क्रैंककेस वेंटिलेशन सिस्टम

क्रैंककेस वायु-संचालन प्रणाली आंतरिक दहन इंजन के क्रैंककेस से अवांछित गैसों को निकालता है। प्रणाली में सामान्यतः ट्यूब, एक तरफ़ा वाल्व और वैक्यूम स्रोत (जैसे प्रवेशिका नलिका ) होता है।

अवांछित गैसें, जिन्हें ब्लो-बाय कहा जाता है, दहन कक्ष से गैसें हैं | जो पिस्टन के छल्ले से लीक हो गई हैं। प्रारंभिक इंजनों ने इन गैसों को केवल क्रैंककेस सील के माध्यम से लीक करके वायुमंडल में छोड़ा गया है। पहला विशिष्ट क्रैंककेस वायु-संचालन प्रणाली 'रोड ड्राफ्ट ट्यूब' था | जो ट्यूब के माध्यम से गैसों को खींचने और उन्हें वातावरण में छोड़ने के लिए आंशिक वैक्यूम का उपयोग करता था। सकारात्मक क्रैंककेस वायु-संचालन (पीसीवी) प्रणाली पहले द्वितीय विश्व युद्ध में उपयोग किया गया था और अधिकांश आधुनिक इंजनों पर उपस्थित था | वायु प्रदूषण को कम करने के लिए वाहन उत्सर्जन नियंत्रण के भाग के रूप में क्रैंककेस गैसों को दहन कक्ष में वापस भेजते हैं।

क्रैंककेस संपीड़न रचना वाले दो-स्ट्रोक इंजनों को क्रैंककेस वायु-संचालन प्रणाली की आवश्यकता नहीं होती है | क्योंकि इंजन के सामान्य संचालन में क्रैंककेस गैसों को दहन कक्ष में भेजना सम्मिलित होता है।

क्रैंककेस गैसों का स्रोत
ब्लो-बाय, जैसा कि अधिकांशतः कहा जाता है | दहन कक्ष से पिस्टन के छल्ले और क्रैंककेस में उड़ने वाली दहन पदार्थ का परिणाम है। ये ब्लो-बाय गैसें, यदि हवादार नहीं हैं, तो अनिवार्य रूप से संघनित हो जाती हैं और क्रैंककेस में उपस्थित तेल वाष्प के साथ जुड़ जाती हैं | जिससे तेल कीचड़ बन जाता है या तेल असंतुलित ईंधन के साथ पतला हो जाता है। क्रैंककेस के अत्यधिक दबाव से क्रैंकशाफ्ट सील और अन्य इंजन सील और गैसकेट से इंजन ऑयल लीक हो सकता है। इसलिए, यह आवश्यक हो जाता है कि क्रैंककेस वायु-संचालन प्रणाली का उपयोग किया जाता है।

वायुमंडलीय वेंटिंग
20वीं सदी की प्रारंभ तक, ब्लो-बाय गैसें क्रैंककेस से सील और गास्केट के माध्यम से रिस कर निकल जाती थीं। किसी इंजन से तेल का रिसाव होना और जमीन पर टपकना सामान्य माना जाता था | क्योंकि दशकों पहले भाप के इंजनों के लिए भी ऐसा ही होता था। गास्केट और शाफ्ट सील का उद्देश्य तेल के रिसाव को सीमित करना था | किन्तु सामान्यतः इसे पूरी तरह से रोकने की उम्मीद नहीं की जाती थी। ब्लो-बाय गैसें तेल के माध्यम से फैलती हैं और फिर सील और गास्केट के माध्यम से वातावरण में लीक हो जाती हैं | जिससे वायु प्रदूषण और दुर्गंध उत्पन्न होती है।

