一種曲軸箱通風軟管結冰的解決方案

張玉，曹坤

（安徽康明斯動力有限公司，安徽 合肥 230601）

引言

隨著柴油機排放法規的日益嚴苛，很多柴油機的曲軸箱通風系統開始采用閉式連接。即將曲軸箱排除的混合氣體通過曲軸箱通風軟管連接到增壓器的壓端，同新鮮空氣一同再次進入燃燒室參與燃燒。這樣的閉式連接既可以減少排放污染又可以提高經濟性，但是在我國東北三省及寒冷區域，易出現通風軟管結冰的現象。通風軟管結冰后一方面會使曲軸箱的壓力增大，另一方面冰渣會破壞增壓器的葉輪，危害性較大。本文介紹了一種簡單的曲軸箱通風軟管布置方式，可有效降低結冰風險。

1 曲軸箱通風系統的布置

由于活塞和缸孔之間有間隙，所以在發動機工作時，會有少部分的可燃混合氣和燃燒廢氣經活塞與氣缸壁的間隙鉆進曲軸箱[1]。竄到曲軸箱內形成的油蒸氣、水蒸氣和廢氣等會稀釋機油，降低機油的使用性能。

通風軟管的目的就是將油氣傳送出去，并與新鮮空氣一起進入氣缸燃燒，形成一個閉式連接（圖1）。在環境溫度較低時，曲軸箱通風氣體中的水蒸氣在呼吸器出氣管中迅速降溫，在整車進氣管內與接近環境溫度的低溫空氣相遇產生凝結現象，導致結冰并逐漸堵塞管路（圖2），通風系統失效。曲軸箱內的活塞下排氣無法排除，若車輛繼續行駛，曲軸箱壓力會越來越大，最終會導致曲軸油封漏油、噴機油、拉缸等故障。

圖1 閉式曲軸箱示意圖

圖2 結冰位置

閉式曲軸箱示意圖如下：

2 解決方案

解決曲軸箱通風管結冰問題的方法很多，通過增加電加熱接頭和保溫護套進行高寒試驗驗證[2]，試驗結果顯示可以有效解決通風軟管結冰問題。但是，增加電加熱接頭后就需要ECU控制單元去控制，這樣不僅會造成成本增加，還帶來了電器方面的質量問題。

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軟管管壁凝結的問題，另一個有效的方法就是對通風軟管進行變更，將閉式的通風軟管變更為開式的通風軟管，開式的通風軟管應盡可能短，這樣可以減少熱量散發。在布置開式通風軟管時沿著缸體垂到油底殼，可以借助缸體對管中的氣體進行保溫。此通風軟管最大的特點就是在最下端增加一個喇叭口，喇叭口通過收縮粘貼固定在軟管上，用于遮擋環境中的冷風，減少冷熱空氣交匯，防止通風軟管口結冰。

3 試驗驗證

曲軸箱壓力是檢測曲軸箱通風系統暢通與否的關鍵參數，在設計曲軸箱通風系統時，根據標準一般認為在-4～+4kPa時較合理[3]，可以很好的保持曲軸箱壓力動態平衡。

臺架試驗：將發動機改成開式之后對曲軸箱壓力和竄油量進行檢測，曲軸箱壓力最大值0.52kPa（圖4），竄油量0g（收集瓶收集的液態油），均滿足設計要求。

圖4 曲軸箱壓力

冬標試驗：通過冬標試驗車輛在黑龍江北安進行開式通風軟管的驗證，-30℃時內管無結冰現象僅套管邊緣有一些冰碴（圖5）。

圖5 通風軟管結冰

4 結論

呼吸器出氣管加冰是曲軸箱通風系統中比較典型的故障之一[4]。為及時解決市場質量問題并綜上試驗結果可知，將閉式通風軟管變更為喇叭口型的開式通風軟管，可以避免出氣管結冰被堵死的風險，同時結構簡單又可節約市場服務成本。