CN102071987A - 用于内燃发动机的曲轴箱通风管嘴 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于内燃发动机的曲轴箱通风管嘴。提供一种曲轴箱通风系统。所述曲轴箱通风系统流体地联接在发动机缸体组件和轴向延伸的空气入口适配器之间。一种曲轴箱通风管嘴提供为该系统的一方面，并延伸到所述空气入口适配器中。所述曲轴箱通风管嘴具有径向地延伸到所述空气入口适配器中的轴向延伸的流动路径中的前缘部和后缘部。与所述后缘部相比，所述后缘部更远地延伸到所述流动路径中。

Description

用于内燃发动机的曲轴箱通风管嘴

技术领域

本发明的示例性实施例涉及发动机通风系统而不考虑诸如通常用于柴油发动机应用的闭式曲轴箱通风（CCV）系统或者积极式曲轴箱通风（PCV）系统的技术定义，更具体地说，涉及用于该系统的通风管嘴。

背景技术

在发动机运行期间，燃烧气体可能在气缸和其活塞环之间泄漏到发动机曲轴箱中。泄漏的燃烧气体被称作活塞窜漏气体，并可包括未燃烧的进气/燃料混合物、排气、油雾和水蒸气。

通常采用为PCV或CCV的曲轴箱通风系统来使曲轴箱通风，并使窜漏气体再循环到发动机的进气侧，以在燃烧室中燃烧气体。PCV/CCV系统利用进气的负压从曲轴箱中抽吸气体，并可以利用PCV/CCV阀来调节流量。

在低环境温度下，例如在冷天气气候下，普遍关心的是PCV/CCV系统中的窜漏气体的水蒸气组分的凝固。为了使凝固的风险最小化，一些PCV/CCV系统可以包括PCV/CCV加热器，布置为与PCV/CCV软管相邻或者将PCV/CCV软管电加热或绝缘的额外输送热水的软管。这些方案中的每一种对PCV/CCV系统增加了显著的额外成本。此外，该系统可能未必处于瞬间的运行环境下，但是该系统必须能够在所有设计温度极限下运行。

即使利用一些加热系统，在PCV/CCV系统的窜漏气体被引入到发动机的进气侧的出口处仍会发生凝固。在该位置累积的冰会损坏下游的发动机组件，例如涡轮增压器压缩机/叶轮或节气门控制阀。即使避免了损坏，冰累积仍会对发动机进气产生限制，这会影响发动机性能或燃料经济性。

因此，需要简单的PCV/CCV系统来减少或消除低环境温度环境下的冰累积而不增加发动机的大量成本或复杂性。

发明内容

因此，已经开发出一种管嘴来减少或防止发动机进气内的结冰。所述管嘴分散在空气入口适配器内的水，并具有空气动力学形状，从而防止在入口适配器的壁上发生集中的结冰。

根据本发明的一方面，提供了一种曲轴箱通风系统（PCV/CCV）。所述PCV/CCV系统流体地联接在发动机缸体组件和轴向延伸的空气入口适配器之间。一种PCV/CCV管嘴提供为该系统的一方面，并延伸到所述空气入口适配器中。所述PCV/CCV管嘴具有径向地延伸到所述空气入口适配器中的轴向延伸的流动路径中的前缘部和后缘部，所述前缘部位于所述后缘部的轴向上游。所述PCV/CCV管嘴还包括外表面和内表面，所述外表面具有与所述前缘部相邻的第一部，所述第一部在所述轴向延伸的流动路径的上游侧处以第一长度径向延伸到所述流动路径中。所述内表面具有与所述后缘部相邻的上游面对部，所述上游面对部以第二长度径向地延伸到所述轴向延伸的流动路径的上游侧中，所述第一长度小于所述第二长度。

根据本发明的另一方面，提供了一种积极式曲轴箱通风管嘴。其包括凸缘、与所述凸缘相对的管嘴边缘和翼型部。所述翼型部在所述凸缘和所述管嘴边缘之间延伸。所述翼型部包括前缘部和后缘部，所述前缘部具有在所述凸缘和所述管嘴边缘之间延伸的至少第一长度，所述后缘部具有在所述凸缘和所述管嘴边缘之间延伸的至少第二长度，所述第一长度小于所述第二长度。

