15 גרם/שעה ומעלה תחת עומס מתמשך — כמות שמספיקה להוסיף כמעט ליטר של שמן בין תחזוקות עבור רכב צבאי שנוהג באופן אגרסיבי.

מחסומים פועלים על ידי אינטראקציה עם גזים הטעונים שמן דרך משטחים המפריעים לזרימה. לחץ במנוע דוחף את הגזים כלפי מעלה, המחסומים תופסים טיפות שמן אשר נוטפות חזרה לראש הצילינדר דרך חורים מכוונים להחזרה (בדרך כלל קוטר 2.5–4.0 מ"מ בכיסויים פולימריים מודרניים), והגזים הנקיים יוצאים דרך פתח ה-PCV. הפיזיקה פשוטה: לטיפות השמן יש התמדת מסה הרבה יותר גדולה מאשר לגז הנושא אותן, ולכן כאשר נתון כיוון הזרימה לשנות כיוון באופן חד, הטיפות מתנגשות בדפנות המחסום ומשתלבות, בעוד שהגז זורם סביבן.

טופולוגיית העיצוב חשובה מאוד. מחסומים בצורת לוח שטוח — כלומר, מגן מודבק או מוצק מעל אזור הציר המניע — משיגים יעילות של 70–80% להפרדת שמן ונותרים מספיקים במנועים בעלי דליפת גזים נמוכה שמתנפחים באופן טבעי, כגון מנועי ה-2AZ-FE הישנים של טויוטה וה-K24 של הונדה. עיצובי מבוך או מסלול מסובך, אשר כופים על הגזים לעבור דרך 3–5 תאים רצופים עם סיבובים של 90 מעלות, משיגים יעילות של 85–92% והם הסטנדרט המודרני למנועי טורבו, כגון מנוע ה-EcoBoost 2.0 של פורד וה-1.6 T-GDI של היונדאי/קיה. מפרידים ציקלוניים — המשתמשים במגש עגול שאליה זורמים הגזים בזווית משיקית כדי ליצור סיבוב שגורם לטיפות לנוע החוצה — מספקים יעילות של 90–97% ונהיים נפוצים יותר ביישומים מתקדמים של מנועי GDI, כאשר כיסויי ה-2.0 TFSI של VW/אודי מהווים דוגמה ידועה לכך.

טעות נפוצה במעבדה היא שדליפת מכסה השסתום מצביעה באופן אוטומטי על בעיה באختם. למעשה, אנו רואים רבות את המקרים שבהם טכנאי מחליף את האختם, מדריך את כל הבולטים בדיוק מושלם, והדליפה חוזרת תוך שבועות — משום שהסיבה האמיתית הייתה סדנה פנימית שסבלה מהתפצלות, אשר גרמה להפרשה יתר של לחץ במיכל המנוע ודחפה שמן מעבר לאختם תקין לחלוטין. מכניק באחד ממקרי הבדיקה שלנו על מנוע ניסאן VQ35DE זיהה שדליפות חוזרות של האختם הראשי האחורי נבעו מהתפצלות דקיקה בלוח הסדנה המשולב, שלא הייתה נראית מהצד החיצוני.

השוואה של שלושת הטופולוגיות בכתיבה רגילה: לוח שטוח הוא זול, קל לייצר באמצעות מoulding הזרקה, ומספיק לנפחי דליפת גזים (blowby) מתחת ל-15 ליטר לדקה. מבנה מסלול עקוף (labyrinth) מחליף נפילה קטנה בלחץ (בדרך כלל 0.5–1.5 קילו פסקל) בקפיצה גדולה בכفاءת הפרדה ועושה את זה גם בנפחי דליפת גזים עד כ-30 ליטר לדקה. עיצובים ציקלוניים דורשים בקרה הדוקה יותר על הממדים (אנו שומרים על סיבולת של ±0.15 מ"מ בדפנות המבנה הסובב הקריטי), ומוסיפים 20–30% לקושי בהכנת כלי הייצור, אך הם שומרים על הכفاءה שלהם גם כשנפח דליפת הגזים עולה מעבר ל-40 ליטר לדקה — מה שמתאים למנועי טורבו תחת לחץ.

