CN102066706B - 用于内燃机的具有竖管的通风组件 - Google Patents

Abstract

在此披露了一种用于内燃机的通风组件和一种内燃机的操作方法。在至少一个实施例中，该通风组件包括用于接收漏气的输入腔，该输入腔通过曲轴外部至少部分地被界定，以及位于输入腔内用于将漏气引导到输入腔的竖管。此外，通风组件可包括位于输入腔内的输入回排通道，和与输入腔相邻的输出腔，该腔具有带单向阀的内壁，单向阀允许漏气从输入腔流向输出腔。通风组件还可包括位于内壁的输出回排口，和基本围绕输出腔的输出腔外壳，并包括用于排出漏气的排出端口。

Description

用于内燃机的具有竖管的通风组件

相关申请的交叉参考

本申请要求于2008年6月13日提交的第61/061,388号，标题为“Breatherassembly with standpipe for an internal combustion engine”的美国临时专利申请的利益，在此结合其内容作为参考。

技术领域

本发明一般涉及内燃机，并且，尤其涉及与内燃机协同使用的通风组件。一方面，本发明涉及用于内燃机内部的具有竖管的内部通风组件。

背景技术

在内燃机中，活塞被容纳在相应的气缸内在其中作往复运动。燃料和空气进入气缸中活塞第一侧面上的燃烧室。在燃烧室中的燃料被点燃引起各气缸内的活塞的线性运动。然后气缸的这种线性运动通过曲轴被转化为旋转运动。理想地，在燃烧室内的所有气体在燃料点燃后将经由内燃机排气管被排出。但是，部分的废气一般经过活塞环和将容纳活塞的气缸的气缸壁进入曲轴箱。这些废气在曲轴箱中增加从而使曲轴箱的压力升高。曲轴箱内的废气经过的途中，气体经常被油雾/油滴(oil droplet)污染，它们的混合物被称为曲轴箱漏气，或简单地称为漏气(blow-by)。

为了将这样的废气从曲轴箱释放出去，将曲轴箱与空气注入点(例如空气净化器或进气歧管)连接起来的通风组件一般被附加到内燃机上，或结合于内燃机内。单向阀门也被直列式地附加地置于通风组件与曲轴箱之间的入口孔处，使得从曲轴箱逸出的气体不能返回到那里。频繁地，随着废气，一些油雾/油滴总是被排放到通风组件中。在至少一些常规的通风组件中，至少一些进入通风组件中的油雾/油滴被截留在那里并由于压力差异和重力经由回排导管(drainback conduit)趋向于流回曲轴箱中。

具有通风组件的通用内燃机通常被用于小功率设备，例如割草机。在例如割草机的应用中，内燃机经常是倾斜的，这在山丘上进行割草时会发生。在操作中使内燃机倾斜可导致更多的满载着油滴的漏气进入通风组件。一般，为了最佳地从漏气中去除油滴，内燃机的通风组件垂直向上距离储油器尽量远。通风组件和储油器之间的基本距离允许重力在漏气进入通风组件之前从漏气中排出更多的油颗粒。此外，该距离允许内燃机在使用中被倾斜偏离纵轴点，而不会大大增加进入通风组件的漏气中的油滴量，并因此阻止了大量地满载着油滴的漏气进入通风组件，并被内燃机真空吸入或被曲轴箱压力推入空气注入点。内燃机空气注入点中大量油滴的注入导致过多的油被排放到内燃机气缸中被燃烧，从而增加了内燃机的油耗并产生过量的烟。

由于水平和立式曲轴内燃机特定的配置以及保持通风入口孔尽量在远离储油器的上方的期望，所以经常需要不同的设计来适应通风组件的布置；这随之限制了它们的内燃机组成部分之间的可互换性。

因此，提供至少部分地减少被引入通风组件的油滴量，尤其是减少当内燃机被倾斜时在使用一般内燃机的过程中可能发生的被引入通风组件的油滴量的改进型通风组件是有利的。如果这样的通风组件可提供至少一些在水平和立式的曲轴式内燃机组成部分之中的可互换性，将是进一步有利的。