根据本发明的又一方面，提供了一种具有曲轴箱通风（PCV/CCV）的内燃发动机组件。所述内燃发动机组件包括发动机缸体组件，所述发动机缸体组件包括轴向延伸的入口适配器，所述轴向延伸的入口适配器具有上游部，用于将空气气体供给到歧管中，流体地联接到所述入口适配器的下游部。所述发动机组件还包括流体地联接到所述发动机缸体组件和所述空气入口适配器的PCV/CCV系统以及流体地联接到所述PCV/CCV系统的PCV/CCV管嘴。所述PCV/CCV管嘴包括翼型部，所述翼型部具有位于上游部分的前缘部和位于下游部分的后缘部，所述前缘部以第一长度径向地延伸到所述空气入口适配器中，所述后缘部以第二长度径向地延伸到所述空气入口适配器中，所述第一长度小于所述第二长度。

根据结合附图进行的用于实施本发明的最佳方式的以下详细描述，本发明的以上特征和优点及其它特征和优点更加明显。

本发明还提供如下方案：

方案1、一种曲轴箱通风系统，所述曲轴箱通风系统流体地联接在发动机缸体组件和轴向延伸的空气入口适配器之间，所述曲轴箱通风系统包括：

延伸到所述空气入口适配器中的曲轴箱通风管嘴，所述曲轴箱通风管嘴具有径向地延伸到所述空气入口适配器中的轴向延伸的流动路径中的前缘部和后缘部，所述前缘部位于所述后缘部的轴向上游，所述曲轴箱通风管嘴还包括外表面和内表面，所述外表面具有与所述前缘部相邻的第一部，并且所述第一部在所述轴向延伸的流动路径的上游侧处以第一长度径向地延伸到所述流动路径中，所述内表面具有与所述后缘部相邻的上游面对部，并且所述上游面对部以第二长度径向地延伸到所述轴向延伸的流动路径的上游侧中，所述第一长度小于所述第二长度。

方案2、根据方案1所述的积极式曲轴箱通风系统，其特征在于，所述管嘴具有向上游延伸到所述流动路径中的圆形前缘。

方案3、根据方案1所述的积极式曲轴箱通风系统，其特征在于，所述后缘部在所述流动路径的下游的端部后缘处终止。

方案4、根据方案1所述的积极式曲轴箱通风系统，其特征在于，弦线在所述前缘部和所述后缘部之间轴向延伸，使得所述外表面关于所述弦线对称。

方案5、根据方案4所述的积极式曲轴箱通风系统，其特征在于，所述外表面和所述内表面在管嘴出口边缘处终止，所述管嘴出口边缘沿着与所述弦线呈一角度的平面从所述前缘部到所述后缘部延伸到所述空气入口适配器中。

方案6、根据方案5所述的积极式曲轴箱通风系统，其特征在于，所述角度在大约15度至大约45度的范围内。

方案7、一种曲轴箱通风管嘴，其包括：

凸缘；

与所述凸缘相对的管嘴出口边缘；

翼型部，所述翼型部在所述凸缘和所述管嘴边缘之间延伸，所述翼型部包括前缘部和后缘部，所述前缘部至少具有在所述凸缘和所述管嘴出口边缘之间延伸的第一长度，所述后缘部至少具有在所述凸缘和所述管嘴出口边缘之间延伸的第二长度，所述第一长度小于所述第二长度。

方案8、根据方案7所述的积极式曲轴箱通风管嘴，其特征在于，弦线在所述前缘部和所述后缘部之间轴向延伸，使得所述翼型部的外表面关于所述弦线对称。

方案9、根据方案8所述的积极式曲轴箱通风管嘴，其特征在于，所述翼型部的所述外表面和内表面在所述管嘴出口边缘处终止，所述管嘴出口边缘沿着与所述弦线呈一角度的平面从所述前缘部到所述后缘部延伸。

方案10、根据方案9所述的积极式曲轴箱通风管嘴，其特征在于，所述角度在大约15度至大约45度之间的范围内。

方案11、根据方案7所述的积极式曲轴箱通风管嘴，其特征在于，弦线在所述前缘部和所述后缘部之间轴向延伸，使得所述翼型部关于所述弦线对称。

方案12、根据方案7所述的积极式曲轴箱通风管嘴，其特征在于，所述翼型部的前缘具有圆形的外表面，所述翼型部的后缘在端部后缘处终止。

方案13、一种具有曲轴箱通风的内燃发动机组件，其包括：

发动机缸体组件，所述发动机缸体组件包括轴向延伸的空气入口适配器，所述轴向延伸的空气入口适配器具有上游部，用于将空气气体供给到歧管中，以及流体地联接到所述空气入口适配器的下游部；