क्रैंककेस वायु-संचालन में पहला शोधन रोड ड्राफ्ट ट्यूब था। यह पाइप है जो क्रैंककेस (या एक ओवरहेड वाल्व इंजन पर वाल्व कवर) से वाहन के स्लिपस्ट्रीम में स्थित नीचे की ओर खुले सिरे तक चलता है। जब वाहन चल रहा होता है, तो ट्यूब के खुले सिरे पर हवा का प्रवाह सक्शन (ड्राफ्ट या ड्राफ्ट) बनाता है | जो क्रैंककेस से गैसों को बाहर निकालता है। बहुत अधिक वैक्यूम उत्पन्न होने से रोकने के लिए, ब्लो-बाय गैसों को ब्रीदर नामक उपकरण का उपयोग करके ताजी हवा से बदल दिया जाता है। ब्रीदर अधिकांशतः तेल की टोपी में स्थित होती है। कई ब्रीदर्स में कप या स्कूप होता था और वे इंजन रेडिएटर पंखे की वायु धारा में स्थित होते थे। इस प्रकार की प्रणाली को प्रेशर-सक्शन प्रकार कहा जाता है और हवा को ब्रीदर के स्कूप में अशक्त किया जाता है और वैक्यूम द्वारा रोड ड्राफ्ट ट्यूब द्वारा निकाला जाता है। वीडब्ल्यू पोर्श एयर कूल्ड इंजनों पर प्रेशर सक्शन प्रकार के अन्य प्रकार का उपयोग किया गया था |, जिससे फ्रंट क्रैंककेस पुली में रिवर्स स्क्रू बनाया गया है | जो इंजन में हवा लाता है और क्रैंककेस से हवा सड़क ड्राफ्ट ट्यूब के साथ निकलती है। इंजन के लिए हानिकारक क्रैंककेस वाष्प से छुटकारा पाने में यह प्रणाली बहुत अच्छी तरह से काम करती है। पहले के इंजनों के अनुसार, रोड ड्राफ्ट ट्यूब प्रणाली ने भी प्रदूषण और आपत्तिजनक गंध उत्पन्न होती थी। ड्राफ्ट ट्यूब बर्फ या बर्फ से भरा हो सकता है | जिस स्थिति में क्रैंककेस का दबाव बनेगा और तेल रिसाव और गैसकेट की विफलता का कारण होता है।

धीमी गति से चलने वाले डिलीवरी वाहनों और नावों पर, सड़क ड्राफ्ट ट्यूब के लिए अधिकांशतः कोई उपयुक्त एयर स्लिपस्ट्रीम नहीं होता था। इन स्थितियों में, क्रैंककेस से ब्लो-बाय गैसों को धकेलने के लिए इंजन ने ब्रीद ट्यूब पर सकारात्मक दबाव का उपयोग किया गया था। इसलिए, ब्रीदर की हवा का सेवन अधिकांशतः इंजन के कूलिंग फैन के पीछे एयरफ्लो में स्थित होता था। क्रैंककेस गैसें ड्राफ्ट ट्यूब के माध्यम से वायुमंडल में बाहर निकल जाती थी।

इतिहास
चूँकि सकारात्मक क्रैंककेस वायु-संचालन (पीसीवी) प्रणाली का आधुनिक उद्देश्य वायु प्रदूषण को कम करना है | मूल उद्देश्य इंजन को पानी के रिसाव के बिना पानी के नीचे संचालित करने की अनुमति देना था। पहला पीसीवी प्रणाली द्वितीय विश्व युद्ध के समय टैंक को अनुमति देने के लिए बनाया गया था। इंजन डीप फोर्ड (क्रॉसिंग) संचालन के समय काम करते थे | जहां सामान्य ड्राफ्ट ट्यूब वेंटिलेटर ने पानी को क्रैंककेस में प्रवेश करने और इंजन को नष्ट करने की अनुमति देती है।

1950 के दशक की प्रारंभ में, प्रोफेसर ऐरी जान हेगन-स्मिट ने स्थापित किया कि ऑटोमोबाइल इंजन से होने वाला प्रदूषण लॉस एंजिल्स, कैलिफोर्निया में धुंध संकट का प्रमुख कारण था। कैलिफ़ोर्निया मोटर वाहन प्रदूषण नियंत्रण बोर्ड (कैलिफोर्निया वायु संसाधन बोर्ड का अग्रदूत) 1960 में स्थापित किया गया था और इसने शोध करना प्रारंभ किया कि ब्लो-बाय गैसों को सीधे वातावरण में छोड़ने से कैसे रोका जाए। पीसीवी प्रणाली को गैसों को हवा के सेवन में फिर से परिचालित करने के लिए रचना किया गया था | जिससे उन्हें ताजी हवा/ईंधन के साथ जोड़ा जा सके और पूरी तरह से दहन किया जा सके। 1961 में, कैलिफोर्निया के नियमों की आवश्यकता थी कि सभी नई कारों को पीसीवी प्रणाली के साथ बेचा जाए, इसलिए यह वाहन उत्सर्जन नियंत्रण उपकरण के पहले कार्यान्वयन का प्रतिनिधित्व करता है।

