CN101479446B

CN101479446B - 内燃机

Info

Publication number: CN101479446B
Application number: CN2006800464885A
Authority: CN
Inventors: 托比亚斯·布罗伊宁格; 哈特穆特·绍特; 雅库普·厄兹卡亚
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2005-12-12
Filing date: 2006-12-06
Publication date: 2011-04-20
Anticipated expiration: 2026-12-06
Also published as: US20080295814A1; DE102005059668A1; BRPI0619736A2; EP1960638A1; WO2007076758A1; US7913676B2; CN101479446A

Abstract

本发明涉及一种内燃机(1)，特别用于机动车辆，有一个新风系统(3)从内燃机(1)的环境(20)中抽取新鲜空气供应到内燃机(1)的燃烧室(13)，并且有一个除气系统(5)从内燃机(1)的曲轴箱(6)中排除窜漏气体并将窜漏气体供给到新风系统(3)的新鲜空气中。此外，除气系统(5)有一个油分离器(35)从窜漏气体中排除油。为了提高油分离器(35)的性能，一个真空开阀(37)连接到曲轴箱(6)。依曲轴箱(6)中真空的情况所述的真空开阀(37)打开，允许新鲜空气流入曲轴箱(6)。

Description

内燃机

技术领域

本发明涉及一种内燃机，特别是用于机动车辆的内燃机。

背景技术

内燃机通常包括一个新风系统，从内燃机的周围环境中抽取新鲜空气供应到内燃机的燃烧室。在内燃机的运转过程中，由于内燃机汽缸的活塞运动的渗漏，所谓窜漏气体能进入内燃机的曲轴箱。

现代内燃机装备了除气系统，能够从曲轴箱中清除窜漏气体，并且能将窜漏气体加入新风系统中的新鲜空气里。从曲轴箱中清除出的窜漏气体中可能含有以油雾形式存在的油，油是在运行过程中在曲轴箱中形成的。为了不让油进入新鲜空气中，并减少内燃机的耗油量，通常是在除气系统中提供一个油分离器从窜漏气体中清除油。分离出的油首选是反向循环到曲轴箱的油底壳。对于被动式的油分离器如旋风分离器，它将油从窜漏气体中分离出来的驱动力是油分离器进口和出口间能获得的压差；压差越大，油分离性能就越好。

为了不使主要在新风系统中的真空蔓延进入曲轴箱，真空能导致内燃机损害，最基本的可能方式是安装带压力调节阀的除气系统，该调节阀设置在窜漏气路的油分离器的上游或下游。窜漏气体因此仅仅在预定的压力下才能从曲轴箱中被排除。它的不足之处是这样的压力调节阀必定有一个流动阻力会导致流体经过压力调节阀时压力下降。这样的压力下降减少了油分离器进口和出口之间的压差，因此降低了它的清除效率。

发明内容

本发明的开始源于上述现有技术的不足。本发明涉及的问题是要提供一种对前述界定的内燃机类型的改进实施方式，其特征在于特别是提高了油分离器的清除效率。

解决这个问题根据的是本发明独立权利要求的主题。优选实施方式是从属权利要求的主题。

本发明是基于一个总的思路，即连接一个真空开阀，当曲轴箱中主要是真空时真空开阀打开。打开的真空开阀允许新鲜空气流入，比如从环境中流入曲轴箱中从而阻止了曲轴箱更进一步的压力下降。相应的，真空开阀就阻止了由于曲轴箱过度真空对内燃机的损害。真空开阀带来的有益效果实际上使窜漏气路上的压力调节阀可以省略。接下来，它也就消除了流经这样的压力调节阀时的压力下降，以使油分离器的进口和出口间获得更大的压差，从而提高油分离器的清除效率。另外，在内燃机运行过程中，在油分离器的进口和出口间可以持续保持压差，从而允许油分离器持续的运行，并持续地清除窜漏气体。

在一个优选实施例中，可以在通过真空开阀输送新鲜空气进入曲轴箱的通流部分中提供一个空气滤清器。由于这样的设计，从环境中吸入到曲轴箱的新鲜空气将被过滤，因此预防了曲轴箱里油润滑剂的污染。

