曲轴箱通风系统

汽车发动机设计中运用的系统

在发动机工作时，燃烧室的高压可燃混合气和已燃气体，或多或少会通过活塞组与气缸之间的间隙漏入曲轴箱内，造成窜气。窜气的成分为未燃的燃油气、水蒸气和废气等，这会稀释机油，降低机油的使用性能，加速机油的氧化、变质。水气凝结在机油中，会形成油泥，阻塞油路；废气中的酸性气体混入润滑系统，会导致发动机零件的腐蚀和加速磨损；窜气还会使曲轴箱的压力过高而破坏曲轴箱的密封，使机油渗漏流失。

分类

曲轴箱通风包括自然通风和强制通风，现代汽油发动机常采用强制式曲轴箱通风，又称PCV系统。

自然式通风

自然通风方式，即在曲轴箱上设置通风管，管上装有空气滤网。当曲轴箱内压力增大时，漏入曲轴箱中的气体经由通风管排出。

强制性通风

强制通风方式，将曲轴箱内的混合气通过连接管导向进气管的适当位置，返回气缸重新燃烧，这样既可以减少排气污染，又提高发动机的经济性。目前车用汽油机都采用强制性通风，汽车用柴油机也逐渐采用强制性通风。强制性通风可分为开式和闭式两种。

开式强制曲轴箱通风装置在发动机处于全负荷低转速时，产生的串气量大，但流量控制阀开度却减小，过量的窜缸混合气会通过开式通风盖散入大气，其净化率只有75%左右。

闭式强制曲轴箱通风装置能完全实现控制曲轴箱的排放，实现曲轴箱完全通风，防止油泥和其他有害物质的积蓄，减少了发动机的故障和磨损。闭式强制曲轴箱通风装置是汽油发动机满足排放法规规定的必要设计。

零件功能

油气分离器 (OIL SEPERATOR)

油气分离器的作用是将曲轴箱排放物中的机油从混合气中分离出来，使其回到油底壳。

压力控制阀(PRESSURE CONTROL VALVE)

压力控制阀是一个流通截面随两端压差变化的单向阀，它根据弹簧力和进气管真空度的平衡情况开闭气体通路。

曲轴箱强制通风系统的构成

提及曲轴箱强制通风系统，通常想到的是油气分离系统及曲轴箱压力控制系统，但完整曲轴箱强制通风系统应包括通风腔、油气分离系统、曲轴箱压力控制系统、回油腔及呼吸管等五部分。其中通风腔及回油腔一般布置在发动机本体中，贯穿缸盖、机体、曲轴箱; 整个系统中，油气分离系统及曲轴箱压力控制系统尤为重要。

通风腔

通常，发动机做功包含吸气、压缩、膨胀、排气四个行程，在压缩和膨胀行程中气缸内混合气的压力很高，被压缩的气体会经活塞和缸套间隙、活塞环开口、活塞环和汽缸套的间隙等窜入下曲轴箱并与机油形成油雾。通常这部分混合气需经集成在缸盖、缸体及曲轴箱中的通道导入油气分离系统，这个通道就是 “通风腔”。

油气分离系统

在曲轴箱强制通风系统中，经通风腔导入的窜气含有大量的机油油滴，这部分机油如果不加以处理直接进入燃烧系统会导致燃烧及排放恶化，为了提高经济性，改善排放，必须将窜气中的机油油滴进行分离，油滴颗粒在 0. 1um ～ 15um 之间均有分布。按照油气分离方法的原理，可以分为惯性碰撞式分离器、物理沉降式分离器及电磁式分离器，其中惯性碰撞式分离器又可分为迷宫及孔板式、旋风式、离心式。各种分离方法均有优缺点，目前新设计的油气分离系统采用多级油气分离结构，从而得到一个高效的分离系统。

曲轴箱压力控制系统

由于采用了曲轴箱强制通风系统，窜气被吸入发动机进气系统，在低速低负荷区域，曲轴箱会产生较大负压，这种情况会导致大量机油随窜气吸入进气系统并参与燃烧，将导致烧机油并严重影响发动机性能及可靠性，曲轴箱压力控制系统可以尽量减少曲轴箱压力波动，使其处于合理范围内。下图是一种常用的 PRV 调节阀，由膜片、弹簧、弹簧座及阀盖组成。PRV 阀膜片上下压力不同，可存在压差、由此可产生作用力，从而驱动弹簧运动，改变通道截面积，达到调节曲轴箱压力的目的。

回油腔

经油气分离系统分离出来的机油要进一步回流到油底壳循环利用，机油回流的通道就是回油腔。机油回流过程中，如与窜气相遇会形成大量的油雾，影响油气分离系统的分离效率，为了避免机油与窜气相遇，发动机设计初期应考虑曲轴箱强制通风系统的 “通风腔”及 “回油腔”设计，使其尽量分离。

呼吸管

国家排放法规规定：曲轴箱窜气不可排入大气，以免造成大气污染，因此作为曲轴箱强制通风系统必要的一环，必须将油气分离系统分离后的气体导入发动机进气系统并参与燃烧，这个通道就是呼吸管。按功能呼吸管分为部分负荷呼吸管及全负荷呼吸管，通常部分负荷呼吸管连在节气门后，全负荷呼吸管连在空气滤清器后。对于增压发动机，当增压器工作时，进气歧管内压力为正，为了防止气体倒流入曲轴箱，在部分负荷呼吸管上串联一个单向阀。

曲轴箱通风系统常见故障及分析

车用发动机的曲轴箱通风系统涉及缸盖、缸体、曲轴箱、进气系统、缸内燃烧，比较复杂，开发及使用过程中经常会出现各种故障，引起发动机工作不良，现将常见的故障归纳如下:

曲轴箱压力异常

调节曲轴箱压力是曲轴箱强制通风系统的重要功能，通常曲轴箱压力处于设计范围内。异常情况下，曲轴箱压力会超出设计范围，这将导致油气分离效率变差，同时还会导致发动机曲轴后曲轴油封、凸轮轴油封失效，发动机漏油。

油气分离系统分离效率异常

油气分离效率变差会导致过量机油通过油气分离系统进入进气系统参与燃烧，车辆出现“烧机油”现象，车辆烧机油会导致燃烧室积碳增加、怠速不稳、油耗上升、尾气排放超标等不良后果，严重的会导致润滑不良，使发动机报废。

呼吸管结冰

呼吸管结冰是另一个值得一提的故障模式，经售后调查，近几年在我国呼伦贝尔、黑河等北方地区，气温经常达到一40℃，甚至更低，车辆在长时间高速运行后，会出现机油标尺弹出，密封件漏油，检查呼吸管，发现其出口己被冰块堵塞。

造成以上曲轴箱强制通风故障原因主要有以下几方面：

（1）曲轴箱强制通风系统中的通风腔和呼吸管堵塞、呼吸管上的单向阀工作不良，使窜气无法及时排出，曲轴箱正压变大，则窜入燃烧室的机油增多，导致“烧机油”，需要疏通通风腔及呼吸管，更换单向阀。

（2）油气分离器回油孔的单向阀膜片破裂，发动机曲轴箱与油气分离器分离后的腔体连通，油雾未经油气分离单元直接进入进气系统，造成“烧机油”，需要更换单向阀膜片。

（3）单向阀弹簧弹力过硬使单向阀未正常开启，过量气体被从曲轴箱内吸出，导致很低的曲轴箱负压;未按方向安装单向阀使气体反向流动，异常气体进入曲轴箱，导致很高的曲轴箱正压。