1964 तक, यू.एस. में बेची जाने वाली अधिकांश नई कारें स्वैच्छिक उद्योग कार्रवाई से इतनी सुसज्जित थीं कि उन्हें वाहनों के कई राज्य-विशिष्ट संस्करण बनाने की आवश्यकता नहीं थी। पीसीवी तेजी से संसार भर के सभी वाहनों पर मानक उपकरण बन गया क्योंकि न केवल उत्सर्जन में कमी किन्तु इंजन की आंतरिक सफाई और तेल की उम्र में भी इसके लाभ हैं।

1967 में, उत्पादन में इसकी प्रारंभ के कई वर्षों बाद, पीसीवी प्रणाली अमेरिकी संघीय भव्य जूरी जांच का विषय बन गई | जब कुछ उद्योग आलोचकों द्वारा यह आरोप लगाया गया कि ऑटोमोबाइल मैन्युफैक्चरर्स एसोसिएशन (ए एम ए) ऐसे कई स्मॉग कम करने वाले उपकरणों को रखने की साजिश कर रहा था। अतिरिक्त स्मॉग नियंत्रण में अठारह महीने की जांच के बाद, भव्य जूरी ने एएमए को मंजूरी देते हुए नो-बिल निर्णय वापस कर दिया था | किन्तु इसके परिणामस्वरूप सहमति डिक्री हुई कि सभी अमेरिकी ऑटोमोबाइल कंपनियां दस साल की अवधि के लिए स्मॉग नियंत्रण गतिविधियों पर संयुक्त रूप से काम नहीं करने पर सहमत हुईं।

दशकों के बाद से, वाहनों के उत्सर्जन के नियम और विनियमन अधिक कड़े हो गए हैं। आज के अधिकांश गैसोलीन इंजन पीसीवी प्रणाली का उपयोग करना जारी रखते हैं।

ब्रीदर
पीसीवी प्रणाली के लिए क्रैंककेस से धुएं को बाहर निकालने के लिए, प्रणाली में ताजी हवा का स्रोत होना चाहिए। इस ताजी हवा का स्रोत क्रैंककेस ब्रीदर है,| जिसे सामान्यतः इंजन के एयर फिल्टर या इनटेक मैनिफोल्ड से डक्ट किया जाता है। तेल की धुंध और वाष्प को एयर फिल्टर को खराब करने से रोकने के लिए सामान्यतः ब्रीदर और फिल्टर प्रदान किए जाते हैं। इस घटना को बाजार के बाद के वायु तेल विभाजक या तेल पकड़ने वाले टैंक को स्थापित करके और कम किया जा सकता है | जैसा कि सामान्य बोलचाल में जाना जाता है | तेल धुंध को निलंबन से बाहर निकालने और सेवन तक पहुंचने से पहले इसे जलाशय में एकत्र करने के लिए किया जाता है। सही से रचना किया गया क्रैंककेस ब्रीदर भी इस तरह से रचना किया जाएगा जो ब्लो-बाय गैसों को हटाने में सहायता के लिए क्रैंककेस ब्रीदर के अन्दर सफाई प्रभाव या सक्शन के निर्माण को बढ़ावा देता है। सही से काम कर रहे पीसीवी प्रणाली के होने पर यह प्रभाव क्रैंककेस को थोड़ा नकारात्मक दबाव में रखता है।

पीसीवी वाल्व
पीसीवी वाल्व के माध्यम से क्रैंककेस में इनटेक मैनिफिल्ड वैक्यूम लगाया जाता है। क्रैंककेस और इंजन इंटीरियर के माध्यम से हवा का प्रवाह दहन उपोत्पाद गैसों को दूर करता है। हवा और क्रैंककेस गैसों का यह मिश्रण तब बाहर निकलता है | अधिकांशतः पीसीवी वाल्व के माध्यम से और इनटेक मैनिफोल्ड में तेल धुंध को बाहर करने के लिए एक और साधारण बाधक, स्क्रीन या जाल के माध्यम से निकला जाता है। कुछ पीसीवी प्रणालियों पर, यह ऑयल बफलिंग 'तेल विभाजक' नामक असतत बदली जाने वाले भाग में होता है। आफ्टरमार्केट उत्पादों को वाहनों में बाहरी ऑयल बफ़लिंग प्रणाली जोड़ने के लिए बेचा जाता है,| जो मूल रूप से उनके साथ स्थापित नहीं किए गए थे | जिन्हें सामान्यतः ऑयल कैच टैंक के रूप में जाना जाता है।