所述的空气滤清器可以方便地整合到真空开阀上。由于这样的设计，空气滤清器和真空调节阀被容纳在同一个外壳里，成为一个紧密的单元。

本质上，真空开阀可以被安装在任何位置。例如，一条相应的连接线路将真空开阀与内燃机上的开口相连，这个开口与曲轴箱相通。然而，特别有利的方案是将所述的真空开阀直接插入所述的开口中，以便使设计非常紧密。

在一个特别优选的实施例中，真空开阀可以任意设计为连同空气滤清器设置在内燃机的加油口盖上或整合进所述的加油口盖。加油口盖因而有了一个附加功能，借此同时要安装真空开阀所需要的安装空间就减少了。另外，本发明籍此进行改型尤其容易。

本发明附加的重要特征和优点来源于从属权利要求，附图和基于各个附图的附图说明。

不言而喻的是以上所描述的特征和下面还将描述的特征并不仅可用于这里给出的特定组合，在不脱离本发明范围的情况下，而且也可以用于其他的组合或单独使用。

本发明首选的最佳实施例在附图中被描绘，并且下面的说明将用更多的细节来进行描述，其中相同的标记数字用来指定相同或相似或功能一致的组成部分。

附图说明

图1内燃机的线路示意图；

图2a真空开阀纵向剖面的非常简化的示意图，真空开阀位于关闭的位置；

图2b同图2a的示意图，真空开阀位于打开的位置；

图3另一个实施例中真空开阀纵向剖面的非常简化的示意图。

具体实施方式

如图所示。

根据图1的一种内燃机1，更适宜安装在机动车辆上，包括发动机组2，新风系统3，排气系统4和除气系统5。发动机组2按通常方式设计，包括一个曲轴箱6，一个汽缸盖7和一个摇杆盖8。机轴9设置在曲轴箱6内，经由连接器10驱动连接杆11，通过它们驱动活塞12在各自的汽缸13中进行可变冲程。这里在简化剖视图中所显示的，在各自的汽缸13中仅能看到一个活塞12。进气阀14和排气阀15是象征性的标识出来的。机轴9的润滑油和其他的活动元件10是通过活塞12在曲轴箱6中完成的。这样做，在曲轴箱6出现一个油底壳16。曲轴箱6较低的区域就出现为油底壳16，油底壳16也被看作油盘17。为了能够给曲轴箱6加新油，发动机组2也装配有加油连接件18，通常用一个加油口盖19密封。

新风系统3用于从内燃机1的环境20中吸入新鲜空气并供应新鲜空气给内燃机1的燃烧室，比如到汽缸13。为了这样做，新风系统3包括一条新空气线路21，其中通常设置有空气滤清器22。热膜测量计23，例如，可以设置在空气滤清器22的下游，以确定摄入空气的量。

在此显示的内燃机1的首选实施例，其中被设计为柴油发动机或汽油发动机或天然气发动机，例如，也可装备一个增压器24，用于增加新鲜空气的摄入。在这个实施例中，它是一个涡轮增压器24，它包括了一个涡轮机25和一个压缩机27通过一个共有的传动轴26连接。所述的压缩器27位于新空气线路21，并使摄入的新鲜空气可获得压缩。压缩器27的下游，在新空气线路21上设置中冷器28。

排气系统4用于从内燃机1，从他们的汽缸和/或燃烧室13中除去废气。为了这个目的，排气系统4包括一个排气线路29，在排气线路29上设置了涡轮机25。涡轮机25下游的排气线路29可以包含废气净化和噪声控制的通常设备。

在此显示的实施例，内燃机1还装备了废气再循环系统30，它能从废气线路29中回收废气，在废气再循环线路31的帮助下，通过一个废气冷却器32将废气送入新空气线路21中。

除气系统5用于从曲轴箱6中清除窜漏气体，并将它并入新风系统3中的新鲜空气。为了这个目的，除气系统5包括窜漏气体线路33，它一端连接到曲轴箱6，另一端在连接点34处与新空气线路21连接。油分离器35采用旋风分离方式，例如，设置在窜漏气体线路33上。油分离器35用于从窜漏气体中排除在窜漏气体中可能以油滴或油雾方式夹带的油。分离出的油循环回曲轴箱6，更适宜的是在回收线路36的帮助下回到油底壳16。

