크랭크케이스 환기 시스템

Crankcase ventilation system
Ford Taunus V4 엔진의 PCV 밸브(흡기 매니폴드로 공급)

크랭크케이스 환기시스템은 내연기관의 크랭크케이스에서 불필요한 가스를 제거한다.시스템은 일반적으로 튜브, 단방향 밸브 및 진공 소스(예: 흡기 매니폴드)로 구성됩니다.

블로우바이(blow-by)라고 하는 불필요한 가스는 연소실에서 피스톤 링을 통해 누출된 가스입니다.초기 엔진은 크랭크케이스 씰을 통해 누출되는 가스만으로 이러한 가스를 대기로 방출했습니다.첫 번째 특정 크랭크케이스 환기 시스템은 도로 흡입 튜브로, 부분 진공 상태를 사용하여 가스를 튜브를 통해 흡입한 후 대기로 방출했습니다.제2차 세계대전 때 처음 사용되었으며 대부분의 최신 엔진에 장착된 양극 크랭크케이스 환기(PCV) 시스템은 대기 오염을 줄이기 위해 크랭크케이스 가스를 연소실로 다시 보냅니다.

크랭크케이스 압축 설계의 2행정 엔진은 크랭크케이스 환기 시스템이 필요하지 않습니다. 엔진의 정상 작동에는 크랭크케이스 가스를 연소실로 보내야 하기 때문입니다.

크랭크케이스 가스 발생원

블로우바이(blow-by)는 연소실의 연소 물질이 피스톤 링을 지나 크랭크케이스로 "블로우바이"되는 것을 말합니다.이러한 블로우바이 가스는 환기를 하지 않으면 불가피하게 응축되어 크랭크케이스에 존재하는 유증기와 결합되어 오일이 슬러지를 형성하거나 미연소 연료로 희석됩니다.크랭크케이스 압력이 과도하면 크랭크축 씰 및 기타 엔진 씰 및 개스킷을 통해 엔진 오일이 추가로 누출될 수 있습니다.따라서 반드시 크랭크케이스 환기 시스템을 사용해야 합니다.

환기구

20세기 초까지 블로바이 가스는 씰과 개스킷을 통해 누출되어 크랭크케이스에서 빠져나왔다.엔진에서 오일이 누출되어 지상으로 떨어지는 것은 정상으로 여겨졌는데, 이는 이전 수십 년 동안 증기 엔진에서도 마찬가지였기 때문이다.개스킷과 샤프트 씰은 오일 누출을 제한하기 위한 것이었지만, 일반적으로 오일 누출을 완전히 막지는 못할 것으로 예상되었습니다.블로우바이 가스는 오일을 통해 확산된 다음 씰과 개스킷을 통해 대기 중으로 누출되어 대기 오염과 냄새를 유발합니다.

크랭크케이스 환기의 첫 번째 개선점은 도로 통풍 튜브였습니다.이 파이프는 크랭크케이스(또는 오버헤드 밸브 엔진의 밸브 커버)에서 차량 슬립스트림에 위치한 아래쪽을 향한 오픈 엔드로 이어지는 파이프입니다.차량이 이동 중일 때 튜브의 열린 끝을 가로지르는 공기 흐름이 흡입("흡인" 또는 드래프트)을 만들어 크랭크케이스에서 가스를 끌어냅니다.너무 많은 진공이 발생하는 것을 방지하기 위해 블로우바이 가스는 [1]브리더라고 불리는 장치를 사용하여 외부 공기로 대체됩니다.브리더는 종종 오일 캡에 위치합니다.많은 브리더들이 컵이나 스쿱을 가지고 있었고 엔진 라디에이터 팬의 공기 흐름 안에 있었습니다.이러한 유형의 시스템을 "압력-흡입" 유형이라고 하며, 공기는 브리더의 스쿱으로 강제 유입되고 진공에 의해 도로 드래프트 튜브에 의해 배출됩니다.VW Porsche 공랭식 엔진에 사용된 또 다른 유형의 압력 흡입 유형은 프론트 크랭크케이스 풀리에 리버스 나사가 내장되어 있어 엔진으로 공기가 유입되고 로드 드래프트 튜브를 통해 크랭크케이스에서 공기가 빠져나갑니다.이 시스템은 엔진에 유해한 크랭크케이스 증기를 제거하는 데 매우 잘 작동합니다.이전의 엔진과 마찬가지로, 도로 통풍 튜브 시스템도 오염과 불쾌한 [1]냄새를 유발했습니다.흡입 튜브가 눈 또는 얼음으로 막힐 수 있으며, 이 경우 크랭크케이스 압력이 증가하여 오일 누출 및 개스킷 [2]고장을 일으킬 수 있습니다.

