نظام تهوية علبة المرافق

على الرغم من أن الغرض الحديث من نظام تهوية علبة المرافق الإيجابية ( PCV ) هو الحد من تلوث الهواء، إلا أن الغرض الأصلي منه كان السماح للمحرك بالعمل تحت الماء دون تسرب الماء إليه. وقد بُنيت أنظمة PCV الأولى خلال الحرب العالمية الثانية، للسماح لمحركات الدبابات بالعمل أثناء عمليات الخوض في المياه العميقة ، حيث كان نظام التهوية التقليدي ذو أنبوب السحب سيسمح بدخول الماء إلى علبة المرافق وتدمير المحرك. ^{[ 3 ]}

في أوائل خمسينيات القرن العشرين، أثبت البروفيسور آري جان هاجن سميث أن التلوث الناتج عن محركات السيارات كان سببًا رئيسيًا لأزمة الضباب الدخاني التي شهدتها لوس أنجلوس، كاليفورنيا. ^{[ 4 ] [ 5 ]} تأسس مجلس كاليفورنيا لمكافحة تلوث المركبات (الذي سبق مجلس كاليفورنيا لموارد الهواء ) عام 1960، وبدأ أبحاثًا حول كيفية منع انبعاث الغازات المتسربة مباشرةً إلى الغلاف الجوي. ^{[ 6 ]} صُمم نظام تهوية علبة المرافق (PCV) لإعادة تدوير الغازات إلى مدخل الهواء، بحيث يمكن دمجها مع الهواء النقي/الوقود واحتراقها بشكل كامل. في عام 1961، اشترطت لوائح كاليفورنيا بيع جميع السيارات الجديدة مزودة بنظام تهوية علبة المرافق، مما يمثل أول تطبيق لجهاز للتحكم في انبعاثات المركبات . ^{[ 7 ]}

ابتداءً من طراز عام 1963، زُوِّدت معظم السيارات الجديدة المباعة في الولايات المتحدة بنظام تهوية علبة المرافق (PCV) طوعًا من قِبل شركات التصنيع لتجنب إنتاج نسخ متعددة خاصة بكل ولاية. وسرعان ما أصبح هذا النظام تجهيزًا قياسيًا في جميع المركبات حول العالم نظرًا لفوائده، ليس فقط في خفض الانبعاثات، بل أيضًا في الحفاظ على نظافة المحرك الداخلية وإطالة عمر الزيت. ^{[ 1 ] [ 8 ]}

في عام 1967، وبعد سنوات من طرح نظام تهوية علبة المرافق (PCV) في الإنتاج، أصبح هذا النظام موضوع تحقيق من قبل هيئة محلفين اتحادية أمريكية، وذلك بعد أن زعم ​​بعض منتقدي الصناعة أن رابطة مصنعي السيارات (AMA) كانت تتآمر لإبقاء العديد من أجهزة الحد من التلوث هذه غير مستخدمة بهدف تأخير تطبيق إجراءات إضافية لمكافحة التلوث. وبعد ثمانية عشر شهرًا من التحقيق، أصدرت هيئة المحلفين قرارًا بعدم توجيه أي اتهامات، مما برّأ رابطة مصنعي السيارات، ولكنه أسفر عن مرسوم موافقة يلزم جميع شركات السيارات الأمريكية بعدم التعاون في أنشطة مكافحة التلوث لمدة عشر سنوات. ^{[ 9 ]}

في العقود التي تلت ذلك، تم تشديد التشريعات واللوائح المتعلقة بانبعاثات المركبات بشكل كبير. ولا تزال معظم محركات البنزين اليوم تستخدم أنظمة تهوية علبة المرافق (PCV).

لكي يقوم نظام تهوية علبة المرافق (PCV) بسحب الأبخرة من علبة المرافق، يجب أن يتوفر له مصدر للهواء النقي. هذا المصدر هو "منفذ تهوية علبة المرافق"، والذي عادةً ما يكون متصلاً بفلتر هواء المحرك أو مشعب السحب. يُزود منفذ التهوية عادةً بحواجز وفلاتر لمنع رذاذ الزيت والأبخرة من تلويث فلتر الهواء. يمكن تقليل هذه الظاهرة بشكل أكبر عن طريق تركيب فواصل زيت الهواء أو ما يُعرف بـ" علب التجميع" ، لسحب رذاذ الزيت من العالق وتجميعه في خزان قبل وصوله إلى مشعب السحب. كما يُصمم منفذ تهوية علبة المرافق المصمم بشكل صحيح بطريقة تُعزز عملية التنظيف، أو توليد قوة شفط داخله للمساعدة في إزالة الغازات المتسربة. هذا التأثير هو ما يُبقي علبة المرافق تحت ضغط سلبي طفيف عند تشغيل نظام تهوية علبة المرافق بشكل سليم.

يُطبَّق فراغ مشعب السحب على علبة المرافق عبر صمام تهوية علبة المرافق (PCV). يتدفق الهواء عبر علبة المرافق وداخل المحرك، فيزيل غازات الاحتراق الثانوية. ثم يخرج هذا المزيج من الهواء وغازات علبة المرافق، غالبًا عبر حاجز بسيط أو مصفاة أو شبكة لمنع رذاذ الزيت ، من خلال صمام تهوية علبة المرافق (PCV) إلى مشعب السحب. في بعض أنظمة تهوية علبة المرافق (PCV)، تتم عملية فصل الزيت هذه في جزء منفصل قابل للاستبدال يُسمى "فاصل الزيت". تُعرف المنتجات المُباعة في السوق لإضافة نظام فصل زيت خارجي للمركبات، والتي لم تكن مُجهزة به في الأصل، باسم " خزانات تجميع الزيت ".

