Het controleren van blow-by door carterventilatiesystemen

 

Introductie

Dit artikel gaat over motor blow-by, de problemen die hierdoor worden veroorzaakt en het gebruik van carterventilatiesystemen om de blow-by te beheren. We leggen de verschillende carterventilatiesystemen en hun voordelen uit, en bespreken verbrandingsmotoren zoals explosiemotoren of motoren met compressieontsteking. Motoren worden gebruikt voor energieopwekking en mechanische aandrijvingen (bijvoorbeeld gascompressoren en pompen). Ze worden ook gebruikt in de aandrijving van schepen, stroomvoorziening aan boord en in locomotieven.

 

Wat is blow-by?

Blow-by ontstaat wanneer lucht, oliedampen en verbrandingsgassen langs de zuigerveren van een motor lekken. Door kleine openingen tussen de zuigerveren en de cilinderwand kunnen deze gassen in het carter lekken. Het resulterende mengsel van oliedampen en en gassen wordt blow-by genoemd.

 

 

Hoe ontstaat blow-by?

De meeste verbrandingsmotoren gebruiken pistons, kleppen en assen om door gecontroleerde explosies energie op te wekken.Pistons zijn hierbij het hart en ziel van de motor.Ze verplaatsen gassen doorheen de motor door de energie te benutten die vrijkomt tijdens de verbranding. Ze zijn verbonden met een roterende krukas en bewegen lineair binnen een vaste holle cilinder. De krukas neemt deze lineaire bewegingen over en zet deze om in een roterende beweging die wederom kan gebruikt worden ter aandrijving van roterende apparatuur. Het gebied waarin de krukas zich bevindt, wordt het carter genoemd.

De op- en neerwaartse beweging van de piston in de cilinder wordt slag genoemd. Het aantal slagen dat nodig is om een verbrandingscylus te voltooien, bepaalt of een motor tweetakt of viertakt wordt genoemd. In dit artikel concentreren we ons op de viertakt motor en de vier slagen: inlaat, compressie, arbeid en uitlaat. Blow-by ontstaat tijdens de compressie- en arbeidsslag.

 

 

 

Over het algemeen zal de blow-by veel lager liggen bij nieuwe motoren ten opzichte van oudere motoren. Dit omdat de openingen tussen zuigerveren en cilinderwand groter worden door slijtage.
Bijgevolg kan meer blow-by in het carter lekken. Een goede vuistregel is om twee keer zoveel blow-by te verwachten bij een "versleten" motor dan bij een nieuwe motor.

 

 

 

Wat zijn de gevolgen van blow-by?

Om verschillende problemen te voorkomen, moet de blow-by worden afgevoerd vanuit het carter. Hieronder enkele veelvoorkomende problemen bij te veel blow-by:

●    Excessive crankcase pressure --  wanneer blow-by zorgt voor verhoogde druk in het carter kan dit leiden tot olielekkage/olieverlies.

●   Verhoogd olieverbruik ​ - wanneer blow-by veel olienevel bevat die niet wordt teruggewonnen, kan het smeersysteem van de motor minder efficiënt werken met overmatig oliegebruik tot gevolg.

●    Verminderde prestatie  - wanneer blow-by teruggeleid wordt door de inlaat van de motor kan het inlaattraject vervuild geraken.

 

Wat is carterventilatie?

Carterventilatie is het afvoeren van blow-by uit het carter om overmatige druk in de motor te voorkomen. Blow-by gassen kunnen de motor beschadigen en het milieu verontreinigen. Een carterventilatiefilter is nodig om afgevoerde gassen te filteren voordat deze of terugkeren naar de inlaat van de motor of worden uitgeblazen in de omgevingslucht.

 

 

Welke types carterventilatie bestaan er?

Depending on installation and emissions requirements, blow-by will be vented using two types of systems: open (OCV) of gesloten carterventilatiesysteem (CCV).

 

Open carterventilatiesystemen blazen de blow-by in de omgevingslucht. Een dergelijk systeem kan bestaan uit een eenvoudige ontluchter met laag rendement en lage tegendruk of een coalescing filterelement dat specifiek ontworpen is om grote hoeveelheden olienevel op te vangen. Het meest efficiënte systeem zal bestaan uit een coalescing filterelement in combinatie met een vacuümbron en een carterdrukregelmechanisme. Een voordeel van open carterventilatiesystemen is dat de kans op verontreiniging en olieophoping in de turbo en nakoelers van de motor tot een minimum beperkt wordt. Dit is vooral belangrijk bij installaties waarbij de gaskwaliteit een probleem kan vormen (Solberg SME en ACVB).

 

 

CCV Ventilation Systems leiden de blow-by naar de inlaat van de motor. In de meeste gevallen zal deze stroomopwaarts van de turbo en stroomafwaarts van de luchtfilter geleid worden. Een klein deel wordt geleid naar de uitlaat van de motor. De steeds strenger wordende milieuwetgeving zorgt ervoor dat het gebruik van gesloten carterventilatiesystemen toeneemt. Door blow-by terug naar de inlaat te leiden, kan de totale emissie worden gemonitord aan de uitlaat en kunnen emissiebronnen worden geëlimineerd. Gesloten carterventilatiesystemen zijn geschikt voor allerlei installaties maar zeker wanneer geïntegreerde drukregeltechnieken gebruikt worden (Solberg ACV).

 

 

Beide types carterventilatie kunnen de carterdruk regelen en voldoen aan de milieuwetgeving..Raadpleeg grafiek  1.1 voor aanvullende informatie.

