卡特通氣

科目：

曲軸箱通風一般
曲軸箱通風閥
竄氣氣體
曲軸箱通風和曲軸箱通風的版本
油分離器
用於曲軸箱通風的電加熱
常見的曲軸箱通風問題

曲軸箱通風一般：
曲軸箱通風是將曲軸箱中的煙霧排出至引擎進氣歧管的系統。油底殼中除了機油外，還含有空氣。這種空氣與油蒸氣和少量燃燒氣體混合，透過引擎中的活塞環盒子結果。我們將這些氣體稱為「漏氣」。此蒸氣不得釋放到外部空氣中。如果這是故意這樣做的，就像過去使用舊引擎一樣，我們稱之為曲軸箱負通風。然而，這對環境不利，煙霧由燃燒殘留物、水蒸氣和汽油蒸氣組成。

如今，蒸汽透過軟管和管道輸送到引擎進氣道（如下圖所示）。曲軸箱蒸氣因此被吸入發動機，然後參與燃燒過程。它們被燒毀後就不再有害了。我們將全封閉曲軸箱通風稱為“曲軸箱正通風”，縮寫為PCV。曲軸箱強制通風配備了所謂的 PCV 閥，可調節曲軸箱的壓力。

曲軸箱通風和曲軸箱通風經常被混淆。曲軸箱通風與曲軸箱除氣有著本質上的差異：

曲軸箱通風時，排除曲軸箱蒸氣並供應新鮮空氣；
透過曲軸箱通風，僅提取曲軸箱蒸氣。

曲軸箱通風閥：
曲軸箱通風既是止回閥又是壓力控制閥，它將曲軸箱通風中的多餘壓力排到引擎進氣口，但在相反方向關閉。在大多數情況下，曲軸箱通風閥設計為彈簧加載隔膜閥，可將曲軸箱內的負壓保持在與外部氣壓相比約 0,02 至 0,03 bar 的水平。

當打開此PCV閥時，水蒸氣和竄氣會被吸入空氣中吸收並在汽缸中共同燃燒。

曲軸箱通風閥的一側連接到外部空氣，另一側連接到進氣歧管。目標是在進氣歧管壓力變化的情況下保持曲軸箱內的低而恆定的壓力。

怠速時，進氣歧管內壓力較低（負壓）。閥門幾乎關閉；
當您加速時，節氣門稍微打開，然後進氣歧管中的氣壓會升高（真空度降低）。閥門打開得更大一些。

當閥門打開時，密封盤克服彈簧力向上移動。因此增加了通道以允許更多的曲軸箱蒸氣被排放到入口。

竄氣：
從燃燒室進入曲軸箱的氣體稱為竄氣。竄氣可以透過多種方式進入曲軸箱。活塞間隙、活塞環的狀況以及汽缸壁的橢圓度和磨損等因素對引擎產生的竄氣量影響最大。

在燃燒過程中，每公升燃料大約產生一公斤水蒸氣，其中一部分最終沿著活塞環進入曲軸箱。

在冷引擎和濃混合氣加速的預熱過程中，會產生大多數竄氣，導致未燃燒或不完全燃燒的燃料最終進入曲軸箱。竄氣由 10% 至 40% 的油組成，其餘由 H20O、CO、Co2、HC 和 NOx 等氣體組成。

曲軸箱通風和曲軸箱通風的版本：
影像顯示了引擎缸體的一部分，其中可以識別曲軸箱通風的類型。曲軸箱通風部件以氣動符號表示。
圖例顯示了符號的意思。

每種類型的曲軸箱通風都有編號（從 1 到 7）。

1. 帶有燃氣閥排水管的曲軸箱通風不受調節：
曲軸箱通氣裝置由油分離器和連接空氣濾清器和節流閥之間空氣軟管的軟管組成。這是我們在乘用車中遇到的曲軸箱通風的最簡單版本。這種結構有很多缺點：
– 曲軸箱蒸氣會導致空氣質量計污染;
– 曲軸箱內的負壓取決於空氣濾清器的阻力。

