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曲軸箱通風系統的作用、工作原理(圖解)

發動機構造與原理

1曲軸箱通風系統作用

發動機工作時,有部分可燃混合氣和燃燒產物會經氣缸、活塞環竄入曲軸箱內,竄入的氣體由于溫度的下降,一部分會凝結于機油中,使機油變稀、性能變差,同時形成泡沫,影響潤滑質量;漏入曲軸箱中的廢氣遇水會生成酸類,腐蝕機件,使潤滑油變質;同時,漏入的氣體會造成曲軸箱壓力和溫度升高,造成機油從油封、襯墊處泄漏。
因此,曲軸箱都設有通風裝置,排出漏入的氣體并回收,同時使新鮮空氣進入曲軸箱,形成不斷的對流,平衡曲軸箱內的壓力。

另外,由于多數曲軸箱通風系統將排出的廢氣引入燃燒室燃燒,避免了污染大氣,因此從這方面來講,此系統還具有環保的功能。

2曲軸箱通風系統組成及工作原理
發動機曲軸箱通風方法有兩種,一種采用自然通風法,一種采用強制通風(PCV)法。
由于自然通風法將廢氣直接導入大氣中,不但會造成燃料的浪費,還會增加大氣污染,并且通風的效果也不好,因此現已淘汰。
強制通風法利用發動機進氣管道內的真空作用,使曲軸箱內的氣體強制吸入氣缸中,提高了發動機燃油經濟性,避免了污染環境,被現在汽車廣泛采用。
下圖所示為帶流量控制閥(PCV)的曲軸箱強制通風示意圖,它由進氣濾清器、進風管、出氣管、PCV閥等組成,多數車型的進氣濾清器不單獨設置,而是與發動機的空氣濾清器合用一個。

曲軸箱通風系統的作用、工作原理(圖解)

▲ 曲軸箱強制通風系統

發動機工作時,新鮮空氣經空氣濾清器進入氣門室罩蓋內,進入曲軸箱與曲軸箱內竄氣混合,曲軸箱竄氣經過缸體與缸蓋的油氣通道,再經罩蓋上的PCV閥后,通過出氣管進入進氣管中。因此,有適量的竄氣在氣缸內再次燃燒。
PCV閥可防止發動機怠速和小負荷工況時過多的氣體未經計量進入氣缸,造成空燃比失調,因此它的主要作用是調節發動機怠速、中小負荷和大負荷時的通風強度。PCV閥的結構如下圖所示。

曲軸箱通風系統的作用、工作原理(圖解)

▲ PCV閥結構
下圖說明了發動機在不同工況時,PCV閥的工作情況。

曲軸箱通風系統的作用、工作原理(圖解)

▲ PCV閥不同工況下的工作情況
圖(a)表示發動機怠速時,進氣管內真空度最大,閥芯被吸壓靠向閥座,因此曲軸箱中的竄氣只能通過閥的縫隙或小孔通過,流量較小,保持怠速穩定;
圖(b)表示中等負荷時,進氣管內真空度下降,閥芯在彈簧的作用下離開閥座,使通風量適當加大,保證曲軸箱內的氣體及時抽出和新鮮冷空氣的進入;
圖(c)表示大負荷時,進氣管內的真空度已很小,閥芯完全打開,通風量最大,曲軸箱內的新舊氣體大量對流。
流量控制閥還有止回功能,一旦發動機出現“回火”現象,閥芯即被反向關閉,防止曲軸箱內的廢氣被點燃發生爆炸。
具有渦輪增壓器的車型上裝配的曲軸箱強制通風系統,因進氣管內并不常保持負壓狀態,在增壓器投入工作時甚至是處于正壓狀態,若只采用一根連接進氣管的出氣管,會導致曲軸箱通風裝置在發動機處于非自然吸氣工況時,不能進行正常通風,因此在這樣的車型上,曲軸箱通風出氣管分為兩根(下圖),一根通向進氣管,另一根通向渦輪增壓器進氣入口處。

