CN101449032B - 用于增压内燃机的排气和通气装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种排气和通气装置(19)，其适用于内燃机(1)，用于从曲轴箱(3)抽出漏气，该设备包括第一导管(20)，该导管(20)的一端与曲轴箱(3)相连，另一端在增压设备(10)的下游与新鲜空气导管(7)相连，并且包括排气阀(23)，该设备还包括第二导管(21)，其一端在增压设备(10)的上游与新鲜空气导管(7)相连，另一端与曲轴箱(3)相连，第二导管(21)包括节流装置(28)和与之并行的逆向停气阀(29)，该逆向停气阀在向曲轴箱(3)的方向上提供了截止功能。

Description

用于增压内燃机的排气和通气装置

技术领域

本发明涉及一种排气和通气装置，其用于增压内燃机，特别适用于汽车中的增压内燃机，用于排出内燃机的曲轴箱中的漏气。

发明背景

在被设计为活塞发动机的内燃机内，在运转过程中，所谓的漏气(blow-by gas)从内燃机的燃烧室进入内燃机的曲轴箱中。所产生的漏气的量取决于内燃机的运转状态，如：空转或满载。为了防止曲轴箱中出现不能接受的高超额压力，漏气必须从曲轴箱中排出。出于环境保护的原因，漏气是不希望被排出进入周围环境中的。

因此，排气装置通常包括导管，该导管的一端与曲轴箱相连，另一端与内燃机的新鲜空气导管(fresh gas line)相连。因而，漏气被再一次供应给内燃机进行燃烧。为了防止漏气排出进入周围环境内，优选地在曲轴箱中采用抽吸排出漏气，上述抽吸排出漏气是采用在曲轴箱中建立真空的方式进行的。在新鲜空气管道中，至少在发动机进风口中，特别是在节流阀的下游，所述真空是长期有效的。然而，在某些运转状态下，高至可以导致曲轴箱破坏程度的真空可能发生在新鲜空气导管内，在真空调节阀的帮助下，人们试图调节曲轴箱中的真空度至一个预定的水平。

在增压发动机中，由于以下的事实发生了另外的问题，该事实为从独立增压装置的下游引入的漏气是不希望得到的，本身是为了防止其污染。然而，仅仅当内燃机在空转模式下或在更低的部分载荷范围内运转时，足够的真空度在增压装置的压力侧才是有用的。

排气装置优选地包括第一导管，该导管的一端与曲轴箱相连，另一端在增压装置的下游与新鲜空气导管相连。第一导管包括排气阀，通常还包括真空调节阀，该真空调节阀被设计为，作用到其上的压力差超过预定限制值时，其限定进入的新鲜空气导管的体积流量至预定的目标值。排气和通气装置通常也可以包括第二导管，该导管的一端在增压装置上游与新鲜空气导管相连，另一端也与曲轴箱相连。该第二导管包括节流阀，其被设计为当作用到其上的压力差达到预定值时，可以调节进入的曲轴箱的体积流量至预定的目标值。

在内燃机空载运转时，在第一导管与新鲜空气导管之间连接处存在相对高的真空度，特别是当位于节流阀的下游时，从而相对大量的漏气可以从曲轴箱中排出。然而，在空载运转时仅仅产生比较少量的漏气。对于这种运转状态，第二导管允许通过从增压装置的上游至曲轴箱入口供应新鲜空气，从而向曲轴箱通气，因而抑制了曲轴箱中的难以接受的高真空度。

在部分载荷逐渐增加时，第一导管连接处的真空度下降，同时曲轴箱中的需要排出的漏气量增加。因此，通过第二导管供应的新鲜空气的量也下降。在超过特定的部分载荷时，在第一导管连接处存在的真空度便不足以调节曲轴箱中的真空度至期望值。于是在第一导管连接处的真空度变的比第二导管连接处的真空度小。从而，第二导管中的流量方向反向了，使得其现在来确保曲轴箱的排气。逆向停气装置可以优化地被装配在第一导管上，从而当在第一导管连接处的新鲜空气导管中压力进一步增加时，在朝向曲轴箱的方向上，第一导管自动封闭。

在部分载荷进一步增加或满载负荷时，在新鲜空气导管中增压装置的下游方向，产生超额的压力。第一导管随后关闭，同时漏气单独通过第二导管排出。

在内燃机的某些运转状态下，特别是在满载负荷时，在新鲜空气导管中位于增压装置的上游方向的有效真空相当小，导致不能一直确保足够的漏气的抽吸排出。这样就激化了问题，特别是当第二导管的连接处必须被放置到与增压装置的入口比较近的地方，如：由于安装空间的原因。

