سوپاپ PCV

وظیفه – انواع – عملکرد

گاهی اتفاق می‌افتد که عملکرد یک عضو به‌ظاهر ساده یا بی‌اهمیت، تأثیر زیادی روی یک فرایند مهم دارد.سوپاپ PCV را نیز می‌توان در این گروه قرار داد. سوپاپ PCV عضوی به‌ظاهر معمولی و در دسترس است که تأثیر فراوان روی عملکرد موتور دارد. در واقع سوپاپ PCV نقش مهمی را در حفظ مسائل زیست‌محیطی بر عهده دارد و خرابی آن علاوه بر ایجاد مسائل زیست‌محیطی باعث صدمه دیدن موتور نیز می‌شود. در این مقاله با وظیفه، انواع و عملکرد و آثار خرابی آن آشنا خواهید شد.

عملکرد موتور و تهویه کارتل

قبل از اینکه به نحوه کار سوپاپ PCV پرداخته شود ضروری است در مورد یک وضعیت در موتور توضیحاتی داده شود. بر اساس عملکرد موتور چهار زمانه در کورس‌های مختلف کاری، 2 بار به سمت بالا (کورس تراکم و تخلیه) و 2 بار به سمت پایین (کورس مکش و احتراق) حرکت می‌کند. بخش زیرین پیستون تحت عنوان محفظه کارتل شناخته می‌شود. شکل 1 این موضوع را نشان می‌دهد.

شرایط محفظه کارتل A: حرکت پیستون به سمت پایین – فضای داخل کارتل تحت‌فشار مثبت
B: حرکت پیستون به سمت بالا – فضای داخل کارتل تحت‌فشار منفی (خلأ)
شکل 1- شرایط محفظه کارتل در کورس‌های کاری موتور

همانطور که در شکل 1 مشاهده می‌شود، در دو کورس هوای داخل محفظه کارتل به دلیل پایین آمدن پیستون فشرده می‌شود اگر فشار زیر پیستون به روشی کاهش نیابد، این فشار جلوی حرکت رو به پایین پیستون را می‌گیرد. این اتفاق باعث فشار آمدن به موتور در دو کورس مربوطه می‌شود.
بعلاوه در دو کورس دیگر با بالارفتن پیستون فضای محفظه کارتل تحت خلأ نسبی قرار می‌گیرد. (برای درک بهتر این موضوع کافی است پیستون یک سرنگ را، به‌سرعت به سمت عقب بکشید ملاحظه می‌کنید که پیستون سرنگ به‌راحتی به عقب حرکت نمی‌کند بلکه در مقابل نیروی کشش دست مقاومت می‌کند که نشان‌دهنده نیروی در جهت مخالف اعمال شده بر پیستون در اثر خلأ نسبی است)؛ بنابراین ملاحظه می‌شود در هر چهار کورس فضای زیر پیستون نقش مهمی را در عملکرد پیستون ایجاد می‌کند.
در موتورهای کوچک تک سیلندر این موضوع اتفاق مهمی است که باید کنترل شود البته زمانی که تعداد سیلندرها افزایش پیدا می‌کنند به دلیل مشترک بودن فضای کارتل از تأثیر منفی این موضوع کم می‌شود. اما نکته دیگری نیز در این مورد وجود دارد و آن نشت گازهای بالای پیستون به پایین آن یعنی محفظه کارتل است.
معمولاً این اتفاق در کورس احتراق به دلیل بالا بودن فشار در بخش بالایی پیستون رخ می‌دهد چیدمان رینگ‌ها به هر صورت که باشد پس از کمی فرسوده شدن بخشی از گازهای حاصل از احتراق از کنار رینگ عبور کرده و پایین فضای کارتل می‌رسد، به این گازها اصطلاحاً Blowby گفته می‌شود، ترکیب این گازها با روغن موجود در محفظه کارتل، باعث کاهش عملکرد روغن شدن و کیفیت روغن‌کاری را کاهش می‌دهد بنابراین بهتر است یک مجرای تهویه به هوای آزاد برای این کار در نظر گرفته شود که تا اثر منفی نفوذ گازهای حاصل از احتراق به پایین پیستون کاهش یابد.
در برخی خودروهای قدیمی از همان محفظه کارتل راهی به سمت هوای آزاد طراحی شده بود. اما باتوجه‌ به اینکه از نظر چیدمان تجهیزات داخلی موتور همیشه راهی از محوطه کارتل به سمت بالای سر سیلندر وجود دارد در بیشتر خودروهای مجرای تهویه روی درپوش سوپاپ موتور در نظر گرفته شده بود. در خودروهای قدیمی روی درپوش سوپاپ (درب سوپاپ) یک مجرای تهویه در نظر گرفته می‌شد. شکل 2 این مجرای تهویه را نشان می‌دهد.

