曲轴箱通风系统故障及系统检测:曲轴箱强制通风阀故障

　　故障现象： 　　Cayenne Turbo V8 2006年款车型行驶206300km，报修车辆冷启动时冒蓝烟。故障诊断： 　　根据维修工单故障维修项目和车辆使用里程数作常规判断。故障现象可能是发动机短时烧机油造成的。
　　首先对进厂车辆的发动机性能进行检查，检查机油液位在正常范围之内(标度线中间位置)。启动发动机，在发动机热机状态下的各运转工况，未发现有排气冒蓝烟的故障现象。打开机油口盖，未见有大量的喘气现象(由于汽缸组件过度磨损造成汽缸内压缩气体向曲轴箱内泄漏造成)，并且动力性能和运转平稳性能良好(有时瞬间有轻微的发动机抖动出现)。暂时排除由于发动机机械磨损和老化导致密封件性能降低、进气涡轮增压系统造成的机油向进气系统大量渗漏故障倾向。检查正常工作时的尾气的气味没发现异常，排除了燃油造成冷启动燃烧异常的故障现象。
　　用PlWlS Tester进入DME控制单元检测有故障记忆：P2189系统怠速汽缸组2、P2187系统怠速汽缸组1、P0507怠速空气控制系统转速的故障记忆，如图1所示，都为偶发故障。根据故障引导查询。提示发动机进气系统存在泄漏故障。
　　进行发动机检修时，发现曲轴箱通风系统油气分离器部位有机油蒸气外泄而导致的外部集尘现象。产生这种故障的原因，大多是由于密封不良或曲轴箱通风系统压力过高造成的，很有可能是这一系统故障造成车辆冷启动时排气冒蓝烟的故障现象。
　　
　　为了诊断故障的准确性，再现故障现象，之后将车辆静置到冷车状态。，并在此期间向车主了解故障现象出现时车辆的使用状态，该故障现象出现的条件如下：
　　(1)故障第一次出现时间为车辆维修日的前一天。
　　(2)故障出现的时间间隔是在车辆停-放1～2h。
　　(3)故障出现在车辆启动初不到1min的时间段内。
　　(4)故障出现时尾气的状态为较浓烈的蓝烟。
　　(5)车辆在正常温机后使用性能未有明显不正常现象，如提速性能正常、机油和燃油消耗量目前没有明显增加等。
　　(6)车辆进厂前添加了约0.5L左右的发动机机油。
　　2h后，重新启动车辆，观察车辆排气口的尾气排放情况，怠速时发现有蓝色烟雾排出，漫雾状，不是很浓烈和急促，大约15s后就不能看到明显的蓝色烟雾了，但排烟味刺鼻，与过量机油燃烧的气味相同，持续1min后排气基本正常。据此，故障现象确认为短时烧机油造成。
　　正在发动机怠速运转状态下进行下一步故障分析诊断时，发动机部位出现明显的进气系统漏气的声音，如同进气道泄漏故障现象一样。仔细听声源的部位，是在曲轴箱通风油气分离器部位，用手感觉部件周围有轻微气流扰动的感觉，按压和转动油气分离器密封盖，漏气的声音消失了。同时也发现曲轴箱通风系统与进气管稳压室连接的管件锁止损坏时，也会出现密封性能不好的现象(由于本车配有双涡轮增压系统，当涡轮增压器工作时。没有锁止的进气系统管件容易在2bar(1bar=105Pa)左右的进气压力下而产生泄漏，这是产生故障记忆的原因)。至此曲轴箱通风油气分离器漏气的故障原因基本确定。
　　为确保故障原因的准确性，进行了汽缸压力和漏气率的相关辅助性检测。
　　拆检火花塞观看其工作情况，燃烧色渍很好。没有明显的汽缸积炭；检测汽缸压力均在11bar左右，并且各缸压力差不大于1.5bar，测量数据值在标准范围内，各缸漏气率都在10％以内，属正常范围之内。
　　
　　故障排除：
　　更换了右侧气门室盖和三通单向阀后，试车故障排除。之后为此车更换了发动机前后曲轴油封(曲轴箱通风系统性能变差是导致故障原因之一)，再次试车，车辆性能恢复正常。故障原因分析：
　　
　　在发动机正常工作的状态下。总有一部分可燃混合汽和废气经活塞环窜到曲轴箱内，窜到曲轴箱内的汽油蒸气凝结后将使机油变稀，性能变差。废气内含有水蒸气和二氧化硫，水蒸气凝结在机油中形成泡沫，破坏机油供给。这种现象在冬季尤为严重。二氧化硫遇水生成亚硫酸。亚硫酸遇到空气中的氧生成硫酸。这些酸性物质的出现不仅使机油变质，而且也会使零件受到腐蚀。由于可燃混合汽和废气窜到曲轴箱内，曲轴箱内的压力将增大，机油会从曲轴油封、曲轴箱衬垫等处渗出而流失。流失到大气中的机油蒸气会加大发动机对大气的污染。为了解决这一原因，在曲轴箱内安装了通风接口，使这些气体不会被释放到大气中，而是送回到发动机进气系统再到汽缸内进行燃烧。发动机装有曲轴箱通风装置就可以避免或减轻上述现象。
