滿足國六法規(guī)的汽油車曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計

姜文濤 王紅學(xué)

摘 要：國六排放法規(guī)中增加了曲軸箱通風(fēng)（PCV）系統(tǒng)診斷要求，本文介紹了法規(guī)具體條款和曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)的工作原理，通過對比提出了具體的診斷設(shè)計思路和設(shè)計方法，并結(jié)合實例比較各方法之間的優(yōu)缺點，為今后新項目的汽油車曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計提供了方向。

關(guān)鍵詞：汽油車 曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng) 國六 診斷方法

1 引言

在汽車發(fā)動機運行過程中，發(fā)動機活塞上下運行做功，燃燒產(chǎn)生的壓力迫使油氣從活塞環(huán)與氣缸的縫隙中竄入曲軸箱，并混合曲軸箱中蒸發(fā)的油氣，順著發(fā)動機內(nèi)部通道進入氣缸蓋?；旌蠚庠俳?jīng)過油氣分離裝置，再隨著進氣系統(tǒng)的中的新鮮空氣，重新進入燃燒室燃燒，這是一般汽油車強制曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)的工作過程。近幾年來，國內(nèi)汽車排放法規(guī)不斷加嚴(yán)，法規(guī)對曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)的故障檢測和診斷要求也逐漸提高。因此，對曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計要求也越高。

2 法規(guī)要求

國六排放法規(guī)GB 18352.6-2016自2020年7月1日起正式實施，相比于國五階段的GB 18352.5，其對于曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)的診斷要求進行了加嚴(yán)。二者具體要求對比如表1所示：

由上表看出，國六階段的排放標(biāo)準(zhǔn)對曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)的完整性增加了診斷要求。因此，在設(shè)計滿足國六排放法規(guī)的曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)時需要考慮增加相關(guān)診斷方法。

3 曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)的工作原理

曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)主要由汽油發(fā)動機、進氣管路、通風(fēng)管路等部件構(gòu)成，對于增壓或自然吸氣發(fā)動機而言，因其進氣方式的不同，所以曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)的原理也有所區(qū)別。

自然吸氣式發(fā)動機的曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)工作原理如圖1所示，其主要利用發(fā)動機吸氣沖程時，活塞下行對進氣歧管產(chǎn)生負(fù)壓吸力的原理進行曲軸箱的通風(fēng)換氣。當(dāng)曲軸箱壓力達到設(shè)定值時，缸蓋中的PCV閥打開，混合油氣通過曲軸箱通風(fēng)管（歧管側(cè)）被吸入進氣歧管中，隨新鮮空氣重新進入燃燒室燃燒。同時，隨著混合油氣的減少，曲軸箱壓力降低，因大氣壓的作用，新鮮空氣順著曲軸箱通風(fēng)管（空濾側(cè)）進入缸蓋進行掃氣。

渦輪增壓式發(fā)動機有兩種工作狀態(tài)，一是在發(fā)動機處于低負(fù)荷工作狀態(tài)時，渦輪增壓器未產(chǎn)生有效壓力，進氣方式等同于自然吸氣式發(fā)動機的負(fù)壓吸氣，如圖2-a所示。另一種是發(fā)動機處于高負(fù)荷工作狀態(tài)時，渦輪增壓器工作并產(chǎn)生進氣壓力，使得進氣歧管處于正壓狀態(tài)，PCV閥關(guān)閉，曲軸箱通風(fēng)管（歧管側(cè)）不通，發(fā)動機燃燒不斷產(chǎn)生竄氣進入曲軸箱，再順著發(fā)動機缸體內(nèi)部通道到達缸蓋氣室。當(dāng)缸蓋氣室內(nèi)的油氣壓力大于大氣壓時，油氣便順著曲軸箱通風(fēng)管（空濾側(cè)）進入進氣系統(tǒng)，經(jīng)過進氣管路到達發(fā)動機內(nèi)部燃燒，如圖2-b所示。

4 曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)診斷設(shè)計方法

為保證曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)滿足國六OBD診斷要求，根據(jù)表1中的法規(guī)條款，一般有兩種設(shè)計思路：一是為曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)的斷開故障增加實時在線檢測裝置，另一種是設(shè)計符合法規(guī)豁免條件的曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)。相關(guān)部件的診斷方法如表2所示。

經(jīng)過近兩年的行業(yè)技術(shù)實踐，對于管路斷開診斷裝置發(fā)展出2條技術(shù)路線，一種方法是將需進行斷開診斷的管路和接頭組成一個完整的電路回路，通過檢測電路回路的通斷來診斷PCV管路的斷開診斷，即導(dǎo)電式PCV管方案。另一種方法是在PCV系統(tǒng)管路中增加壓力傳感器，通過檢測PCV管路的壓力變化，來完成診斷。對于不可拆卸式的方案，主流方案是采用不可拆卸式的塑料或者金屬快插接頭來實現(xiàn)豁免。三種診斷方案的優(yōu)缺點對比如表3所示。

以我司某SUV國六車型為例，在曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計過程中，結(jié)合上述方案的優(yōu)缺點及布置實際。最終，空濾側(cè)的曲軸箱通風(fēng)管采用導(dǎo)電式PCV管方案，進氣歧管側(cè)的通氣管采用不可拆卸式的塑料快插接頭方案。

5 結(jié)束語

曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)檢測作為國六排放法規(guī)OBD診斷內(nèi)容的一部分，也是新車公告認(rèn)證試驗的項目之一。為了保證曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)能夠滿足法規(guī)要求，在發(fā)動機設(shè)計時就應(yīng)該盡早確定PCV診斷的技術(shù)路線，盡可能的去滿足法規(guī)豁免條款。如確需增加診斷裝置，可以根據(jù)實際需求和設(shè)計條件來選擇合適的診斷方法，以達到最優(yōu)設(shè)計的目的。

參考文獻：

[1]GB 18352.6-2016，輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第六階段）[s].

[2]CN107654847A，一種具有脫落或斷開檢測功能的管路連接結(jié)構(gòu)[P].