CN107091750A - 一种发动机曲轴箱通风管结冰整车验证试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种发动机曲轴箱通风管结冰整车验证试验方法，本发明制定了市区工况、等速工况、综合工况共三个曲轴箱通风管结冰验证工况，以尽可能贴近用户真实使用车辆时，验证曲轴箱通风管是否发生结冰和结冰程度。该方案可以验证汽车发动机曲轴箱通风管是否结冰，以及结冰严重程度，从而在车辆研发阶段提前发现故障隐患，对问题原因分析、整改、再验证，直至解决问题，避免未解决发动机曲轴箱通风管结冰问题的新车流向市场。
Description
技术领域
本发明涉及机动车整车环境适应性道路试验技术领域，特别是涉及在低温环境下一种发动机曲轴箱通风管结冰整车验证试验方法。
背景技术
在汽油发动机工作时，燃烧室的高压可燃混合气和已燃气体，或多或少会通过活塞组与气缸之间的间隙漏入曲轴箱内，造成窜气。未燃的燃油气、水蒸气和废气等混合气体窜入曲轴箱，会造成稀释机油、产生油泥阻塞油路、机油乳化、加速发动机磨损、导致曲轴箱压力过高、影响燃油经济性等诸多影响。为防止以上现象发生，汽油发动机采用了闭式强制曲轴箱通风系统。完整曲轴箱强制通风系统应包括通风腔、油气分离系统、曲轴箱压力控制系统、回油腔及呼吸管（曲轴箱通风管）等五部分。其工作原理是将曲轴箱内的混合气通过油气分离系统过滤及压力控制阀（PCV）导向进气管的适当位置，返回气缸重新燃烧，这样既可以减少排气污染，又提高发动机的经济性。该系统目前已经在所有乘用车汽油发动机上使用。
然而在我国北部地区，如东北三省及内蒙古北部，冬季气温经常达到-30℃及以下，黑龙江北部黑河、漠河，内蒙古北部呼伦贝尔等地区，冬季气温甚至达到-40℃。从曲轴箱内导出的热混合油气，在通过曲轴箱通风管流向PCV和进气系统时，由于寒冷的环境温度，容易导致管路结冰而导致曲轴箱通风管堵塞。致使发动机曲轴箱内窜入气体无法排除，强制通风系统失效。长时间结冰堵塞还会导致曲轴箱压力过高，过大压差会引起油封漏油，严重时甚至导致油封脱落，机油从机油尺处喷出，严重损坏发动机。
现有检测发动机曲轴箱通风管是否结冰的方法，无论是电加热防结冰装置，还是在发动机控制系统中安装结冰状况检测模块和结冰防止模块，均针对已销售使用的整车。即使采用了这些方法，新车在上市销售前仍需要验证其有效性。
发明内容
本发明提出一种发动机曲轴箱通风管结冰整车验证试验方法，其采用的技术方案可以验证汽车发动机曲轴箱通风管是否结冰，以及结冰严重程度，从而在车辆研发阶段提前发现故障隐患，对问题原因分析、整改、再验证，直至解决问题，避免未解决发动机曲轴箱通风管结冰问题的新车流向市场。
发动机曲轴箱通风管结冰现象一般发生在低温环境地区。用户车辆在城市路行驶、一般路行驶以及高速行驶等工况下，发动机曲轴箱内的热混合油气（含水蒸气）在通过曲轴通风管和PCV阀进入进气系统的过程中，极易出现管内结冰甚至堵塞。一旦曲轴通风管发生堵塞，将会出现曲轴箱压力过高、油封漏油等一系列发动机故障问题，甚至导致发动机不可修复的损坏。给用户带来较大的经济损失，极大的损坏产品质量口碑。
为了在新车上市前解决曲轴箱通风管结冰问题，本发明通过实际环境考察、当地用户调研、模拟使用工况的方式，制定了三个曲轴箱通风管结冰验证工况，以尽可能贴近用户真实使用车辆时，验证曲轴箱通风管是否发生结冰和结冰程度。
本发明采用的整车验证试验技术方案为：
一种发动机曲轴箱通风管结冰整车验证试验方法，其特征在于包括以下步骤:
（1）按市区工况试验：将车辆静置于自然环境进行冷却，待机油、冷却水均冷却至环境温度后，启动车辆怠速、起步加速，并匀速行驶；再停车怠速、起步加速，并匀速行驶；再重复怠速、起步加速，并匀速行驶；最后停车熄火、静置车辆。工况进行全程监控曲轴箱压力，当曲轴箱压力超过规定范围并持续超过5-10min，停止试验并检查曲轴通风管路结冰情况。
（2）按等速工况试验：将车辆静置于自然环境进行冷却，待机油、冷却水均冷却至环境温度后，起步加速，保持车速行驶，完成后静置车辆。工况进行全程监控曲轴箱压力，当曲轴箱压力超过规定范围并持续超过5-10min，停止试验并检查曲轴通风管路结冰情况。