2. 曲軸箱通風採用前止回閥、節流閥後限流：
與第 1 種（上圖）相比，通風更好，因為在部分負載下，節流閥上的氣流更好。缺點是結構比第 1 種更複雜。

3. 通風管內流向變化的曲軸箱通風：
最大的優點是這涉及曲軸箱的通風，而不僅僅是排氣。缺點是需要第二個油分離器，且油分離器中的氣流是反向的。

4. 透過燃氣閥後的排水管調節曲軸箱通風：
由於版本位於節氣門之後，因此曲軸箱通風中存在更多的負壓（吸入效果更強）。因此需要壓力調節器。在油分離器和進氣管之間有一個壓力調節器，僅在一定的曲軸箱壓力下打開。如果曲軸箱內沒有超壓，壓力調節器將關閉。

5. 附燃氣閥排氣的調節曲軸箱通風系統：
我們還在這個版本中看到了壓力調節器。在這個系統中增加的是節氣門前面的進氣管和閥蓋上的連接件之間的軟管。這使得通風成為可能。缺點是節氣門上方有假氣。

6. 增壓引擎曲軸箱通風失控：
節氣門和進氣歧管之間的曲軸箱通氣軟管中有一個止回閥。這可以防止渦輪機將過多的壓力吹入曲軸箱通風系統。在滿載條件下，此洩壓閥將保持關閉狀態，曲軸箱壓力將升得太高。因此，在渦輪機的吸入側安裝了一個帶有軟管的附加油分離器。

7.增壓引擎的受控曲軸箱通風系統：
連接閥蓋的軟管允許曲軸箱通風。帶有兩個止回閥的壓力控制閥可以為油分離器提供更高的負壓。缺點是這個系統很複雜。

油分離器：
為了防止引擎機油隨著竄氣通過曲軸箱通風系統吸入進氣通道，製造商使用油分離器。如果沒有油分離器，空氣品質計、渦輪、閥門和觸媒轉換器或顆粒過濾器等零件可能會受到污染或損壞。顧名思義，油分離器將空氣和殘油分離。油分離器有不同的版本：旋風分離器、迷宮式油分離器和電解油分離器。以下段落描述了這三個版本。

旋風油分離器：
旋風油分離器透過使空氣渦流來分離曲軸箱蒸氣中的油和空氣。旋轉過程中產生的離心力導致較重的油顆粒被拋向外殼內部。

殘留的油滴經由軟管返回曲軸箱。空氣克服彈簧力向上推動壓力控制閥，並被輸送至引擎進氣口。在圖像中我們看到渦輪吸入這些空氣。

當曲軸箱中可能形成真空時，例如當渦輪吸入大量空氣時，壓力控制閥關閉。曲軸箱中的真空度過高可能會損壞墊圈和密封件。

迷宮式油分離器：
迷宮式油分離器通常與旋風分離器結合使用。在迷宮式油分離器中，曲軸箱蒸氣與擋板碰撞。油滴從空氣中分離出來並落回曲軸箱。然後，剩餘的殘油在旋風分離器中與蒸氣分離。

隨著曲軸箱壓力增加和曲軸箱蒸氣過多（例如由於活塞環過度磨損），限壓閥打開以防止曲軸箱壓力升得太高。

下圖顯示了 2.0 TDI VW 引擎的氣門室蓋。兩種類型的油分離器都安裝在閥蓋內。
下圖顯示了迷宮式油分離器和旋風式油分離器的位置。曲軸箱蒸氣最終進入迷宮（左）。在迷宮中，粗油渣與流動的空氣分離。曲軸箱蒸氣從迷宮中最終進入旋風分離器部分，以去除空氣中最後的殘油。

靜電油分離器：
前面提到的油分離器並沒有達到100%的有效分離。如果曲軸箱蒸氣低速通過這些類型的油分離器（如低速時可能發生的那樣），小油滴仍保留在蒸氣中。靜電油分離器還可以去除曲軸箱蒸氣中的這些小液滴。已清潔的曲軸箱蒸氣所含的油量少於進入未清潔的曲軸箱蒸氣的油量的百分之一。