ננסן אוטו משלבת גאומטריות ייחודיות של מחסומים ליישומים ספציפיים ב-150 דגמים ומעלה של כיסויי שסתומים, אשר אומתו באמצעות בדיקות איטום אוויר בפרש לחץ של 30 קילופסקל ובגילוי בטמפרטורה גבוהה של 150° צלזיוס למשך 1,000 שעות, בהתאם לפרוטוקולים של IATF 16949. הגאומטריה הפנימית המוגנת שלנו — שפותחה לאחר השוואת 40 דגמי שסתומים של יצרנים מהשורה הראשונה (OEM), כולל ניסאן, טויוטה, הונדה, היונדי/קיה, VW/אודי ופורד — מורכבת מקיר עיכוב ראשי, מסלולי מבוך משניים ומערכת ניקוז המופעלת על ידי כוח הכבידה, אשר מתנגדת לשטיפה בעת פניות. כל партиת ייצור עוברת בדיקת תמונה של גאומטריית המחסום לפני ההרכבה.

עלינו להיות כנים בנוגע לגבולות: אף מערכת מחסומים אינה מצליחה להיפטר לחלוטין מהעברת שמן, ובמנועים עם קילומטרаж גבוה וטבעות פיסטון משולשות, נפח הגזים העובר דרך הסדק יכול לעלות על היכולת של כל מערכת הפרדה פאסיבית. במקרים אלו, הטיפול בבלאי הטבעות הוא הפתרון האמיתי; כיסוי שסתומים חדש רק מטפל בתסמין.

שאלות נפוצות:

שאלות נפוצות: ש: האם מחסום פגוע יכול להגביר את צריכת השמן? ת: כן. מחסום fissured או חסר מאפשר לעשן שמן להיכנס לקווי ה-PCV, מה שמגביר את הצריכה ב-0.3–1.0 ליטר בכל תקופת שירות עבור נהגים יומיים טיפוסיים, ובהרבה יותר עבור מנועי טורבו המופעלים בהמשכה עם לחץ טורבו.

שאלות נפוצות: ש: האם מחסומים ניתנים לשירות בנפרד? ת: במכסות מודרניות מפולימרים מוזרמים, המחסומים מחוברים באולטרASONIC או מיוצרים כחלק בלתי נפרד מהמיכסה, ולכן אינם ניתנים לשירות. החלפה דורשת את מכסת השסתום המלאה. חלק מהמכסות הישנות מאלומיניום יצוק (למשל סדרות BMW M מסוימות, גרסאות ישנות יותר של מנועי GM LS) אכן מאפשרות החלפת לוח המחסום עם ברגים חדשים וחומר איטום.

שאלה נפוצה: ש: כיצד אפשר לדעת אם המניע שלי פגום מבלי להסיר את המכסה? ת: עקוב אחר שלושה סימנים: עליה בצריכת השמן ללא דליפות חיצוניות נראות, שאריות שמן בתוך מנוע היניקה או בגוף התריסטר, וצפצוף קל או בניית לחץ בפקק ממלא השמן. בדיקת לחץ במנוע (crankcase pressure test) — בדרך כלל 1–4 קילו-パスקל למנוע בריאותי — תציג ערכים גבוהים אם נתיב ה-PCV נסתם בחומר רטוב משמן.

שאלה נפוצה: ש: האם אני צריך עיצוב מניע שונה אם אני מוסיף טורבו או מריץ לחץ גבוה יותר? ת: כמעט תמיד כן. מניעים ידניים למנוע לא טורבו (NA) מעוצבים עבור נפח הבלוי הסטנדרטי; המרה למדחף טורבו (forced-induction) עלולה להכפיל או לה_tripל_ אותו בקלות. ביישומים معدلים אנו ממליצים לשדרג למכסה עם מבנה מסבך (labyrinth) או ציקלוני (cyclonic), או להוסיף מכל אסיפה חיצוני (catch-can) בטור לנתיב ה-PCV הסטנדרטי.