این مطلب را حتما بخوانید  دسته بندی خودروهای با انرژی‌‌های جایگزین

- مجرای تهویه روی درپوش سر سیلندر شکل 2- مجرای تهویه روی درپوش سر سیلندر (در سوپاپ)

همانطور که در شکل 2 ملاحظه می‌شود برای کنترل آلودگی مجرای مربوطه به فیلتر هوای موتور (فلش قرمز) متصل می‌شد. به این ترتیب آلودگی‌های داخل موتور مستقیماً به هوا راه پیدا نمی‌کرد. بلکه پس از عبور از فیلتر هوا از طریق مانیفولد ورودی به موتور باز می‌گردند (فلش سبز) اما باز بودن کامل این ارتباط هم مناسب نبود؛ بنابراین به‌عنوان یکی از راه‌حل‌ها در این مسیر از سوپاپ تهویه مثبت کارتل PCV (Positive Crankcase Ventlaton) استفاده شد.

وظیفه و انواع PCV

همانطور که از نام قطعه مشخص است. وظیفه آن کنترل مجرای تهویه کارتل است. در واقع در ساده‌ترین حالت سوپاپ PCV را می‌توان نوعی اوریفیس (مجرای کنترل) در نظر گرفت. شکل 3 دسته‌بندی انواع PCV را نشان می‌دهد.

دسته‌بندی سوپاپ PCVشکل 3- دسته‌بندی سوپاپPCV

سوپاپ PCV از نوع اوریفیس ثابت (Fixed orifice):

در واقع ساده ترین نوع سوپاپ PCV است. در واقع این قطعه به‌صورت یک مجرا مشخص است که فقط اجاره عبور گازها با یک دبی خاص را می‌دهد. در برخی خودروهای قدمی این نوع سوپاپ PCV استفاده می‌شد اما در خودروهای امروزی کاربردی ندارد. شکل 4 این نوع PCV را نشان می‌دهد.

نوعی سوپاپpcv شکل 4- نوعی سوپاپpcv از نوع اوریفیس ثابت

سوپاپ PCV از نوع ارویفیس متغیر:

شاید بتوان گفت متداول‌ترین نوع سوپاپ‌های PCV از این نوع است. مجرای گذر در این سوپاپ متناسب با فشار طرفین آن متغیر می‌کند. باتوجه‌به استفاده بیشتر این نوع سوپاپ در ادامه عملکرد آن بیشتر تشریح خواهد شد. شکل 5 مقایسه این نوع سوپاپ PCV را با نوع ثابت نشان می‌دهد.

 سوپاپpcv شکل 5- سوپاپ PCV از نوع اوریفیس ساده و متغیر

سوپاپ PCV از نوع مجزا کننده:

این نوع سوپاپ‌های PCV نیز در برخی خودروها امروزی استفاده می‌شود. معمولاً شکل ظاهری این نوع سوپاپ‌های PCV بزرگ‌تر است. شکل 6 سوپاپ PCV از نوع Seprator را نشان می‌دهد.

سوپاپPCV از نوع مجزا کنندهشکل 6- سوپاپ PCV از نوع مجزا کننده

به‌عنوان‌مثال موتور خودرو تیبا از این نوع سوپاپ PCV استفاده می‌کند.

- نمونه سوپاپPCV از نوع مجزا کنندهشکل 7- نمونه سوپاپPCV از نوع مجزا کننده

نکته: برخی سوپاپ PCV از نوع مجزا کننده روغن را به نام بخار گیر می‌شناسند. در واقع نام نامناسبی به نظر نمی‌رسد چون معمولاً علاوه بر وجود اوریفیس (از نوع ثابت و یا متغیر) بخار روغن موجود در هوای زیر درپوش سوپاپ را نیز به داخل در سوپاپ هدایت می‌کند.

محل نصب و اجزا سوپاپ PCV

همانطور که در شکل‌های قبل مشخص شده است سوپاپ PCV معمولاً روی درپوش سوپاپ و یا روی لوله‌های رابط بین درپوش سوپاپ و مانیفولد هوا قرار می‌گیرد. شکل 8 محل نصب سوپاپ PCV را نشان می‌دهد.

شماتیک محل نصب سوپاپ PCV1-سوپاپ PCV – مجرای تنفس موتور 3- فیلتر هوا 4- مانیفولد هوا
شکل 8- شماتیک محل نصب سوپاپ PCV

نکته: شیلنگ متصل به سوپاپ PCV عموماً به بعد از دریچه گاز و مانیفولد هوا متصل است. اما روی موتور ممکن است یک شیلنگ دیگر نیز مشاهده شود که به فیلتر هوا و یا به‌صورت کلی قبل از دریچه گاز متصل است. به این مجرا تهویه مستقیم موتور می‌گویند. این مجرا در شرایطی به کمک مجرای تهویه مثبت کارتل می‌آید که در بخش عملکرد به آن پرداخته می‌شود. شکل 9 نمونه سوپاپ را روی درپوش برش خورده نشان می‌دهد.