发明内容

一方面，本发明涉及通风组件，其包括用于接收漏气的输入腔，该输入腔至少部分地通过曲轴箱外部被界定；以及被置于输入腔内部的引导漏气从曲轴箱内部进入输入腔的竖管。备选地，通风组件的输入腔可被曲轴箱外部基本界定，或者输入腔可具有由曲轴箱外部形成的至少两个侧面。此外，通风组件可包括被置于将来自输入腔的油排出的输入腔内部的输入回排通路和与输入腔相邻放置的输出腔，其中内壁被置于各腔之间，该内壁具有允许漏气从输入腔流向输出腔的单向阀。该通风组件还可包括被置于内壁中的输出回排口，以便提供输出腔和输入腔之间的双向连通，以及基本上包围输出腔的输出腔外壳，并且可包括用于排出漏气的排出端口。再进一步地，通风组件可包括将排出端口连接到空气注入点的排气管和被置于输入腔内的过滤介质。

另一方面，本发明涉及内燃机，其具有垂直放置的曲轴、具有至少部分地包围内燃机的曲轴箱外部的曲轴箱，以及用于接收漏气的至少部分地被曲轴箱外部的一部分界定的输入腔。备选地，内燃机的输入腔可由曲轴箱外部基本界定，或者输入腔可具有由曲轴箱外部形成的至少两个侧面。该内燃机可进一步包括具有被置于输入腔内部用于引导漏气进入输入腔的竖管的通风组件。通风组件中的竖管可与曲轴平行或基本平行地放置。此外，通风组件可包括被置于输入腔中的输入腔积垢器(sump)，用于从漏气中收集油滴，以及在内燃机中为输入腔积垢器与储油器之间提供连通的用于排油的输入回排通道。再进一步地，通风组件可包括与输入腔相邻放置的输出腔外壳，其具有至少部分地包围输入腔的内壁，以及与内壁周边交界来在其中形成输出腔的外壁。又进一步地，通风组件可包括位于内壁下部来为输出腔和输入腔积垢器之间提供连通的输出回排口，内壁包括位于允许漏气从输入腔流到输出腔的输出回排的正上方的单向阀，以及位于外壁中用于排出漏气的排出端口。此外，通风组件可包括将排出端口连接到空气注入点的排气管，以及位于注入腔中的过滤介质。再进一步，输入腔可通过曲轴箱外部被基本界定，或者输入腔可包括由曲轴箱外部形成的至少两个侧面。内燃机还可包括位于曲轴箱内部的储油器，以及为输入腔和曲轴箱内部提供连通的输入回排通道。在另一个实施例中，主张权利要求的内燃机可进一步包括从曲轴箱内部竖直地延伸到输入腔内的曲轴箱伸出部，其中该曲轴箱伸出部将漏气从曲轴箱内部引导到输入腔内。又进一步，该曲轴箱能够被用于水平曲轴类型和/或立式曲轴类型的内燃机。

在又另一方面，本发明涉及通过提供内燃机来操作内燃机的方法，包括：沿纵轴定向的曲轴、具有至少部分地包围曲轴的外部的曲轴箱、被固定到曲轴箱的油盘、至少由曲轴箱外部部分地形成的通风组件，从曲轴箱延伸的竖管。该方法还包括引导漏气流过竖管，以在内燃机至少部分地被倾斜偏离纵轴时，减少油滴流从曲轴箱进入通风组件。在备选的实施例中，通风组件可通过曲轴箱外部被基本界定，或者通风组件可具有由曲轴箱外部形成的至少两个侧面。该方法可进一步包括(i)提供具有曲轴箱的一部分与油盘的一部分中的至少一个的储油器，用于容纳内燃机油并从通风组件中接收油；(ii)将漏气从竖管接收到输入腔中；(iii)使用过滤器将油滴从漏气中过滤到输入腔，并将油滴收集到输入腔积垢器中；(iv)使用输入回排通道，将油滴从输入腔积垢器排出到储油器；(v)将漏气从输入腔经过内壁上的单向阀释放到输出腔；(vi)将漏气从输出腔排出到空气注入点；并且/或者(vii)将聚积在输出腔中的油滴经过输出回排通道排放到输入腔积垢器。

