2. PCV阀工作原理
发动机工作时,进气管真空度作用在PCV阀上,在真空度的作用下,新鲜空气通过新鲜空气管道进入曲轴箱,并在曲轴箱里和活塞泄漏的气体相混合。泄漏气体和新鲜空气的混合物通过气缸盖、摇臂室盖进入PCV阀。在进气管真空度作用下,这些混合物通过PCV阀进入进气管(图3),最后,活塞漏气通过气门进入燃烧室,在燃烧室里参与燃烧。
因为PCV系统的真空度来自发动机的进气管,因此必须控制通过这个系统的气体流量,使通风气体的流量能够根据所提供的空燃比按比例变化。如果不对此通风量进行控制的话,通过PCV阀引入的空气可能导致空燃比过稀,影响发动机正常工作。所以,PCV阀一般安装在进气管的前方,根据真空度调节通风量。
在有些发动机上,PCV系统将通风气体连接到进气管的一个位置上,这种系统有可能不能为所有气缸提供相同的通风量,结果将导致各气缸之间空燃比的变化,引起发动机怠速工作粗暴。而另外一些发动机,例如福特4.6L V8和道奇5. 7L Hemi发动机,有连接PCV阀和各个进气支管的通道,保证活塞漏气向各缸分配的均匀性,使发动机怠速工作平衡,PCV阀内有一个由弹簧环绕的锥形阀,当发动机不工作时,在弹簧力的作用下,锥形阀压紧在阀座上(图3)。在怠速或者减速工况时,在进气管内高真空度的作用下,锥形阀克服弹簧弹力而向上运动,在锥形阀和阀体之间出现了一个小通道(图4),因为在怠速或者减速时,发动机的负荷大小,活塞漏气量很小,小PCV阀开度就能够将曲轴箱废气清除到曲轴箱外。和怠速时的真空度相比,在节气门部分开度时,进气管真空度有所降低。这时,弹簧压力克服真空度使阀向下运动,锥形阀和阀体之间的通道面积增大(图4)。因为在部分负荷时,发动机的负荷大于怠速工况,活塞漏气量增大,锥形阀和阀体之间较大的通道面积能够将所有活塞漏气都引入进气管中
当发动机在大负荷下工作,节气门全开时,进气管真空度进一步降低,锥形阀弹簧弹力作用在锥形阀上使其进一步向下运动,锥形阀和阀体之间的通道面积进一步增大。因为在大负荷工况活塞漏气量增大,加大的通道面积能够确保将所有的活塞漏气都引入进气管中。
早期的PCV系统是“开放”形式的系统,新鲜空气通过气门罩盖上的一个通气孔或者机油加油口进入曲轴箱,但是有些活塞漏气可以通过这个通风系统泄漏到大气中去。1968年以后,闭式PCV系统成为标准系统。在闭环系统中,新鲜空气引入口位于空气滤清器内部,如果活塞漏气速度大于PCV阀的抽取速度,活塞漏气在曲轴箱内产生正压力。这些气体通过新鲜空气补充管道和滤清器进入空气滤清器。如果PCV阀被节流了或者被塞住了,结果也和上述情况相同。
如果PCV阀卡在了节气门全开位置,在怠速工况由于通风量太大,可能导致怠速运转粗暴。如果进气管发生回火现象,锥形阀被压紧在阀座上,和发动机不工作的状态一样。这样可以防止回火火焰进一步传向发动机引起爆炸。
有些发动机不使用PCV阀,福特公司的Escort和通用汽车公司的Quad 4是两个典型的例子。这两个发动机在曲轴箱通风管上使用了经过标定的量孔,利用虹吸原理将活塞漏气吸回进气管中。系统的基本工作与使用PCV阀时基本一样,只是该系统只受量孔真空度的控制。量孔尺寸限制了引入进气系统的活塞漏气数量。发动机的空燃比系统是根据标定的泄漏空气进行标定的。因为PCV阀使没有经过计量的空气进入进气系统,空燃比控制系统必须考虑这部分额外的空气。