　　发动机曲轴箱通风装置的作用是：防止机油变质、防止曲轴油封、曲轴箱衬垫渗漏、防止各种油蒸气污染大气。
　　曲轴箱强制通风气体不仅含有大量的发动机机油和其他燃烧残留物，在某些情况下，还含有大量的燃油残渣。如果这些气体进入进气系统，将影响进气质量，进而影响运转平稳性、废气排放，并降低抗爆震的能力。因此有效的机油油气分离对于发动机是至关重要的。
　　曲轴箱通风系统油气分离器也有被脏堵的现象，或由于是硬塑料构件本身时间久了并在高温的工作状态下机械性能降低造成的局部形变，从而造成曲轴箱强制通风系统出现故障现象。本车的故障现象。是由曲轴箱通风系统故障引发的。出现发动机机油消耗量的增加，产生故障的原因：一是该系统部件油气分离性能的降低，造成机油通过曲轴箱通风系统进入发动机燃烧室内燃烧掉；二是由于曲轴箱通风系统通风不畅造成曲轴箱积压，增加进气冲程通过活塞环隙窜入发动机燃烧室的机{由量增加。
　　曲轴箱通风系统最主要的部件是PCV阀，它通常安装在发动机气门室罩盖与节气门后的进气歧管之间，其作用是利用进气歧管的负压控制进入曲轴箱的新鲜空气量和进入进气歧管的曲轴箱废气量，保证曲轴箱压力保持在规定的范围之内，最大程度降低废气对发动机的损害。所以。主要以PCV阀的堵塞和卡滞(常通)两方面原因来呈现故障现象。
　　1、当PCV阀堵塞时，主要表现的故障现象如下。
　　①由于导致曲轴箱内压过高，造成发动机油封衬垫漏油。
　　②过高的曲轴箱压力，使得机油及蒸汽反向窜入节气门体前的进气管路中，造成空气滤清器脏污。
　　⑨曲轴箱内的机油和废气进入进气管路，改变了混合汽成分，造成发动机怠速不稳、怠速降低甚至失速。
　　2、当PCV阀卡滞(常通)时，主要表现的故障现象如下。
　　①在进气负压的作用下，大量的机油及蒸汽被吸入进气歧管继而燃烧，造成发动机机油消耗过快、排气管冒蓝烟。
　　②在PCV阀某些卡滞的情况下。由于气流流速的原因，产生一定的噪声。
　　③由于PCV阀常通，相当于节气门前 的空气通过曲轴箱这个旁通气道进入进气歧管，使发动机怠速升高。
　　说明：由于本车发动机配置有双涡轮增压系统，所以与自然进气式发动机不同的是曲轴箱通风系统的废气流通路径在发动机不同工作状态是要得到控制的，主要部件就是曲轴箱通风系统三通阀。它的性能也将随车辆行驶里程或年限而老化失效，这也有可能导致曲轴箱通风系统故障。所以根据定期更换原则，此部件也在本次维修中列为更换部件。
　　带有涡轮增压系统的曲轴箱通风系统的三通阀工作原理总结如下。
　　1、发动机在怠速时，涡轮增压器是不参与进气增压工作的。此时，节气门后的进气管系统内是低于大气压力的负压。所以曲轴箱内的废气由打开的单向阀1进入进气系统与燃油和新鲜空气一起混合后进入燃烧室进行燃烧。单向阀2处于关闭状态。防止未经空气流量计和节气门控制的增压系统短路空气进入进气系统。
　　2、当发动机转速达到1500r／min以上时，涡轮增压器开始工作。此时，在增压器压气机至进气未端(进气门位置)的发动机进气系统中都是大约在2bar左右的增压空气，因此，就不能再利用不带增压器时的进气负压原理来进行曲轴箱通风作用了。而带增压功能时的曲轴箱通风路径是单向阀1关闭，单向阀2打开通向涡轮增压器压气机进气管内(Cayenne Turbo的曲轴箱通风管接到汽缸组2列的增压系统，这也是为什么拆装涡轮增压器时，该侧机油沉积量比汽缸组1列多的主要原因)，通过增压系统压缩散热后送入进气系统分配燃烧。曲轴箱通风系统控制机理
　　漏气
　　发动机工作时，由于燃烧室结构的原因，气体通过汽缸壁与活塞、活塞与活塞环、活塞环开口、气门和导管的间隙而进入曲轴箱。气体中除完全燃烧和不完全燃烧的产物外，还有水蒸气、微粒、燃油中的固体物质和微粒状的发动机机油。在闭式排气中，来自曲轴箱的这股气流经带有附加部件(如压力调节装置、单向阀)的排气系进入燃烧的空气中。在开式排气中，这股气流直接排入大气中。开式排气由于受到法规的限制仅在个别场合才允许。
