CN102865122A - 用于从发动机窜漏气体提取油的空气-油分离器 - Google Patents

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Abstract

一种用于从发动机窜漏气体提取油的空气-油分离器。一种发动机组件包括发动机和进气组件。发动机限定出燃烧腔室和曲轴箱，进气组件包括进气歧管，所述进气歧管与燃烧腔室流体连通。空气-油分离器与发动机一起设置，并限定出分离器容积体、入口和出口，其中入口和出口中的每一个都与分离器容积体流体连通。空气-油分离器的入口设置为与曲轴箱流体连通，空气-油分离器的出口设置为与进气歧管流体连通。空气-油分离器进一步包括内表面，所述内表面邻接并围绕分离器容积体，且内表面具有大于约75微米的表面粗糙度（RA）。

Description

用于从发动机窜漏气体提取油的空气-油分离器
技术领域
本发明大致涉及可以用于从发动机窜漏气体提取油的空气-油分离器。
背景技术
在发动机运行期间，燃烧气体可以在汽缸和对应的活塞环之间泄漏，并进入发动机曲轴箱。泄漏的燃烧气体称为窜漏气体，且常常包括进入空气、未燃燃料、排气、油雾、和/或水蒸气。在使曲轴箱通风和使窜漏气体再循环到发动机的进气侧的努力中，可以使用曲轴箱强制通风（PCV）系统。
发明内容
一种发动机组件包括发动机和进气组件。发动机限定出燃烧腔室和曲轴箱，进气组件包括进气歧管，所述进气歧管与燃烧腔室流体连通。空气-油分离器可以与发动机一起设置，并可以限定出分离器容积体、入口和出口，其中入口和出口中的每一个可以与分离器容积体流体连通。
空气-油分离器的入口可以设置为与曲轴箱流体连通，空气-油分离器的出口可以设置为与进气歧管流体连通。空气-油分离器进一步包括内表面，所述内表面邻接并围绕分离器容积体，且内表面具有大于约75微米的表面粗糙度（RA）。在另一实施例中，内表面可以具有大于约125微米的表面粗糙度（RA）。空气-油分离器可以进一步包括至少一个挡板，所述挡板从分离器的内表面延伸到分离器容积体中。挡板可以类似地具有大于约75微米的表面粗糙度（RA）。
发动机可以还包括发动机缸体、汽缸头、油底盘、和汽缸头盖，且空气-油分离器可以布置在由汽缸头和汽缸头盖部分地限定的容积体内。
进气组件可以包括与进气歧管流体连通的节流阀。节流阀可以配置为选择性地控制进入到进气歧管中的空气流。另外，进气组件可以包括空气清洁器，所述空气清洁器与节流阀流体连通并位于节流阀的上游。
为了将新鲜空气提供至曲轴箱，通气管可以流体地联接在进气组件和曲轴箱之间，其中通气管可以起作用，以允许空气从进气组件穿过进入曲轴箱。通气管可以包括止回阀，所述止回阀起作用以禁止空气从曲轴箱穿过进入进气组件。
本发明的上述特征和优势及其他特征和优势将从用于实施本发明的最佳模式的以下详细描述连同附图时显而易见。
附图说明
图1是包括空气-油分离器的发动机组件的示意图。
具体实施方式
参考附图，其中在几幅图中相同的附图标记用于标识相似或相同的构件，图1示意性地示出发动机组件10，该发动机组件10可以包括发动机12和进气组件13。进气组件13可以包括，例如，进气歧管14、节流阀16、和空气过滤器18，其中节流阀16配置为选择性地控制空气过滤器18和进气歧管14之间的空气流动。发动机12可以包括发动机缸体20、汽缸头22、油底盘24、和发动机汽缸头盖26。发动机缸体20可以限定出多个汽缸孔28（示出了其中一个汽缸孔），每一个汽缸孔28具有布置在其中的往复运动式活塞30。多个汽缸孔28可以以任何合适的方式设置，诸如但不限于，V型发动机设置、直列式发动机设置、和水平对置发动机设置，以及使用顶置凸轮和缸体中凸轮配置两者。
汽缸头22和发动机缸体20以及往复式活塞30可以配合以限定出每一个相应汽缸孔28的燃烧腔室32。另外，汽缸头22可以提供一个或多个进气通道34和排气通道36，所述进气通道34和排气通道36与燃烧腔室32选择性地流体连通。进气通道34可以用于将空气/燃料混合物从进气歧管14传送到燃烧腔室32。在空气/燃料混合物燃烧之后（诸如当被来自火花塞38的火花点燃时），排气通道36可以将排气运送出燃烧腔室32。
在发动机运行期间，活塞30的进气冲程可以抽取进入空气40通过空气过滤器18、节流阀16、进气歧管14和进气通道34，并进入燃烧腔室32。在活塞30的动力冲程期间，在空气/燃料混合物点火之后，一部分燃烧气体可以在活塞30和发动机缸体20之间穿过（即，窜漏气体42），并进入曲轴箱44（曲轴箱44由油底盘24和发动机缸体20大致限定）。由于窜漏气体42包括一定量的未燃燃料和燃烧产物，可能希望避免使这些气体积聚在曲轴箱44内。因此，进入空气40（在经由空气过滤器18过滤后）可以经由与曲轴箱入口端口46联接的通气管45提供，以将窜漏气体42从曲轴箱44清除。曲轴箱44内的进入空气40和窜漏气体42可以随后经由曲轴箱出口端口48排出。
