1. GIỚI THIỆU:
Cho đến đầu thế kỷ 20, khí lọt thoát ra khỏi cacte bằng cách rò rỉ qua các phớt và vòng đệm. Dầu rò rỉ từ động cơ và nhỏ giọt xuống đất được coi là bình thường, vì điều này cũng đã từng xảy ra đối với động cơ hơi nước trong những thập kỷ trước. Các miếng đệm và con dấu trục nhằm hạn chế sự rò rỉ của dầu, nhưng chúng thường không được mong đợi là có thể ngăn chặn hoàn toàn điều đó. Các khí lọt sẽ khuếch tán qua dầu và sau đó rò rỉ qua các phớt và gioăng vào bầu khí quyển, gây ô nhiễm không khí và mùi hôi.Hệ thống này hoạt động rất hiệu quả trong việc loại bỏ hơi cacte có hại cho động cơ. Cũng giống như các động cơ trước đó, hệ thống ống dẫn đường cũng tạo ra ô nhiễm và mùi khó chịu. [1] Ống dẫn có thể bị tắc do tuyết hoặc băng, trong trường hợp đó, áp suất cacte sẽ tăng lên và gây ra rò rỉ dầu và hỏng gioăng. [2]
Trên các phương tiện giao hàng và tàu thuyền di chuyển chậm, thường không có dòng khí thích hợp cho ống mớn nước. Trong những tình huống này, động cơ sử dụng áp suất dương tại ống xả khí để đẩy khí lọt ra khỏi cacte. Do đó, khe hút gió thường nằm trong luồng gió phía sau quạt làm mát của động cơ. [1] Cacte khí thoát ra ngoài khí quyển qua một ống gió.
2. Hệ thống thông gió cacte tích cực
2.1. Lịch sử
Mặc dù mục đích hiện nay của hệ thống thông gió cacte tích cực (PCV) là giảm ô nhiễm không khí, mục đích ban đầu là cho phép động cơ hoạt động dưới nước mà không có nước rò rỉ. Các hệ thống PCV đầu tiên được chế tạo trong Thế chiến thứ hai, để cho phép xe tăng hoạt động trong điều kiện dưới nước, nơi mà bộ thông gió ống hút thông thường sẽ cho phép nước vào cacte và phá hủy động cơ.[3]Vào đầu những năm 1950, Giáo sư Arie Jan Haagen-Smit cho rằng ô nhiễm từ động cơ ô tô là nguyên nhân chính gây ra khủng hoảng khói bụi ở Los Angeles, California. [4] Ban Kiểm soát Ô nhiễm Phương tiện Cơ giới California (tiền thân của Ban Tài nguyên Không khí California ) được thành lập vào năm 1960 và bắt đầu nghiên cứu cách ngăn chặn khí thải thải trực tiếp vào bầu khí quyển. [5] Hệ thống PCV được thiết kế để tuần hoàn lại các khí vào khí nạp để chúng có thể kết hợp với không khí/ nhiên liệu trong lành và được đốt cháy hoàn toàn hơn. Năm 1961, các quy định của California yêu cầu tất cả các xe ô tô mới phải được bán với hệ thống PCV, do đó, đại diện cho việc triển khai đầu tiên thiết bị kiểm soát khí thải xe . [6]
Đến năm 1964, hầu hết các xe ô tô mới được bán ở Mỹ đều được trang bị bởi hoạt động tự nguyện của ngành để không phải tạo ra nhiều phiên bản xe dành riêng cho từng bang. PCV nhanh chóng trở thành thiết bị tiêu chuẩn trên tất cả các loại xe trên toàn thế giới vì những lợi ích của nó không chỉ trong việc giảm khí thải mà còn về độ sạch bên trong động cơ và tuổi thọ của dầu. [1] [7]
Năm 1967, vài năm sau khi được đưa vào sản xuất thì tất cả các công ty ô tô Hoa Kỳ đồng ý không hợp tác trong các hoạt động kiểm soát khói bụi trong thời hạn mười năm. [số 8] Trong những thập kỷ kể từ đó, luật pháp và quy định về khí thải của các phương tiện giao thông đã được thắt chặt về cơ bản. Hầu hết các động cơ xăng ngày nay tiếp tục sử dụng hệ thống PCV.