 

Wat zijn de voordelen van carterventilatie?

Een goed ontworpen en juist gedimensioneerd carterventilatiesysteem draagt aanzienlijk bij tot het behouden van de betrouwbaarheid van de motor en helpt om onderhoudskosten te verlagen.
Het vermindert het olieverbruik en verbetert de efficiëntie en prestatie van de motor. Dit door de carterdruk te regelen en door olie op te vangen uit de blow-by gassen.

 

Het regelen van de carterdruk

De carterdruk wordt geregeld met behulp van vacuüm. De inlaat van de motor kan als vacuümbron gebruikt worden (CCV) of een externe vacuümbron zoals een zijkanaalventilator (OCV). In beide gevallen moet het vacuümniveau worden geregeld om ervoor te zorgen dat de carterdruk binnen een bepaald bereik wordt gehouden. Hiervoor worden handmatige kleppen, automatische kleppen of frequentieregelaars gebruikt.

Bij OCV-systemen worden meestal handmatige kleppen gebruikt, maar ook andere technologieën zoals recirculatiesystemen (SME-R) en automatische mechanische besturingen (Solberg ACVB) worden populairder. Specificaties voor de aanzuiging of de druk van het carter vallen normaliter in het bereik van (-3) tot (+2)" W.C., (-7.5) tot (+5) mbar of (-0.75) tot (0.5) kPa.
De OEM-specificaties van de motor verschillen per merk en model. Om het ideale carterdrukbereik te weten te komen, kan u best de OEM-handleiding raadplegen.

 

Het verminderen van het olieverbruik

Het carterfilter reinigt de blow-by gassen van verontreinigingen voordat deze worden uitgeblazen in de omgevingslucht of terugkeren naar de inlaat van de motor. Olienevel is de grootste bezorgdheid bij het afblazen van blow-by gassen. De functie van het filter is om olienevel in de blow-by op te vangen en deze door coalescing terug naar de motor of afvaloliebak af te voeren.
Bij het afvoeren van olie naar het carter kan het olieverbruik door carterontluchting aanzienlijk worden verminderd.

 

Het verbeteren van de motorefficiëntie

Zowel gesloten als open carterventilatiesystemen verwijderen verontreinigingen en vervuiling door carteremissies. De efficiëntie van het filter is vooral van cruciaal belang voor CCV toepassingen. Hoogefficiënte coalescingfilters zijn zeer effectief in het verminderen van olieophoping op turbo's, nakoelers en andere interne componenten van de motor. Toch zal er een kleine hoeveelheid roet en olienevel door de filter komen. Uiteindelijk zullen verontreinigingen zich ophopen en mogelijk de efficiëntie van de motor verminderen. Daarom is het aangeraden om voor filters met de hoogst mogelijke efficiëntie te kiezen wanneer de blow-by wordt teruggeleid naar de inlaat van de motor. (Hoogefficiënte coalescingfilterelementen hebben doorgaans een efficiëntie van 99% tot 99.97% bij 0.3µ).

 

Het beschermen van de omgeving

Carterventilatiesystemen met hoogefficiënte coalescingfilterelementen voorkomen dat olienevel, rook, geuren en andere deeltjes in de omgevingslucht terechtkomen. Wanneer open carterventilatiesystemen blow-by in de omgevingslucht afblazen, zal olienevel zich ophopen in gebouwen en op de apparatuur waaronder de motor. Naarmate olie zich ophoopt kan dit zorgen voor slip- en brandgevaar. Teveel olienevel in slecht geventileerde ruimtes kan wederom zorgen voor ademhalingsproblemen en oogirritaties. Wanneer een te hoge carterdruk zorgt voor lekkages kan dit eveneens tot gladde oppervlaktes zorgen.

 

Het voldoen aan de milieuwetgeving

Het verminderen of verwijderen van emissies kan opgelegd worden door nationale of regionale wetgevingen. Specifieke eisen worden vaak bepaalt door het type brandstof en het soort installatie. Zelfs wanneer uw motor niet onder een specifieke wetgeving valt, kan u er best voor kiezen om blow-by te filteren om zo een milieubewuste en veilige omgeving te creëren.

 

 

Een compleet systeem. Meer dan slechts een "carterfilter"

Vereisten i.v.m. carterventilatie zijn uniek voor elk motormodel en elke installatie.Motoren worden elk jaar efficiënter en complexer. Als gevolg hiervan zijn de "een product voor elke toepassing" oplossingen vaak niet de beste keuze om emissies te verwijderen en zo de motorprestatie te bevorderen. Moderne, hoogefficiënte motoren met een lage uitstoot hebben enerzijds de meest efficiënte filters nodig maar anderzijds ook filters die zorgen voor een minimale tegendruk in het carter. Een op maat gemaakt open of gesloten carterventilatiesysteem is nodig om te voldoen aan emissienormen en locale doelstellingen. Dit systeem kan onder andere bestaan uit specifiek leidingwerk, plaatsing en montage, afvoer en locatie, afvaloliebak, locatie van de uitlaat, isolatiemateriaal, ...

 

 

 

Conclusie

Het installeren van het ideale systeem voor een specifieke toepassing zal ervoor zorgen dat de motorprestatie kan worden behouden, een veilige omgeving kan worden gecreëerd en aan milieuwetgevingen kan worden voldaan. Dit terwijl de betrouwbaarheid van de motor wordt verbeterd en de kosten kunnen worden verlaagd. Indien u vragen heeft, aarzel dan zeker niet om contact met Solberg op te nemen.

 

Chart 1.1