一種曲軸箱通風(fēng)軟管結(jié)冰的解決方案

張玉，曹坤

（安徽康明斯動(dòng)力有限公司，安徽 合肥 230601）

引言

隨著柴油機(jī)排放法規(guī)的日益嚴(yán)苛，很多柴油機(jī)的曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)開始采用閉式連接。即將曲軸箱排除的混合氣體通過曲軸箱通風(fēng)軟管連接到增壓器的壓端，同新鮮空氣一同再次進(jìn)入燃燒室參與燃燒。這樣的閉式連接既可以減少排放污染又可以提高經(jīng)濟(jì)性，但是在我國東北三省及寒冷區(qū)域，易出現(xiàn)通風(fēng)軟管結(jié)冰的現(xiàn)象。通風(fēng)軟管結(jié)冰后一方面會(huì)使曲軸箱的壓力增大，另一方面冰渣會(huì)破壞增壓器的葉輪，危害性較大。本文介紹了一種簡單的曲軸箱通風(fēng)軟管布置方式，可有效降低結(jié)冰風(fēng)險(xiǎn)。

1 曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)的布置

由于活塞和缸孔之間有間隙，所以在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，會(huì)有少部分的可燃混合氣和燃燒廢氣經(jīng)活塞與氣缸壁的間隙鉆進(jìn)曲軸箱[1]。竄到曲軸箱內(nèi)形成的油蒸氣、水蒸氣和廢氣等會(huì)稀釋機(jī)油，降低機(jī)油的使用性能。

通風(fēng)軟管的目的就是將油氣傳送出去，并與新鮮空氣一起進(jìn)入氣缸燃燒，形成一個(gè)閉式連接（圖1）。在環(huán)境溫度較低時(shí)，曲軸箱通風(fēng)氣體中的水蒸氣在呼吸器出氣管中迅速降溫，在整車進(jìn)氣管內(nèi)與接近環(huán)境溫度的低溫空氣相遇產(chǎn)生凝結(jié)現(xiàn)象，導(dǎo)致結(jié)冰并逐漸堵塞管路（圖2），通風(fēng)系統(tǒng)失效。曲軸箱內(nèi)的活塞下排氣無法排除，若車輛繼續(xù)行駛，曲軸箱壓力會(huì)越來越大，最終會(huì)導(dǎo)致曲軸油封漏油、噴機(jī)油、拉缸等故障。

圖1 閉式曲軸箱示意圖

圖2 結(jié)冰位置

閉式曲軸箱示意圖如下：

2 解決方案

解決曲軸箱通風(fēng)管結(jié)冰問題的方法很多，通過增加電加熱接頭和保溫護(hù)套進(jìn)行高寒試驗(yàn)驗(yàn)證[2]，試驗(yàn)結(jié)果顯示可以有效解決通風(fēng)軟管結(jié)冰問題。但是，增加電加熱接頭后就需要ECU控制單元去控制，這樣不僅會(huì)造成成本增加，還帶來了電器方面的質(zhì)量問題。

圖3 變更方案

為解決曲軸箱竄氣中的水蒸氣遇到冷空氣在通風(fēng)軟管管壁凝結(jié)的問題，另一個(gè)有效的方法就是對(duì)通風(fēng)軟管進(jìn)行變更，將閉式的通風(fēng)軟管變更為開式的通風(fēng)軟管，開式的通風(fēng)軟管應(yīng)盡可能短，這樣可以減少熱量散發(fā)。在布置開式通風(fēng)軟管時(shí)沿著缸體垂到油底殼，可以借助缸體對(duì)管中的氣體進(jìn)行保溫。此通風(fēng)軟管最大的特點(diǎn)就是在最下端增加一個(gè)喇叭口，喇叭口通過收縮粘貼固定在軟管上，用于遮擋環(huán)境中的冷風(fēng)，減少冷熱空氣交匯，防止通風(fēng)軟管口結(jié)冰。

3 試驗(yàn)驗(yàn)證

曲軸箱壓力是檢測(cè)曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)暢通與否的關(guān)鍵參數(shù)，在設(shè)計(jì)曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)一般認(rèn)為在-4～+4kPa時(shí)較合理[3]，可以很好的保持曲軸箱壓力動(dòng)態(tài)平衡。

臺(tái)架試驗(yàn)：將發(fā)動(dòng)機(jī)改成開式之后對(duì)曲軸箱壓力和竄油量進(jìn)行檢測(cè)，曲軸箱壓力最大值0.52kPa（圖4），竄油量0g（收集瓶收集的液態(tài)油），均滿足設(shè)計(jì)要求。

圖4 曲軸箱壓力

冬標(biāo)試驗(yàn)：通過冬標(biāo)試驗(yàn)車輛在黑龍江北安進(jìn)行開式通風(fēng)軟管的驗(yàn)證，-30℃時(shí)內(nèi)管無結(jié)冰現(xiàn)象僅套管邊緣有一些冰碴（圖5）。

圖5 通風(fēng)軟管結(jié)冰

4 結(jié)論

呼吸器出氣管加冰是曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)中比較典型的故障之一[4]。為及時(shí)解決市場質(zhì)量問題并綜上試驗(yàn)結(jié)果可知，將閉式通風(fēng)軟管變更為喇叭口型的開式通風(fēng)軟管，可以避免出氣管結(jié)冰被堵死的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)結(jié)構(gòu)簡單又可節(jié)約市場服務(wù)成本。