曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)為什么被強(qiáng)制采用

19世紀(jì)50年代，美國出現(xiàn)了大面積的環(huán)境化學(xué)污染現(xiàn)象。經(jīng)過長時間的治理，人們發(fā)現(xiàn)汽車少的地方環(huán)境污染比較輕，汽車多的地方環(huán)境污染相對嚴(yán)重。

美國人民逐漸認(rèn)識到汽車是造成環(huán)境污染的罪魁禍?zhǔn)字弧?/p>

汽車上主要有兩個位置向大氣中排放污染物：

1、燃燒后的氣體（主要為CO、HC及高溫產(chǎn)生的NOx）通過排氣歧管排出；

2、一些未充分燃燒的HC化合物進(jìn)入到曲軸箱內(nèi)排入大氣。

各地汽車保有量急速上升，因而汽車排放物對大氣的污染亦越來越嚴(yán)重，已經(jīng)構(gòu)成一種“公害”。人們不得不對曲軸箱排出的污染物引起重視。

19世紀(jì)60年代，美國加利福尼亞州首先要求：將曲軸箱內(nèi)的HC化合物氣體通過曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)導(dǎo)入到進(jìn)氣歧管中進(jìn)行再次燃燒。很快美國全境內(nèi)采用并納入到法規(guī)中強(qiáng)制執(zhí)行，相關(guān)法規(guī)在世界范圍內(nèi)很快也被采用。

我國在90年代初，開始強(qiáng)制要求發(fā)動機(jī)采用曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)。如圖1

圖1

什么是曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)

發(fā)動機(jī)在運轉(zhuǎn)的過程中，一部分未充分燃燒的有害氣體（主要為CO、HC及高溫產(chǎn)生的NOx）通過活塞環(huán)的間隙漏入到曲軸箱中，氣體與機(jī)油形成油氣混合物。

將油氣混合物通過油氣分離器把機(jī)油分離后，機(jī)油（機(jī)油為液態(tài)）流回曲軸箱內(nèi)，汽油（汽油易揮發(fā)，為氣態(tài)）與空氣的混合氣體重新導(dǎo)入到進(jìn)氣歧管，繼續(xù)參與燃燒，這個油氣分離的過程由曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)完成。如圖2

圖2

曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)作用

1、廢氣再循環(huán)

將竄入曲軸箱內(nèi)的混合氣再次吸入到氣缸內(nèi)燃燒，對HC化合物進(jìn)行回收利用，減少了排放污染物。

2、保持負(fù)壓

保證曲軸箱內(nèi)的壓力在-5-1kPa。有利于進(jìn)氣的順暢，減少泵氣損失。

3、吸熱

將曲軸箱內(nèi)的氣體排出，降低曲軸箱內(nèi)的溫度。有利于曲軸箱壓力更加穩(wěn)定。

4、減緩機(jī)油變質(zhì)

將HC化合物快速排出曲軸箱內(nèi)，防止機(jī)油與HC化合物融合，快速變質(zhì)。

曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)構(gòu)成

1、油氣分離器（按分離結(jié)構(gòu)分類）

擋板式油氣分離器：機(jī)油和氣體混合形成的油氣在運動過程中，使機(jī)油顆粒產(chǎn)生動能，混合物在運動過程中遇到擋板，氣體運動的方向改變，而機(jī)油顆粒在慣性的作用下，碰撞到擋板上，實現(xiàn)機(jī)油與氣體的分離。如圖3

圖3

旋風(fēng)式油氣分離器：油氣混合物在油氣分離容器內(nèi)圍繞一個中心點以旋轉(zhuǎn)的方式進(jìn)行流動。油氣混合物在旋轉(zhuǎn)的過程形成，機(jī)油顆粒形成離心力。在離心力的作用下，機(jī)油顆粒與容器的外壁碰撞，以達(dá)到機(jī)油和氣體分離的作用。如圖4