本发明的其它的实施例、方面、特征、目的和优点将在完整阅读具体实施方式和权利要求书的基础上被理解和领会。

附图说明

相信具有新颖性的本发明的特征尤其在随附的权利要求书中被阐述。本发明的实施例参考附图被揭露，并且只为了说明的目的。本发明不被限制在对附图中说明的组件构造或布置细节的应用中。本发明能够具有其它的实施例或以其它不同的方法被实现或执行。同样的参考数字被用于指示同样的组件。在附图中：

图1是根据本发明的至少一些实施例具有垂直定向的曲轴的内燃机的示意性视图，该曲轴包括示例性通风组件；

图2是根据本发明的至少一些实施例的沿图1中线A-A观察的内燃机一部分的示意性截面图，描述了具有竖管、油盘和曲轴箱的示例性通风组件；

图3说明了图2中截面A-A的通风组件的示意性截面视图的被放大部分；

图4是示出了具有水平定向曲轴的内燃机一部分的示意性横截面视图，该曲轴包括图1的示例性曲轴箱。

具体实施方式

参考图1，描述了根据本发明的至少一些实施例的内燃机2的透视图，其具有纵轴3。内燃机2包括垂直定向的曲轴4，示例性的通风组件5(其外部被示出)、油盘6、曲轴箱8和储油器(未示出)。示例性通风组件5包括竖管，该竖管未在图1中示出但将在下面被进一步描述。该通风组件5被意图在用于各种应用服务的不同的内燃机中被采用。例如，在本发明的至少一些实施例中，通风组件5可随不同垂直和水平轴的内燃机被采用，其包括例如从Kohler，Wisconsin的Kohler公司购得的COMMAND PRO发动机，该发动机一般被用于各种应用中，例如在割草机、草皮设备(turf equipment)、发电机、电镘刀(power trowel)或大型锯机(sawmill)。

在另一个实施例中，可采用其它类型的内燃机。迄今为止各种结构和组件包括，例如化油器、空气过滤器、进气歧管和其它被公知的典型内燃机的相关部件；这样的组件在图中未说明。可注意到的是各种前述组件的配置、相关操作和布置在本领域中是成熟可用的并且被公知的。因此，为了表述的简明扼要，各种其它类型的内燃机和若干相关组件在此未被示出或者未被详细地示出。然而，这样的组件被预期并被认为包括在本发明的范围内。

相关地，关联常规通风组件的各种组件，例如垫片、密封件、运送漏气的软管以及其它相关结构，在图中未被标识出。这样的前述组件和它们的操作方法对于本领域技术人员是成熟可用并且公知的，而且对这样的组件的使用被预期并被认为包括在本发明的范围内。

图2是描述了油盘6、曲轴箱8、储油器10和曲轴4的内燃机2的一部分的示意性横截面。该示意性横截面视图沿着图1的A-A线观察并至少部分与纵轴3重合。内燃机2还包括示例性的通风组件5，其具有竖管12。曲轴箱8包括曲轴箱内部13和曲轴箱外部14。在本实施例中，储油器10包括在例如内燃机2的操作过程中，安放或容纳油的曲轴箱8和油盘6中的一个或多个部分。

虽然在图2中未示出，但是内燃机2一般包括空气注入点。该空气注入点可被置于内燃机2的空气注入点(未示出)的空气清洁器/空气过滤器、进气歧管、化油器处，并且/或者被连通到大气。依据本发明的至少一些实施例，空气注入点至少部分位于内燃机2之外。在示例性实施例中，如在图2中示出的，通风组件5经由排气管15被连接到空气注入点(也未示出)。进一步地，在至少一些实施例中，通风组件5可作为曲轴箱8的一部分(例如曲轴箱上的或之中的孔)形成，在其它实施例中，可包括被加工成进入曲轴箱8的一个或多个特征。在至少一些实施例中，通风组件5可被组装或单独地形成，或与曲轴箱8基本分开并被定位在曲轴箱8的一部件上。在其它备选实施例中，通风组件5可被形成和/或被置入与曲轴箱8截然不同的单独的外壳中并经由通道或导管被连接到曲轴箱8上。其它布置被预期并被认为在本发明的范围内。经通风组件5将内燃机曲轴箱8与空气注入点连接，通风组件5提供了或可起到当正向曲轴箱压力超过预定水平时从内燃机曲轴箱8内抽空漏气的通风机制的作用，从而将漏气移入空气注入点(未示出)。