发明概述

本发明涉及提供一种改进的方案用于前述中定义类型的排气装置，该装置的特征特别在于其甚至在比较低的真空下也容许足够的排气，从而在新鲜空气导管一侧提供了比较灵活的连接选择。

根据本发明，该方案通过独立权利要求的主题解决，进一步优选的方案为从属权利要求的主题。

本发明基于如下构思，即在第二导管内与节流装置并行安装逆向停气阀，截止流向曲轴箱的流量。这样得到的是，在通过第二导管对曲轴箱除气时，漏气不需要通过节流装置流动，而是替代性的可以通过在该方向开启的逆向停气阀流动。因此可以减少在流动方向上的流动阻力，从而甚至相对较小的真空度用来充分抽吸排出漏气也是足够的。结果，第二导管也可以与在新鲜空气导管内的所述部位相连，该部位仅仅能存在相当小的真空度，以上提高了该排气和通气装置的安装上的灵活性。

本发明的其它重要特征和优点由从属权利要求、附图和附图说明导出。

明显的是，在不超出本发明范围的情况下，上述已说明特征和以下将要解释的特征可以并不仅仅在已给的特定的组合中使用，也可以在其他组合中使用或单独使用。

本发明的优选的示例性实施例在附图中进行说明，并在以下说明书进行详细描述，其中 相同的附图标记表示相同的或近似的或功能等同的组件。

附图说明

示意性的逐个说明附图：

图1至3各自表示了排气装置在不同运转状态下类似于布线图的简图。

具体实施方式

根据图1至3，内燃机1包括具有曲轴箱3的发动机组2，汽缸体盖4，摇杆盖5和/或油盘6。新鲜空气导管7从外界8携带新鲜空气进入发动机组2，同时排气管9从发动机组2排出内燃机1的废气，并将废气散发至外界8内。

内燃机1优选地安装到汽车中。内燃机1为增压发动机，因此具有增压装置10，其被设计为排气式涡轮增压器，例如，在本实施例中。由此，增压装置10具有压缩机11，其安装在新鲜空气导管7内，增压装置还具有涡轮12，其安装在排气管9内。内燃机1还可以装配另一个增压设备10，如机械增压装置，具体可以为罗茨增压泵(Roots blower)。

新鲜空气导管7在入口端包括空气过滤器13，在其下游，还包括空气流量测量装置或空气流量计14，例如，被设计为热膜计量表。在增压装置10的下游，新鲜空气导管7包括增压空气冷却器15和在其下游的节流阀16。

另外，内燃机1上装配了排气循环装置17，其在本文中简化形式表示，仅仅通过排气循环冷却器18表示。

进一步，内燃机1装配了排气和通气装置19，在该排气和通气装置的作用下，在内燃机1的运转过程中漏气可以从曲轴箱3中排出。在内燃机1运转过程中，由于从气缸空隙中的泄露，所述漏气进入曲轴箱3，该过程如不进一步确定，认为发生于发动机组2中。

排气和通气装置19包括第一导管20和第二导管21。第一导管20的一端与曲轴箱3相连，另一端通过第一连接点22与新鲜空气导管7相连。第一连接点22位于增压装置10的下游，具体位于节流阀16的上游。同时，第一连接点22位于新鲜空气导管7内并处于入口点的上游，该入口点如未进一步确定，则认为位于排气循环装置17中。第一导管20包括排气阀23，其被设计为或多或少的为真空调节阀。该排气阀23被设计为，作用到其上的压力差超过预定限制值时，其限定进入的新鲜空气导管7的体积流量至预定的目标值。

此处所述实施例中，逆向停气装置24也被安装到第一导管20中，用于阻挡向曲轴箱3的方向的流动，同时对于通向排气阀23的方向是畅通有效的。该逆向停气装置24优选地与排气阀23结合，形成整体模块25，该模块是由具有综合逆向停气功能的排气阀。

第二导管21的一端与第二连接点26相连，该第二连接点位于增压装置10的上游，新鲜空气导管7与第二连接点26相连。同时，第二导管的另一端同样的与曲轴箱3相连，优选的独立于第一导管20，特别的直接相连。

