过年期间吃饱喝足，小创也攒足了力气为大家准备了一堆的技术干货。今天分享的是关于曲轴箱通风系统的开发过程中有哪些技术要点。

摘要

本文详细阐述了油气分离器开发的核心，油雾产生的机理以及趋势，各分离方式的优劣以及组合方式，压降与分离效率如何进行平衡，压力调节阀对于油气分离效果的影响等。

随着排放法规越来越趋于严格，以及发动机新技术的应用对于性能和效率的提升，降低曲轴箱通风系统的机油携带量是当前发动机开发需要考虑的重要因素之一。

发动机排放的主要成分主要有CO，PM，NOx＆HC等。同时控制NOx和PM较难进行权衡，在发动机排气中油雾颗粒是PM的主要来源。发动机活塞环区域的窜气和高压区域泄露产生的油雾，之后会不断的进入燃烧室，从而影响发动机排放。

1.窜气量的计算

窜气本身是来自燃烧爆炸过程中经过活塞环的废气，涡轮轴承和气门区域也会产生窜气，不断增加的窜气使曲轴箱压力升高，并导致机油泄露风险，其主要成分有高温高压产生的机油蒸汽，燃烧产物和未充分燃烧的汽化燃料（汽油，柴油，天然气等），炭黑（柴油机），NOx，COx,，汽化水等。

使用以下公式可以估算发动机的窜气量。

QB=N*VE*D*(1+P)/2;

QB=发动机窜气量L/min;

N=发动机转速RPM;

VE=发动机排量L;

P=涡轮压力Bar;

D=变量系数(0.5%新机；1%常规；2.5%~3%老机)；

下图为发动机活塞环区域的窜气路径。

2.涡轮增压器对曲轴箱内窜气的颗粒数量直径分布影响

采用激光颗粒计数设备连接气缸罩盖分离单元的脏侧（入口）和干净侧（出口），输出窜气数据，如下图所示。

以1.5L柴油发动机为例，由下面两组颗粒数量直径分布曲线可以看出，0.3μm的颗粒占据窜气主要部分。

为确定涡轮增压器对窜气的影响，将涡轮增压器轴承回油管直接引出外接大气，以避免返回油底壳时再次撞击形成油雾，机油收集桶由外接油泵直接输送到油底壳循环。之后让涡轮增压器不工作，并重复以上发动机工况，测试窜气中颗粒分布。（下图为实验设定的机油管路连接方式和窜气采集结果）

从图中测试结果可以看出，在涡轮增压器不工作的情况下，干净侧气体（出口）中小于1μm的颗粒数量分布明显降低，同时对比上三组曲线可以从侧面得出，当前的曲通系统的分离单元对于小于1μm的颗粒分离效率较低。

3.PRV阀基本结构和工作原理

PRV阀是曲轴箱通风系统中核心部件之一，不仅可以直接调节曲轴箱中的压力，也会间接影响到系统的分离效率。（PRV阀在顶置罩盖区域参考下图）

下面从1-6的图示结构如下说明：

上盖

橡胶膜片

调压弹簧

PRV阀入口，来自曲轴箱的窜气

PRV阀出口，通往进气歧管或涡轮增压器前端

通气孔，连接大气

A发动机中高负荷工况，膜片位置；此时PRV阀入口4真空能（绝对值）和PRV阀出口5真空能（绝对值）作用在膜片上的合力小于弹簧的反作用力，PRV阀处于开启状态，维持曲轴箱正压不超过系统上限，同时让油气分离单元在一定体积流量下获得较高的分离效率。

B发动机怠速或低负荷工况，膜片位置；此时PRV阀入口4真空能（绝对值）和PRV阀出口5真空能（绝对值）作用在膜片上的合力大于弹簧的反作用力，PRV阀处接近于关闭状态，维持曲轴箱负压不超过系统下限，减少机油损耗。

从下面参考PRV阀曲线可以看出，影响曲轴箱压力的因素主要有以下几点：

膜片直径

弹簧力

进出口直径

进气歧管或涡轮增压器的压力范围

分离单元的系统压降

以上几点均会直接影响曲线的斜率和拐点，因此权衡设计参数以及实物经验调校才能使曲轴箱通风系统保障发动机在各个工况下正常运行。

4.典型油气分离器结构

由于机油会以油雾的形式被窜气带走，这不仅会对总体机油消耗量产生影响，同时发动机制造商必须设定满足符合排放法规的限定值。若要从不同源头减少机油的消耗量，油气分离器对于机油消耗则起着重要作用，除了油气分离，以下几点也需要重点

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