根据本发明，内燃机1还装备了真空开阀37。设计真空开阀37的打开依赖于曲轴箱6中真空的情况，在打开的位置上它允许新鲜空气从环境20中流入曲轴箱6。为了这个目的，真空开阀37经由一个连接部位38连接曲轴箱6。由于本发明的设计，主要在新空气线路21的完全的真空能被或多或少地用于在油分离器35的进口39与出口40间产生压差。最终，除了窜漏气体线路33上的流量损失，主要在曲轴箱6的压力和主要在新空气线路21的压力之间的整体压差是可以用于油分离器35的进口39和出口40间的。如果油分离器35被动运行，被主要在进口39和出口40间之间的压差驱动，就能为油分离器35产生特别高的效率和清除效果。另外，内燃机1运行过程中进口39和出口40间持续不断地产生压差，就能使油分离器35不断地从曲轴箱6中抽出窜漏气体并送入新空气线路21。曲轴箱6压力的增加会使内燃机1的损害危险加大，因此需要有效地预防过度的压力。

在特殊的例子中，除气系统5不能执行功能，比如，当窜漏线路33被阻塞，特别是由于连接点34的区域结冰时，过度压力可能在曲轴箱6中逐步增加。为了不让过度压力对发动机组2产生损害，除了真空开阀37，还可以提供一个加压开阀51。加压开阀51直接或间接与曲轴箱6连接，当在曲轴箱6中有过度压力和允许窜漏气体流出曲轴箱6的情况下，加压开阀51设计为打开，比如进入环境20。在图1所示的实施例中，加压开阀51被整合到真空开阀37。

真空开阀37位于窜漏气体线路33的外面和/或独立于窜漏气体线路33，使油分离器35的效率增加成为可能。但是窜漏气体线路33需确保在曲轴箱6中不会积累临界的过度压力，真空开阀37能确保在曲轴箱6中不积累临界的真空。因为当曲轴箱6真空占主导时，真空开阀37允许曲轴箱6与环境20中新鲜空气通风。曲轴箱6的压力下降到真空临界范围就能被有效的预防。

空气滤清器42优选设置在从环境20通过真空开阀37到曲轴箱6的通流部分41。相比设置在新空气线路21的空气滤清器22，设置在所述通流部分41的空气滤清器42是小型的。小型空气滤清器42清洁从环境20中抽取的新鲜空气，减少了曲轴箱6和/或油润滑剂被污染的危险。小型空气滤清器42被优选设置在通流部分41中，位于真空开阀37的上游，以便真空开阀37能免于污染。同样，小型空气滤清器42被设置在真空开阀37的下游基本上也是可以的。此外，整合设计也是可接受的，也就是将小型空气滤清器42设置在真空开阀37的外壳里。

由于加压开阀51被整合进真空开阀37中，当曲轴箱6中有过度压力时，通流部分41同时也被用来从曲轴箱6中排除窜漏气体。这里在通流部分41提供一个活性炭过滤器52以吸收夹带在窜漏气体中的污染物也很便利，因此仅仅只有非临界的气体才能进入环境20。这里将所述活性炭过滤器52整合到小型空气滤清器42更有利。随后正常的操作，比如通过真空开阀37，从环境20供应新鲜空气到曲轴箱6时，通过新鲜空气再吸收污染物，活性炭过滤器52可再生。

在一个备选的实施例中，连接通流部分41与新风系统3的新空气线路21是可行的，也就是在节流阀位点的上游，过滤器位点的下游。节流阀位点通常由一个位于新空气线路21的节流阀进口50形成，是一个所谓的节流阀。过滤器位点通常由空气滤清器22和/或设置在空气滤清器22的空气过滤器元件形成。

真空开阀37通过连接位点38连接到曲轴箱6，连接位点38一般而言可以是发动机组2上的一个开口形成的，与曲轴箱6相连，而且开口下面也标记为38。在此所显示的实施例中，所述的开口38直接在曲轴箱6上形成。所述的开口38同样可以在汽缸盖7或摇杆盖8上形成。另外，真空开阀37经由连接线路(没有显示)连接到所述的开口38是可以想到的。然而，真空开阀37直接安放在发动机组2并直接插入各自相应的开口38中，特别被螺丝钉拧紧在此位置上，这样的设计是首选的设计。