느리게 움직이는 배송 차량과 보트에는 도로 흡입 튜브에 적합한 공기 흐름이 없는 경우가 많습니다.이러한 상황에서 엔진은 브리더 튜브의 양압을 사용하여 크랭크케이스에서 블로바이 가스를 밀어냅니다.따라서 브리더 공기 흡입구는 종종 엔진의 냉각 [1]팬 뒤쪽의 공기 흐름에 위치합니다.크랭크케이스 가스는 통풍 튜브를 통해 대기로 빠져나갔다.

양극 크랭크케이스 환기(PCV)

역사

PCV(Positive Crankcase Ventilation) 시스템의 현대적인 목적은 공기 오염을 줄이는 것이지만, 원래 목적은 물이 새지 않고 엔진이 물 속에서 작동할 수 있도록 하는 것이었습니다.최초의 PCV 시스템은 제2차 세계대전 중에 제조되었으며, 깊은 포링 작업 중에 탱크 엔진이 작동할 수 있도록 하기 위해 제작되었습니다. 통상의 통풍관 환기 장치는 크랭크케이스에 물이 유입되어 [3]엔진을 파괴할 수 있었습니다.

1950년대 초, 아리 얀 하겐 스미트 교수는 자동차 엔진으로부터의 오염이 [4]캘리포니아 로스앤젤레스에서 스모그 위기를 겪는 주요 원인이라는 것을 밝혀냈다.캘리포니아 자동차 오염 제어 위원회(캘리포니아 항공 자원 위원회의 전신)는 1960년에 설립되어 블로우바이 가스가 [5]대기로 직접 방출되는 것을 방지하는 방법을 연구하기 시작했습니다.PCV 시스템은 가스가 외부 공기/연료와 결합되어 더 완전히 연소될 수 있도록 공기 흡입구로 다시 순환하도록 설계되었습니다.1961년 캘리포니아 법규는 모든 신차를 PCV 시스템과 함께 판매하도록 요구했으며, 따라서 차량 배기 가스 제어 [6]장치가 최초로 구현되었습니다.

1964년까지 미국에서 판매된 대부분의 신차들은 자발적인 산업 활동을 통해 여러 개의 주별 차량을 만들 필요가 없도록 장착되었다.PCV는 배기가스 감소뿐만 아니라 엔진 내부 청결도와 오일 [1][7]수명 등의 이점 덕분에 전 세계 모든 차량의 표준 장비로 빠르게 자리매김했습니다.

1967년, PCV 시스템이 생산에 도입된 지 몇 년이 지난 후, 일부 업계 비판자들에 의해 자동차 제조업체 협회(AMA)가 스모그 추가 제어를 지연시키기 위해 여러 개의 스모그 저감 장치를 선반 위에 유지하려는 음모를 꾸몄다는 주장이 제기되었을 때, PCV 시스템은 미국 연방 대배심의 대상이 되었다.18개월간의 조사 끝에 대배심은 "법안 금지" 결정을 내려 AMA를 승인했지만, 모든 미국 자동차 회사들이 10년 [8]동안 스모그 방지 활동을 공동으로 하지 않기로 동의하는 결과를 낳았다.