参考图3，示出了可被用在本发明的至少一些实施例的类型中的典型的通风组件5。该通风组件5包括用于从曲轴箱8内部注入或接收漏气的输入腔16。然后漏气被送入输出腔18(如下所述)，以便经排气管15将漏气排出到空气注入点(未示出)。依据至少一些实施例，输入腔16通过曲轴箱外部14被基本界定，尽管，一般来说，输入腔16通过曲轴箱外部14被至少部分地界定。依据至少一些实施例，该输入腔16可由曲轴箱外部14的至少两个侧面部分形成，例如，背壁19和顶壁20。而且，依据其它实施例，输入腔16可被单独地固定在曲轴箱8上。一般地，输入腔16基本包围了竖管12，并且如示出的，竖管12被与输入腔16的背壁19相邻放置。输入腔16还包括输入回排21，输入回排21包括经过在输入腔积垢器22和储油器10之间提供连通的曲轴箱8的通路(如图2所示出)，输入腔积垢器22被置于输入腔16的输入底部23内。仍进一步地，尽管未示出，输入腔16可在其中包括过滤装置，例如线网(wire mesh)、缓冲板(baffle)或类似装置，用于从漏气中捕获油滴。

仍参考图3，在本实施例中，竖管12包括管上部24和管下部26，管上部24位于输入腔16内部，并且管下部26至少部分地位于曲轴箱8内，与输入腔积垢器22相邻。在至少一个方面，曲轴箱内部13(如图2示出的)可伸入输入腔积垢器22形成竖管12。该竖管12因此在输入腔16和曲轴箱8以及储油器l0之间提供连通(如图2示出的)。依据至少一些实施例并且如被示出的，竖管12可被加工成或形成管道。竖管12被描述为管状，尽管其它形状(例如方形、锥形等)也是可预期的。依据至少一些实施例并如示出的，竖管12可被挤压配合进入曲轴箱，尽管在其它实施例中，竖管l 2可被钎焊(braze)、焊接、胶合或另外附着或连接到曲轴箱8。此外，尽管示出了平直或基本平直的配置，竖管12可包括弯曲的部分或另外带有角度的部分。一般地，在此使用的术语“竖管”，通常涉及可被使用于或被用来传送或连通气体或液体(或混合物)的任意的管、管状的或类似结构。

依据至少一些实施例并参考图1至3，竖管12被放置使得其基本平行于曲轴4，该曲轴4如所示出的沿着纵轴3取向或平行于纵轴3。孔轴(bore axe)27，与各自的升降孔(lifter bore)的中心重合，限定了定向垂直于或基本垂直于从管下部26伸向管上部24的竖管12的长度或至少部分长度的平面。尽管如此，其它方向也被预期并被认为在本发明的范围内。例如，竖管12可以45度或约45度偏离或相对于纵轴3被定向。

再进一步地，参考图3，输出腔18与输入腔16相邻放置并至少部分地通过包括内壁30和外壁32的输出腔外壳28被包围，其中内壁30和外壁32临近它们的周边被基本固定在一起。通常地，输出腔外壳28可用通常用于构建通风组件的任意的各种材料制成，包括例如铝或其它这样的材料铸压、金属板冲压和模制塑料的组件。此外，如本实施例示出的，输出腔外壳28通过紧固件被固定在曲轴箱8上使得内壁30被基本位于输出腔18和输入腔16之间。在其他实施例中，输出腔18可通过其它方法被固定(例如，压入装配等)。尽管内壁30还可形成角度或以其它方式弯曲，但是在本实施例中，内壁30以与内燃机的纵轴3平直、垂直的方向示出。内壁30还包括内壁下部33和位于内壁下部33的上方的单向阀34，以便在曲轴箱压力为正向时，允许漏气从输入腔16流向输出腔18。该单项阀34一般包括从任意广泛的各种普通可用的类型选出的安全法或止回阀。例如，依据至少一些实施例，单向阀34可包括簧片阀。

