曲轴箱通风系统

Page1NEFPROJECTHUANGGONGYIN040830CHERYAERI曲轴箱通风系统(呼吸系统）CrankcaseBreatherSystem黄功胤2004.08Page2NEFPROJECTHUANGGONGYIN040830CHERYAERI一、概述发动机运转时，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烃、水蒸气、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、变质和增加消耗；水气凝结在机油中，会形成油泥，阻塞油路；酸性的气体混入润滑系统，将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。为防止曲轴箱压力过高，延长机油使用期限，减少零件磨损和腐蚀，防止发动机漏油，必须实行曲轴箱通风。因此，为满足日益严格的排放要求和提高经济性，在汽车发动机设计过程中必须进行曲轴箱通风系统设计。Page3NEFPROJECTHUANGGONGYIN040830CHERYAERI二、实现形式1．自然式通风在许多柴油机中，一般采用自然通风方式，即在曲轴箱上设置通风管，也是机油加油管，在管盖上装有空气滤网。当曲轴箱内压力大时，漏入曲轴箱中的气体由通风管排出。2．强制性通风但随着排放法规的日益严格，为了控制曲轴箱窜缸混合气的排放量，须采取控制系统，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。Page4NEFPROJECTHUANGGONGYIN040830CHERYAERI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。为完全控制曲轴箱的排放，就需采用闭式强制曲轴箱通风装置。它用闭式通风盖或用单向阀的通风盖，阻止泄漏气体从通风盖中。闭式强制曲轴箱通风装置能完全实现控制曲轴箱的排放，也实现了曲轴箱完全通风，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，是排放法规规定的汽油发动机必须采用的系统。NEF系列的曲轴箱通风系统全部为闭式强制性通风系统。Page5NEFPROJECTHUANGGONGYIN040830CHERYAERI接气门室罩盖通风口接油底壳接空滤后进气管1-油气分离器支架；2-PCV阀后通风软管；3-PCV阀；4-油气分离器与PCV阀间软管5-油气分离器前通风软管；6-卡箍；7-油气分离器；8-回油管1；9-回油管支架；10-回油管2；图1非增压发动机曲轴箱通风系统结构示意图Page6NEFPROJECTHUANGGONGYIN040830CHERYAERI图2增压发动机曲轴箱通风系统结构示意图1-PCV阀后通风软管1；2-单向阀；3-PCV阀后通风软管2；4-卡箍；5-PCV阀；6-油气分离器与PCV阀间软管7-三通；8-通至油气分离器软管；9-油气分离器前通风软管；10-油气分离器支架；11-油气分离器；12-三通与进气歧管间软管；13-单向阀；14-回油管1；15-回油管支架；16-回油管2；17-空心螺钉；接压气机后进气管接空滤后压气机前进气管接油底壳接气门室罩盖通风口Page7NEFPROJECTHUANGGONGYIN040830CHERYAERI三、主要零件及功能1．油气分离器(OILSEPERATOR)曲轴箱排放物通过油气分离器后，机油从混合气中分离出来，回到油底壳。防止机油通过进气管进入燃烧室。因此油气分离器的分离能力非常重要。主体部分为粉末冶金件，支架材料为镀锌钢，压入主体部分。需做泄漏试验，一般不超过10cm3/min,测试压力100或300毫巴。Page8NEFPROJECTHUANGGONGYIN040830CHERYAERI油气分离器的分类Page9NEFPROJECTHUANGGONGYIN040830CHERYAERI2．流量（压力）控制阀(PRESSURECONTROLVALVE)为了防止窜缸混合气的循环扰乱气缸混合气的浓度，使发动机在所有转速和负荷下都能正常工作，在曲轴箱和进气歧管间要安装流量控制阀（PCV阀）。PCV阀实际上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。Page10NEFPROJECTHUANGGONGYIN040830CHERYAERIPCV阀由柱塞式阀门和弹簧构成，位于进气歧管的一侧，进气歧管的真空度决定了PCV阀的开闭及开启的程度，而PCV阀的开闭及开启的程度又决定了窜气混合气被重新吸入进气歧管参加燃烧的数量。换句话说，当发动机常速或转速比较慢时，气流量小，窜气也少，PCV阀开度较小甚至关闭，因而被强制吸入燃烧的窜气也比较少甚至没有。