Como funciona um sistema de ventilação positiva do cárter (PCV)?

Uma certa quantidade de mistura de ar e combustível é puxada para baixo pelo pistão e desliza através dos anéis do pistão para o cárter. Esse gás que escapa é chamado de blow-by - e é inevitável. Veja mais fotos de motores. Alexey Dudoladov / the Agency Collection / Getty Images

A menos que você seja um verdadeiro especialista em engrenagens, apenas ver a frase "ventilação positiva do cárter" provavelmente faz sua cabeça doer, porque parece, bem, complicado. Mas realmente não é tão complicado. Ou pelo menos não deve parecer complicado depois que terminamos de explicar para você. Mas para fazer isso, teremos que dar a você um rápido curso de atualização sobre como funcionam os motores de combustão interna encontrados na maioria dos automóveis. Ok - um, dois, três, vá!

Um motor de combustão interna é construído em torno de uma série de cilindros ocos, em cada um dos quais há um pistão móvel projetado para deslizar para cima e para baixo dentro dele. Uma mistura de ar e gasolina é bombeada através de um sistema de tubos chamado coletor de admissão através da válvula de admissão de cada cilindro (ou válvulas), onde uma faísca de uma vela de ignição faz com que a mistura exploda no espaço aberto no topo do cilindro chamado a câmara de combustão. A pressão dessa explosão empurra o pistão no cilindro para baixo, onde faz com que o virabrequim gire. A rotação do virabrequim não apenas empurra o pistão para dentro do cilindro para que ele possa fazer tudo isso novamente, mas também gira as engrenagens dentro da transmissão do carro que eventualmente fazem o carro se mover. Enquanto isso, o pistão ascendente empurra o ar e o gás que sobrou da explosão para fora do cilindro através de uma válvula de escape.

No entanto - e é aqui que entra a ventilação do cárter - uma certa quantidade dessa mistura de ar e gasolina é puxada para baixo pelo pistão e desliza através dos anéis do pistão para o cárter, que é a tampa protetora que isola o virabrequim. Esse gás que escapa é chamado de blow-by e é inevitável. Também é indesejável porque a gasolina não queimada pode entupir o sistema e causar problemas no cárter. Até o início da década de 1960, esses gases blow-by eram removidos simplesmente deixando o ar circular livremente pelo cárter, levando os gases para longe e liberando-os como emissões. Então, no início dos anos 1960, foi inventada a ventilação positiva do virabrequim (PCV). Este é agora considerado o início do controle de emissões automotivas.

A ventilação positiva do cárter envolve a reciclagem desses gases por meio de uma válvula (chamada, apropriadamente, válvula PCV) para o coletor de admissão, onde são bombeados de volta para os cilindros para outra tentativa de combustão. Nem sempre é desejável ter esses gases nos cilindros porque eles tendem a ser principalmente ar e podem tornar a mistura gás-ar nos cilindros um pouco pobre demais - ou seja, com pouca gasolina - para uma combustão eficaz. Portanto, os gases de escape só devem ser reciclados quando o carro estiver viajando em baixa velocidade ou em marcha lenta. Felizmente, quando o motor está em marcha lenta, a pressão do ar no coletor de admissão é menor do que a pressão do ar no cárter, e é essa pressão mais baixa (que às vezes se aproxima do vácuo puro) que suga os gases de sopro através da válvula PCV e de volta para a ingestão. Quando o motor acelera, a pressão do ar no coletor de admissão aumenta e a sucção diminui, reduzindo a quantidade de gás de sopro reciclado para os cilindros. Isso é bom, porque os gases de escape não são necessários quando o motor acelera. Na verdade, quando o carro está em alta velocidade, a pressão no coletor de admissão pode se tornar mais alta do que a pressão no cárter, forçando potencialmente os gases de escape de volta para o cárter. Uma vez que todo o ponto da ventilação positiva do cárter é manter esses gases fora do cárter, a válvula PCV é projetada para fechar quando isso acontecer e bloquear o refluxo dos gases.