第二导管21包括节流装置28，该节流装置28被设计为其能调节通向第一导管20的体积流量在预定目标值，该预定目标值适合于施加到节流装置上的预定压力差。进一步，第二导管21可以也安装上逆向停气阀29，其在第一导管20方向具有截气效果。对逆向停气阀29和节流装置28进行排列从而气流可以并行通过它们，从而节流装置28形成了支路，该支路绕过了逆向停气阀29。优选地，逆向停气阀29和节流装置28也可以形成整体组件30。这个组件30具体是由具有综合支路的逆向停气阀29形成。

第一导管20包括第一分隔装置31，其被设计为在内燃机1的运转过程中，从曲轴箱3中排出的漏气中移除油和/或油滴。该被分隔出来的油可以通过第一回油导管32从第一分隔装置31中回收至曲轴箱3中，优选的回收至油盘6中。此处所示的优选的实施例中，第二导管21还包括其自身第二分隔装置27，该第二分隔装置具有单独的第二回油导管36。

本发明的排气装置19操作方式如下所述：

在如图1所示的第一运转状态下，内燃机1在空载运转下运转，即，在最小载荷下运转。

在这种运转模式下，比较小的漏气进入曲轴箱3内。同时，增压装置10基本上是静态的；至少节流阀16引起了强烈的节流效应，从而在节流阀16的下游，在新鲜空气导管7内存在比较强的真空。该真空足够高以至于其高过了排气阀23的限制值和高过了节流装置28的预定值。由此，排气阀23允许预定的体积流量通过。第一导管20产生了曲轴箱3的除气。在该运转状态下，气体可以通过第一导管20排出，该排出的气体比随后流动的新漏气多。

同时，在新鲜空气导管7中位于第二连接点26处建立的真空低于位于第一连接点22处存在的真空。通过第一导管20的排气降低了曲轴箱3中的压力，直到平衡压力新鲜空气可以随后通过第二导管21流动。随后，节流装置28也允许体积流量通过，该体积流量小于排气阀23的预定体积流量。随着新鲜空气离开新鲜空气导管7，该第二导管21引起曲轴箱3的通气。

排气阀23和节流装置28以既定的方式相互配合，从而在这种运转状态下，完全足够的新鲜空气流动通过第二导管21进入曲轴箱3，同时存在的极少量的漏气被排出曲轴箱3外，从而可以在曲轴箱3内建立预定的真空。特别是，在该运转状态下，在曲轴箱3中的真空度不应该下降至无限制的范围。由此，在该运转状态下，通过第一导管20从曲轴箱3中抽出然后排出进入新鲜空气导管7的体积流量的一部分是由排出的漏气量形成的，另外的部分是由相应量的新鲜空气形成，该新鲜空气通过第二导管21供应给曲轴箱3.

随着内燃机1增加载荷，在曲轴箱3中产生的漏气的量也增加了，从而更多的漏气相应地需要排出。由于节流装置28的节流效果，供给曲轴箱3的混合了漏气的新鲜空气的体积流量同时也降低了。

漏气流在图1中以箭头33表示。新鲜空气流在图1中以箭头34表示，同时，在图1中包括漏气和新鲜空气的混合气体流以箭头35表示。

图2表示了内燃机1在部分载荷时的运转状态，在该状态下在新鲜空气导管7内的第一连接点22处仅存在比较小的真空度，但是该真空度恰好足够高，从而全部漏气依然能够通过第一导管20从曲轴箱3中排出并引入新鲜空气导管7。排气阀23，其通过特征线表征，其中通过排气阀23的体积流量最初渐增(线性)，然后对于在中等压力差时体积流量到达最大值，而后随着压力差的进一步增加下降(线性)至预定目标值，该目标值对于压力差的任何进一步增加均保持恒定。在图2中所示的内燃机1的运转状态下，所述最大值在施加到排气阀23上的压力差范围内是优化的。在这种运转状态下，通过第二导管21添加进入漏气的新鲜气体量非常小，甚至可以下降到零。同样为了说明，用于新鲜空气流34的流量箭头采用虚线表示。

由于在这种运转状态下，新鲜空气流34是或多或少忽略不计的，因而此处仅漏气流33或多或少存在于第一导管20中。

随着载荷的进一步增加，特别是在满载负荷时，建立了在图3中描述的状态。首先，在第一连接点22处建立的真空度太低了而不能排出所产生的漏气。第二，在第一连接点22处，可能产生过量的压力，特别由于与相应设置的节流阀联合的增压装置10的起动或运转，导致不可能通过第一连接点22引入漏气进入新鲜空气导管7内。当出现过量压力时，逆向停气装置24在第一连接点22封闭了导管。