　　在增压柴油机和燃油直喷点燃式发动机上。微粒状的机油与气流中含有的微粒(碳烟)形成灰泥沉积在废气涡轮增压器、增压空气中冷器、阀门和串接的微粒滤清器上，降低这些部件的功能。
　　由轴箱排气还可降低发动机弥散的机油消耗。
　　
　　
　　机油颗粒大小分布
　　气体(漏气)中所含的机油来自发动机运动部件的飞溅、汽缸壁面油膜和蒸发的机油在活塞底部冷却时的机油冷凝。按机油的不同来源，中等颗粒的机油和它在整个颗粒大小中的份额是不同的。较粗大的飞溅机油可选择合适的地点或简单的机内措施除去。主要是来自油膜的微粒机油和大量的弥散的冷凝机油。它们的份额与发动机工况(与负荷和转速)有关。图4中所示的是漏气气流中所携带的机油颗粒大小及其体积累积分布曲线。大量的中等机油颗粒直径为0.5～2um，它与发动机类型无关。机油颗粒直径随燃烧室中的燃气平均压力和机油温度的增高而减小。
　　
　　曲轴箱强制通风系统性能检测
　　正常工作的曲轴箱强制通风系统能够将曲轴箱中的油气排出，并使这些油气进入进气歧管。如果管路和PCV阀本身没有堵塞的话，则发动机真空会作用于曲轴箱。同时此真空也会作用在发动机的其他地方。回油孔为机油流回油底壳提供了一个通道，也使真空作用于气门室盖下和大多数V形发动机机体油路中。
　　曲轴箱强制通风系统险测方法。
　　1、振动测试
　　振动测试是一种非常简单的测试方法，只需要将曲轴箱强制通风系统PCV阀拆下并用手摇动。如果PCV阀不发出“格格”声就说明它有故障，必须更换。如果PCV发出“格格”声，这也并不意味着PCV阀就一定状态良好。所有PCV阀都有弹簧，随着时间的推移及气温的冷热循环都会使弹簧的弹力减弱。应严格按照生产商推荐的更换周期更换PCV阀(通常为3年或者是60000km)。
　　2、卡片测试
　　拆下机油加油口盖，启动发动机。对一些顶置凸轮轴式发动机进行测试时。应注意在发动机运行时，机油可能会从开着的加油口溅出。在加油口处放上一张薄卡片，观察是否有以下情况出现。
　　①如果曲轴箱强制通风系统(包括PVC阀和管路)工作正常，卡片将会被曲轴箱中的真空吸附在加油口。
　　②如果卡片不能吸附在加油口，应仔细检查通风系统PCV阀，管路和进气歧管真空通道是否有积炭，必要时清洗或更换相关零件。
　　一些四缸发动机上，卡片有可能会发生振动。这是由于四缸发动机的进气冲程的时间间隔造成的，属于正常现象。
　　3、回弹测试
　　发动机工作时，将一个手指堵住PCV阀的进口，然后迅速的将手指拿开。这样可以测试出曲轴箱强制通风系统是否正常工作。重复几次，如果系统工作正常的话，PCV阀的后部将会迅速回弹；如果没有迅速回弹，就要更换曲轴箱通风阀。文章小结：
　　这是本人第二次总结一例曲轴箱通风系统的故障案例，故障现象却与前次完全不同。随着现代汽车应环保要求做出的结构改进和新的控制系统应用，都对现代汽车维修技师提出了较高的诊断与维护技能要求。所以要求维修技术人员，不仅要理论与实践相结合。更重要的是将实践进行总结，将经验上升到理论高度，便于与同行分享。这将有助于行业的不断进步与发展。
　　现代汽车曲轴箱通风系统的结构和控制功能，也在不断的更新，为了适应更加严格的排放法规，各车系都有不同结构的曲轴箱通风系统设计和应用。只有掌握了它们的控制机理，才能有效地判断由此产生的故障机理。所以，旧话重提：学习、掌握、总结依然是现代汽车维修技师攻克新技术、新结构、新知识的必要方法。
　　
　　引用一则技术提示：
　　当发动机熄火时对其进行漏油检查。
　　一位车主对技师抱怨说，他的老式汽车的发动机总是在熄火以后，再启动能够闻到烧机油的味道。经过检查发现，发动机的气门密封件有泄漏现象，但是为什么只是在发动机熄火以后一段时间再启动才能闻到这种气味呢?这是因为在发动机工作时、发动机真空使曲轴箱强制通风系统的密封件表面机油带走。但是当发动机熄火以后，这个真空便消失了，这时留在密封件表面的机油便会在重力的用下向下运动，从气门导管缝隙中泄漏进入发动机进气系统未端，之后随发动机启动的燃油混合汽进入汽缸内燃烧导致。所以一个好的技师应该是不仅仅在发动机运行的状态查其有没有泄漏，而且要在发动机刚熄火后的一段时间内检查其是否漏油现象。