增压发动机曲轴箱通风系统的检修

2021-01-07长春市机械工业学校

汽车维护与修理 2020年24期

长春市机械工业学校武忠

1 曲轴箱废气的产生及排除

发动机工作时，会有一小部分气体从燃烧室经活塞环进入曲轴箱，这部分气体称为曲轴箱废气或曲轴箱窜气。

曲轴箱废气包含没有完全燃烧的碳氢化合物和部分燃烧产物，这些物质会污染润滑油并使封闭的曲轴箱内部压力升高，污染的润滑油将导致润滑油性能下降，曲轴箱内部过高的压力会导致曲轴箱内部的油封漏油，因此，必须将曲轴箱废气从曲轴箱中排出去。但是曲轴箱废气中含有有害物质，不能直接排入大气，曲轴箱强制通风系统（PCV系统）可以将曲轴箱废气导入发动机气缸进行燃烧，从而消除其危害。曲轴箱废气的排出和新鲜气体的流入是依靠进气真空进行控制的，曲轴箱废气经PCV阀及废气软管进入进气道，新鲜空气经空气软管引入曲轴箱以平衡曲轴箱压力，自然吸气发动机曲轴箱通风系统工作原理如图1所示。

图1 自然吸气发动机曲轴箱通风系统

2 增压发动机曲轴箱通风系统工作原理

增压发动机曲轴箱通风系统与自然吸气发动机曲轴箱通风系统大有不同，它有2种工作状态，即低速时的自然吸气状态和高速时的增压状态，由单向阀实现工作状态的转变，如图2所示。当发动机工作在自然吸气状态时（增压器不工作），其曲轴箱通风的路线与自然吸气发动机曲轴箱通风系统状态一样，进气真空区域位于节气门后方，曲轴箱废气经过单向阀1由节气门后方的废气软管引入燃烧室，如图2（a）所示；当发动机工作在增压状态时，节气门后方变为高压区域，使单向阀1关闭，进气管产生真空的位置发生了转移，真空区域在增压器的进气侧，真空作用使单向阀2关闭，单向阀3开启，曲轴箱废气经单向阀3进入增压器前的进气道，如图2（b）所示。

图2 增压发动机曲轴箱通风系统工作原理

3 第3代EA888涡轮增压发动机曲轴箱通风系统的结构与原理

在实际的增压发动机中，曲轴箱通风系统大多是将相关功能部件集成于一体，以便于安装布置，第3代EA888涡轮增压发动机曲轴箱通风系统，如图3所示。该系统主要由机油粗分离器（缸体内）、机油细分离器模块（安装在气缸盖罩上）、用于导出已净化废气的管子、缸体内的机油回流管（带有回流止回阀）等组成。

图3 第3代EA888涡轮增压发动机曲轴箱通风系统

3.1 机油细分离器模块的组成

机油细分离器模块是曲轴箱通风系统的核心，结构如图4所示。其内部主要由旋流式分离器、压力调节阀、PCV阀、止回阀1、止回阀2等装置组成，机油细分离器模块共有5个接口，分别是进气歧管接口、废气涡轮增压器进气侧接口、曲轴箱废气排气接口、机油回流接口及炭罐接口。

图4 第3代EA888涡轮增压发动机曲轴箱通风系统结构

3.2 机油细分离器模块各部件功用

旋流式分离器用于分离曲轴箱废气中的机油微粒，当曲轴箱废气气流流经旋流式分离器时，会产生高速旋转，在离心力的作用下实现油、气分离；压力调节阀使曲轴箱与进气系统保持-100 mbar（1 mbar=100Pa）的压差，该压差可使曲轴箱废气有效排出，同时也防止曲轴箱内压力过低或过高造成曲轴箱密封件损坏；内部的止回阀1、止回阀2可在自然吸气和增压进气2种状态下改变曲轴箱废气排出的路线；PCV阀位于机油细分离器模块上的涡轮增压器进气侧接口附近，它是气孔为计量孔的单向阀，当涡轮增压器进气侧接口为高压时单向阀打开，反之关闭。

3.3 曲轴箱通风系统的工作原理

（1）怠速和较低的部分负荷工况（自然吸气模式）。在自然吸气模式下，由于进气歧管内有真空，所以止回阀1打开，止回阀2关闭，需净化的曲轴箱窜气直接经进气歧管被送至燃烧室燃烧，同时新鲜空气由增压器进气侧前的旁通空气道经PCV阀引入曲轴箱，防止曲轴箱产生高真空。自然吸气工况曲轴箱窜气流经的路线如图5所示。

图5 自然吸气状态下曲轴箱窜气流径的路线

（2）大负荷及全负荷工况（增压工况）。在增压工况时，整个增压空气路径上都产生了高压，于是止回阀1关闭，由于曲轴箱内压与涡轮增压器的进气侧存在着压差，因此止回阀2打开，需净化的曲轴箱窜气由涡轮增压器吸入进气管路中，进入燃烧室燃烧。由于增压状态下经活塞环的漏气量较大，不需要向曲轴箱引入新鲜空气。增压工况曲轴箱窜气流经的路线如图6所示。