进一步地，输出腔18包括在内壁下部33中与曲轴箱8相邻的输出回排口36，以及在输出壁32上的排出端口38，从排出端口38连接了排气管15。被排出的漏气可经由排气管15被从输出腔提供给空气注入点(未示出)。

在内燃机2的操作过程中，当内燃机活塞(未示出)在下行冲程时，在曲轴箱8中产生了正压力。该正压力推动漏气从曲轴箱8经过竖管12并进入输入腔16。漏气的一部分遇到竖管12的内表面，漏气中至少部分油滴暂时地粘附在壁上，并因此当经过输入腔16时被从漏气中去除。进入输入腔16时，漏气被排向过滤介质，例如筛网(未示出)，从而在它们临时地被筛网捕获时去除至少部分的油滴。在筛网中的油滴经由重力向下流向输入腔积垢器22，然后进入曲轴箱8。从输入腔16，漏气流经单向阀34并且进入输出腔18。于是至少部分漏气至少部分紧压输出腔18的壁，由于油滴粘附到输出腔18，从而进一步将更多的油滴从漏气中去除。在输出腔18中的漏气随后经过排出端口38和被连接到空气注入点(未示出)的排气管15被排出。此外，当漏气移向空气注入点时更多的油滴可从漏气中分离，然后经重力流下排气管15进入输出腔18。油滴被收集在输出腔18由重力排出，经过输出回排36进入输入腔16并在输入腔积垢器22中收集。被收集在输入腔积垢器22中的油滴然后排出，经过输入回排21进入曲轴箱8并积聚在储油器10(如图2所示)中。此外，油滴的排出可受到负曲轴箱压力的辅助。

在本实施例中，当通风组件5被用于垂直安装的曲轴内燃机2(如图2所示)时，竖管12允许该通风组件5沿纵轴以相对储油器10较低的位置被置于内燃机2上，纵轴由数字3标出。竖管12沿着纵轴3增加了纵向距离，对应竖管从管下部26向管上部24延伸的长度，漏气在进入通风组件5之前通过竖管。因此，该竖管12提升了漏气在进入输入腔16之前必须经历的有效高度，从而对被安装在与储油器具有更大纵向距离的通风组件进行模拟。当内燃机2被倾斜偏离其纵轴3时，例如如图2所示，分别通过倾斜轴或斜向轴7和9，储油器10中的油位在倾斜面上提升，从而油的定位更接近于通风组件5。参考图3，当油位更接近通风组件5时，达到管下部26的漏气大量满载了油滴。竖管12提升了漏气进入输入腔16需要的有效高度，从而在当漏气通过竖管12被向上引导向管上部24时允许重力将油滴从漏气中拖出。因为增加的油滴量在进入输入腔16之前被从漏气中移除，从曲轴箱8进入输入腔16的油液流被减少。此外，竖管12内部提供了被增加的表面面积，当漏气被竖管12引导向输入腔16时，漏气中的油滴可粘附到表面，从而进一步减少达到输入腔16的油滴量。进一步地，通过将竖管12和/或输入腔16向上竖直地延伸，可获得更大的倾斜角度而无过量油耗。此外，当内燃机2被倾斜时，通过将输入回排21与内壁30相邻放置并将竖管12与背壁19相邻放置，在内腔积垢器26中过量集储油滴可被减少或降到最小。尽管这种定位是优选的，其它位置被预期或被认为在本发明的范围内。

参考图4，通风组件5A被示出在水平安装的曲轴内燃机2A上，具有水平定向的曲轴4A。该通风组件5A基本与参考图1-4描述的通风组件5相同，然而，在本实施例中，不包括竖管。前述的竖管一般不需要，因为在水平安装的曲轴内燃机2A中，通风组件5A被置于高于储油器10A处。通风组件5A相对于储油器10A的高定位一般消除了对竖管的需求，以便减少到达通风组件5A的油滴量。

如图3所示，具有竖管12的通风组件5被安装在垂直安装的曲轴内燃机2上，相对于曲轴箱8示出安装，并且包括曲轴箱8的一部分。如图4所示，通风组件5A(不包括竖管)被设置在水平安装的曲轴内燃机2A上并被示出相对于曲轴箱8A安装，并且包括曲轴箱8A的一部分。曲轴箱8与曲轴箱8A相同或近似。在水平和立式曲轴的应用中使用单一类型的曲轴箱的能力有利地提供了减少制造成本以及较少的存货种类的优点。

