滿足國六法規的汽油車曲軸箱通風系統設計

姜文濤 王紅學

摘 要：國六排放法規中增加了曲軸箱通風（PCV）系統診斷要求，本文介紹了法規具體條款和曲軸箱通風系統的工作原理，通過對比提出了具體的診斷設計思路和設計方法，并結合實例比較各方法之間的優缺點，為今后新項目的汽油車曲軸箱通風系統設計提供了方向。

關鍵詞：汽油車 曲軸箱通風系統 國六 診斷方法

1 引言

在汽車發動機運行過程中，發動機活塞上下運行做功，燃燒產生的壓力迫使油氣從活塞環與氣缸的縫隙中竄入曲軸箱，并混合曲軸箱中蒸發的油氣，順著發動機內部通道進入氣缸蓋。混合氣再經過油氣分離裝置，再隨著進氣系統的中的新鮮空氣，重新進入燃燒室燃燒，這是一般汽油車強制曲軸箱通風系統的工作過程。近幾年來，國內汽車排放法規不斷加嚴，法規對曲軸箱通風系統的故障檢測和診斷要求也逐漸提高。因此，對曲軸箱通風系統的設計要求也越高。

2 法規要求

國六排放法規GB 18352.6-2016自2020年7月1日起正式實施，相比于國五階段的GB 18352.5，其對于曲軸箱通風系統的診斷要求進行了加嚴。二者具體要求對比如表1所示：

由上表看出，國六階段的排放標準對曲軸箱通風系統的完整性增加了診斷要求。因此，在設計滿足國六排放法規的曲軸箱通風系統時需要考慮增加相關診斷方法。

3 曲軸箱通風系統的工作原理

曲軸箱通風系統主要由汽油發動機、進氣管路、通風管路等部件構成，對于增壓或自然吸氣發動機而言，因其進氣方式的不同，所以曲軸箱通風系統的原理也有所區別。

自然吸氣式發動機的曲軸箱通風系統工作原理如圖1所示，其主要利用發動機吸氣沖程時，活塞下行對進氣歧管產生負壓吸力的原理進行曲軸箱的通風換氣。當曲軸箱壓力達到設定值時，缸蓋中的PCV閥打開，混合油氣通過曲軸箱通風管（歧管側）被吸入進氣歧管中，隨新鮮空氣重新進入燃燒室燃燒。同時，隨著混合油氣的減少，曲軸箱壓力降低，因大氣壓的作用，新鮮空氣順著曲軸箱通風管（空濾側）進入缸蓋進行掃氣。

渦輪增壓式發動機有兩種工作狀態，一是在發動機處于低負荷工作狀態時，渦輪增壓器未產生有效壓力，進氣方式等同于自然吸氣式發動機的負壓吸氣，如圖2-a所示。另一種是發動機處于高負荷工作狀態時，渦輪增壓器工作并產生進氣壓力，使得進氣歧管處于正壓狀態，PCV閥關閉，曲軸箱通風管（歧管側）不通，發動機燃燒不斷產生竄氣進入曲軸箱，再順著發動機缸體內部通道到達缸蓋氣室。當缸蓋氣室內的油氣壓力大于大氣壓時，油氣便順著曲軸箱通風管（空濾側）進入進氣系統，經過進氣管路到達發動機內部燃燒，如圖2-b所示。

4 曲軸箱通風系統診斷設計方法

為保證曲軸箱通風系統滿足國六OBD診斷要求，根據表1中的法規條款，一般有兩種設計思路：一是為曲軸箱通風系統的斷開故障增加實時在線檢測裝置，另一種是設計符合法規豁免條件的曲軸箱通風系統。相關部件的診斷方法如表2所示。

經過近兩年的行業技術實踐，對于管路斷開診斷裝置發展出2條技術路線，一種方法是將需進行斷開診斷的管路和接頭組成一個完整的電路回路，通過檢測電路回路的通斷來診斷PCV管路的斷開診斷，即導電式PCV管方案。另一種方法是在PCV系統管路中增加壓力傳感器，通過檢測PCV管路的壓力變化，來完成診斷。對于不可拆卸式的方案，主流方案是采用不可拆卸式的塑料或者金屬快插接頭來實現豁免。三種診斷方案的優缺點對比如表3所示。

以我司某SUV國六車型為例，在曲軸箱通風系統設計過程中，結合上述方案的優缺點及布置實際。最終，空濾側的曲軸箱通風管采用導電式PCV管方案，進氣歧管側的通氣管采用不可拆卸式的塑料快插接頭方案。

5 結束語

曲軸箱通風系統檢測作為國六排放法規OBD診斷內容的一部分，也是新車公告認證試驗的項目之一。為了保證曲軸箱通風系統能夠滿足法規要求，在發動機設計時就應該盡早確定PCV診斷的技術路線，盡可能的去滿足法規豁免條款。如確需增加診斷裝置，可以根據實際需求和設計條件來選擇合適的診斷方法，以達到最優設計的目的。

參考文獻：

[1]GB 18352.6-2016，輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第六階段）[s].

[2]CN107654847A，一種具有脫落或斷開檢測功能的管路連接結構[P].