（3）按综合工况试验：将车辆静置于自然环境进行冷却，待机油、冷却水均冷却至环境温度后，启动车辆怠速，车辆起步分别在城市道路行驶、高速路行驶、市郊区域行驶，再返回城区行驶；最后停车熄火静置。工况进行全程监控曲轴箱压力，当曲轴箱压力超过规定范围并持续超过5-10min，停止试验并检查曲轴通风管路结冰情况。
（4）三种工况的验证试验结束后，检查曲轴箱通风管路是否结冰。具体地，在进行市区工况验证试验时，启动车辆怠速45-75s；起步加速至45-60km/h，并匀速行驶100-140s；停车怠速45-75s；起步加速到45-60km/h，并匀速行驶100-140s。后以停车怠速45-75s，起步加速到45-60km/h并匀速行驶100-140s两个步骤为一个循环工况，重复循环工况7-10次；停车熄火，静置200-300min。
在进行等速工况验证试验时，起步加速至60-80km/h，保持60-80km/h车速，持续行驶80-120km/h。
在进行综合工况验证试验时，启动车辆怠速6-10min；车辆起步在城市道路以0-55km/h车速，行驶7-10km；后以70-110km/h车速，在高速道路行驶120-160km；后以45-90km/h车速，在市郊区域行驶20-40km；最后返回城区，以0-55km/h车速行驶7-10km；停车熄火静置6h以上。
待三种工况的验证试验结束后，再检查曲轴箱通风管路是否结冰。
在验证试验开始时，在机油尺底部、发动机内的加油口位置和车辆外后视镜处分别布置一个传感器，并且与数据采集器相连，对试验中机油温度、曲轴箱压力和环境温度进行监控、采集。
本发明的有益效果为：其一、以用户实际使用工况为基础，快速验证产品是否出现曲轴通风管结冰以及结冰程度。其二、在开发研究领域，快速验证相关零部件或系统设计方案的可行性，节约成本。其三、通过本方法在产品上市前的验证，规避在用户使用中出现曲轴箱通风管严重结冰的风险，提升了产品口碑，节省了维修售后成本。
附图说明
图1温度传感器及曲轴箱压力传感器安装位置；
图2车辆外后视镜温度传感器安装位置；
图中，1-为机油尺、2-油底壳、3-机油温度传感器、4-数据采集设备、5-曲轴箱压力传感器、6-发动机机油加油口、7-环境温度传感器。
具体实施方式
以下结合实施例具体阐述本发明发动机曲轴箱通风管结冰整车验证试验方法的实施过程。
本试验方法是为了模拟用户在冬季低温环境（-10℃以下）的城市工况使用下，验证发动机曲轴箱通风管结冰情况。具体试验过程分成三步：
第一步：工况前车辆准备工作。
首先将车辆按照使用说明书要求，进行车辆磨合，在磨合完毕后，对车辆进行保养。然后将数据采集设备安装在车内；按照图1所示，将机油温度传感器3（使用热电偶传感器）通过机油尺1安装在发动机内，并连接至数据采集设备；将曲轴箱压力传感器5通过加油口6位置安装在发动机内，并连接至数据采集设备；按照图2所示，将环境温度传感器7（使用热电偶传感器）安装在车外后视镜位置，并连接至数据采集设备。以上工作完成后，将车辆静置于自然环境冷却，当环境温度低于-10℃，且机油温度冷却至环境温度以后，开始下一步工作。
第二步：模拟用户真实市区行驶工况。启动车辆，原地怠速45-75s，同时将数据采集设备开启记录并实施监控。将车辆起步加速至45-60km/h，并匀速行驶100-140s；停车怠速45-75s；起步加速到45-60km/h，并匀速行驶100-140s。后以停车怠速45-75s，起步加速到45-60km/h并匀速行驶100-140s两个步骤为一个循环工况，重复循环工况7-10次；停车熄火，静置200-300min。工况进行全程监控曲轴箱压力，当曲轴箱压力超过规定范围并持续超过5-10min，应立即停止试验并检查曲轴通风管路结冰情况。
第三步：模拟一般路等速行驶工况。
重新将车辆静置在自然环境中冷却，待机油、冷却水均冷却至环境温度后，起步加速至60-80km/h，保持60-80km/h车速，持续行驶80-120km，完成后静置车辆。工况进行全程监控曲轴箱压力，当曲轴箱压力超过规定范围并持续超过5-10min，应立即停止试验并检查曲轴通风管路结冰情况。