그 후 수십 년 동안, 자동차 배기가스의 법률과 규제는 상당히 강화되었다.오늘날 대부분의 가솔린 엔진은 PCV 시스템을 계속 사용합니다.

숨쉬기

PCV 시스템이 크랭크케이스에서 연기를 배출하려면 시스템에 외부 공기 공급원이 있어야 합니다.이러한 외부 공기의 근원은 "크랭크케이스 브리더"이며, 일반적으로 이 브리더는 엔진의 공기 필터 또는 흡기 매니폴드에서 덕트됩니다.브리더에는 일반적으로 오일 미스트와 증기가 에어 필터에 오염되는 것을 방지하기 위해 배플과 필터가 제공됩니다.

PCV 밸브

Pcv valve 1.jpg

흡기 매니폴드 진공은 PCV 밸브를 통해 크랭크케이스에 인가됩니다.크랭크케이스 및 엔진 내부를 통과하는 기류가 연소 부산물 가스를 씻어냅니다.그런 다음 공기와 크랭크케이스 가스의 혼합물이 다른 단순한 배플, 스크린 또는 메시를 통해 PCV 밸브를 통해 흡기 매니폴드로 배출됩니다.일부 PCV 시스템에서는 '오일 분리기'라고 하는 개별 교체 가능 부품에서 이 오일 배플링이 발생합니다.차량에 외부 오일 차단 시스템을 추가하기 위해 판매되는 애프터마켓 제품은 처음에는 장착되지 않았지만 일반적으로 "오일 캐치 탱크"로 알려져 있습니다.

PCV 밸브는 흡기 시스템으로 유입되는 크랭크케이스 가스의 흐름을 제어합니다.공회전 시 매니폴드 진공이 높으면 크랭크케이스 가스가 다량 흡입되어 엔진이 너무 희박하게 작동하게 됩니다.매니폴드 진공이 높을 때 PCV 밸브가 닫히므로 [9]흡기 시스템으로 유입되는 크랭크케이스 가스의 양이 제한됩니다.

엔진이 부하를 받거나 더 높은 RPM으로 작동하면 더 많은 양의 블로우바이 가스가 생성됩니다.이러한 조건에서는 흡기 매니폴드 진공이 낮아져 PCV 밸브가 열리고 크랭크케이스 가스가 흡기 시스템으로 [10]흐릅니다.이러한 조건 하에서 흡기 유량이 증가한다는 것은 엔진의 작동을 저하시키지 않고 더 많은 양의 블로우바이 가스를 흡기 시스템에 추가할 수 있다는 것을 의미합니다.또한 이러한 조건에서 PCV 밸브가 열리면 흡기 시스템이 크랭크케이스 가스를 흡기 시스템으로 흡입하는 데 덜 효과적인 것으로 보상됩니다.

PCV 밸브의 두 번째 기능은 화염 방지기로 작동하여 흡기 시스템의 양압이 크랭크케이스로 유입되는 것을 방지하는 것입니다.이 문제는 터보차지 엔진이나 역화가 발생할 때 발생할 수 있으며, 양압으로 인해 크랭크케이스 씰과 개스킷이 손상되거나 크랭크케이스가 폭발할 수도 있습니다.따라서 PCV 밸브는 양압이 존재할 때 닫혀 크랭크케이스에 도달하는 것을 방지합니다.

일반적으로 PCV 밸브가 위치한 크랭크케이스 공기 출구는 크랭크케이스 브리더에서 최대한 멀리 배치됩니다.예를 들어, 브리더와 출구는 V 엔진의 경우 반대쪽 밸브 커버에, 인라인 엔진의 경우 밸브 커버의 반대쪽 끝에 있는 경우가 많습니다.PCV 밸브는 밸브 커버에 배치되는 경우가 많지만 항상 그렇지는 않습니다. 크랭크케이스 공기 출구와 흡기 매니폴드 사이의 어디에나 위치할 수 있습니다.