由于发动机振动、车辆的运动、活塞30的往复运动、和/或曲轴52的旋转运动，保持在曲轴箱44内的油50可在曲轴箱44的整个容积内泼溅、起泡沫、雾化、成薄雾和/或喷溅。该雾化的/颗粒化的油50可以随后连同进入空气40和窜漏气体42一起经由曲轴箱出口端口48被抽出曲轴箱44。为了防止该油抽到进气歧管14中和返回进入燃烧腔室32，可以使排出的窜漏气体42穿过空气-油分离器60，所述空气-油分离器60可以特别配置为从流动的气体中分离和移除油50。空气-油分离器60可以限定出分离器容积体61，并可以进一步限定出入口62和至少一个出口64，所述入口62和出口64每一个都与分离器容积体61流体连通。空气-油分离器60可以位于靠近发动机12或在发动机12内，例如在汽缸头盖26内。在实施例中，空气-油分离器60可以包括铸铝或注模的部件，并可以布置在由汽缸头盖26限定的容积体内。在另一实施例中，空气-油分离器60可以是汽缸头盖26的完全集成部分。在又一实施例中，空气-油分离器60可以位于远离汽缸头盖26之处，诸如在曲轴箱44内、在汽缸头22内、或在发动机外部。
至空气-油分离器60的入口62可以与曲轴箱出口端口48流体连通，诸如通过合适的沟道或管66。沟道或管66可以是例如发动机12内的孔或沟道，或可以是例如在曲轴箱44和分离器入口62之间延伸的耐热管。一个或多个出口64可以与空气进气组件13流体连通，以允许曲轴箱44的窜漏气体42经由进气歧管14重新进入发动机12。
空气-油分离器60可以包括一个或多个排放道（未示出），所述排放道可以允许从穿过的空气中抽取的油流回到曲轴箱44中。分离器60可以进一步包括一个或多个直立挡板（例如，挡板68）或鳍状物，其可以帮助将油从空气中分离，诸如通过改变流动方向，或通过建立沿流动路径变化的压力。这样，颗粒化油的惯性可以使得油与分离器60的壁或挡板68中的一个碰撞。一旦与壁接触，油的表面张力可以使其依附在壁上，并可以之后朝向排放道排出（经由重力）。尽管图1中示意性地示出的空气-油分离器60仅具有单个腔室，但实际上分离器60可以包括多个腔室，所述腔室可以通过各个流动约束和/或流动扩张特征部连结。
在运行期间，当节流阀16部分地阻塞进入空气流40时，发动机12可以在进气歧管14中产生真空压力。该真空压力可以从曲轴箱44抽取窜漏气体42通过空气-油分离器60，并进入进气歧管14。进气歧管14可以通过对应的通风管路72与分离器60的出口端口64联接。为了防止窜漏气体42直接进入空气进入系统，诸如在跨节流阀16没有显著压力梯度存在的敞开节流阀条件下，止回阀74可以与通气管45一起设置在管路中。
还可以将一个或多个喷嘴或阀（未示出）沿通风管路72设置，并可以用于在各种发动机运行条件下提供大致上恒定的流动。如可意识到的，该系统可以适于用在各种汽车发动机中，诸如涡轮增压式、增压运行式、汽油式、和/或柴油发动机。因此，各种阀配置和/或出口端口64或通风布置可以用于确保大致恒定的空气流穿过分离器60。
尽管跨空气-油分离器60的大的压降可以在促进有效的空气-油分离中有益，但这可能在一些发动机设计中由于在进气歧管14处的潜在有限量的真空压力而不可行。这样，可能希望使跨分离器60的总压降保持小于约100帕斯卡。如在此使用的，压降可以计算为经由入口62进入分离器60的气体的绝对压力和通过出口64离开的气体的绝对压力之间的差值。
为了提高分离器60的效率同时最小化跨分离器60的压力梯度，空气-油分离器60的内表面80（即，围绕/面向/邻接分离器容积体61和配置为接触窜漏气体42的表面）可以纹理化具有粗糙表面光洁度。例如，大于约75-125微米的表面粗糙度RA可以设置在所有内表面80上，以促进颗粒化油从流动的窜漏气体的有效分离。如本领域中已知的，粗糙度RA是经测量的绝对表面幅度减去经计算的平均表面幅度在幅度的统计采样上的算术平均值。在一种配置中，邻接分离器容积体61的所有表面80，包括任何设置的挡板68的面向外的表面，可以纹理化有大于约75-125微米的表面粗糙度RA。在另一种配置中，仅邻接分离器容积体61的表面80的子集可以纹理化有大于约75-125微米的表面粗糙度RA。
尽管通常希望保持光滑的表面光洁度（例如，小于约10微米）以促进高效的层流的空气流，通过纹理化分离器容积体61的内表面80，空气-油分离器60的效率可以由于壁的增加的表面积、在边界层气流中产生的增加的表面湍流、和/或增加数量的用于空中和/或颗粒化油附连到其的成核位置而改进。例如，实验测试数据已显示，当表面粗糙度RA从小于约10微米（即光滑）增加到约100微米（即粗糙）时，分离效率有约20%的改进。
尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述，但是本领域技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。所有方向参考（例如，上、下、向上、向下、左、右、向左、向右、上方、下方、竖直或水平）仅用于识别目的，以帮助读者理解本发明，且不产生限制，特别是对于本发明的位置、取向或使用的限制。目的是，包含在上述描述或附图中所示的所有事物应该解释为仅说明性且非解释为限制性。

