曲轴箱通风系统

46曲轴箱通风概述发动机运转时，气体（所谓的泄漏气体）由气缸进入曲轴空间内。泄漏气体中包含未燃烧的燃油和所有废气成分。它们在曲轴空间内与油雾形式的发动机油混合。泄漏气体量取决于发动机负荷。曲轴空间内通过活塞运动产生的压力也取决于转速。这个压力出现在所有与曲轴空间相连的空腔内（例如机油回流管路、正时链箱等）且会将机油挤向密封位置处的出油口。为了避免发生这种情况，在此引入了曲轴箱通风装置。开始时只是简单地将泄漏气体与发动机油的混合气释放到大气中。很久以后才出于环保的考虑采用了封闭式曲轴箱通风装置。曲轴箱通风装置将不含发动机油的绝大部分泄漏气体送入进气系统内并确保曲轴箱内不会产生压力。非调节式曲轴箱通风采用非调节式曲轴箱通风方式时，低压压力（真空）将机油与泄漏气体的混合气送入发动机的最高处。该低压压力（真空）由一个至进气通道的连接装置产生。混合气从此处进入到机油分离器，随后使泄漏气体与发动机油的分离。在采用非调节式曲轴箱通风的BMW发动机上仅通过一个金属丝网实现上述目的。“净化”后的泄漏气体送入发动机进气系统，而发动机油回流到油底壳内。图示–非调节式曲轴箱通风装置运行期间发动机在曲轴空间内产生泄漏气体。必须排出这些气体，以免压力将机油挤向密封位置处。一个可以产生较小压力的进气装置连接部件负责进行排气。在现代发动机上，该排气工作由一个调压阀进行控制。机油分离器从泄漏气体中分离出发动机油并通过回流管路将其送入油底壳内。47索引说明索引说明1节气门6曲轴空间2排气通道7油底壳3机油回流通道8连接进气管的通道曲轴箱内的低压压力（真空）受进气管连接通道内校准孔的限制。曲轴箱内压力过低时会造成发动机密封件（曲轴密封环、油底壳凸缘密封垫等）失效。未过滤的空气因此进入发动机内，从而加速机油老化和机油沉积。但是可以通过校准孔限制这种限压作用。还可以通过金属丝网控制机油分离效率。曲轴密封环无法继续正常工作时就会产生这些后果。如果在发动机转速较高的情况下车辆处于滑行模式，就会因节气门关闭而在进气系统内产生非常高的真空度。如果密封环损坏，环境中的新鲜空气就会进入曲轴箱内，并可能会吸入大量泄漏气体。金属网无法分离如此大量的机油。因此下次加速时会使一定量的机油随之燃烧，尾气中会产生明显的蓝色烟雾。48真空调节式曲轴箱通风M70发动机将真空调节式曲轴箱通风装置引入了BMW车辆。采用真空调节式曲轴箱通风装置时，曲轴空间通过以下以下与节气门后的进气管相连。z排气通道z集气室z机油分离器z调压阀。带有真空调节式曲轴箱通风装置的BMW发动机装有用于分离机油的气旋分离器或迷宫式密封装置。图示–调节式曲轴箱通风装置索引说明索引说明1节气门7连接机油分离器的通道2排气通道8调压阀3机油回流通道9气旋分离器4曲轴空间10机油回流管5油底壳49由于节气门和空气滤清器产生气流阻力，因此进气管内会产生相对真空。由于与曲轴箱之间存在压力差，因此泄漏气体吸入气缸盖内，并在此首先到达集气室处。集气室用于确保从凸轮轴等处喷出的机油不会进入曲轴箱通风装置内。如果通过迷宫式密封装置进行机油分离，则集气室还负责消除泄漏气体的压力波动。这样可以避免使调压阀内的隔膜处于工作状态。在带有气旋分离器的发动机上非常需要这种压力波动，因为可以由此改善机油分离效率。随后气体在气旋分离器内达到平衡。因此，其集气室的结构与通过迷宫式密封装置进行机油分离的集气室不同。泄漏气体通过输送管路到达机油分离器，并在此处分离出发动机油。分离出的发动机油回流到油底壳内。净化后的泄漏气体通过调压阀进入进气系统的洁净空气管内。调压阀调压阀的任务是确保曲轴箱内的真空度尽可能保持不变。下图列出了三种不同工作方式的调压阀。处于调节模式时，压力弹簧（3）的复位力与承受曲轴箱真空压力的成型隔膜（2）保持平衡。隔膜背面通过壳体（4）上的一个开孔与大气压力相通。曲轴箱压力增加时，调压阀开启截面面积就会变大。进气系统内的真空压力将泄漏气体吸出曲轴箱，直至曲轴箱内的压力降至通过隔膜关闭开启截面。50图示–调压阀的调节过程51索引说明索引说明A发动机处于静止状态时调压阀开启4与大气压力相通B处于怠速运转或滑行模式时调压阀关闭5压力弹簧的弹簧力C发动机承受负荷时调压阀处于调节模式6进气系统的真空压力1大气压力7曲轴箱内的有效真空压力2成型隔膜8来自曲轴箱的泄漏气体3压力弹簧调节过程发动机处于静止状态时，压力调节器开启（A）。