流体地联接到所述发动机缸体组件和所述空气入口适配器的曲轴箱通风系统；

流体地联接到所述曲轴箱通风系统的曲轴箱通风管嘴，所述曲轴箱通风管嘴包括翼型部，所述翼型部具有前缘部和后缘部，所述前缘部以第一长度径向地延伸到所述空气入口适配器中，所述后缘部以第二长度径向地延伸到所述空气入口适配器中，所述第一长度小于所述第二长度，所述前缘部位于所述后缘部的上游。

方案14、根据方案13所述的内燃发动机组件，其特征在于，所述前缘是圆形的，所述后缘在端部后缘处终止。

方案15、根据方案13所述的内燃发动机组件，其特征在于，弦线在所述前缘部和所述后缘部之间轴向延伸，使得所述翼型部关于所述弦线对称。

方案16、根据方案15所述的内燃发动机组件，其特征在于，所述翼型部具有在管嘴出口边缘处终止的外表面和内表面，所述管嘴出口边缘沿着与所述弦线呈一角度的平面从所述前缘部到所述后缘部延伸到所述空气入口适配器中。

方案17、根据方案16所述的内燃发动机组件，其特征在于，所述角度在大约15度至大约45度之间的范围内。

方案18、根据方案13所述的内燃发动机组件，其特征在于，所述内燃发动机组件包括位于所述曲轴箱通风管嘴的下游的涡轮增压器。

附图说明

在实施例的以下详细描述中仅通过举例方式呈现出其它目的、特征、优点和细节，详细描述参照附图，在附图中：

图1是示出本发明的内燃发动机和PCV/CCV系统的功能框图；

图2是本发明的管嘴的示例性实施例的剖视示图；

图3是根据本发明的一个示例性实施例的入口适配器的剖视示图；

图3A是在图3中示出的管嘴的详细示图；以及

图4是本发明的管嘴的示例性实施例的另一剖视示图。

具体实施方式

现在参照附图，其中将参考具体实施例描述本发明而不限制本发明，在图1中示出了具有位于发动机舱4内的内燃发动机缸体组件3的车辆2的功能图。具有进气集气部7的进气歧管6流体地联接到涡轮增压器10。进气歧管6通常包括流体地连接到发动机缸体组件3的多个气体出口（未示出）。具体地说，进气系统或空气入口适配器12将空气气体供给到涡轮增压器10中，气体在涡轮增压器10中被加压，并从进气歧管6流到发动机缸体组件3。曲轴箱通风（PCV/CCV）系统14用于使曲轴箱通风，并使来自入口管15的窜漏气体通过PCV/CCV阀16再循环并通过管嘴20流出到涡轮增压器入口适配器12。已知的是，通过涡轮增压器10或在其它示例性实施例中通过节气门控制阀（未示出）将窜漏气体从曲轴箱引入到入口适配器12有助于发动机的效率并降低来自发动机的排放物。

现在参照图2至图4，示出了涡轮增压器入口适配器12的多个剖视示图。入口适配器12在形状上大致是（圆）筒形的，并在进气侧22和出口23之间轴向延伸，限定大致轴向延伸的流体流动路径。出口23在凸缘24终止，以与涡轮增压器10的压缩机轮（未示出）连通。（圆）筒形入口适配器12具有外壳表面30和内壳表面31，以形成圆柱形壁32。

PCV/CCV系统14在入口管15处流体地连接到入口适配器12，入口管15延伸通过圆柱形壁32。位于入口适配器12的内部33内的管嘴20安装在入口管15的一部分上，并作为PCV/CCV系统14的端点。明显地，可以使用将管嘴20连接到入口管15的许多其它变形，包括将管嘴20和入口管15模制为单件部件，或者将管嘴20安装在入口管15的端部上并将部件旋转焊接在一起。之后，管嘴20可以被驱动通过穿过入口适配器12的圆柱形壁32的开口，以将管嘴20保持在入口适配器12的内部33内。