一个特别有效的实施例(此处没有显示)，真空开阀37可以在加油口盖19上形成和/或整合进加油口盖19。例如，所述的开口38可以位于加油口盖19。如果加入一个小型空气滤清器42，它也可以在加油口盖19里面或上面。

根据图2和图3，真空开阀37包括一个外壳43，外壳上带有进风口44和出风口45。在此显示的实施例中，小型过滤器42位于外壳43内。小型过滤器42连接进风口44和出风口45的通流部分。例如，小型空气过滤器42被设计为环形滤芯。外壳43可以用盖46密封，盖46也可以代替小型空气过滤器42。如图2a和2b所示，真空开阀37可以用螺丝钉拧紧在开口38里。

例如，真空开阀37包括一个像盘形的阀门构件47。根据图2a和2b的实施例，阀门构件47控制出风口45。相比之下，根据图3的实施例的阀门构件47控制进风口44。为了给予阀门构件47预加应力使其处于关闭的位置，以分别封闭开口44或45，可以提供一个闭合压力弹簧48。如图3所示的实施例，还显示了一个最终控制元件49，可以像现在这样加上或作为闭合压力弹簧48的一个替代。控制元件49可以设计为一个快动开关，例如，可以是电控或空气作用的开关，并且可以特别允许电子状态查询。这样，真空开阀37可以连接到车载电子系统，例如，执行除气系统5的车上测试。真空开阀37的主要开关设置和/或阀门设置由控制元件49的状态决定，并且这种轮流状态的设置提供了供给曲轴箱6的当前新鲜空气流的信息。

根据图2a和图3，阀门构件47和这样的真空开阀37在关闭的位置上时，没有新鲜空气流经开口44或45。如果一个预定的真空出现在曲轴箱6，这将导致阀门构件47的打开动作以对抗闭合压力弹簧48关闭的力量。根据图2b，阀门构件47和/或真空开阀37处于开启的位置，则开口44和/或45打开，允许曲轴箱6与新鲜空气通风。

在一个简单的实施例，真空开阀37被设计为曲轴箱6在预定的真空时打开，而在任何高于这个压力时则关闭。很清楚根据这个设计，曲轴箱6的压力低于预定真空越多时，真空开阀37打开得更有力。通过真空开阀37的打开，新鲜空气流入曲轴箱6，使压力平衡，使曲轴箱6的压力再一次上升超过预定真空。

在另一个更复杂的实施例(此处没有显示)中，真空开阀37也可以被设计为这样的方式，曲轴箱6的压力达到第一预定真空时，它打开到第一开口截面，而到了预定的第二真空，该真空数量大于第一真空，则真空开阀37打开到第二开口截面，这个开口截面大于第一开口截面。真空开阀37仅仅在压力高于第一真空的情况下才关闭。在这种设计中，内燃机1在低或中等负荷时特别频繁的运行状态下，为了曲轴箱6通风仅仅需要开到第一开口截面。在特别的运行状态下，更适宜的是满负荷状态，可能必须增加曲轴箱6的通风，就需要打开到更大的第二开口截面。

在另一个备选的实施例中，真空开阀37也可以设计为当曲轴箱6的压力高于预定真空的任何压力时持续地开在第一开口截面，而曲轴箱6达到所述预定真空时，开口到第二开口截面，第二开口截面大于第一开口截面。因此，在这个实施例中无论曲轴箱6的压力怎样，第一开口截面是永远起作用的。仅仅当曲轴箱6中的压力降低到预定真空需要更大的通风时，例如，在内燃机1满负荷的情况下，通过激活更大的第二开口截面来保证更大的通风。

Claims

1.一种内燃机，用于机动车辆，

-有新风系统(3)从内燃机(1)的环境(20)中抽取新鲜空气供给内燃机(1)的燃烧室(13)，

-带有除气系统(5)从内燃机(1)的曲轴箱(6)中清除窜漏气体，并将窜漏气体提供到新风系统(3)的新鲜空气中，

-其中除气系统(5)有油分离器(35)从窜漏气体中清除油，

-其中真空开阀(37)连接到曲轴箱(6)，并依曲轴箱(6)真空的情况打开允许新鲜空气大量进入曲轴箱(6)，

其特征在于：

除气系统(5)有窜漏气体线路(33)，其连接曲轴箱(6)直接到油分离器(35)的进口(39)，同时连接油分离器(35)的出口(40)直接到新风系统(3)的新空气线路(21)。