当发动机加速或转速比较高时，气流量大，窜气也大，PCV阀开度较大，因而被强制吸入燃烧的窜气也比较多。为特定的汽油机选配PCV阀时，可改变阀芯的弹簧特性来适应发动机的窜气量。PCV阀的开启压力为0－5毫巴；需做反向泄漏试验，一般不超过5cm3/min,测试压力50毫巴；流量为100升/分钟时，压降不超过8毫巴。Page11NEFPROJECTHUANGGONGYIN040830CHERYAERI3、单向阀（CHECKVALVE）它使得流体只能单向流动，应用于增压机型的通风系统中，见图2的元件2和13。起到防止气体倒流的作用。PCV阀的开启压力为0－5毫巴；需做反向泄漏试验,测试压力1个标准大气压；流量为100升/分钟时，压降不超过8毫巴。Page12NEFPROJECTHUANGGONGYIN040830CHERYAERI4、标准件卡箍外六角法兰面螺栓内六角螺栓空心螺钉密封圈Page13NEFPROJECTHUANGGONGYIN040830CHERYAERI四、曲轴箱通风系统的设计1．布置设计与气门室罩盖、进气系统、油底壳的接口位置；管路走向、油气分离器支架位置等。2．详细设计各管路的三维模型和二维图纸设计。总成模型和图纸设计。3.布置检查和调整Page14NEFPROJECTHUANGGONGYIN040830CHERYAERI五、曲轴箱通风系统的评价1．曲轴箱通风能力试验(BREATHERSYSTEMTEST)试验目的：a.评价系统的通风能力b.评价系统在正常通风量和两倍通风量情况下，曲轴箱和气门室罩盖内的压力在整个转速-扭矩图上的分布情况。评价指标：a.在整个发动机运行范围内，曲轴箱内的压力降应在-1到-25毫巴范围内。在发动机主要运行区，压力降应在-15到-25毫巴范围内。b.在两倍的通风量情况下，曲轴箱压力最好也是负压。但对于增压机型，往往出现正压，如果在发动机经常运行工况数值较小，且系统工作正常，还是可以接受的。Page15NEFPROJECTHUANGGONGYIN040830CHERYAERI两倍通风量（DOUBLEBLOWBY）试验目的：随着发动机的使用和零件的磨损，活塞漏气量会增大，通风量也会不断增加，应保证通风系统在发动机正常寿命范围内都能正常工作。两倍通风量的实现方法：强制性向曲轴箱灌气。Page16NEFPROJECTHUANGGONGYIN040830CHERYAERI名称单位描述blowby升/分钟通风量(气门室罩盖出口)N转/分钟发动机转速MD牛米发动机扭矩PE巴平均制动有效压力P_MBAR15毫巴气门室罩盖与油气分离器间P_MBAR16毫巴油气分离器与压力控制阀间P_MBAR17毫巴压力控制阀与进气歧管间P_MBAR18毫巴缸体内PKG毫巴气门室罩盖内P_SR毫巴进气歧管内节流阀体后T_SR摄氏度进气歧管内节流阀体后进气温度测试参数：Page17NEFPROJECTHUANGGONGYIN040830CHERYAERI试验结果：a.通风量_扭矩_转速图Page18NEFPROJECTHUANGGONGYIN040830CHERYAERIb.气门室罩盖内压力_扭矩_转速图Page19NEFPROJECTHUANGGONGYIN040830CHERYAERIc.曲轴箱内压力_扭矩_转速图Page20NEFPROJECTHUANGGONGYIN040830CHERYAERId.在两倍通风量情况下，得到以上所述相应的图表通风量_扭矩_转速图气门室罩盖内压力_扭矩_转速图曲轴箱内压力_扭矩_转速图试验结果分析：按评价指标进行分析；试验结果优化：根据试验结果和评价指标，主要通过改变阀芯的弹簧特性来优化压力分布和通风量；也可以通过减小油气分离器对气流的限制来减小其前后端的压差，但会降低油气分离器的分离效率。Page21NEFPROJECTHUANGGONGYIN040830CHERYAERI2．机油携带量试验（OILCARRYOVERTEST）试验目的：a.在正常的通风量下测试油气分离器后的气体的机油携带量。b.得到机油携带量占机油消耗的百分比以评价油气分离器的分离效率是否能满足要求。评价指标：油气分离器后机油携带量低于机油消耗量的15-20%单位：g/kW.hPage22NEFPROJECTHUANGGONGYIN040830CHERYAERI测试参数：在额定工况下的通风量；机油携带量；机油消耗量；平均功率；平均水温；主油道机油温度；平均转速；其它：1.油底壳中机油处于最高水平;2.试验时间2小时;Page23NEFPROJECTHUANGGONGYIN040830CHERYAERI机油携带量试验示意图Page24NEFPROJECTHUANGGONGYIN040830CHERYAERIThankYou!