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曲轴箱强制通风系统及其故障诊断技术
来源:本站收集  作者:佚名  2017-12-02 08:57:31

    1   曲轴箱混合气体及其危害
    发动机运行中,会有一部分高压高温气体从气缸窜入曲轴箱。曲轴箱窜气发生于作功行程和压缩行程,作功行程因压力高而窜气量更大些。曲轴箱内的气体,除了主要来源于气缸的窜气外,还有曲轴箱内的机油在车辆颠簸、曲柄搅拌及高温条件下所形成的油雾和蒸气,这些气体统称为曲轴箱混合气体。曲轴箱混合气体主要成分有HC, CO, NOx、机油油雾、水蒸气等,其中HC占到大约70%。
    曲轴箱混合气体对发动机运行危害极大。首先,使曲轴箱内压力和温度升高,加大油底壳密封衬垫和曲轴油封的密封负荷,进而导致机油渗漏;其次,污染机油使其劣化,最终导致发动机润滑效能降低甚至失效的严重后果,混合气体冷凝后与机油发生化学反应生成油泥,更使机油润滑效能雪上加霜。因此,发动机运行中,曲轴箱内烟雾状的混合气体必须及时予以清除。当代汽车发动机均采用曲轴箱强制通风(PCV)技术对曲轴箱混合气体进行清除。

    2   曲轴箱强制通风(PCV)系统
    PCV系统就是利用通道“强制”曲轴箱混合气体被真空定向吸入进气歧管并参与燃烧,与此同时,在曲轴箱内建立适度的真空度(大约4 kPa)。
    PCV系统按油气分离器形式可分为2类:一级油气分离式PCV系统(图1);二级油气分离式PCV系统(图2)。PCV系统组成除PCV阀、油气分离器、通气管、真空管外,还包括气缸盖和气缸体内的机油回流道。



    一级油气分离式PCV系统是利用节气门前后的压力差,在气门室内形成新鲜空气流,这股新鲜空气流顺势把远道而来(流经气缸体和气缸盖的机油回流道)的曲轴箱混合气体“拉入”进气歧管,强制通风效果相对较差。在发动机某些运行工况(如高负荷)时,曲轴箱不能形成适度和稳定的真空度。一级迷宫式油气分离器结构原理简单,分离效率相对较低,会有大量的机油微颗粒弥散于混合气中而进入进气歧管,造成进气歧管、气门和燃烧室积炭,严重影响到发动机的正常运行。另外,迷宫式油气分离器设置于气缸盖罩上,由于此处温度相对较低,曲轴箱混合气体中的水蒸气路过此处冷凝为水,与分离出来的机油一并流回油底壳,导致机油乳化,尤其是冬季低温运行和经常短距离用车的用户,机油乳化的风险更大。
    在二级油气分离式PCV系统中,新鲜空气引入气门室直接导入曲轴箱,然后从曲轴箱出来,经过迷宫式油气分离器一级粗分离,再进入旋风式油气分离器二级细分离后,通过PCV阀进入进气歧管。曲轴箱强制通风效果和油气分离效率都优于一级油气分离式PCV系统。旋风式油气分离器不能离开发动机本体,否则会导致机油严重乳化有厂家(2013年长安CS35发动机机油乳化风波)曾经深受其害。大众汽车集团的EA211发动机和EA888发动机,迷宫式油气分离器集成于气缸体下部,油气一级粗分离后经气缸体和气缸盖的机油回流道进入位于气缸盖上的旋风式油气分离器进行二级细分离,曲轴箱混合气体始终没有离开发动机本体,曲轴箱混合气体中的水蒸气没有冷凝成水的条件,很好地解决了PCV系统机油乳化问题。

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