隨著國內(nèi)排放法規(guī)的升級，國六法規(guī)要求對曲軸箱通風(fēng)(PCV)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。國六法規(guī)J.4.9.2.2規(guī)定OBD系統(tǒng)應(yīng)檢測曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)斷開故障；而J.4.9.2.3規(guī)定在考慮老化影響的情況下，系統(tǒng)拆卸更為困難，環(huán)境部門可以允許生產(chǎn)企業(yè)不檢測PCV與曲軸箱的連接斷開故障。法規(guī)的初衷是避免售后更換、維修時(shí)，漏裝曲通連接管路，造成油氣污染。在現(xiàn)有技術(shù)方案中，主流生產(chǎn)廠家均采用空氣流量計(jì)(HFM)診斷或?qū)щ姽艿脑\斷對曲軸箱通風(fēng)(PCV)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，雖然直觀的滿足要求，但存在誤診斷和成本高的弊端。本文基于滿足法規(guī)的豁免情況規(guī)定，實(shí)現(xiàn)了裝配后可以防止拆卸，如需要更換，必須通過簡易破壞性拆卸，拆卸后不可重復(fù)使用。不僅可以避免售后更換、維修時(shí)，漏裝曲通連接接頭，造成油氣污染，也可以滿足快速換裝要求，保證將竄入曲軸箱內(nèi)的未燃混合氣再次引入氣缸內(nèi)進(jìn)行燃燒。同時(shí)實(shí)現(xiàn)成本降低目的，也省去了復(fù)雜的診斷系統(tǒng)開發(fā)，縮短項(xiàng)目開發(fā)周期。

作者：趙俊男，綦宗才，李永純，陳勃言，郭夢夢

單位：寧波吉利汽車研究開發(fā)有限公司

簡介：趙俊男，工程師，主要研究方向?yàn)轵?qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及仿真分析。

技術(shù)路線

國六階段排放法規(guī)明確對曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)的監(jiān)測要求，目前各大主流汽車公司主要采用兩種技術(shù)路線，一是診斷法式結(jié)構(gòu)，為曲軸箱通風(fēng)管路增加在線診斷斷開故障的裝置；一是防拆卸式結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)符合法規(guī)豁免情況的曲軸箱通風(fēng)管路。對于增壓式汽油機(jī)，每個曲軸箱通風(fēng)管路選擇相應(yīng)的技術(shù)路線如表1所示。表1 曲軸箱通風(fēng)管路技術(shù)路線

系統(tǒng)原理

曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)主要由汽油發(fā)動機(jī)、油氣分離器、PCV閥、進(jìn)氣系統(tǒng)管路和通風(fēng)管路等部件組成，曲軸箱通風(fēng)管路主要包括曲軸箱通風(fēng)管（進(jìn)氣歧管側(cè)）和曲軸箱通風(fēng)管（空濾側(cè)），對于某些增壓式汽油機(jī)，還會增加曲軸箱補(bǔ)氣管。本文沒有采用單獨(dú)的補(bǔ)氣通道，曲軸箱通風(fēng)管（空濾側(cè)）既是通風(fēng)通道，又是補(bǔ)氣通道，如圖1所示。
當(dāng)部分負(fù)荷工況時(shí)，整車空濾后壓力＞曲軸箱內(nèi)壓力＞進(jìn)氣歧管內(nèi)壓力，PCV閥承受進(jìn)氣歧管負(fù)壓抽吸作用而開啟，曲軸箱內(nèi)混合氣通過進(jìn)氣側(cè)管路進(jìn)入燃燒室重新參與燃燒，新鮮空氣通過排氣側(cè)管路向曲軸箱內(nèi)補(bǔ)氣。
當(dāng)高負(fù)荷工況時(shí)，增壓器開始介入工作，進(jìn)氣歧管內(nèi)壓力為正壓，PCV閥關(guān)閉，氣流反向止通，此時(shí)曲軸箱內(nèi)壓力＞整車空濾后壓力，曲軸箱內(nèi)混合氣通過排氣側(cè)管路進(jìn)入整車空濾后進(jìn)氣管路，最終進(jìn)入燃燒室參與燃燒。

圖1 增壓式發(fā)動機(jī)第一種曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)工作原理

零部件選材

在選型流程中，從整車屬性、功能、總布置、制造和成本等領(lǐng)域獲得系統(tǒng)目標(biāo)和功能需求，在平衡相沖突的目標(biāo)與成本后，提出可行的解決方案，所選擇的系統(tǒng)方案能夠?qū)崿F(xiàn)平衡的整車目標(biāo)，并實(shí)現(xiàn)代表客戶期望的需求。 因此，本文對曲軸箱通風(fēng)管（進(jìn)氣歧管側(cè)）選擇采用通過壓力傳感器式診斷法間接診斷管路的斷開技術(shù)路線，其管路的選型方案是橡膠管+卡箍結(jié)構(gòu)，如圖2所示。

