Sistema de ventilación del cárter

Aunque el propósito moderno de un sistema de ventilación positiva del cárter ( PCV ) es reducir la contaminación del aire, su propósito original era permitir que un motor funcionara bajo el agua sin que entrara agua. Los primeros sistemas PCV se construyeron durante la Segunda Guerra Mundial para permitir que los motores de los tanques funcionaran durante operaciones de vadeo profundo , donde el ventilador de tubo de tiro normal habría permitido que el agua entrara en el cárter y destruyera el motor. ^{[ 3 ]}

A principios de la década de 1950, el profesor Arie Jan Haagen-Smit estableció que la contaminación de los motores de los automóviles era una de las principales causas de la crisis de smog que se vivía en Los Ángeles, California. ^{[ 4 ] [ 5 ]} La Junta de Control de la Contaminación de Vehículos Motorizados de California (precursora de la Junta de Recursos del Aire de California ) se estableció en 1960 y comenzó a investigar cómo evitar que los gases de escape se liberaran directamente a la atmósfera. ^{[ 6 ]} El sistema PCV se diseñó para recircular los gases en la entrada de aire para que pudieran combinarse con el aire fresco/combustible y lograr una combustión más completa. En 1961, las regulaciones de California exigieron que todos los automóviles nuevos se vendieran con un sistema PCV, lo que representó la primera implementación de un dispositivo de control de emisiones vehiculares . ^{[ 7 ]}

A partir del año modelo 1963, la mayoría de los autos nuevos vendidos en EE. UU. fueron equipados con PCV por iniciativa voluntaria de la industria para evitar tener que fabricar múltiples versiones específicas para cada estado. El PCV se convirtió rápidamente en equipo estándar en todos los vehículos a nivel mundial debido a sus beneficios no solo en la reducción de emisiones, sino también en la limpieza interna del motor y la vida útil del aceite. ^{[ 1 ] [ 8 ]}

En 1967, varios años después de su introducción en la producción, el sistema PCV fue objeto de una investigación del gran jurado federal estadounidense, cuando algunos críticos de la industria alegaron que la Asociación de Fabricantes de Automóviles (AMA) estaba conspirando para mantener en reserva varios de estos dispositivos de reducción de la contaminación atmosférica con el fin de retrasar medidas adicionales de control de la contaminación. Tras dieciocho meses de investigación, el gran jurado emitió un veredicto de "no acusación", exonerando a la AMA, pero resultando en un decreto de consentimiento por el cual todas las compañías automovilísticas estadounidenses acordaron no colaborar en actividades de control de la contaminación atmosférica durante un período de diez años. ^{[ 9 ]}

En las décadas transcurridas desde entonces, la legislación y la regulación de las emisiones vehiculares se han endurecido sustancialmente. La mayoría de los motores de gasolina actuales siguen utilizando sistemas PCV.

Para que el sistema PCV extraiga los gases del cárter, necesita una entrada de aire fresco. Esta entrada se encuentra en el respiradero del cárter, que generalmente se conecta al filtro de aire o al colector de admisión del motor. El respiradero suele estar provisto de deflectores y filtros para evitar que la neblina y el vapor de aceite obstruyan el filtro de aire. Este problema se puede reducir aún más instalando separadores de aceite y aire o depósitos de recuperación de aceite, que extraen la neblina de aceite y la recogen en un depósito antes de que llegue a la admisión. Un respiradero del cárter bien diseñado también favorece el efecto de barrido, es decir, la creación de succión en su interior para facilitar la eliminación de los gases de escape. Este efecto mantiene el cárter a una presión ligeramente negativa cuando el sistema PCV funciona correctamente.

El vacío del colector de admisión se aplica al cárter mediante la válvula PCV. El flujo de aire a través del cárter y el interior del motor arrastra los gases de combustión. Esta mezcla de aire y gases del cárter sale, a menudo a través de un deflector, rejilla o malla para excluir la neblina de aceite , por la válvula PCV hacia el colector de admisión. En algunos sistemas PCV, este deflector de aceite se encuentra en una pieza reemplazable independiente llamada separador de aceite. Los productos del mercado de accesorios que se venden para añadir un sistema externo de deflectores de aceite a vehículos que no lo traían de fábrica se conocen comúnmente como depósitos de recuperación de aceite .