大气压力施加在隔膜两侧，即隔膜在弹簧力的作用下处于完全打开的位置。起动发动机时，进气管内的真空压力增加，调压阀关闭（B）。处于怠速运转或滑行模式时通常会出现这种情况，因为此时不存在泄漏气体。也就是说成型隔膜内侧也会承受较大的相对真空压力（与大气压力相比）。因此，施加在成型隔膜外侧的大气压力克服弹簧力使阀门关闭。在发动机负荷和转速的作用下产生泄漏气体。泄漏气体（8）使施加在成型隔膜上的相对真空压力减小。因此压力弹簧可使阀门开启，从而吸入泄漏气体。阀门会一直开启，直至大气压力与曲轴箱真空压力和弹簧力的合力达到平衡状态（C）。产生的泄漏气体越多，隔膜内侧承受的相对真空压力就越小，调压阀开启程度就越大。这样可使曲轴箱内保持规定的真空压力（通常为30mbar）。曲轴箱内的真空压力隔膜的反应30mbar隔膜向“关闭”方向移动30mbar隔膜向“开启”方向移动机油分离为了从泄漏气体中分离出发动机油，需使用迷宫式机油分离器或气旋分离器。在迷宫式机油分离器内，泄漏气体流过由塑料挡板构成的迷宫式密封装置。该装置位于气缸盖盖板内的一个壳体中。气体内的机油积聚在挡板处，随后可通过气缸盖内的开孔流出并从该处回流到油底壳内。使用气旋分离器时，泄漏气体以旋转方式送入一个圆柱体内。在离心力的作用下，泄漏气体中较重的机油向外抛向圆柱体壁。机油可从该处通过回流管流回到油底壳内。气旋分离器的机油分离效果更好，但它需要更大的安装空间。增压发动机的曲轴箱通风-N20由于N20发动机采用了废气涡轮增压系统，因此装有一种特殊的曲轴箱通风装置。自吸模式N20气缸盖罩是一个全新开发的产品。用于曲轴箱通风的所有部件以及泄漏通道均采用集成方式。通过调压阀避免在曲轴箱内产生过大真空压力。由于发动机为涡轮增压发动机，因此曲轴箱通风分为两部分。因此根据发动机处于增压运行模式还是正常运行模式通过不同通道进行通风。在正常运行模式下通过调压阀进行通风，调压阀可调节出大约38mbar真空压力。泄漏气体通过气缸1进气侧区域的开口到达三个簧片分离器处。附着在泄漏气体上的机油通过簧片分离器分离并沿器壁向下通过单向阀流回气缸盖内。分离出机油后的净化泄漏气体此时根据运行状态进入进气系统内。52在自吸式发动机运行模式下，进气集气管内的真空压力使气缸盖罩泄漏通道内的单向阀打开并通过调压阀抽吸泄漏气体。同时真空压力使增压空气进气管路通道内的第二个单向阀关闭。泄漏气体通过集成在气缸盖罩内的分配管直接进入气缸盖内的进气通道中。与废气涡轮增压器前的洁净空气管以及曲轴箱相连的清洁空气管路通过单向阀直接将新鲜空气输送至曲轴空间内。曲轴空间内的真空压力越大，进入曲轴箱内的空气量就越大。通过这种清污方式可防止调压阀结冰。图示–曲轴箱通风，自吸式发动机运行模式索引说明索引说明索引说明B大气压力4气缸盖和气缸盖罩内的通道12机油回流单向阀C真空压力5机油回流通道13增压空气进气管路D废气6清洁空气管14增压空气进气管路通道E机油7单向阀15节流单向阀F泄漏气体8曲轴空间16节气门1空气滤清器9油底壳17调压阀2进气集气管10机油回流通道18节流单向阀3孔板11废气涡轮增压器53增压模式只要进气集气管内的压力升高就无法再通过这种方式引入泄漏气体。否则有可能造成增压压力进入曲轴箱内。气缸盖罩泄漏通道内的单向阀关闭连接进气集气管的通道从而防止曲轴箱出现过压。由于此时新鲜空气需求较大因此废气涡轮增压器与进气消音器之间的洁净空气管内产生真空压力。该真空压力足够用于打开单向风门并在无调节的情况下直接抽吸泄漏气体。由于此时只产生较低真空压力无需进行限制，因此泄漏气体会绕过调压阀。图示–曲轴箱通风，增压式发动机运行模式索引说明索引说明索引说明A增压压力3孔板11废气涡轮增压器B大气压力4汽缸盖和气缸盖罩内的通道12机油回流单向阀C真空压力5机油回流通道13增压空气进气管路D废气6清洁空气管路14增压空气进气管路通道E机油7单向阀15节流单向阀F泄漏气体8曲轴空间16节气门1空气滤清器9油底壳17调压阀2进气集气管10机油回流通道18节流单向阀