2.2. Nguyên lý hoạt động của hệ thống thông khí hộp trục khuỷu
Trong quá trình làm việc của động cơ, khí cháy thường bị lọt xuống hộp trục khuỷu, vì vậy trong hộp trục khuỷu lượng khí lọt thường có 70 đến 80% là khí không cháy (VD : hơi nước và các khí thải khác) chiếm 20% đến 30% phần còn lại, điều này gây ra một số tác hại như:- Làm bẩn dầu bôi trơn và làm dầu bôi trơn bị biến chất do những tạp chất có trong khí cháy;
- Sự chuyển động tịnh tiến của Piston khó khăn hơn do khí cháy lọt xuống phía dưới làm cho áp suất phía dưới Piston tăng cao;
- Áp suất ở hộp trục khuỷu còn đẩy nhớt qua các phốt làm kín đi ra ngoài làm cho tính năng của dầu bôi trơn không còn đảm bảo;
- Những xe trước đây được gắn 1 ống khí vào hộp trục khuỷu để cho phép những khí này thoát ra ngoài khí quyển, vì vậy chúng làm ô nhiễm môi trường và cũng không tận dụng được hơi nhiên liệu có trong đó. Mặt khác khi xe chạy chậm lượng khí thải bị lọt xuống hộp trục khuỷu tăng lên nhưng không được thải hoàn toàn ra ngoài vì lúc này vận tốc xe nhỏ, độ giảm áp tại đầu ống nhỏ.
Ở loại này, toàn bộ khí ở hộp trục khuỷu sẽ được hệ thống đưa về đường nạp chung với lượng khí nạp mới vào động cơ để đốt cháy.
Khi dùng hệ thống này, hiệu quả thông gió rất cao nhưng do đưa hơi nhiên liệu và khí cháy về đường nạp dễ làm bám bẩn Xu-pap và xi- lanh.
Nếu lượng khí từ cacte chứa nhớt được phép thổi vào ống nạp mọi lúc với số lượng khí bất kỳ thì hỗn hợp làm việc sẽ không được ổn định và sẽ không thích hợp với các yêu cầu làm việc của động cơ. Đồng thời để ngăn chặn sự cháy ngược từ ống nạp đến hộp trục khuỷu, người ta lắp thêm vào hệ thống van PCV. Van này có nhiệm vụ điều hoà lượng hơi từ cacte đi vào hệ thống nạp của động cơ.
Hoạt động của van PCV như sau:
Khi động cơ không hoạt động, không có sự hiện diện của độ chân không trong đường ống nạp. Lúc này, lò xo đẩy van về đóng kín đường nạp
Hình 2: Hệ thống thông khí hộp trục khuỷu
Trường hợp có sự cháy ngược từ chế hoà khí trở về cacte (hộp trục khuỷu). Lúc này van sẽ đóng kín lại để tránh gây hỏa hoạn.