Claims (10)

1.一种发动机组件，包括：
发动机，限定出燃烧腔室和曲轴箱；
进气组件，包括进气歧管，所述进气歧管与燃烧腔室流体连通；和
空气-油分离器，限定出分离器容积体并进一步限定出与所述分离器容积体流体连通的入口和出口，空气-油分离器的入口与曲轴箱流体连通，空气-油分离器的出口与进气歧管流体连通；且
其中，空气-油分离器包括内表面，所述内表面邻接并围绕分离器容积体；且
其中，内表面具有大于约75微米的表面粗糙度（RA）。
2.如权利要求1所述的发动机组件，其中，发动机包括发动机缸体、汽缸头、油底盘、和发动机汽缸头盖；和
其中，空气-油分离器布置在由汽缸头和汽缸头盖部分地限定的容积体内。
3.如权利要求1所述的发动机组件，其中，进气组件包括与进气歧管流体连通的节流阀，所述节流阀配置为选择性地控制进入进气歧管中的空气流。
4.如权利要求3所述的发动机组件，其中，进气组件包括空气清洁器，所述空气清洁器与节流阀流体连通并位于节流阀的上游。
5.如权利要求1所述的发动机组件，其中，通气管可以与进气组件和曲轴箱流体地联接，通气管起作用以允许空气从进气组件穿过进入曲轴箱。
6.如权利要求5所述的发动机组件，其中，通气管包括止回阀，所述止回阀起作用以禁止空气从曲轴箱穿过进入进气组件。
7.如权利要求1所述的发动机组件，其中，空气-油分离器包括挡板，该挡板从内表面延伸到分离器容积体中。
8.如权利要求7所述的发动机组件，其中，挡板具有大于约75微米的表面粗糙度（RA）。
9.如权利要求1所述的发动机组件，其中，内表面具有大于约125微米的表面粗糙度（RA）。
10.一种发动机组件，包括：
发动机，包括发动机缸体、汽缸头、油底盘、和发动机汽缸头盖，发动机缸体和油底盘部分地限定出曲轴箱；
进气组件，包括进气歧管，所述进气歧管与燃烧腔室流体连通；和
空气-油分离器，布置在由汽缸头和汽缸头盖部分地限定的容积体内，空气-油分离器限定出分离器容积体并进一步限定出与所述分离器容积体流体连通的入口和出口，空气-油分离器的入口与曲轴箱流体连通，空气-油分离器的出口与进气歧管流体连通；且
其中，空气-油分离器包括内表面，所述内表面邻接并围绕分离器容积体；且
其中，内表面具有大于约75微米的表面粗糙度（RA）。
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