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【技术讲堂】油液乳化&曲轴箱强制通风

2018年03月01日 16:11 来源:车讯网 作者:laoniu
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  车讯网 报道】“五油三水”这词对于一些经验丰富的老司机来说应该是耳熟能详,也有说“机油汽油水,刹车喇叭灯”是出车前必检项目,当然经常性检查车辆健康状况是保证车辆良好运行的必要手段。随着汽车技术的发展和进步,车子的质量也逐步提升,对于现在“新生代”车友来说,用车养车越来越简单。

  以前,大多品牌车辆的给出的建议保养周期为“每行驶3个月或者5000公里”,车友只需要定期去到4S店做保养即可,甚至在整个保养周期内除了添加玻璃水,几乎都不用打开发动机舱盖子。

  汽车质量越来越好,机油品质越来越高,越来越多品牌的车辆都将车辆的保养周期调整为“10000公里更换一次机油机滤”,对于部分车友来说,不但省去了奔波往返经销店之苦,同时保养费用又节省了不少。

  2017年冬季,“机油乳化”再回众多车友的视线,很多车友不得不经常性的打开发动机舱盖检查机油液位,部分细心的车友在打开机油口盖的时候,发现了上图所示的现象。

  轻微的油液乳化倒是常见现象,对于发动机来也无大碍,但严重的油液乳化多少还是会加剧润滑油劣化,甚至会导致发动机故障。

  那么问题来了,油液乳化到底是如何形成的呢?

  刚好最近有某品牌主机厂为广大车友科普了一下油液乳化的原理,如上图所示,总而言之就是水份掺和进了润滑油里头。

  上图中(2)注释并不准确,也可能受篇幅所限,没有进一步详细解释。

  其中上图(6)节提到:机油温度提升后,水会蒸发,经过PCV进入燃烧室。

  对,这就是今天我们要聊到的“曲轴箱通风系统”,现在更多被称为“曲轴箱强制通风系统”。

  什么是曲轴箱通风呢?

  众所周知,在发动机内活塞下方到油底壳,还有气门室罩等空间统称为曲轴箱,主要是润滑油工作的范围。

  当活塞往复运动时,曲轴箱内的空气必然会形成空气波动,另外还有做功过程中燃烧产生的高温废气不可避免的会通过活塞环泄露到曲轴箱中。这时曲轴箱内的压力就会升高,为了减少曲轴箱压力增高对发动机运转产生的不良影响,必须得设置“释放压力”的通道,这就是曲轴箱通风。

  接触过二十年前车辆的车友可能知道这种现象:发动机运转时,打开发动机加油口盖或拔出机油尺,用手遮挡加油口盖或机油尺导管口,能感受到明显带有压力的“排气”。如上图所示,在很久很久以前,曲轴箱内的残余压力都是直接释放到大气中。

  后来为了适应更高的环保要求,曲轴箱内的气体通过单独设置的管路引导至进气歧管,之后参与燃烧,但这会导致化油器/节气门/进气歧管内产生油泥积碳等污垢,影响车辆性能。部分车友就拆掉曲轴箱通风系统的排气管,加长后垂到发动机下部,空滤壳体附近的进气口则会被堵死,当然这种行为会导致空气污染。另外就是因为曲轴箱内压较高,也容易导致“跑冒滴漏”的现象。

  随着汽车技术的发展,曲轴箱内的压力直排肯定不行,于是被接入了进气歧管,通过发动机运转时产生的真空度来“抽走”曲轴箱内的空气,这时如果在发动机运转时,打开机油口盖或拔出机油尺,再用手测试能感觉到明显的“吸引力”,并且打开机油口盖会导致“额外进气”,发动机还会产生稍许抖动。这种“负压“的曲轴箱还有个好处就是减少了“跑冒滴漏”现象。

  到这时,该通风系统就可以完全称之为曲轴箱强制通风系统了。

  上图为曲轴箱强制通风系统的示意图:经过空气滤清器过滤的清洁空气,通过上方的通气管导入到曲轴箱内,缸体左侧中部设置控制阀,控制阀通过专用管路接通进气歧管节气门后方,通过真空度来抽走曲轴箱内的“压力”,该控制阀为单向阀,还能防止“回火”进入到曲轴箱内。

  如上图所示,这是一台V6发动机图示,管路1连接气门室罩的通风接口,管路3则是连接另一端气门室罩通风接口,同时在该位置设置了控制阀2,曲轴箱内的压力通过控制阀2,流经管路3被导入进气歧管参与燃烧。

  看到这里您是不是就清楚了“曲轴箱强制通风”这回事,接下来简单聊聊“油液乳化”。

  仍以上图为例,经过空气滤清器过滤过的清洁空气通过管路1导入曲轴箱,空气中含有水分这是常识,燃烧室中燃烧后也可能产生部分水份,这也是常识,发动机运转时温度较高,水份是以气态形式存在,这套曲轴箱强制通风系统一直在工作状态,不断重复抽进新鲜空气→排出废气的过程。

  当发动机熄火后,发动机会慢慢冷却,由于气体热障冷缩的原理,曲轴箱内会产生负压,这时经过空滤过滤的清洁空气,通过管路1会补充到曲轴箱中,当然,这些空气中也会含有水蒸气。

  当发动机温度降到一定程度,曲轴箱中的气态水份会“冷凝”成液态水份,并和曲轴箱中的机油混合,因此产生了乳化现象,聚集在温度相对较低部位。

  上图是一台自然吸气发动机的气门室罩,如图中箭头所示,气门室罩上设置了两个通风接口,经粗略观察该发动机缸体上并未设置其他曲轴箱强制通风接口。

  在以往工作经历中,见到过气缸体侧部设置“曲轴箱强制通风接口”的发动机,出现过机油消耗量大的情况,经过诊断,曲轴箱强制通风系统中“油气分离装置”的迷宫级别不够高,导致过多机油飞溅进入曲轴箱强制通风系统,最终参与燃烧了。后来改进了油气分离装置的迷宫结构,提高油气分离效果,改善了该款发动机机油消耗量大的现象。

  另外缸体侧面设置曲轴箱强制通风口还有一个不好,当机油液位过高时,或会导致液态油液被吸入到进气歧管,发生液击现象,甚至导致发动机损坏、报废。

  气门室罩内部设置了防溅板,也是为了避免发动机运转时,机油飞溅导致过多液态机油进入曲轴箱强制通风系统,被导入进气歧管参与燃烧,产生机油消耗量大的现象。

  因此,气门室罩中的该结构也可以认为是一种“油气分离”装置。

  话题在回到“油液乳化”,简单聊聊其原因无外乎几种可能:

  1、发动机燃烧好,生成了较多水份,部分随排气冲程排除,部分通过两道气环+油环泄露进入曲轴箱,发动机运转时,这部分水份应该能进入到曲轴箱强制通风循环,并最终参与燃烧;

  2、曲轴箱强制通风效果太差,导致部分水份未被尽数排出,因此产生严重乳化现象;

  3、曲轴箱内容积就那么大,发动机冷却后吸入的清洁空气不会太多,其含有的水蒸气也不会太多,因此如果是这点水份,那么导致的乳化现象也会相对比较轻。

  4、发动机内冷却液泄露到曲轴箱内,但冷却液泄露必定会伴随冷却液液位下降,这种故障也比较容易诊断。

  文中内容仅凭以往经验撰写,仅供车友参考,欢迎业内专家交流斧正,也有利于为车友排忧解难。

  注:文内部分图片源于网络搜索。

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