पीसीवी वाल्व सेवन प्रणाली में प्रवेश करने वाली क्रैंककेस गैसों के प्रवाह को नियंत्रित करता है। व्यर्थ में, लगभग बंद थ्रॉटल के साथ, मैनिफोल्ड वैक्यूम अधिक होता है,| जो बड़ी मात्रा में क्रैंककेस गैसों को आकर्षित करता है | जिससे इंजन बहुत अधिक दुबला हो जाता है। पीसीवी वाल्व बंद हो जाता है | जब मैनिफोल्ड वैक्यूम अधिक होता है, इनटेक प्रणाली में प्रवेश करने वाली क्रैंककेस गैसों की मात्रा को सीमित करता है।

जब इंजन लोड के अधीन होता है या उच्च आरपीएम पर काम करता है, तो अधिक मात्रा में ब्लो-बाय गैसें उत्पन्न होती हैं। इन स्थितियों में व्यापक खुले थ्रॉटल के साथ इनटेक मैनिफोल्ड वैक्यूम कम होता है | जिससे पीसीवी वाल्व खुल जाता है और क्रैंककेस गैसें इनटेक प्रणाली में प्रवाहित होती हैं। इन स्थितियों के समय सेवन हवा की अधिक प्रवाह दर का कारण है कि इंजन के संचालन से समझौता किए बिना अधिक मात्रा में ब्लो-बाय गैसों को सेवन प्रणाली में जोड़ा जा सकता है। इन स्थितियों के समय पीसीवी वाल्व के खुलने से इनटेक प्रणाली में क्रैंककेस गैसों को खींचने में कम प्रभावी होने के कारण इनटेक प्रणाली की भरपाई भी हो जाती है।

पीसीवी वाल्व का दूसरा कार्य ज्वाला बन्दी के रूप में कार्य करना है और सेवन प्रणाली से सकारात्मक दबाव को क्रैंककेस में प्रवेश करने से रोकना है। यह टर्बोचार्ज्ड इंजन पर हो सकता है या जब वापस आग होता है, और सकारात्मक दबाव क्रैंककेस सील और गास्केट को हानि पहुंचा सकता है, या क्रैंककेस विस्फोट भी कर सकता है। पीसीवी वाल्व क्रैंककेस तक पहुंचने से रोकने के लिए सकारात्मक दबाव उपस्थित होने पर बंद हो जाता है।

क्रैंककेस एयर आउटलेट, जहां पीसीवी वाल्व स्थित है | सामान्यतः क्रैंककेस ब्रीदर से जितना संभव हो उतना दूर रखा जाता है। उदाहरण के लिए, वी इंजन पर ब्रीदर और आउटलेट अधिकांशतः विपरीत वाल्व कवर पर होते हैं, या सीधे इंजन पर वाल्व कवर के विपरीत छोर पर होते हैं। पीसीवी वाल्व अधिकांशतः होता है, किन्तु सदैव नहीं, वाल्व कवर पर रखा जाता है | यह क्रैंककेस एयर आउटलेट और इनलेट मैनिफोल्ड के बीच कहीं भी स्थित हो सकता है।