在示出的非限制性示例性实施例中，管嘴20具有凸缘41，凸缘41安装在穿过圆柱形壁32延伸的开口（未示出）上并将该开口密封。凸缘41包括大体平面的表面42以及在大体平面的表面42和入口适配器12的内壳表面31之间延伸的周向边缘表面43。管嘴20的翼型部50延伸到入口适配器12的进气侧22与出口23之间的流动路径中。翼型部50沿着与凸缘41的平面表面42大致垂直的轴线A延伸。翼型部50包括位于流动路径的上游部分处的圆形的前缘部51和位于流动路径的下游部分处的后缘部52，后缘部52在端部后缘58处终止。

翼型部50的外表面54包括第一拱形表面55和第二拱形表面56。第一拱形表面55和第二拱形表面56在弦线57处交叉，弦线57是前缘部51和后缘部52之间的最长距离。在示出的示例性实施例中，翼型部50是对称的，使得第一拱形表面和第二拱形表面在长度上是大致相等的，并且弦线57与轴线A交叉。应当明白的是，翼型部50也可以是不对称的，这取决于在管嘴20上的所期望的流特性。翼型部50沿线61具有最大宽度，线61垂直于弦线57，并大致将前缘部51与后缘部52分开。在示出的示例性实施例中，沿线61的最大宽度大约是弦线57的长度的一半。然而，应当明白，尺寸可以改变，只要能够实现如本文讨论的期望的流特性即可。

现在转向图4，示出从侧视图看到的具有管嘴20的涡轮增压器入口适配器12的局部剖视图。翼型部50布置为使得：与后缘部52延伸到流动路径中相比，前缘部51在入口适配器12的上游端22处较小程度地延伸到相同流动路径中。如图所示，前缘部51以长度D_L径向地延伸到入口适配器12的内部33中，而后缘部52以长度D_T径向地延伸到入口适配器12的内部33中。翼型部50的外表面54在管嘴边缘62处终止，管嘴边缘62在翼型部50的外表面54和内表面64之间延伸。管嘴边缘62沿着与弦线57呈角度θ的平面从前缘部51到后缘部52延伸到空气入口适配器12的流动路径中。如在图4示出的示例性实施例中所见，长度D_L大约是D_T的长度的2/3。在图4的非限制性实施例中示出的角度θ在大约15度至45度的范围内。明显地，长度D_T和D_L以及角度θ可以因内部33内的流特性、离开管嘴20的流和侵入内部33中的翼型部的长度而改变。这些尺寸可以使用计算流体动态分析来确定。

如在图3、图3A和图4中最好地看出，外表面54具有与前缘部51相邻的第一部71，并且该第一部在轴向延伸的流动路径的上游侧处以第一长度D_L径向地延伸到流动路径中。内表面64具有与后缘部52相邻的上游面对部72，并且该上游面对部以第二长度D_T径向地延伸到轴向延伸的流动路径的上游侧中。因此，与具有相邻于前缘部51的第一部的外表面54相比，管嘴20的具有上游面对部的内表面64径向地更远地延伸到流动路径的上游侧中。如本文进一步解释的，这产生了湍流，从而防止在低环境温度条件下结冰。

管嘴20，具体地翼型部50，在涡轮增压器入口适配器12的流动路径中分散水，使得水在低环境温度下不凝固。如在图4中最佳地看到，翼型部50的前缘部51产生第一湍流区域T₁（如图4中的阴影所示）。该湍流防止在该位置处形成冰，并产生在翼型部50的外表面54的湍流区域—作用于朝向后缘部52的下游。另外，倾斜的管嘴边缘表面62在管嘴20的出口处以及管嘴20的与后缘部52的区域中的内表面64相对的内部产生第二不同的湍流区域T₂（如图4中的阴影所示）。

示出的管嘴20的示例性实施例提供了两个不同的湍流区域。通过外表面54的第一部以及前缘部51的上游面对部相邻的湍流与管嘴20内的以及在与后缘部52相邻的内表面64的上游面对部处的湍流联合的区域结合产生足够的湍流，以防止当窜漏气体离开管嘴20时窜漏气体中的水凝固。这防止了入口适配器12的下游对涡轮增压器压缩机叶轮或节气门控制阀的损害。应当明白，本发明的某些方面可以用于实现减少或消除水凝固的期望结果。例如，在某些实施例中，可以使用翼型管嘴或使用渐进地延伸到流动路径中的管嘴来消除凝固的水，组合示出的示例性实施例示出本申请人的发明的两个不同特性。