下圖為靜電油分離器。
高電壓甚至可以使最小的油滴具有磁性，從而使它們粘在分離器中。這樣油就與空氣分離了。

外殼包含一個變壓器，可將 12 或 24 伏特（乘用車或商用車）的車載電壓轉換為 9 至 12 伏特的高壓。

曲軸箱通風的電加熱：
曲軸箱蒸氣含有水蒸氣。在「竄氣」部分中已經描述過，每公升燃油會釋放大約一公斤水蒸氣，其中一部分最終沿著活塞環進入曲軸箱。對於冷發動機，曲軸箱通風口溫度低於攝氏 70 度，水蒸氣會凝結成水。由於多次冷啟動和短途旅行，引擎缸體中會積聚大量的水。

當引擎運轉時，一些水分會蒸發，蒸汽會透過曲軸箱通氣孔被去除。曲軸箱蒸氣凝結在引擎部件的較冷部件上，包括曲軸箱通氣軟管。為了防止軟管中的蒸氣在外部氣溫較低的情況下凍結，許多汽車製造商在曲軸箱通氣軟管中安裝了一個或多個加熱元件。
冷啟動期間，ECU 啟動加熱功能。

在沒有加熱元件或加熱功能不起作用的引擎上，通氣軟管有可能被凍結。該位置發生堵塞。然後曲軸箱壓力變得相當高。由於曲軸箱壓力增加，可能會透過曲軸密封件或墊圈（閥蓋或油底殼墊圈）發生漏油。

引擎未充分達到工作溫度可能會導致油底殼中的水結冰。由於油浮在水面上，冰會阻止油流入濾油器。機油壓力過低會導致引擎損壞。本段所述的電加熱器沒有為此提供解決方案：加熱器防止可能位於引擎室頂部的曲軸箱通風軟管凍結。為了防止曲軸箱內積聚大量的水，最好透過長途旅行讓引擎經常預熱，不要推遲保養間隔，並儘可能避免幾公里的短途旅行。

常見的曲軸箱通風問題：

曲軸箱通風堵塞：曲軸箱內產生高壓並阻礙引擎運轉。在有大量白色油泥的引擎中（由於總是短距離行駛而導致引擎永遠無法達到工作溫度，或者由於恆溫器有缺陷而造成的帶有水分的油殘留物），曲軸箱通風可能會完全堵塞。軟管中充滿了污泥，在冬天可能會結冰（因為白色污泥通常含有水分）。如果發生這種情況，軟管可能會自發性塌陷。
軟管破裂：油腐蝕橡膠。曲軸箱煙霧中含有殘油，進氣口的軟管通常由橡膠製成。隨著這些軟管老化，它們可能會撕裂。這些軟管通常感覺像提前嚼口香糖，這表明它們需要更換。
曲軸箱通風軟管撕裂會導致引擎室內產生難聞的油味，因此內部也會產生難聞的油味。引擎也會吸入虛假空氣，因為吸入的多餘空氣還沒有被空氣質量計測量。過量的空氣會導致引擎運轉不穩定、消耗更多燃油並導致引擎燈亮起。
引擎污染：儘管有油分離器，曲軸箱蒸氣中仍然含有小油滴。這可能會污染引擎的進氣道，包括節氣門體和進氣門。
曲軸箱壓力升高：這並不是曲軸箱通風本身的問題，但可以透過通風觀察到。如果大量空氣透過曲軸箱通風裝置吹入，一個或多個（壓縮）活塞環或汽缸壁可能會損壞。在壓縮衝程（漏氣）期間，混合物會透過活塞環洩漏到曲軸箱中。為了確定問題是否出在活塞環上，必須進行壓縮試驗或汽缸洩漏試驗。在遭受這種情況的引擎中，機油會因燃料和燃燒氣體而受到污染並更快老化。

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