Khi động cơ hoạt động ở chế độ cầm chừng hay chậm, độ chân không trên đường ống nạp lớn hút Piston van PCV đi lên bệ van. Lúc này do khe chân không vẫn còn hẹp nên chỉ có một lượng khí lọt nhỏ từ hộp trục khuỷu đi vào đường ống nạp để tránh làm hòa khí ở động cơ bị loãng
Khi động cơ hoạt động bình thường thì độ chân không ở đường ống nạp trung bình nên Piston van PCV lên khoảng giữa, vì vậy khe hở chân không lớn cho khí lọt lên nhiều hơn
Ở chế độ khác, tuỳ theo độ chân không ở đường ống nạp thì sức căng của lò xo sẽ tương ứng và sẽ quy định một vị trí thích hợp của van PCV
2.3. Hệ thống thông gió cacte tích cực (PCV)
Hình 3: Hệ thống thông gió cacte tích cực trên xe có tăng áp
Hình 4: Van PCV thế hệ cũ
Hình 5: Van PCV thế mới
Hệ thống PCV bao gồm năm phần chính, được trình bày theo sơ đồ dưới đây:
Hình 6: Các bộ phận chính của hệ thống PCV
MÀNG VAN
Trong điều kiện chân không thấp trong đường ống của hệ thống nạp, hoặc khi áp suất của khí cacte tăng lên, màng van sẽ mở ra, cho phép khí cacte đi vào cửa nạp.
Khi chân không được hình thành trong hệ thống nạp, màng ngăn đóng lại và làm gián đoạn dòng khí từ cacte đến hệ thống nạp, do đó tránh được vấn đề có quá nhiều chân không trong chảo dầu.
Hình 6: Màng van (đóng)
BỘ TÁCH DẦU
Trong trường hợp nhiệt độ dầu cao và số vòng quay động cơ trên phút (RPM) cao, dầu ở thể hơi có xu hướng được tạo ra sau đó lưu thông qua các ống dẫn khí của động cơ và PCV, tạo ra carbon trong hệ thống nạp và buồng đốt. Đó là lý do tại sao nhiều xe có một bộ tách dầu. Bộ phận này nằm trước PCV và có nhiệm vụ ngưng tụ sương mù dầu và đưa các giọt dầu trở lại cacte, ngăn không cho chúng xâm nhập vào đường nạp, do đó tạo ra ít lắng đọng carbon hơn.
Hình 6: Bộ tách dầu
3. Kết luận
Bằng cách giới thiệu Hệ thống thông gió cacte tích cực, về cơ bản là làm kín cacte và cho phép khí đi qua động cơ bị đốt cháy, khí thải hydrocacbon từ cacte sẽ được loại bỏ hoàn toàn. Hệ thống thông gió cacte tích cực (PCV) sử dụng van PCV lưu lượng thay đổi được sử dụng trong hầu hết các ứng dụng động cơ xăng ô tô. Bằng cách kết hợp chính xác lưu lượng thông gió với các đặc tính, hiệu suất thông gió cacte được tối ưu hóa, trong khi hiệu suất động cơ và khả năng lái xe vẫn không bị ảnh hưởng. Van đóng lại trong quá trình cháy ngược để ngăn ngọn lửa đi vào cacte, nơi nó có thể đốt cháy hơi nhiên liệu kèm theo.4. Tài liệu tham khảo
- Rosen, Erwin M. (1975). The Peterson Automotive Troubleshooting & Repair Manual. New York: Grosset & Dunlap. ISBN 978-0-448-11946-5
- "Gus Saves a Friend from a Snow Job". Popular Science (February 1966). Retrieved 3 October 2019.
- TM 9-1756A, Ordnance Maintenance-Ordnance. Department of Defense. 1943. pp. RA PD 311003.
- "LA Smog: the battle against air pollution". www.marketplace.org. 14 July 2014. Retrieved 11 October 2019.
- "Fifty Years of Clearing the Skies". www.caltech.edu. Retrieved 11 October 2019.
- "Environmentally Correct Cars: The Air You Breathe". www.thecarguy.com. Retrieved 11 October 2019.
- "Crankcase and Exhaust Emission Control". NAPA Echlin Service Bulletin (February 1968).
- "United States v. Automobile Manufacturers Association 307 F.Supp. 617 (1969) - supp6171809". www.leagle.com. Retrieved 3 October 2019.
- https://www.otosaigon.com/threads/he-thong-thong-khi-hop-truc-khuyu.1307439/
Chủ đề tương tự
