長(zhǎng)春市機(jī)械工業(yè)學(xué)校 武 忠

1 曲軸箱廢氣的產(chǎn)生及排除

發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，會(huì)有一小部分氣體從燃燒室經(jīng)活塞環(huán)進(jìn)入曲軸箱，這部分氣體稱為曲軸箱廢氣或曲軸箱竄氣。

曲軸箱廢氣包含沒(méi)有完全燃燒的碳?xì)浠衔锖筒糠秩紵a(chǎn)物，這些物質(zhì)會(huì)污染潤(rùn)滑油并使封閉的曲軸箱內(nèi)部壓力升高，污染的潤(rùn)滑油將導(dǎo)致潤(rùn)滑油性能下降，曲軸箱內(nèi)部過(guò)高的壓力會(huì)導(dǎo)致曲軸箱內(nèi)部的油封漏油，因此，必須將曲軸箱廢氣從曲軸箱中排出去。但是曲軸箱廢氣中含有有害物質(zhì)，不能直接排入大氣，曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)（PCV系統(tǒng)）可以將曲軸箱廢氣導(dǎo)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸進(jìn)行燃燒，從而消除其危害。曲軸箱廢氣的排出和新鮮氣體的流入是依靠進(jìn)氣真空進(jìn)行控制的，曲軸箱廢氣經(jīng)PCV閥及廢氣軟管進(jìn)入進(jìn)氣道，新鮮空氣經(jīng)空氣軟管引入曲軸箱以平衡曲軸箱壓力，自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)工作原理如圖1所示。

圖1 自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)

2 增壓發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)工作原理

增壓發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)與自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)大有不同，它有2種工作狀態(tài)，即低速時(shí)的自然吸氣狀態(tài)和高速時(shí)的增壓狀態(tài)，由單向閥實(shí)現(xiàn)工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，如圖2所示。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作在自然吸氣狀態(tài)時(shí)（增壓器不工作），其曲軸箱通風(fēng)的路線與自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)狀態(tài)一樣，進(jìn)氣真空區(qū)域位于節(jié)氣門后方，曲軸箱廢氣經(jīng)過(guò)單向閥1由節(jié)氣門后方的廢氣軟管引入燃燒室，如圖2（a）所示；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作在增壓狀態(tài)時(shí)，節(jié)氣門后方變?yōu)楦邏簠^(qū)域，使單向閥1關(guān)閉，進(jìn)氣管產(chǎn)生真空的位置發(fā)生了轉(zhuǎn)移，真空區(qū)域在增壓器的進(jìn)氣側(cè)，真空作用使單向閥2關(guān)閉，單向閥3開啟，曲軸箱廢氣經(jīng)單向閥3進(jìn)入增壓器前的進(jìn)氣道，如圖2（b）所示。

圖2 增壓發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)工作原理

3 第3代EA888渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與原理

在實(shí)際的增壓發(fā)動(dòng)機(jī)中，曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)大多是將相關(guān)功能部件集成于一體，以便于安裝布置，第3代EA888渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)，如圖3所示。該系統(tǒng)主要由機(jī)油粗分離器（缸體內(nèi)）、機(jī)油細(xì)分離器模塊（安裝在氣缸蓋罩上）、用于導(dǎo)出已凈化廢氣的管子、缸體內(nèi)的機(jī)油回流管（帶有回流止回閥）等組成。

圖3 第3代EA888渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)

3.1 機(jī)油細(xì)分離器模塊的組成

機(jī)油細(xì)分離器模塊是曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)的核心，結(jié)構(gòu)如圖4所示。其內(nèi)部主要由旋流式分離器、壓力調(diào)節(jié)閥、PCV閥、止回閥1、止回閥2等裝置組成，機(jī)油細(xì)分離器模塊共有5個(gè)接口，分別是進(jìn)氣歧管接口、廢氣渦輪增壓器進(jìn)氣側(cè)接口、曲軸箱廢氣排氣接口、機(jī)油回流接口及炭罐接口。

圖4 第3代EA888渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.2 機(jī)油細(xì)分離器模塊各部件功用

旋流式分離器用于分離曲軸箱廢氣中的機(jī)油微粒，當(dāng)曲軸箱廢氣氣流流經(jīng)旋流式分離器時(shí)，會(huì)產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下實(shí)現(xiàn)油、氣分離；壓力調(diào)節(jié)閥使曲軸箱與進(jìn)氣系統(tǒng)保持-100 mbar（1 mbar=100Pa）的壓差，該壓差可使曲軸箱廢氣有效排出，同時(shí)也防止曲軸箱內(nèi)壓力過(guò)低或過(guò)高造成曲軸箱密封件損壞；內(nèi)部的止回閥1、止回閥2可在自然吸氣和增壓進(jìn)氣2種狀態(tài)下改變曲軸箱廢氣排出的路線；PCV閥位于機(jī)油細(xì)分離器模塊上的渦輪增壓器進(jìn)氣側(cè)接口附近，它是氣孔為計(jì)量孔的單向閥，當(dāng)渦輪增壓器進(jìn)氣側(cè)接口為高壓時(shí)單向閥打開，反之關(guān)閉。

3.3 曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)的工作原理

（1）怠速和較低的部分負(fù)荷工況（自然吸氣模式）。在自然吸氣模式下，由于進(jìn)氣歧管內(nèi)有真空，所以止回閥1打開，止回閥2關(guān)閉，需凈化的曲軸箱竄氣直接經(jīng)進(jìn)氣歧管被送至燃燒室燃燒，同時(shí)新鮮空氣由增壓器進(jìn)氣側(cè)前的旁通空氣道經(jīng)PCV閥引入曲軸箱，防止曲軸箱產(chǎn)生高真空。自然吸氣工況曲軸箱竄氣流經(jīng)的路線如圖5所示。

圖5 自然吸氣狀態(tài)下曲軸箱竄氣流徑的路線

（2）大負(fù)荷及全負(fù)荷工況（增壓工況）。在增壓工況時(shí)，整個(gè)增壓空氣路徑上都產(chǎn)生了高壓，于是止回閥1關(guān)閉，由于曲軸箱內(nèi)壓與渦輪增壓器的進(jìn)氣側(cè)存在著壓差，因此止回閥2打開，需凈化的曲軸箱竄氣由渦輪增壓器吸入進(jìn)氣管路中，進(jìn)入燃燒室燃燒。由于增壓狀態(tài)下經(jīng)活塞環(huán)的漏氣量較大，不需要向曲軸箱引入新鮮空氣。增壓工況曲軸箱竄氣流經(jīng)的路線如圖6所示。

4 機(jī)油細(xì)分離器模塊的檢查

機(jī)油細(xì)分離器模塊的檢查主要是對(duì)壓力調(diào)節(jié)閥、旁通閥、PCV閥及止回閥1、止回閥2的檢查。主要通過(guò)手動(dòng)真空泵檢查旁通閥、PCV閥及止回閥1、止回閥2的單向?qū)ㄗ饔靡约皺z查壓力調(diào)節(jié)閥的限壓作用。機(jī)油細(xì)分離器模塊的檢查見(jiàn)表1所列。

圖6 增壓工況下曲軸箱竄氣流徑的路線