第一章 绪论
1.1.曲轴箱强制通风系统作用
在发动机工作时，由于活塞环与缸筒和活塞之间并不能达到完全理想的密封，因此一部分气体（空气、未燃混合气、窜气的混合物）经活塞环窜到曲轴箱内形成曲轴箱窜气，曲轴箱窜气的存在会对发动机造成以下三个方面的危害：
① 对机油的危害。未燃混合气中的汽油蒸气凝结后，使机油变稀，性能变坏。窜气内的水蒸气，会使机油发生乳化（泡沫），破坏机油供给（冬季较为严重）；窜气中的二氧化硫，遇水生成亚硫酸，并与空气中的氧反应生成硫酸，使机油变质的同时，腐蚀机体零件，造成发动机可靠性变差。
② 对发动机密封的影响。由于窜气的产生，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，造成机油的损失和污染。
③ 对环境的危害。窜气进入到大气中后，其中机油蒸气及未燃混合气及未经三元催化装置处理的窜气对大气造成污染。为解决以上问题，曲轴箱内需有新鲜空气循环，以降低曲轴箱内部的温度，并对窜入的窜气起到稀释作用，而此种循环后的气体排入大气，既会造成环境污染，也使得燃油被浪费，为此发动机设置了曲轴箱通风系统[2]，使曲轴箱内的混合气通过进气歧管总成，进入燃烧室内重新燃烧，PCV 是英文 Positive Crankcase Ventilation(曲轴箱强制通风)三个字母的简写。
1.2.曲轴箱强制通风系统的设计要求
曲轴箱强制通风系统包括：PCV 阀、通风管、油气分离装置、气体流动管路。目前微型汽油机的 PCV 系统分为单管路和双管路两种结构，两种结构的系统均在曲轴箱内换气，在保证环保强制要求的同时使发动机内部环境保持清洁稳定，对保证发动机各个相关系统的正常工作起到了关键的作用[4]，但目前由于该系统在使用过程中胶管内气流有时出现紊乱或换气不畅现象,将会导致发动机内工作表面的锈蚀以及曲轴箱压力的升高，引起润滑油从油封及密封垫等处溢出等问题[5]。由于该系统所涉及的部分包括活塞漏气量，气门室罩壳以及进气管，空气滤的部分，范围较多，另外气流的流动是由压力差造成的，因此，检测曲轴箱强制通风系统各个部位的压力进而研究整个系统的换气过程至关重要。
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第二章 曲轴箱强制通风系统进气稳定性验证
2.1 采用软件简介
曲轴箱强制通风系统进气稳定性主要是对空气滤总成的布置进行校验，因此需要对气体和气场进行模拟计算，应用软件有UGNX3.0和STAR-CCM+。
2.1.1 UGNX3.0 简介
Unigraphics ，简称 UG ，是美国 EDS 公司推出的功能强大、闻名遐迩的CAD/CAE/CAM 一体化软件。它的内容博大精深，涉及到平面工程制图、三维造型（CAD）、装配、制造加工（CAM）、逆向工程、工业造型设计、注塑模具设计（MoldWizard）、注塑模流道分析（MoldFlow）、钣金设计、机构运动分析、有限元分析、渲染和动画仿真、工业标准交互传输、数控模拟加工十几个模块。它不仅造型功能强大，其它功能更是无与伦比，是全球应用最广泛、最优秀的大型 CAD/CAE/CAM 软件。UG 自 1990 年进入中国市场以来，发展迅速，已成为中国航天航空、汽车、家用电器、机械以及模具等领域首选软件[14]。
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2.2 空气滤总成进气稳定性的仿真设计
2.2.1 空气滤总成的设计参数
在 DA465QA 发动机开发过程中，空气滤总成为车厂匹配零部件，但由于空气滤总成的连接管路与发动机进气系统密切相关，同时进气气流的流场稳定性对曲轴箱强制通风系统内部的气体交换影响极大[15]，在整车布置上空气滤总成又是较后期的设计部件，因此经沟通后，请车厂提供相关设计参数进行发动机整体性能和布置的模拟计算依据。具体参数如下：
入口流量（其为估算值，即技术排量×0.8×额定转速/2）：3.45kg/min
出口压力：0.1MPa
空气密度：1.184kg/m3
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第三章 曲轴箱负压效果验证.................11
3.1 曲轴箱强制通风系统布置.....................11
3.2 PCV 阀流量特性曲线的初步确定 ..................17
3.3 本章小结................17
第四章 曲轴箱强制通风系统压力效果验证....................19
4.1 空气滤总成对发动机进气压力的影响 .................19
4.2 机油来源分析...........................19
4.3 空气滤总成压降的影响..........................20
4.4 通风管布置位置的影响.............................33
4.5 本章小结 .....................44
第 5 章 整车曲轴箱强制通风系统管路结冰研究
5.1 DA465QA 发动机曲轴箱强制通风系统的管路结构
DA465QA 发动机采用单管路曲轴箱强制通风系统，曲轴箱窜气由气门室罩壳迷宫油气分离后，通过接管嘴进入胶管，PCV 阀安装在进气歧管上，PCV 胶管、通风软管通过三通转接头连接曲轴箱窜气软管，如图 5.1 所示。
5.1.1 DA465QA 曲轴箱强制通风系统管路布置要求
通过前几章对曲轴箱强制通风系统各零部件作用的分析，可基本设定管路布置，在确保功能性的前提下，需要注意以下三个原则：
① 管路高点不能为发动机最高点。
② 管路尽可能短。
③ 管路布置顺畅，避免出现影响气流流动的转折。
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第六章 全文总结和工作展望
6.1 全文总结
曲轴箱强制通风系统是发动机设计的重要一环，随着能源的减少，其需求越来越旺盛，因此车辆节能减排是一个必然的发展趋势，曲轴箱内窜气一方面需要尽可能减少，提高燃烧效率，另一方面就是要充分利用，杜绝浪费，采用合理的设计和布置，使得在成本较小的情况下，确保功能性的可靠。通过以上几章内容的分析，对于曲轴箱强制通风系统设计体现了一种先局部，后整体的设计格局，本文通过对 DA465QA 发动机的相关设计，总结了相关零部件对曲轴箱强制通风系统的影响，同时通过解决一些在开发中常见故障，阐述了自身总结的一些经验，和针对小排量汽油机曲轴箱强制通风系统的常规思考方法，研究内容和相关结论如下：
⑴ 以 DA465QA 发动机为研究目标，在曲轴箱强制通风系统方面进行详细设计，将理论、软件模拟计算和试验相结合，确定各零件的主要参数，同时利用软件对零件进行建模，并模拟实际的工况完成模型的仿真分析[47]，可以及时地动态修改相关参数并得到仿真结果，从而有效减少摸索的时间，实现缩短产品开发周期的目的。
⑵ 通过研究分析空气滤总成、通风管、PCV 阀流量对曲轴箱强制通风系统的影响[48]，结合大量试验，比对发动机的曲轴箱负压、活塞漏气量、机油消耗和相关管路内部压力等数据进行了检测，并初步探讨了这些数据之间的联系，在满足微型汽油发动机使用功能性需求的同时，也合理的总结了开发曲轴箱强制通风系统的步骤和方法。
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参考文献（略）