一种曲轴箱通风软管结冰的解决方案

张玉，曹坤

（安徽康明斯动力有限公司，安徽 合肥 230601）

引言

随着柴油机排放法规的日益严苛，很多柴油机的曲轴箱通风系统开始采用闭式连接。即将曲轴箱排除的混合气体通过曲轴箱通风软管连接到增压器的压端，同新鲜空气一同再次进入燃烧室参与燃烧。这样的闭式连接既可以减少排放污染又可以提高经济性，但是在我国东北三省及寒冷区域，易出现通风软管结冰的现象。通风软管结冰后一方面会使曲轴箱的压力增大，另一方面冰渣会破坏增压器的叶轮，危害性较大。本文介绍了一种简单的曲轴箱通风软管布置方式，可有效降低结冰风险。

1 曲轴箱通风系统的布置

由于活塞和缸孔之间有间隙，所以在发动机工作时，会有少部分的可燃混合气和燃烧废气经活塞与气缸壁的间隙钻进曲轴箱[1]。窜到曲轴箱内形成的油蒸气、水蒸气和废气等会稀释机油，降低机油的使用性能。

通风软管的目的就是将油气传送出去，并与新鲜空气一起进入气缸燃烧，形成一个闭式连接（图1）。在环境温度较低时，曲轴箱通风气体中的水蒸气在呼吸器出气管中迅速降温，在整车进气管内与接近环境温度的低温空气相遇产生凝结现象，导致结冰并逐渐堵塞管路（图2），通风系统失效。曲轴箱内的活塞下排气无法排除，若车辆继续行驶，曲轴箱压力会越来越大，最终会导致曲轴油封漏油、喷机油、拉缸等故障。

图1 闭式曲轴箱示意图

图2 结冰位置

闭式曲轴箱示意图如下：

2 解决方案

解决曲轴箱通风管结冰问题的方法很多，通过增加电加热接头和保温护套进行高寒试验验证[2]，试验结果显示可以有效解决通风软管结冰问题。但是，增加电加热接头后就需要ECU控制单元去控制，这样不仅会造成成本增加，还带来了电器方面的质量问题。

图3 变更方案

为解决曲轴箱窜气中的水蒸气遇到冷空气在通风软管管壁凝结的问题，另一个有效的方法就是对通风软管进行变更，将闭式的通风软管变更为开式的通风软管，开式的通风软管应尽可能短，这样可以减少热量散发。在布置开式通风软管时沿着缸体垂到油底壳，可以借助缸体对管中的气体进行保温。此通风软管最大的特点就是在最下端增加一个喇叭口，喇叭口通过收缩粘贴固定在软管上，用于遮挡环境中的冷风，减少冷热空气交汇，防止通风软管口结冰。

3 试验验证

曲轴箱压力是检测曲轴箱通风系统畅通与否的关键参数，在设计曲轴箱通风系统时，根据标准一般认为在-4～+4kPa时较合理[3]，可以很好的保持曲轴箱压力动态平衡。

台架试验：将发动机改成开式之后对曲轴箱压力和窜油量进行检测，曲轴箱压力最大值0.52kPa（图4），窜油量0g（收集瓶收集的液态油），均满足设计要求。

图4 曲轴箱压力

冬标试验：通过冬标试验车辆在黑龙江北安进行开式通风软管的验证，-30℃时内管无结冰现象仅套管边缘有一些冰碴（图5）。

图5 通风软管结冰

4 结论

呼吸器出气管加冰是曲轴箱通风系统中比较典型的故障之一[4]。为及时解决市场质量问题并综上试验结果可知，将闭式通风软管变更为喇叭口型的开式通风软管，可以避免出气管结冰被堵死的风险，同时结构简单又可节约市场服务成本。