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三個問題:
曲軸箱為何要強制通風什麼是強制通風強制通的“風”指什麼想要搞清楚燃油汽車內燃式熱機的“通風設計”,首先要了解其運行原理。
Engine·發動機指能通過消耗某種能源而轉化為機械能的機器,內燃機屬於一類;這種機器是通過吸入空氣和噴射燃油,在機體內部的氣缸燃燒室中進行化學反應。燃燒的本質是氧氣與碳氫化合物的反應,過程中會產生熱能和光能;生熱的概念可以理解為分子碰撞產生的能量,過程中也會產生高壓,高壓力在不絕對密封的環境中會怎樣呢?參考下圖。
這就是強制通風的動態演示,所謂的「燃燒室」指的是氣缸內部的空氣,是活塞往上到頂端的小小空間;現代化的汽摩都裝備四衝程發動機,其實從上世紀六十年代就開始普及了,下面來了解一下四個衝程活塞的往復運行方式。
進氣衝程·活塞往下行壓縮衝程·活塞往上走做功衝程·活塞往下行排氣衝程·活塞往上擠活塞往復循環會產生負壓吸力,自然吸氣就是通過活塞下行,以及排氣衝程中進排氣門同時打開的瞬間,以排氣產生的負壓力從進氣門吸入空氣;隨後則是活塞往上走開始壓縮空氣,空氣中的各類分子是有間隙的,壓縮指擠壓分子間隙使其碰撞摩擦而產生高温,高温用於蒸發液態燃油使其汽化。
重點:氣態燃油的燃燒速度遠超液態燃油的燃燒速度,這是需要壓縮衝程的原因;汽化後的混合油氣在活塞達到上止點(接近氣缸頂端)的瞬間被火花塞的電弧引燃,此時燃燒產生的熱能等於活塞的推力,但是活塞下行需要時間,而混合油氣反應的速度卻更快,狀態則等於快速在氣缸內“膨脹”。
活塞與氣缸壁並不是絕對密封的哦,兩者之間是存在間隙的;用於填充間隙的是“機油膜”,密封效果不錯但達不到絕對。於是就會有部分沒有充分燃燒的混合油氣,以及燃燒後的產物從分析中被高壓進入活塞之下的空間並形成氣流,活塞之下的空間叫做「曲軸箱」。
現在需要再瞭解兩個知識點:
混合油氣無法充分燃燒燃油燃燒後的主要產物包括H20·水任何內燃機都無法讓混合油氣100%的反應,因其蒸發性能與燃燒效率都比較低,做功衝程的時間又太短;所以只能是非常不充分燃燒(冷車),以及熱車的相對充分燃燒。
不充分燃燒的產物包括遊離碳顆粒、膠質以及碳氫化合物等,充分燃燒的部分燃油會生成二氧化碳和水;碳氫化合物是汽油的主要組成,與機油混合會影響其性能。水則會與機油反應而造成其話乳化的現象,會快速地讓機油失去潤滑、密封、防蝕、清潔等等功能,這就是為什麼要強制通風,那麼到底怎樣通風呢?
通風的方式大致有兩種!
早期使用的是普通式的“自然通風”,目前也還有些農機使用;這種發動機的曲軸箱會與機油加註位置理由通氣孔,做功時進入曲軸箱的廢氣會加強曲軸箱內部的壓力,如果不將這些混合氣排出曲軸箱,久而久之則會因內壓過高而破壞缸蓋的密封性。
結果會是防凍冷卻液與機油道都泄露,以水為主的防凍液混合機油首先會造成曲軸箱內部機油量的增加;這個故障點叫做“機油增多”,本質是水與機油混合溶液的總量增多。隨之則是水與機油反應而造成機油乳化,發動機離報廢也就不遠了。
近幾年以日韓系汽車品牌為主的車輛,普遍出現過這種問題;究其原因除強制通風系統與油氣分離器異常以外,主要是機體材料不合格。
其次則是些行駛里程很多的老舊車輛,其中以三缸發動機為主的車輛也容易出現相同的問題;因其活塞氣缸磨損的程度過大,活塞間隙自然也會加大,因高壓進入曲軸箱的廢氣量會造成強制通風效果的變差。
達到這種程度後而依靠“自然通風”的效果就很不理想了,所以這種技術被淘汰了;隨之而來的強制通風是將曲軸箱與「進氣系統」連接,內燃機吸入空氣的時候也會產生負壓力,那麼與曲軸箱連接的管道則會被“抽吸”,混合氣則會在排入曲軸箱後隨即被抽走,並且會再次參與燃燒以達到節油與減少排放的效果。
這種技術類似於化油器的文丘裏管,參考下圖。
這張圖片説明了負壓力是如何抽曲軸箱廢氣的,至此應該可以理解曲軸箱的通風原理,以及為什麼要強制通風了。這種技術可以保證內燃式發動機的穩定運行,如果發動機在磨損程度不大的前提下而出現機油增多與乳化問題,故障點則要從這個系統着手。
(化油器技術已經被電噴技術取代)
最後再説明一個常見問題-「油泥」,這種雜質正是因竄氣而形成。雖然竄氣會被強制通風掉,但是高沸點成分與水蒸氣冷凝是避免不了的問題;比如冷啓動時的曲軸箱温度很低,混合油氣中的水蒸氣則會與雜質、碳黑(顆粒物)與金屬粒子混合後而冷凝,這些就會形成膠質物一樣的油泥。
不過生成油泥的時間與程度都不會很誇張,機油又能清理油泥;所以只要按照里程標準定期更換機油,油泥的程度則不會影響正常運行,反之則要出現問題哦。
編輯:天和Auto-汽車科學島
天和MCN授權發佈
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