2.根据权利要求1的内燃机，其特征在于：

空气滤清器(42)设置在通流部分(41)，通流部分(41)通过真空开阀(37)输送新鲜空气进入曲轴箱(6)。

3.根据权利要求2的内燃机，其特征在于：

-空气滤清器(42)设置在真空开阀(37)的上游或下游，或

-空气滤清器(42)和真空开阀(37)设置在同一个外壳(43)内。

4.根据权利要求1的内燃机，其特征在于：

新风系统(3)包括新空气线路(21)，过滤器位置(22)和节流阀位置(50)依次位于新风系统(3)的新空气线路(21)上；

通过真空开阀(37)输送新鲜空气进入曲轴箱(6)的通流部分(41)与新风系统(3)连接，也就是在过滤器位置(22)的下游和节流阀位置(50)的上游。

5.根据权利要求1至4中任一权利要求的内燃机，其特征在于：

内燃机(1)有开口(38)与曲轴箱(6)相通，并经由一条连接线路连接到真空开阀(37)或直接插入真空开阀(37)。

6.根据权利要求5的内燃机，其特征在于：

开口(38)在曲轴箱(6)或汽缸盖(7)或摇杆盖(8)上成形。

7.根据权利要求1的内燃机，其特征在于：

-真空开阀(37)有阀门构件(47)，其控制真空开阀(37)的进风口(44)或出风口(45)，和

-真空开阀(37)有闭合压力弹簧(48)，其给予阀门构件(47)预加应力使之进入关闭位置，和

-真空开阀(37)有控制元件(49)调节阀门构件(47)。

8.根据权利要求1的内燃机，其特征在于：

-油分离器(35)由主要在窜漏气体线路(33)和新空气线路(21)间的连接位置(34)的压力与主要在曲轴箱(6)的压力间形成的压差驱动。

9.根据权利要求1的内燃机，其特征在于：

-真空开阀(37)设计为曲轴箱(6)内压力达到预定真空时打开，而曲轴箱(6)内压力高于预定真空时关闭，或

-真空开阀(37)设计为曲轴箱(6)内压力达到预定第一真空时打开到第一开口截面，而曲轴箱(6)内压力达到预定第二真空时打开到第二开口截面，第二开口截面大于第一开口截面，第二真空的数量大于第一真空，而曲轴箱(6)的压力高于第一真空时关闭，或

-真空开阀(37)设计为曲轴箱(6)内压力高于预定真空时持续打开到第一开口截面，而曲轴箱(6)内压力达到预定真空时打开到第二开口截面，第二开口截面大于第一开口截面。

10.根据权利要求1的内燃机，其特征在于：

-提供加压开阀(51)，并与曲轴箱(6)连接，当曲轴箱(6)主要是过度压力时打开并允许窜漏气体流出曲轴箱(6)，

-加压开阀(51)整合到真空开阀(37)，

-活性炭过滤器(52)被设置在通流部分(41)，通流部分(41)通过加压开阀(51)输送窜漏气体出曲轴箱(6)，和/或

-活性炭过滤器(52)被整合进空气滤清器(42)，该空气滤清器(42)被设置在输送新鲜空气通过真空开阀(37)进入曲轴箱(6)的通流部分(41)。

11.根据权利要求1的内燃机，其特征在于：

真空开阀(37)设计在内燃机(1)的一个加油口盖(19)上或整合进所述的加油口盖(19)。

12.一种为内燃机(1)加油连接件(18)装置的加油口盖，加油口盖(19)包括被设计在加油口盖(19)上或整合进加油口盖(19)的真空开阀(37)，其中内燃机(1)的曲轴箱(6)主要为真空时真空开阀(37)打开，允许大量涌入的新鲜空气通过加油口盖(19)，通过加油连接件(18)进入曲轴箱(6)。