سوپاپ PCV چیست؟ انواع، محل نصب و نحوه عملکرد شیر تهویه کارتل

آیا موتور خودروی شما در دور درجا می‌لرزد یا روغن کم می‌کند؟ گاهی یک قطعه کوچک به نام سوپاپ PCV یا شیر تهویه کارتل ریشه اصلی این مشکلات است. این سوپاپ با کنترل بخارات کارتل، از روغن‌سوزی و آلودگی موتور جلوگیری می‌کند و عمر روغن را افزایش می‌دهد. شناخت سوپاپ PCV و محل نصب آن در خودروهایی مثل پراید، پژو ۴۰۵ و تیبا یکی از مباحث مهم دوره‌های آموزش مکانیک خودرو است. در این مقاله انواع، محل نصب، عملکرد و علائم خرابی شیر PCV بررسی می‌شود.

سیستم تهویه کارتل چیست و چرا اهمیت دارد؟

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.

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.

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.

سوپاپ PCV چیست؟ انواع شیر تهویه کارتل

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.

شکل 3- دسته‌بندی سوپاپPCV

سوپاپ PCV با اوریفیس ثابت (مدل‌های قدیمی)

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.

شکل 4- نوعی سوپاپpcv از نوع اوریفیس ثابت

سوپاپ یکطرفه روغن با اوریفیس متغیر (رایج در پراید و پژو)

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.

شکل 5- سوپاپ PCV از نوع اوریفیس ساده و متغیر

سوپاپ PCV مجزاکننده (تیبا و سایر خودروها)

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.

شکل 6- سوپاپ PCV از نوع مجزا کننده

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

شکل 7- نمونه سوپاپPCV از نوع مجزا کننده

شیر PCV کجاست؟ محل نصب در پراید، پژو ۴۰۵ و سمند

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.

1-سوپاپ (PCV)  2-مجرای تنفس موتور 3- فیلتر هوا 4- مانیفولد هوا
شکل 8- شماتیک محل نصب سوپاپ PCV

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

شکل 10- اجزا سوپاپ PCV با اوریفیس متغیر

نحوه عملکرد شیر PCV در سیستم تهویه کارتل

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.

• عملکرد سوپاپ PCV در دور درجا و زمان استارت

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.

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.

• عملکرد در شتاب‌گیری و دورهای بالا (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.

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

• نقش سوپاپ یکطرفه در جلوگیری از بک‌فایر (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.

1- 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)

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.

سوالات متداول سوپاپ PCV

 شیر PCV چیست و چه وظیفه‌ای دارد؟

سوپاپ PCV یا سوپاپ تهویه مثبت کارتل، وظیفه کنترل بخارات داخل محفظه کارتل موتور را دارد. این سوپاپ بخارات روغن را از زیر درپوش سوپاپ به سمت مانیفولد هوا هدایت می‌کند و از تجمع فشار و آلودگی روغن جلوگیری می‌کند. همچنین در صورت عطسه زدن موتور، مسیر را کاملاً می‌بندد تا بک‌فایر به داخل موتور برنگردد.

شیر PCV پراید کجاست؟

در پراید، سوپاپ PCV روی درپوش سوپاپ نصب شده و دو شیلنگ به آن متصل است یکی از سمت موتور و دیگری به سمت مانیفولد هوا. برای تست سالم بودن آن، از سمت موتور باید بخار روغن به بیرون بیاید و از سمت مانیفولد باید مکش هوا احساس شود.

شیر PCV پژو ۴۰۵ کجاست؟

موتور XU7 پژو ۴۰۵ فاقد سوپاپ PCV به شکل مرسوم پراید است و از اختلاف فشار بین محفظه کارتل و لوله هوارسانی قبل از دریچه گاز برای تهویه استفاده می‌کند. در موتور TU5 پژو ۲۰۶ اما یک دوراهی یا سه‌راهی روی درپوش سوپاپ وجود دارد که این وظیفه را انجام می‌دهد.

علائم خرابی شیر PCV چیست؟

مهم‌ترین علائم خرابی شیر PCV عبارتند از: روغن‌سوزی و کم کردن روغن بدون دود مشخص، مکش زیاد از درب روغن هنگام باز کردن، نوسان دور موتور در حالت درجا، روغنی شدن داخل مانیفولد هوا یا فیلتر هوا، و بخار زیاد از درپوش روغن. اگر شیلنگ PCV را جدا کنید و روغن‌سوزی قطع شود، ایراد از همین قطعه است.

نحوه تعویض شیر PCV پراید چگونه است؟

برای تعویض شیر PCV پراید کافی است دو شیلنگ متصل به آن را جدا کنید و قطعه نو را جایگزین کنید. دقت کنید که برخی شیرهای PCV بی‌کیفیت از هر دو طرف هوا عبور می‌دهند که نشانه معیوب بودن آن‌هاست. هنگام تکان دادن شیر نباید صدای تق‌تق بیاید – اگر آمد یعنی فنر داخلی از جا خارج شده است.

 آیا موتور پژو ۴۰۵ شیر PCV دارد؟

خیر، موتور XU7 پژو ۴۰۵ به شیر PCV مجزا مجهز نیست. تهویه کارتل این موتور از طریق لوله‌ای از بالای درپوش سوپاپ به لوله هوارسانی قبل از دریچه گاز انجام می‌شود. موتور EF7 سمند و موتورهای TU پژو ۲۰۶ و پراید اما به شکل‌های مختلفی از سوپاپ PCV استفاده می‌کنند.

نویسنده:مهندس بهروز خطیبی