尽管已经参照示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明的范围的情况下，可以做出各种改变，并且等价物可以代替其元件。另外，在不脱离本发明的实质范围的情况下，可以做出许多修改，以使特定情形或材料适合于本发明的教导。因此，本发明并不旨在局限于作为用于实施本发明所想到的最佳方式所公开的特定实施例，而是本发明将包括落在本申请的范围内的所有实施例。

Claims (10)

1.一种曲轴箱通风系统，所述曲轴箱通风系统流体地联接在发动机缸体组件和轴向延伸的空气入口适配器之间，所述曲轴箱通风系统包括：

延伸到所述空气入口适配器中的曲轴箱通风管嘴，所述曲轴箱通风管嘴具有径向地延伸到所述空气入口适配器中的轴向延伸的流动路径中的前缘部和后缘部，所述前缘部位于所述后缘部的轴向上游，所述曲轴箱通风管嘴还包括外表面和内表面，所述外表面具有与所述前缘部相邻的第一部，并且所述第一部在所述轴向延伸的流动路径的上游侧处以第一长度径向地延伸到所述流动路径中，所述内表面具有与所述后缘部相邻的上游面对部，并且所述上游面对部以第二长度径向地延伸到所述轴向延伸的流动路径的上游侧中，所述第一长度小于所述第二长度。

2.根据权利要求1所述的积极式曲轴箱通风系统，其特征在于，所述管嘴具有向上游延伸到所述流动路径中的圆形前缘。

3.根据权利要求1所述的积极式曲轴箱通风系统，其特征在于，所述后缘部在所述流动路径的下游的端部后缘处终止。

4.根据权利要求1所述的积极式曲轴箱通风系统，其特征在于，弦线在所述前缘部和所述后缘部之间轴向延伸，使得所述外表面关于所述弦线对称。

5.根据权利要求4所述的积极式曲轴箱通风系统，其特征在于，所述外表面和所述内表面在管嘴出口边缘处终止，所述管嘴出口边缘沿着与所述弦线呈一角度的平面从所述前缘部到所述后缘部延伸到所述空气入口适配器中。

6.根据权利要求5所述的积极式曲轴箱通风系统，其特征在于，所述角度在大约15度至大约45度的范围内。

7.一种曲轴箱通风管嘴，其包括：

凸缘；

与所述凸缘相对的管嘴出口边缘；

翼型部，所述翼型部在所述凸缘和所述管嘴边缘之间延伸，所述翼型部包括前缘部和后缘部，所述前缘部至少具有在所述凸缘和所述管嘴出口边缘之间延伸的第一长度，所述后缘部至少具有在所述凸缘和所述管嘴出口边缘之间延伸的第二长度，所述第一长度小于所述第二长度。

8.根据权利要求7所述的积极式曲轴箱通风管嘴，其特征在于，弦线在所述前缘部和所述后缘部之间轴向延伸，使得所述翼型部的外表面关于所述弦线对称。

9.根据权利要求8所述的积极式曲轴箱通风管嘴，其特征在于，所述翼型部的所述外表面和内表面在所述管嘴出口边缘处终止，所述管嘴出口边缘沿着与所述弦线呈一角度的平面从所述前缘部到所述后缘部延伸。

10.一种具有曲轴箱通风的内燃发动机组件，其包括：

发动机缸体组件，所述发动机缸体组件包括轴向延伸的空气入口适配器，所述轴向延伸的空气入口适配器具有上游部，用于将空气气体供给到歧管中，以及流体地联接到所述空气入口适配器的下游部；

流体地联接到所述发动机缸体组件和所述空气入口适配器的曲轴箱通风系统；

流体地联接到所述曲轴箱通风系统的曲轴箱通风管嘴，所述曲轴箱通风管嘴包括翼型部，所述翼型部具有前缘部和后缘部，所述前缘部以第一长度径向地延伸到所述空气入口适配器中，所述后缘部以第二长度径向地延伸到所述空气入口适配器中，所述第一长度小于所述第二长度，所述前缘部位于所述后缘部的上游。

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