बल प्रेरण अनुप्रयोग
तेजी से लोकप्रिय अशक्त प्रेरण अनुप्रयोगों में पीसीवी वाल्व एक और भी महत्वपूर्ण कार्य प्राप्त करता है। अत्यधिक क्रैंककेस दबाव न केवल पिस्टन के छल्ले से बचने वाले ब्लो-बाय गैसों के कारण होता है | इसे तब भी प्रस्तुत किया जा सकता है | जब इनटेक मैनिफोल्ड से सकारात्मक दबाव क्रैंककेस में अपना रास्ता बनाता है। जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है | टर्बोचार्जर या सुपरचार्जर जैसे अशक्त प्रेरण प्रणाली वाले वाहनों में, इंजन का सेवन मैनिफिल्ड लोड के अनुसार सकारात्मक दबाव का अनुभव करता है। यह स्वाभाविक रूप से एस्पिरेटेड अनुप्रयोगों से अलग है | जहां लोड के समय इनटेक मैनिफोल्ड वैक्यूम में रहता है। इस प्रकार, जब अशक्त प्रेरण इंजन लोड के अधीन होता है तो इनटेक मैनिफोल्ड का उपयोग क्रैंककेस से ब्लो-बाय गैसों को निकालने के लिए नहीं किया जा सकता है और इसके अतिरिक्त क्रैंककेस दबाव बढ़ाकर समस्या को बढ़ाना प्रारंभ कर देगा। इसके बाद पीसीवी वाल्व का काम इनटेक मैनिफोल्ड और क्रैंककेस को अलग करना है | जब इनटेक मैनिफोल्ड पर दबाव डाला जाता है और जब इनटेक मैनिफोल्ड वैक्यूम के नीचे होता है तो क्रैंककेस से ब्लो-बाय गैसों के प्रवाह की अनुमति मिलती है। इस भूमिका के अतिरिक्त, बढ़े हुए अनुप्रयोगों में सिलेंडर का दबाव बहुत अधिक होता है, और इसके परिणामस्वरूप, अधिक ब्लो-बाय गैसों को क्रैंककेस में दिया जाता है| इस प्रकार पूरी तरह कार्यात्मक पीसीवी प्रणाली को और अधिक महत्वपूर्ण बना दिया जाता है।

इंटेक प्रणाली में कार्बन बिल्ड-अप
इनटेक मैनिफोल्ड में कार्बन बिल्ड-अप तब होगा जब ब्लो-बाय गैसों को असफल पीसीवी प्रणाली के कारण इनटेक एयर को स्थायी रूप से दूषित करने की अनुमति दी जाती है।

इनटेक वाल्व पर ब्लो-बाय गैसों से कार्बन बिल्ड-अप या तेल कीचड़ सामान्यतः पोर्ट इंजेक्टेड इंजनों में कोई समस्या नहीं है। यह इस तथ्य के कारण है कि ईंधन दहन कक्ष के रास्ते में सेवन वाल्वों से टकराता है | जिससे ईंधन में डिटर्जेंट उन्हें साफ रखने की अनुमति देता है। चूँकि, इनटेक वाल्व पर कार्बन जमा होना केवल प्रत्यक्ष इंजेक्शन वाले इंजनों के लिए समस्या है | क्योंकि ईंधन को सीधे दहन कक्ष में इंजेक्ट किया जाता है। इस वजह से, टैंक में जोड़े गए ईंधन प्रणाली क्लीनर या ईंधन योजक इन जमाओं को साफ करने में सहायता नहीं करेंगे। इन निक्षेपों को साफ करने के विधियों में इनटेक के माध्यम से क्लीनर का छिड़काव या इनटेक वाल्वों का प्रत्यक्ष मीडिया ब्लास्टिंग सम्मिलित है।

विकल्प
क्रैंककेस क्रैंककेस-संपीड़न का उपयोग करने वाले दो-स्ट्रोक इंजनों को क्रैंककेस वायु-संचालन प्रणाली की आवश्यकता नहीं होती है | क्योंकि क्रैंककेस के अन्दर सभी गैसों को दहन कक्ष में खिलाया जाता है।

कई छोटे चार-स्ट्रोक इंजन जैसे लॉन घास काटने की मशीन इंजन और बिजली संचालक केवल सेवन प्रणाली से जुड़ी ड्राफ्ट ट्यूब का उपयोग करते हैं। ड्राफ्ट ट्यूब सभी ब्लो-बाय गैसों को इनटेक मिश्रण में वापस भेजती है और सामान्यतः एयर फिल्टर और कैब्युरटर के बीच स्थित होती है।

कुछ ड्रैग रेसिंग कारों में ड्राई सम्प इंजन क्रैंककेस से तेल और गैस निकालने के लिए स्कैवेंजिंग पंप का उपयोग करते हैं। विभाजक तेल को हटा देता है | फिर गैसों को वेंटुरी ट्यूब के माध्यम से निकास प्रणाली में खिलाया जाता है। यह प्रणाली क्रैंककेस में थोड़ी मात्रा में वैक्यूम बनाए रखती है और इंजन में तेल की मात्रा को कम करती है | जो संभावित रूप से रेसट्रैक पर फैल सकती है।