随着在增压装置10压力面上的压力渐增，在增压装置10进气端上的压力下降。因而，在第二连接点26处产生了真空，该真空足够仅通过第二导管21排出在曲轴箱3中形成的漏气，这种情况下，第二导管21形成了期望的曲轴箱3的排气。该过程基本上可能会通过节流阀28，通过流动箭头表示，并以虚线图示。然而，在该流量方向上，逆向停气阀29开启从而漏气流33，或至少该漏气流的大部分，通过逆向停气阀29流动。

优选地对逆向停气阀29进行如下设计，其开启阻力以及流通阻力低于支路和/或节流装置28的流通阻力。特别是，对逆向停气阀29的开启阻力和流通阻力进行选择，使在第二连接点26处存在的真空度足够于从曲轴箱3中抽出漏气，该漏气产生于曲轴箱3的上述运转状 态或超出该状态范围。由此，可以在曲轴箱3中建立预定的真空度。由于逆向停气阀29开启和流通的非常小的阻力，第二导管21在逆向停气阀29的开启方向上是或多或少非节流的，因此甚至在相当小的真空度下可以达到足够的排气，从而可以特别地在相对靠近增压装置10入口的位置安装第二连接点26。

Claims (10)

1.一种用于内燃机(1)的排气和通气装置，用于从内燃机(1)的曲轴箱(3)中排出漏气，其特征在于，

-具有第一导管(20)，该导管的一端与曲轴箱(3)相连，同时另一端在内燃机(1)增压装置(10)下游与内燃机(1)的新鲜空气导管(7)相连，第一导管包括排气阀(23)，该排气阀被设计为，在施加到其上的压力差超过预定限制值时，其限制通向新鲜空气导管(7)的体积流量至预定目标值；

-具有第二导管(21)，其一端在增压装置(10)上游与新鲜空气导管(7)相连，另一端与曲轴箱(3)相连，同时该第二导管包括节流装置(28)，该节流装置被设计为，在施加到其上的压力差为预定值时，其调整通向曲轴箱(3)的体积流量；

-由此第二导管(21)包括并行于节流装置(28)的逆向停气阀(29)，该逆向停气阀截止了从新鲜空气导管(7)向曲轴箱(3)的流量，从而，节流装置(28)形成了支路，该支路迂回通过了逆向停气阀(29)。

2.根据权利要求1所述的排气和通气装置，其特征在于：

该支路或节流装置(28)结合进入逆向停气阀(29)内。

3.根据权利要求1或2所述的排气和通气装置，其特征在于：

逆向停气阀(29)的开启阻力和流通阻力都低于支路或节流装置(28)的流通阻力。

4.根据权利要求1所述的排气和通气装置，其特征在于：

对逆向停气阀(29)的开启阻力和流通阻力进行选择，从而在内燃机(1)的满载负荷时运转时，在连接点(26)处的真空足够用于调整曲轴箱(3)中至预定真空度或者抽出预定量的漏气，在该连接点(26)处，第二导管(21)与新鲜空气导管(7)相连。

5.根据权利要求1所述的排气和通气装置，其特征在于：

第一导管(20)包括逆向停气装置(24)，该逆向停气装置(24)截停了从新鲜空气导管(7)至连接点(27)的流量。

6.根据权利要求5所述的排气和通气装置，其特征在于：

逆向停气装置(24)结合进入排气阀(23)中。

7.根据权利要求1所述的排气和通气装置，其特征在于：

排气阀(23)和支路或者节流装置(28)之间相互配合，从而在内燃机(1)的空载运转时，曲轴箱(3)中的压力下降限于预定的真空度，或者从曲轴箱(3)抽出的漏气限于预定的体积流量。

8.根据权利要求1所述的排气和通气装置，其特征在于：

-在增压空气冷却器(15)的下游，第一导管(20)与新鲜空气导管(7)相连；和/或

-在节流阀(16)的下游，第一导管(20)与新鲜空气导管(7)相连；和/或

-在排气循环装置(17)的引入点的下游，第一导管(20)与新鲜空气导管(7)相连。

9.根据权利要求1所述的排气和通气装置，其特征在于：

-在气流计装置(14)的下游，第二导管(21)与新鲜空气导管(7)相连；和/或

-在空气过滤器(13)的下游，第二导管(21)与新鲜空气导管(7)相连。

10.根据权利要求1所述的排气和通气装置，其特征在于：在第一导管(20)中和第二导管(21)中提供了用于从漏气中分离油和/或油滴的分隔装置(27，31)。

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