曲軸箱通風系統的作用、工作原理(圖解)

▲ 帶渦輪增壓器的曲軸箱強制通風系統
在兩根管路之間設有兩個單向閥(如下圖所示設置在細油氣分離器內),當發動機怠速或小負荷工況時,曲軸箱蒸氣由進氣管進入,在其他工況時,曲軸箱蒸氣由渦輪增壓器進氣入口進入,保證了曲軸箱的正常通風。

曲軸箱通風系統的作用、工作原理(圖解)

▲ 帶渦輪增壓器車型不同工況下的曲軸箱通風情況
發動機處在冷機狀態運行時,從曲軸箱來的低溫機油蒸氣可能會在通風管路及節氣門閥板和內壁上凝結、沉積并固化,這可能導致通風系統出現堵塞現象,也會造成節氣門閥板發生輕微粘連現象,為此有的汽車在曲軸箱通風管路上設置了加熱電阻,一來加熱裝置對通過的機油蒸氣進行加熱(下圖),避免了機油蒸氣的凝結,再者加熱裝置也可防止通風裝置在吸入很冷空氣時竄氣結冰,堵塞通風管路,可防止曲軸箱出現正壓并延緩節氣門臟污的過程。

曲軸箱通風系統的作用、工作原理(圖解)

▲ 曲軸箱通風加熱裝置


3曲軸箱通風系統常見故障診斷
調節曲軸箱壓力是曲軸箱通風系統的重要功能,通常曲軸箱壓力處于設計范圍內。當曲軸箱通風系統的部件失效后,會導致通風壓力失調,這主要表現為曲軸箱通風不暢或曲軸箱通風過度兩種現象。
(1)曲軸箱通風不暢
故障現象:
曲軸箱通風不暢會造成曲軸箱內壓力過高,故障表現為從發動機各結合部位的油封、襯墊處滲漏機油,發動機機油消耗過快、排氣冒藍煙,嚴重時甚至在發動機運行時會從機油檢查尺口向外噴濺機油。
故障原因:

◆PCV閥卡滯在關閉位置(機械原因卡滯或被臟污的機油泥粘?。?;

◆通風管路堵塞;

◆曲軸箱內自身壓力過高。
排除方案:

首先拆下通風管路檢查管路中是否有油泥沉積堵塞情況,如有可清理、疏通或更換;其次可拆下PCV閥晃動檢查其閥芯能否發出“咯咯”的活動音,否則可視為閥芯卡滯而堵塞,或在PCV閥的兩端管口連接管子,用嘴吹、吸的方式模擬曲軸箱通風不同工況下PCV閥的流量通斷情況,如PCV閥損壞,應更換;若曲軸箱通風系統本身無故障,但仍然存在上述故障現象,應考慮是因發動機活塞、環及缸壁密封性變差向下竄氣導致,可用曲軸箱竄氣測量儀進行檢測,必要時拆檢、維修發動機。

(2)曲軸箱通風過度

故障現象:
曲軸箱通風過度主要指曲軸箱通風裝置不能隨發動機工況變化自動調節通風量,在某些車型上會表現為發動機怠速不穩或轉速過高,或因進氣真空作用導致大量機油及蒸氣被吸入發動機中燃燒,而導致發動機機油消耗過快,排氣冒藍煙。
故障原因:

◆PCV閥損壞(單向閥失去作用,處于常開狀態);

◆PCV閥維護時裝反。
排除方案:
若PCV閥裝反導致,可按正確方法重新安裝即可。若PCV閥損壞導致曲軸箱通風過度,應更換PCV閥。
另外,曲軸箱通風系統在工作時,有時會表現為隨發動機運轉工況變化,在單向閥部位發出連續的敲擊噪聲,這是單向閥內部的彈簧性能衰退,其自動調節作用變差所致,通常通過更換單向閥即可解決。
現在很多車型已將曲軸箱通風系統中的單向閥、調壓閥、油氣分離器等部件集成為一體設計,在檢查出某一部件故障后,一般需更換總成才能解決問題。

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