本发明不被限定在此文包含的实施例和说明中，而是还包括来自权利要求书的范围内的包括实施例的多个部分和不同实施例的元件的组合的那些实施例的变型。

Claims (21)

1.一种内燃机，其包括：

垂直放置的曲轴；

通风组件，其包括用于接收漏气的输入腔，和位于或基本位于输入腔内部的用于将漏气引导到输入腔内的竖管；以及

曲轴箱，其具有曲轴箱内部和曲轴箱外部，其中曲轴箱外部至少部分地包围内燃机并至少部分地界定输入腔，其中所述曲轴箱的一部分用作内燃机的储油器的至少一部分，并且

其中所述通风组件的输入腔位于相对于储油器在竖直上较低的位置并且不在曲轴箱的顶部。

2.如权利要求1所述的内燃机，其中竖管与曲轴平行或基本平行地放置。

3.如权利要求1所述的内燃机，其中输入腔包括用于从漏气收集油滴的输入腔积垢器，以及用于将油排出而在内燃机中的输入腔积垢器和储油器之间提供连通的输入回排通道。

4.如权利要求3所述的内燃机，其还包括与输入腔相邻的输出腔外壳，其具有至少部分地包围输入腔的内壁以及与内壁周边交界以在其中形成输出腔的外壁。

5.如权利要求4所述的内燃机，其还包括位于内壁的下部以在输出腔和输入腔积垢器之间提供连通的输出回排口。

6.如权利要求5所述的内燃机，其还包括位于输出回排上方的内壁中的单向阀，其允许漏气从输入腔流向输出腔，以及位于外壁中用于排出漏气的排出端口。

7.如权利要求6所述的内燃机，其还包括将排出端口连接到空气注入点的排气管。

8.如权利要求7所述的内燃机，其还包括位于输入腔中的过滤介质。

9.如权利要求1所述的内燃机，其中输入腔通过曲轴外部被基本界定。

10.如权利要求1所述的内燃机，其中输入腔具有由曲轴箱外部形成的至少两个侧面。

11.如权利要求1所述的内燃机，其还包括位于曲轴箱内部的储油器，以及在输入腔和曲轴箱内部之间提供连通的输入回排通道。

12.如权利要求1所述的内燃机，其还包括从曲轴箱内部竖直延伸到输入腔内的曲轴箱伸出部，其中曲轴箱伸出部将漏气从曲轴箱内部引导到输入腔内。

13.如权利要求1所述的内燃机，其中曲轴箱能够被用在水平曲轴类型和/或立式曲轴类型的内燃机上。

14.一种操作内燃机的方法，其包括：

提供内燃机，其包括：沿纵轴定向的曲轴、具有至少部分地包围曲轴的外部的曲轴箱、固定到曲轴箱的油盘、包括曲轴箱的内部的一部分和油盘的一部分的储油器、至少部分地由曲轴箱外部形成的通风组件以及从曲轴箱延伸的竖管，其中所述通风组件的输入腔位于相对于储油器在竖直上较低的位置并且不在曲轴箱的顶部；并且

引导漏气流经过竖管以当内燃机至少部分地倾斜偏离纵轴时，减少从曲轴箱进入通风组件的油滴流。

15.如权利要求14所述的方法，进一步包括使用该储油器用于容纳内燃机油并接收来自通风组件的油。

16.如权利要求14所述的方法，其还包括接收从竖管进入输入腔的漏气。

17.如权利要求16所述的方法，其还包括使用过滤器从输入腔内的漏气中过滤油滴，并将油滴收集在输入腔积垢器中。

18.如权利要求17所述的方法，其还包括使用输入回排通道将油滴从输入腔积垢器中排出到储油器中。

19.如权利要求14所述的方法，其还包括将漏气从输入腔经由内壁中的单向阀释放到输出腔。

20.如权利要求19所述的方法，其还包括将漏气从输出腔排出到空气注入点。

21.如权利要求20所述的方法，其还包括将积聚在输出腔中的油滴经过输出回排通道排出到输入腔积垢器。

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