第四步：用户真实使用的综合行驶工况。
将车辆静置于自然环境进行冷却，待机油、冷却水均冷却至环境温度后，启动车辆怠速6-10min；车辆起步在城市道路以0-55km/h车速，行驶7-10km；后以70-110km/h车速，在高速道路行驶120-160km；后以45-90km/h车速，在市郊区域行驶20-40km；最后返回城区，以0-55km/h车速行驶7-10km；停车熄火静置6h以上。工况进行全程监控曲轴箱压力，当曲轴箱压力超过规定范围并持续超过5-10min，应立即停止试验并检查曲轴通风管路结冰情况。
第五步：对曲轴箱通风管路结冰情况进行检查：
第二、三、四步工况完成并达到规定的静置时间后，检查曲轴箱通风管外露软管是否结冰，可用手按捏管道的方式进行检查。若发现有结冰现象，确定结冰部位后需要将其拆卸，必要时进行切割，检查、评估结冰程度。第二、三、四步工况进行过程中，曲轴箱气压持续超出正常压力范围，则应立即熄火检查管路结冰情况，若发现有结冰现象，确定结冰部位后需要将其拆卸，必要时进行切割，检查、评估结冰程度。
判定标准：
根据以上三种行驶工况验证结果，从两个评价维度判定评价标准，当出现以下情况后，我们认为曲轴通风管结冰情况不能满足要求：
1）通风系统功能。曲轴箱气压超过设计范围。
2）管道结冰程度。曲轴通风管结冰堵塞超过管径的30%-60%。
Claims (6)
1.一种发动机曲轴箱通风管结冰整车验证试验方法，其特征在于包括以下步骤:
(1)按市区工况试验：将车辆静置于自然环境进行冷却，待机油、冷却水均冷却至环境温度后，启动车辆怠速、起步加速，并匀速行驶；再停车怠速、起步加速，并匀速行驶；再重复怠速、起步加速，并匀速行驶；最后停车熄火、静置车辆；工况进行全程监控曲轴箱压力，当曲轴箱压力超过规定范围并持续超过5-10min，停止试验并检查曲轴通风管路结冰情况；
（2）按等速工况试验：将车辆静置于自然环境进行冷却，待机油、冷却水均冷却至环境温度后，起步加速，保持车速行驶，完成后静置车辆；工况进行全程监控曲轴箱压力，当曲轴箱压力超过规定范围并持续超过5-10min，停止试验并检查曲轴通风管路结冰情况；
（3）按综合工况试验：将车辆静置于自然环境进行冷却，待机油、冷却水均冷却至环境温度后，启动车辆怠速，车辆起步分别在城市道路行驶、高速路行驶、市郊区域行驶，再返回城区行驶；最后停车熄火静置；工况进行全程监控曲轴箱压力，当曲轴箱压力超过规定范围并持续超过5-10min，停止试验并检查曲轴通风管路结冰情况；
（4）三种工况的验证试验结束后，检查曲轴箱通风管路是否结冰。
2.根据权利要求1所述的发动机曲轴箱通风管结冰整车验证试验方法，其特征在于：市区工况时，启动车辆怠速45-75s；起步加速至45-60km/h，并匀速行驶100-140s；再停车怠速45-75s；起步加速到45-60km/h，并匀速行驶100-140s；再重复怠速45-75s，起步加速到45-60km/h，并匀速行驶100-140s；最后停车熄火、静置200-300min。
3.根据权利要求1所述的发动机曲轴箱通风管结冰整车验证试验方法，其特征在于：等速工况时，起步加速至60-80km/h，保持车速80-120km/h行驶，完成后静置车辆。
4.根据权利要求1所述的发动机曲轴箱通风管结冰整车验证试验方法，其特征在于：综合工况时，启动车辆怠速6-10min；车辆起步在城市道路行驶7-10km，高速路行驶120-160km，在市郊区域行驶20-40km，再返回城区行驶7-10km；最后停车熄火静置6h以上。
5.根据权利要求1所述的发动机曲轴箱通风管结冰整车验证试验方法，其特征在于：在验证试验开始时，在机油尺底部、发动机内的加油口位置和车辆外后视镜处分别布置一个传感器，并且与数据采集器相连，对试验中机油温度、曲轴箱压力和环境温度进行监控、采集。
6.根据权利要求1所述的发动机曲轴箱通风管结冰整车验证试验方法，其特征在于：车辆静置于自然环境冷却时，环境温度应低于-10℃，机油温度应冷却至环境温度。
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