圖4

濾紙式油氣分離器：用濾紙過濾掉機(jī)油粒子，氣體、汽油、水分可以通過，濾紙的層數(shù)及質(zhì)量決定分離效率的高低。如圖5

圖5

沉淀式油氣分離器：油氣混合物在空腔的運動的過程中，機(jī)油顆粒本身的重力作用下，進(jìn)行沉降，以達(dá)到氣體與機(jī)油分離的效果。如圖6

如圖6

2、回油結(jié)構(gòu)

獨立式回油結(jié)構(gòu)：回油口直接與油底殼連接，回油至油底殼液面以下。如圖7

如圖3

圖7

虹吸式回油結(jié)構(gòu)：分離后的機(jī)油首先將槽填滿，后面的機(jī)油通過重力作用將槽內(nèi)的機(jī)油壓出，避免油氣混合物由回油孔進(jìn)入到分離器內(nèi)。如圖8

圖8

閥片式回油結(jié)構(gòu)：在回油孔的位置上布置一個類似于單向閥的簡單裝置，利用油液高度形成的壓力將裝置打開，形成回油，避免氣體的逆向流動。如圖9

圖9

漏斗式回油結(jié)構(gòu)：如圖10。

圖10

3、PCV閥

定義：Positive Crankcase Ventilation 曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)；

作用：調(diào)節(jié)通風(fēng)系統(tǒng)中的壓力，使曲軸箱壓力保持在理論要求范圍內(nèi)；減少機(jī)油消耗；反向回火時防止回火火焰進(jìn)入曲軸箱。

按結(jié)構(gòu)分類：

柱塞式PCV閥：通過曲軸箱內(nèi)與進(jìn)氣歧管之間的壓力差，調(diào)整閥芯與閥殼之間的流通截面積，控制曲軸箱內(nèi)向進(jìn)氣歧管內(nèi)流通的氣體流量。如圖11

圖11

膜片式PCV閥：膜片頂面外殼與大氣相通，利用內(nèi)腔與大氣壓差實現(xiàn)調(diào)節(jié)作用。當(dāng)閥內(nèi)腔真空度大時，膜片下降，流量變?。徽婵斩刃r，膜片上移，流量加大。如圖12

圖12

曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)示意圖

自然吸氣發(fā)動機(jī)部分負(fù)荷時：此時壓力分布為P3＜P2＜P1；部分負(fù)荷油氣分離腔進(jìn)行分離，從空濾后端進(jìn)行補氣。如圖13

圖13

自然吸氣發(fā)動機(jī)全負(fù)荷時：節(jié)氣門全開，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速越高，3處進(jìn)氣歧管的壓力越低（負(fù)壓很大），同時活塞漏氣量很大，此時壓力分布為3＜1＜2；一部分竄氣經(jīng)部分負(fù)荷油氣分離腔和PCV閥進(jìn)入進(jìn)氣歧管，一部分竄氣經(jīng)全負(fù)荷油氣分離腔進(jìn)行分離。如圖14

圖14

增壓發(fā)動機(jī)部分負(fù)荷時：發(fā)動機(jī)節(jié)氣門處于半開狀態(tài)，進(jìn)氣存在很大的壓力損失，與自然吸氣發(fā)動機(jī)類似；此時壓力分布P3＜P2＜P1；部分負(fù)荷油氣分離腔進(jìn)行分離，從空濾后端進(jìn)行補氣。如圖15

圖15

增壓發(fā)動機(jī)全負(fù)荷時：發(fā)動機(jī)節(jié)氣門處于全開狀態(tài)，增壓器開始介入工作，進(jìn)氣壓力為增壓壓力；此時壓力分布P3＞P2＞P1；全負(fù)荷油氣分離腔進(jìn)行分離，進(jìn)氣歧管通過PCV閥進(jìn)行補氣。如圖16

圖16

發(fā)動機(jī)曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)比較復(fù)雜，專業(yè)性較高，現(xiàn)經(jīng)過圖示的形式呈現(xiàn)，能夠更直觀的表達(dá)意思，降低閱讀門檻，能夠使讀者了解什么是曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)。