این مطلب را حتما بخوانید  عیب یابی مجموعه چرخ دنده خورشیدی گیربکس اتوماتیک

محل نصب نوعی سوپاپPCV شکل 9- محل نصب نوعی سوپاپ PCV روی درب سوپاپ

سوپاپ‌های PCV از نوع اوریفیس متغیر تنوع زیادی از نظر شکل دارند. شکل 10 نمونه‌ای از سوپاپ PCV و اجزا داخلی آن را نشان می‌دهد.

1- فنر بالایی 2- اوریفیس 3- مخروطی شفت 4- فنر کنترل‌کننده 5- سوپاپ 6- نشیمن سوپاپ 7- بدنه

اجزا سوپاپPCV شکل 10- اجزا سوپاپ PCV با اوریفیس متغیر

عملکرد سوپاپ PCV

عملکرد سوپاپ PCV در 3 زمان نسبت به سایر زمان‌ها اهمیت بیشتری پیدا می‌کند بنابراین وضعیت سوپاپ در این سه حالت مورد بررسی قرار می‌گیرد.

1- حالت دور درجا (و استارت زدن):

در این حالت به دلیل بسته بودن دریچه گاز خلأ نسبی بالایی بعد از دریچه گاز و به سمت موتور وجود دارد. شکل 11 این وضعیت را نشان می‌دهد.

وضعیت سوپاپPCV 1- سمت مانیفولد هوا 2- سمت موتور
شکل 11- وضعیت سوپاپ PCV در حالت استارت یا دور آرام

همانطور که در شکل 1 مشاهده می‌شود خلأ نسبی سبب حرکت سوپاپ شده مجرای اورفیس را در شرایط بسیار باریک قرار می‌دهد. تقریباً در این وضعیت مقداری کمی از هوای بالای درپوش سوپاپ به سمت مانیفولد هوا راه پیدا می‌کند. بخشی کمی از Blowby که به بالای سر سیلندر راه پیدا کرده است از طریق این مجرا باریک به مانیفولد هوا وارد می‌شود.

2- در حالت دور متوسط و تمام بار:

در این حالت میزان خلأ نسبی در مانیفولد نسبت به حالت استارت و دور آرام کاهش‌یافته است در این حالت فنر کنترل‌کننده سوپاپ را کمی به سمت پایین فشار می‌دهد و مجرای اوریفیس کمی بازتر می‌شود. در نتیجه مقدار بیشتری از گازهای زیر در سوپاپ می‌تواند به سمت مانیفولد هوا هدایت شود. شکل 12 این حالت را نشان می‌دهد.

وضعیت سوپاپPCV 1- سمت مانیفولد هوا 2- سمت موتور
شکل 12- وضعیت سوپاپPCV در حالت گاز دادن یا تمام بار

3- در حالت Backfire :

اگر به هر دلیلی مانند تایمینگ نامناسب سوپاپ، سوخت نامناسب، تایمینگ جرقه نامناسب یا دلایل دیگر حالت عطسه زدن در مانیفولد هوا به وجود بیاید. افزایش ناگهانی فشار در مانیفولد هوا باعث فشرده شدن سوپاپ PCV به سمت پایین می‌شود در نتیجه قسمت نشیمن‌گاه سوپاپ کاملاً راه‌ بین دو بخش را مسدود می‌کند به همین دلیل backfire به سمت موتور بر نمی‌گردد. شکل 13 این حالت را نشان می‌دهد.

وضعیت سوپاپPCV در حالت backfire1- سمت مانیفولد هوا 2- سمت موتور
شکل 13- وضعیت سوپاپPCV در حالت backfire

سه حالت ذکر شده حالت‌های اصلی عملکرد سوپاپ PCV است. همانطور که در قسمت‌های بالا اشاره شد بیشتر خودروها دارای یک مجرای دیگر هستند که از روی درپوش سوپاپ به قبل از دریچه گاز وجود دارد. (شکل 14)

عبور blowby در لحظه شتاب شدید 1-blowby – مجرای تنفس 3- سوپاپ PCV
شکل 14- عبور blowby در لحظه شتاب شدید ناگهانی

همانطور که در شکل 14 ملاحظه می‌شود این مجرا در شتاب‌های ناگهانی (و تخت‌گاز) به کمک مجرای PCV آمده تا حداقل فشار منفی در بخش زیر پیستون ایجاد شود و در نتیجه مکانیزم لنگ راحت‌تر حرکت می‌کند.
عملکرد سوپاپ PCV بسیار مهم است در مقاله بعدی آثار خرابی و روش‌های عیب‌یابی این عضو به‌ظاهر ساده اما مهم، معرفی خواهد شد.

برای نوشتن دیدگاه باید وارد بشوید.
فهرست