흡기 시스템의 탄소 축적

PCV 시스템 [9]고장으로 인해 블로바이 가스가 흡기를 영구적으로 오염시키는 경우 흡기 매니폴드에 탄소 축적이 발생합니다.

흡입 밸브의 블로바이 가스로 인한 탄소 축적이나 오일 슬러지는 일반적으로 좌현 분사 엔진에서 문제가 되지 않습니다.이는 연료가 연소실로 가는 길에 흡기 밸브에 부딪혀 연료에 포함된 세제가 밸브를 청결하게 유지하도록 하기 때문입니다.그러나 연료는 연소실로 직접 분사되기 때문에 흡기 밸브의 탄소 축적은 직접 분사 엔진에서만 문제가 됩니다.따라서 연료 시스템 클리너 또는 연료 첨가제를 탱크에 첨가해도 이러한 침전물을 청소하는 데 도움이 되지 않습니다.이러한 침전물을 청소하는 방법에는 흡입구를 통해 클리너를 분사하거나 흡기 [11]밸브의 직접 미디어 블라스팅이 포함됩니다.

대체 수단

크랭크케이스 압축을 사용하는 2행정 엔진에서는 크랭크케이스 내의 모든 가스가 연소실로 공급되기 때문에 크랭크케이스 환기 시스템이 필요하지 않습니다.

잔디 깎기 엔진이나 발전기 같은 많은 작은 4행정 엔진은 단순히 흡기 시스템에 연결된 드로 튜브를 사용합니다.흡입 튜브는 모든 블로우바이 가스를 흡기 혼합물로 다시 보내며, 일반적으로 공기 필터와 카뷰레터 사이에 위치합니다.

일부 드래그 레이싱 카의 드라이 섬프 엔진은 청소 펌프를 사용하여 크랭크케이스에서 [12]오일과 가스를 추출합니다.분리기가 오일을 제거한 다음, 가스가 벤추리 [citation needed]튜브를 통해 배기 시스템으로 공급됩니다.이 시스템은 크랭크케이스에 소량의 진공 상태를 유지하고 엔진 내 오일의 양을 최소화하여 경주 [13]트랙으로 흘러내릴 수 있습니다.

레퍼런스

  1. ^ a b c d Rosen, Erwin M. (1975). The Peterson Automotive Troubleshooting & Repair Manual. New York: Grosset & Dunlap. ISBN 978-0-448-11946-5.[페이지 필요]
  2. ^ "Gus Saves a Friend from a Snow Job". Popular Science (February 1966). Retrieved 3 October 2019.
  3. ^ TM 9-1756A, Ordnance Maintenance-Ordnance. Department of Defense. 1943. pp. RA PD 311003.
  4. ^ "LA Smog: the battle against air pollution". www.marketplace.org. 14 July 2014. Retrieved 11 October 2019.
  5. ^ "Fifty Years of Clearing the Skies". www.caltech.edu. Retrieved 11 October 2019.
  6. ^ "Environmentally Correct Cars: The Air You Breathe". www.thecarguy.com. Retrieved 11 October 2019.
  7. ^ "Crankcase and Exhaust Emission Control". NAPA Echlin Service Bulletin (February 1968).
  8. ^ "United States v. Automobile Manufacturers Association 307 F.Supp. 617 (1969) - supp6171809". www.leagle.com. Retrieved 3 October 2019.
  9. ^ a b "What are the Symptoms of a Bad PCV Valve". www.agcoauto.com. Retrieved 14 October 2019.
  10. ^ "Pollution control system". www.freshpatents.com. Archived from the original on 8 July 2016. Retrieved 21 January 2012.
  11. ^ "Intake Valve Deposits in Gasoline Direct Injection Engines". AA1Car.com.
  12. ^ "Lubrication: Dry Sump Oiling". RacingJunk News. 9 December 2014. Retrieved 18 October 2019.
  13. ^ "Tech Talk #36 – Dry Sumps for Drag Racing". www.rehermorrison.com. 2013-04-10. Retrieved 18 October 2019.