圖2 曲軸箱通風(fēng)管（進(jìn)氣歧管側(cè)）的選型方案根據(jù)曲軸箱通風(fēng)管路技術(shù)路線可知，曲軸箱通風(fēng)管（空濾側(cè)）主要采用空氣流量傳感器式診斷法、壓力傳感器式診斷法、導(dǎo)電管式診斷法和不可拆卸式結(jié)構(gòu)四種技術(shù)路線，本文從整車屬性、功能、總布置、制造和成本等多維度對四種技術(shù)路線進(jìn)行對比，如表2所示。表2 曲軸箱通風(fēng)管路技術(shù)路線多維度對比

由上述的對比情況可知，不可拆卸式結(jié)構(gòu)不僅結(jié)構(gòu)簡單可靠，而且系統(tǒng)和單件成本低，不涉及ECU標(biāo)定，與發(fā)動機(jī)參數(shù)無關(guān)。通過統(tǒng)計(jì)曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)及相關(guān)聯(lián)的進(jìn)氣系統(tǒng)的質(zhì)量問題，發(fā)現(xiàn)其故障返修率低，這里幾乎可以忽略維修成本略高的影響。因此，本文對曲軸箱通風(fēng)管（空濾側(cè)）選擇采用不可拆卸式結(jié)構(gòu)技術(shù)路線，其選型方案是不可拆卸式快插接頭+尼龍管，如圖3所示。

圖3 曲軸箱通風(fēng)管（空濾側(cè)）的選型方案

通用化設(shè)計(jì)

在通用化設(shè)計(jì)階段，需要綜合考慮各個車型的環(huán)境適應(yīng)性（老化，過熱，結(jié)冰等）、輕量化、熱管理、堅(jiān)固性和耐久性等屬性目標(biāo)。本小節(jié)以曲軸箱通風(fēng)管（空濾側(cè)）的選型方案為例，充分地考慮來自于整車屬性目標(biāo)分解的曲軸箱通風(fēng)管路屬性要求，表3所示曲軸箱通風(fēng)管路關(guān)鍵屬性要求輸入，再遵循通用化原則對所選擇的最優(yōu)設(shè)計(jì)方案提出材料、尺寸、管路結(jié)構(gòu)要求。表3 曲軸箱通風(fēng)管路關(guān)鍵屬性要求輸入

通用化原則，簡單來說，就是在不同車型上，盡可能地采用相同的、通用的零部件及子件（包含原材料、名義尺寸或者結(jié)構(gòu)要求等），經(jīng)過合理化的驗(yàn)證來設(shè)計(jì)出一系列平臺化的產(chǎn)品。本文采用不可拆卸式快插接頭+尼龍管方案，其中不可拆卸式快插接頭是全面化通用的部件，而尼龍管采用在原材料、名義尺寸和結(jié)構(gòu)等方面上通用要求，具體的通用化情況如表4所示。表4 曲軸箱通風(fēng)管（空濾側(cè)）的通用化情況

根據(jù)每個車型實(shí)際布置情況，遵循通用化原則，運(yùn)用三維軟件設(shè)計(jì)出本平臺的兩種曲軸箱通風(fēng)管產(chǎn)品，圖4表示其中一種曲軸箱通風(fēng)管（空濾側(cè)）產(chǎn)品。

圖4 其中一種曲軸箱通風(fēng)管（空濾側(cè)）產(chǎn)品

試驗(yàn)驗(yàn)證

產(chǎn)品的試驗(yàn)驗(yàn)證是一個比較復(fù)雜及重要的環(huán)節(jié)，可分為材料試驗(yàn)驗(yàn)證、零部件試驗(yàn)驗(yàn)證、系統(tǒng)試驗(yàn)驗(yàn)證和整車試驗(yàn)驗(yàn)證。本小節(jié)根據(jù)曲軸箱通風(fēng)管路（空濾側(cè)）的屬性要求，制定了曲軸箱通風(fēng)管路（空濾側(cè)）的試驗(yàn)驗(yàn)證要求，表5所示曲軸箱通風(fēng)管路（空濾側(cè)）的主要試驗(yàn)驗(yàn)證要求。表5 曲軸箱通風(fēng)管（空濾側(cè)）的主要試驗(yàn)驗(yàn)證要求

本文通過了所有的試驗(yàn)驗(yàn)證，由于產(chǎn)品開發(fā)階段遵循通用化原則，從而有效降低零部件生產(chǎn)制造成本，提高產(chǎn)品穩(wěn)定性和效益，為建立體系內(nèi)供應(yīng)商通用化庫奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。

總結(jié)

本文是以某款防拆卸式曲軸箱通風(fēng)管路為研究對象，首先根據(jù)技術(shù)路線和系統(tǒng)原理進(jìn)行零部件選型，再充分地考慮曲軸箱通風(fēng)管路屬性要求，遵循通用化原則，運(yùn)用三維軟件設(shè)計(jì)出兩種曲軸箱通風(fēng)管產(chǎn)品，并通過了試驗(yàn)驗(yàn)證。本文實(shí)現(xiàn)通用化設(shè)計(jì)，有效地縮短開發(fā)周期、提高開發(fā)效率，同時(shí)降低零部件生產(chǎn)制造成本，提高產(chǎn)品穩(wěn)定性和效益。

引用本文：

趙俊男，綦宗才，李永純，陳勃言，郭夢夢.一種防拆卸式曲軸箱通風(fēng)管設(shè)計(jì)驗(yàn)證[J].環(huán)境技術(shù),2022,40(03):70-73+79.