O cárter de um carro é usado como um local de armazenamento de óleo, geralmente em uma bandeja localizada abaixo do virabrequim. Embora o virabrequim e o óleo não tenham a intenção de entrar em contato (porque, se o fizessem, o óleo ficaria espumoso como um milkshake preto e espesso), os vapores de óleo ainda podem encontrar seu caminho para os gases de sopro. Não é uma boa ideia que esses vapores de óleo sejam recirculados de volta para os cilindros junto com os gases do blow-by porque eles tornam a mistura gás-ar muito combustível, equivalente a reduzir a octanagem da gasolina, que em alguns motores pode degradar o desempenho levemente e em motores mais antigos pode até causar um tiro pela culatra quando a mistura de gás-ar queima prematuramente. Os vapores de óleo também podem cobrir a entrada de ar com uma película oleosa, obstruindo gradualmente o fluxo de ar com o tempo. Se você não dirige um veículo de alto desempenho, esses problemas não são exatamente cruciais para a operação do seu carro e o acúmulo de óleo pode ser limpo periodicamente durante a manutenção, mas algumas pessoas (e alguns fabricantes de automóveis) preferem ter algo que irá remover o óleo dos gases de escape antes que eles sejam recirculados. Entre no separador de óleo e ar.

A ideia de um separador de óleo e ar é extrair o óleo do ar antes que ele seja enviado de volta ao coletor de admissão e colocá-lo em algum lugar onde não cause problemas, seja de volta ao cárter ou em um pequeno recipiente chamado de captura pode. Nem todos os carros vêm com separadores de óleo embutidos e nem todos os carros necessariamente precisam deles, mas eles podem ser adquiridos como itens de reposição. E se você tiver as habilidades necessárias para fazer você mesmo, pode até fazer um você mesmo. Na verdade, esses separadores de óleo e ar podem funcionar de várias maneiras diferentes. Provavelmente o tipo mais comum sopra o ar oleoso através de um filtro de malha. As gotas de óleo ficam presas na malha enquanto o ar passa. Os mais eficazes desses filtros são compostos de microfibras, que podem reter partículas muito pequenas de óleo. Alternativamente, o ar e o filtro de óleo podem exigir que os gases reciclados descam por um tubo com orifícios nas laterais. As moléculas de ar mais leves escapam pelos orifícios, enquanto as gotículas de óleo mais pesadas caem até o fundo, onde podem ser removidas. E alguns sistemas avançados usam uma centrífuga para tirar as gotas de óleo mais pesadas do ar. O óleo se aglutina nas laterais da centrífuga e pode ser canalizado de volta para o cárter.

Às vezes me surpreende o quanto pensamos ao longo dos anos na maneira como os carros funcionam e como algumas de nossas ideias sobre a construção de automóveis mudaram com o tempo. Hoje, o controle de emissões é uma parte extremamente importante do design de automóveis, pois minimiza a quantidade de poluentes que escapam para a atmosfera e degradam o meio ambiente. Enquanto pesquisava para este artigo, fiquei impressionado ao saber que a ideia do controle de emissões começou quase exatamente meio século atrás, com a invenção da ventilação positiva do cárter e da válvula PCV. Claro, existem sistemas de controle de emissões muito mais avançados disponíveis hoje e carros com emissões zero já são possíveis - carros elétricos não têm emissões no tubo de escape, embora as emissões possam ser produzidas quando a eletricidade é inicialmente gerada - e dentro de algumas décadas , quando os motores de combustão interna dos carros se tornarem obsoletos, as emissões automotivas podem ser uma coisa do passado. Quando isso acontecer, podemos agradecer aos inventores da ventilação positiva do cárter por liderar o caminho.

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Fontes

• Bastias, Dr. Pedro, et al. "Separador de ar / óleo com requisitos mínimos de espaço no sistema de ventilação do cárter." Dana.com. (15 de maio de 2012) http://www.dana.com/wps/wcm/connect/08e1650041f3cf9698c1bc1c9e250a89/dext-PublMTZOilseparation_e.pdf?MOD=AJPERES
• Blackwood, Jim. "Ventilação positiva do cárter." V8 britânico. (15 de maio de 2012) http://www.britishv8.org/Articles/Positive-Crankcase-Ventilation-PCV.htm
• Polímero conceitual. "Remoção de linha PCV 102." (15 de maio de 2012) http://www.conceptualpolymer.com/PCV%20Line%20Oil%20Removal%20102.pdf
• Secondchancegarage.com. "Ventilação positiva do cárter." (15 de maio de 2012) http://www.secondchancegarage.com/public/239.cfm
• University of Missouri. "Sistema de ventilação positiva do cárter." (15 de maio de 2012) http://iml.missouri.edu/catalog_supplements/70-1833-I/samplecurriculum.pdf
• Yahoo Autos. "O que é a válvula PCV e o que ela faz?" (15 de maio de 2012) http://autos.yahoo.com/maintain/repairqa/engine/ques079_1.html