يتحكم صمام تهوية علبة المرافق (PCV) في تدفق غازات علبة المرافق الداخلة إلى نظام السحب. عند التباطؤ، مع إغلاق الخانق تقريبًا، يكون ضغط الفراغ في مشعب السحب مرتفعًا، مما يؤدي إلى سحب كمية كبيرة من غازات علبة المرافق، وبالتالي تشغيل المحرك بخليط وقود/هواء فقير. يُغلق صمام تهوية علبة المرافق عندما يكون ضغط الفراغ في مشعب السحب مرتفعًا، مما يحد من كمية غازات علبة المرافق الداخلة إلى نظام السحب. ^{[ 12 ]}

عندما يكون المحرك تحت حمل أو يعمل بسرعة دوران عالية، تتولد كمية أكبر من غازات الاحتراق المتسربة. في هذه الظروف، يكون ضغط الفراغ في مشعب السحب، مع فتح الخانق بالكامل، أقل، مما يؤدي إلى فتح صمام تهوية علبة المرافق (PCV) وتدفق غازات علبة المرافق إلى نظام السحب. ^{[ 13 ]} يعني معدل تدفق هواء السحب الأعلى في هذه الظروف إمكانية إضافة كمية أكبر من غازات الاحتراق المتسربة إلى نظام السحب دون التأثير على أداء المحرك. كما يعوض فتح صمام تهوية علبة المرافق (PCV) في هذه الظروف انخفاض كفاءة نظام السحب في سحب غازات علبة المرافق.

تتمثل الوظيفة الثانية لصمام تهوية علبة المرافق (PCV) في العمل كحاجز للهب وصمام مانع للرجوع لمنع دخول الضغط الموجب من نظام السحب إلى علبة المرافق. قد يحدث هذا في المحركات المزودة بشاحن توربيني أو عند حدوث انفجار عكسي ، وقد يؤدي الضغط الموجب إلى تلف موانع التسرب والحشيات في علبة المرافق، أو حتى التسبب في انفجارها. لذلك، يُغلق صمام تهوية علبة المرافق عند وجود ضغط موجب لمنعه من الوصول إلى علبة المرافق.

يُوضع مخرج هواء علبة المرافق، حيث يوجد صمام تهوية علبة المرافق (PCV)، عادةً في أبعد مكان ممكن عن فتحة تهوية علبة المرافق. على سبيل المثال، غالبًا ما تكون فتحة التهوية والمخرج على غطاءي صمامات متقابلين في محرك V ، أو على طرفي غطاء الصمامات في محرك خطي . غالبًا ما يُوضع صمام تهوية علبة المرافق (PCV) على غطاء الصمامات، ولكن ليس دائمًا؛ فقد يكون موقعه في أي مكان بين مخرج هواء علبة المرافق ومشعب السحب.

يكتسب صمام تهوية علبة المرافق (PCV) أهميةً بالغةً في تطبيقات الشحن التوربيني الشائعة. لا يقتصر ارتفاع ضغط علبة المرافق على تسرب غازات الاحتراق من حلقات المكابس، بل قد ينشأ أيضًا عند دخول ضغط موجب من مشعب السحب إلى علبة المرافق. وكما ذُكر سابقًا، في المركبات المزودة بأنظمة شحن توربيني أو شواحن فائقة ، يتعرض مشعب السحب لضغط موجب تحت الحمل. ويختلف هذا عن المحركات ذات السحب الطبيعي حيث يبقى مشعب السحب في حالة فراغ تحت الحمل. وبالتالي، عندما يكون محرك الشحن التوربيني تحت الحمل، لا يمكن استخدام مشعب السحب لسحب غازات الاحتراق من علبة المرافق، بل سيبدأ بتفاقم المشكلة عن طريق زيادة ضغط علبة المرافق. وهنا تكمن مهمة صمام تهوية علبة المرافق (PCV) في عزل مشعب السحب عن علبة المرافق عندما يكون مشعب السحب مضغوطًا، والسماح بتدفق غازات الاحتراق خارج علبة المرافق عندما يكون مشعب السحب في حالة فراغ. إضافةً إلى هذا الدور الإضافي، في التطبيقات المعززة، تكون ضغوط الأسطوانات أعلى بكثير، وبالتالي، يتم دفع المزيد من غازات الاحتراق المتسربة إلى علبة المرافق، مما يجعل نظام تهوية علبة المرافق (PCV) الفعال بالكامل أكثر أهمية. ^{[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]}

يحدث تراكم الكربون في مشعب السحب عندما يُسمح لغازات الاحتراق المتسربة بتلويث هواء السحب بشكل دائم بسبب عطل في نظام تهوية علبة المرافق (PCV). ^{[ 12 ]}

لا يُشكل تراكم الكربون أو رواسب الزيت الناتجة عن غازات الاحتراق المتسربة على صمامات السحب مشكلةً عادةً في محركات الحقن المباشر. ويعود ذلك إلى أن الوقود يصطدم بصمامات السحب في طريقه إلى غرفة الاحتراق، مما يسمح للمنظفات الموجودة في الوقود بإبقائها نظيفة. مع ذلك، يُعد تراكم الكربون على صمامات السحب مشكلةً في المحركات ذات الحقن المباشر فقط، حيث يُحقن الوقود مباشرةً في غرفة الاحتراق. ولهذا السبب، فإن منظفات نظام الوقود أو إضافات الوقود المُضافة إلى الخزان لن تُجدي نفعًا في إزالة هذه الرواسب. تشمل طرق تنظيف هذه الرواسب رشّ المنظف عبر مدخل الهواء أو تنظيف صمامات السحب مباشرةً بالرمل. ^{[ 17 ]}