La válvula PCV controla el flujo de gases del cárter que ingresan al sistema de admisión. En ralentí, con la mariposa casi cerrada, el vacío del colector es alto, lo que aspiraría una gran cantidad de gases del cárter, provocando que el motor funcione con una mezcla demasiado pobre. La válvula PCV se cierra cuando el vacío del colector es alto, restringiendo la cantidad de gases del cárter que ingresan al sistema de admisión. ^{[ 12 ]}

Cuando el motor está bajo carga o funcionando a altas RPM, se produce una mayor cantidad de gases de escape. El vacío en el colector de admisión, con la mariposa completamente abierta, es menor en estas condiciones, lo que provoca la apertura de la válvula PCV y el flujo de gases del cárter hacia el sistema de admisión. ^{[ 13 ]} El mayor caudal de aire de admisión en estas condiciones significa que se puede añadir una mayor cantidad de gases de escape al sistema de admisión sin comprometer el funcionamiento del motor. La apertura de la válvula PCV en estas condiciones también compensa la menor eficacia del sistema de admisión para aspirar los gases del cárter hacia el sistema de admisión.

Una segunda función de la válvula PCV es actuar como parallamas y válvula de retención para evitar que la presión positiva del sistema de admisión entre en el cárter. Esto puede ocurrir en motores turboalimentados o durante una explosión en el escape , y la presión positiva podría dañar los sellos y juntas del cárter, o incluso provocar una explosión. Por lo tanto, la válvula PCV se cierra cuando hay presión positiva para evitar que llegue al cárter.

La salida de aire del cárter, donde se ubica la válvula PCV, generalmente se coloca lo más lejos posible del respiradero del cárter. Por ejemplo, en un motor en V , el respiradero y la salida suelen estar en tapas de válvulas opuestas , o en extremos opuestos de la tapa de válvulas en un motor en línea . La válvula PCV suele estar ubicada en la tapa de válvulas, aunque no siempre; puede encontrarse en cualquier punto entre la salida de aire del cárter y el colector de admisión.

La válvula PCV adquiere una función aún más importante en las aplicaciones de inducción forzada, cada vez más populares. La presión excesiva en el cárter no solo se produce por la fuga de gases de combustión a través de los anillos del pistón, sino que también puede generarse cuando la presión positiva del colector de admisión llega al cárter. Como se mencionó anteriormente, en vehículos con sistemas de inducción forzada, como turbocompresores o supercargadores , el colector de admisión del motor experimenta presión positiva bajo carga. Esto difiere de las aplicaciones de aspiración natural, donde el colector de admisión permanece al vacío bajo carga. Por lo tanto, cuando un motor con inducción forzada está bajo carga, el colector de admisión ya no puede extraer los gases de combustión del cárter y, en cambio, comienza a agravar el problema al aumentar la presión del cárter. La función de la válvula PCV es entonces aislar el colector de admisión del cárter cuando el colector de admisión está presurizado y permitir el flujo de gases de combustión fuera del cárter cuando el colector de admisión está al vacío. Además de esta función adicional, en aplicaciones con sobrealimentación las presiones en los cilindros son mucho mayores y, en consecuencia, se introducen más gases de escape en el cárter, lo que hace que un sistema PCV completamente funcional sea aún más importante. ^{[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]}

La acumulación de carbono en el colector de admisión se producirá cuando se permita que los gases de escape contaminen permanentemente el aire de admisión debido a un sistema PCV defectuoso. ^{[ 12 ]}

La acumulación de carbonilla o lodo de aceite procedente de los gases de escape en las válvulas de admisión no suele ser un problema en los motores de inyección indirecta. Esto se debe a que el combustible llega a las válvulas de admisión antes de entrar en la cámara de combustión, lo que permite que los detergentes del combustible las mantengan limpias. Sin embargo, la acumulación de carbonilla en las válvulas de admisión sí es un problema en los motores de inyección directa, ya que el combustible se inyecta directamente en la cámara de combustión. Por este motivo, los limpiadores del sistema de combustible o los aditivos añadidos al depósito no ayudan a eliminar estos depósitos. Entre los métodos para limpiar estos depósitos se incluyen la pulverización de un limpiador a través de la admisión o la limpieza directa de las válvulas de admisión con un chorro abrasivo. ^{[ 17 ]}