曲轴箱通风系统为什么被强制采用

19世纪50年代，美国出现了大面积的环境化学污染现象。经过长时间的治理，人们发现汽车少的地方环境污染比较轻，汽车多的地方环境污染相对严重。

美国人民逐渐认识到汽车是造成环境污染的罪魁祸首之一。

汽车上主要有两个位置向大气中排放污染物：

1、燃烧后的气体（主要为CO、HC及高温产生的NOx）通过排气歧管排出；

2、一些未充分燃烧的HC化合物进入到曲轴箱内排入大气。

各地汽车保有量急速上升，因而汽车排放物对大气的污染亦越来越严重，已经构成一种“公害”。人们不得不对曲轴箱排出的污染物引起重视。

19世纪60年代，美国加利福尼亚州首先要求：将曲轴箱内的HC化合物气体通过曲轴箱通风系统导入到进气歧管中进行再次燃烧。很快美国全境内采用并纳入到法规中强制执行，相关法规在世界范围内很快也被采用。

我国在90年代初，开始强制要求发动机采用曲轴箱通风系统。如图1

图1

什么是曲轴箱通风系统

发动机在运转的过程中，一部分未充分燃烧的有害气体（主要为CO、HC及高温产生的NOx）通过活塞环的间隙漏入到曲轴箱中，气体与机油形成油气混合物。

将油气混合物通过油气分离器把机油分离后，机油（机油为液态）流回曲轴箱内，汽油（汽油易挥发，为气态）与空气的混合气体重新导入到进气歧管，继续参与燃烧，这个油气分离的过程由曲轴箱通风系统完成。如图2

图2

曲轴箱通风系统作用

1、废气再循环

将窜入曲轴箱内的混合气再次吸入到气缸内燃烧，对HC化合物进行回收利用，减少了排放污染物。

2、保持负压

保证曲轴箱内的压力在-5-1kPa。有利于进气的顺畅，减少泵气损失。

3、吸热

将曲轴箱内的气体排出，降低曲轴箱内的温度。有利于曲轴箱压力更加稳定。

4、减缓机油变质

将HC化合物快速排出曲轴箱内，防止机油与HC化合物融合，快速变质。

曲轴箱通风系统构成

1、油气分离器（按分离结构分类）

挡板式油气分离器：机油和气体混合形成的油气在运动过程中，使机油颗粒产生动能，混合物在运动过程中遇到挡板，气体运动的方向改变，而机油颗粒在惯性的作用下，碰撞到挡板上，实现机油与气体的分离。如图3

图3

旋风式油气分离器：油气混合物在油气分离容器内围绕一个中心点以旋转的方式进行流动。油气混合物在旋转的过程形成，机油颗粒形成离心力。在离心力的作用下，机油颗粒与容器的外壁碰撞，以达到机油和气体分离的作用。如图4

图4

滤纸式油气分离器：用滤纸过滤掉机油粒子，气体、汽油、水分可以通过，滤纸的层数及质量决定分离效率的高低。如图5

图5

沉淀式油气分离器：油气混合物在空腔的运动的过程中，机油颗粒本身的重力作用下，进行沉降，以达到气体与机油分离的效果。如图6

如图6

2、回油结构

独立式回油结构：回油口直接与油底壳连接，回油至油底壳液面以下。如图7

如图3

图7

虹吸式回油结构：分离后的机油首先将槽填满，后面的机油通过重力作用将槽内的机油压出，避免油气混合物由回油孔进入到分离器内。如图8

图8

阀片式回油结构：在回油孔的位置上布置一个类似于单向阀的简单装置，利用油液高度形成的压力将装置打开，形成回油，避免气体的逆向流动。如图9

图9

漏斗式回油结构：如图10。

图10

3、PCV阀

定义：Positive Crankcase Ventilation 曲轴箱强制通风系统；

作用：调节通风系统中的压力，使曲轴箱压力保持在理论要求范围内；减少机油消耗；反向回火时防止回火火焰进入曲轴箱。

按结构分类：

柱塞式PCV阀：通过曲轴箱内与进气歧管之间的压力差，调整阀芯与阀壳之间的流通截面积，控制曲轴箱内向进气歧管内流通的气体流量。如图11

图11

膜片式PCV阀：膜片顶面外壳与大气相通，利用内腔与大气压差实现调节作用。当阀内腔真空度大时，膜片下降，流量变小；真空度小时，膜片上移，流量加大。如图12

图12

曲轴箱通风系统示意图

自然吸气发动机部分负荷时：此时压力分布为P3＜P2＜P1；部分负荷油气分离腔进行分离，从空滤后端进行补气。如图13

图13

自然吸气发动机全负荷时：节气门全开，发动机转速越高，3处进气歧管的压力越低（负压很大），同时活塞漏气量很大，此时压力分布为3＜1＜2；一部分窜气经部分负荷油气分离腔和PCV阀进入进气歧管，一部分窜气经全负荷油气分离腔进行分离。如图14

图14

增压发动机部分负荷时：发动机节气门处于半开状态，进气存在很大的压力损失，与自然吸气发动机类似；此时压力分布P3＜P2＜P1；部分负荷油气分离腔进行分离，从空滤后端进行补气。如图15

图15

增压发动机全负荷时：发动机节气门处于全开状态，增压器开始介入工作，进气压力为增压压力；此时压力分布P3＞P2＞P1；全负荷油气分离腔进行分离，进气歧管通过PCV阀进行补气。如图16

图16

发动机曲轴箱通风系统比较复杂，专业性较高，现经过图示的形式呈现，能够更直观的表达意思，降低阅读门槛，能够使读者了解什么是曲轴箱通风系统。