CN103422941A - 曲轴箱强制通风系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及曲轴箱强制通风系统。根据本发明的发动机组件包括发动机和进气组件，发动机限定燃烧室和曲轴箱空间。进气组件包括以串联方式布置并且与燃烧室流体联接的空气清洁器组件、节流阀和进气集流管。空气-油分离器流体联接在曲轴箱空间和进气集流管之间，并且限定分离器空间，该分离器空间配置为从流动通过该空间的空气提取油。空气-油分离器包括第一入口端口，其配置用于将第一空气流基本上沿第一方向引导到分离器空间中，并且包括第二入口端口，其配置用于将第二空气流基本上沿大体上与第一方向相反的第二方向引导到该空间中。

Description

曲轴箱强制通风系统

技术领域

本发明总体涉及曲轴箱强制通风系统，其具有配置用于从发动机漏气中提取油的空气-油分离器。

背景技术

在发动机运转期间，燃烧气体可在气缸和相应的活塞环之间渗漏，并且进入发动机曲轴箱中。渗漏的燃烧气体被称为漏气，并且通常包括进气、未燃烧燃料、排气、油雾气和水蒸汽。在使曲轴箱通风和将漏气再循环到发动机进气侧的尝试中，可使用曲轴箱强制通风（PCV）系统。

发明内容

发动机组件包括发动机和进气组件，发动机限定燃烧室和曲轴箱空间。进气组件包括以串联方式布置并且与燃烧室流体联接的空气清洁器组件、节流阀和进气集流管。空气-油分离器流体联接在曲轴箱空间和进气集流管之间，并且限定分离器空间，该分离器空间配置为从流动通过该空间的空气中提取油。空气-油分离器包括第一入口端口，其配置用于将第一空气流基本上沿第一方向引导到分离器空间中，并且包括第二入口端口，其配置用于将第二空气流基本上沿大体上与第一方向相反的第二方向引导到该空间中。

第一入口端口和第二入口端口可间隔开，以限定湍流区，其中，第一入口端口和第二入口端口布置在湍流区的相对侧上。在运转期间，第一空气流和第二空气流可配置为通过相应的入口端口，并且在湍流区内碰撞。

在一种配置中，分离器空间可邻近凸轮轴空间，但是可与凸轮轴空间由隔板分隔。这样，第一入口端口和第二入口端口中的每一个可分别由隔板限定，以允许空气流从凸轮轴空间流通到空气-油分离器空间中。

所述第一入口端口包括第一挡板，所述第一挡板相对于隔板成角度布置，并且所述第二入口端口包括类似配置的第二挡板，所述第二挡板与所述隔板成角度布置。在一种配置中，所述第一挡板和第二挡板每一个分别突出到所述分离器空间中。另外，所述第一入口端口可限定第一孔，并且第二入口端口可类似地限定第二孔。第一孔和第二孔可分隔一距离，并且第一挡板和第二挡板可从第一孔和第二孔向外布置。第一挡板可配置为将第一空气流引导通过第一孔，并且进入第一孔和第二孔之间的湍流区中，并且类似地，第二挡板可将第二空气流引导通过第二孔，并且进入同一湍流区中，在该湍流区中，空气流可碰撞。

在一种配置中，所述空气-油分离器与所述凸轮轴空间通过所述第一和第二入口端口中的每一个流体联接。另外，所述凸轮轴空间可与所述曲轴箱空间通过第一流体管道流体联接。空气-油分离器可进一步与进气集流管通过第二流体管道流体联接，并且曲轴箱空间可与空气清洁器组件通过第三流体管道流体联接。

在结合附图理解时，本发明的上述特征和优点以及其他特征和优点从下面实现所附权利要求中限定的本发明的一些最佳模式和其他实施例的详细描述非常显而易见。

附图说明

图1是与发动机组件一起运转的曲轴箱强制通风系统的示意性局部剖视图；

图2是包括第一和第二入口端口的空气-油分离器的入口部分的局部示意性剖视图；

图3是空气-油分离器的入口部分的实施例的示意性透视图。

具体实施方式

参照附图，其中，各个视图中相似的附图标记用于表示相似或相同的部件，图1示意性示出包括发动机12和进气组件14的发动机组件10。进气组件14可包括例如以串联布置方式布置的空气清洁器组件16、节流阀18和进气集流管20。节流阀18可布置在空气清洁器组件16和进气集流管20之间，并且可配置为选择地限制空气流22进入进气集流管20中。空气清洁器组件16可包括壳体、端口和/或可设置在节流阀18上游的管道。在一种配置中，空气清洁器组件16可包括例如具有足够孔隙率的空气过滤器24或其他结构，以在进气空气传送到进气集流管20之前从进气空气22过滤空气中的碎片。

发动机12可包括发动机气缸体30、气缸头32、油盘34和发动机气缸头端盖36。气缸体30可限定多个气缸膛38（显示了其中的一个），其中每一个气缸膛38具有布置其中的往复运动的活塞40。多个气缸膛38可以任何适当的方式布置，例如但不限于，V形发动机布置、直线发动机布置和水平相对的发动机布置以及使用顶置凸轮和气缸体内凸轮（cam-in-block）结构。

气缸头32、发动机气缸体30和往复运动的活塞40可配合来限定用于每一个相应气缸膛38的燃烧室42。另外，气缸头32可设置有一个或多个与燃烧室42处于选择性的流体连通中的进气通道44和排气通道46。进气通道44可用于将空气/燃料混合物从进气集流管20传送到燃烧室42。在空气/燃料混合物燃烧后（例如当由来自火花塞48的火花点燃时），排气通道46可将排气送出燃烧室42。

在发动机运转期间，活塞40的进气冲程可抽吸进气22通过空气清洁器组件16、经过节流阀18、通过进气集流管20和进气通道44并进入燃烧室42中，在所述燃烧室42中，燃料可经由燃料喷嘴（未示出）被引入。在活塞40的动力冲程期间，在燃烧室42中的空气/燃料混合物点燃之后，燃烧气体的一部分可在活塞40和发动机气缸体30之间通过（即漏气50），并且进入曲轴箱空间52中（曲轴箱空间52通常由发动机经由油盘34和发动机气缸体30限定）。由于漏气50包括未燃烧燃料的量和燃烧产物（例如水蒸汽），可期望避免使这些气体积聚在曲轴箱空间52中。因此，可使用曲轴箱强制通风系统（PCV系统）来将漏气50从曲轴箱52清除。

PCV系统可利用可主动将漏气50从曲轴箱空间52排出到进气系统14中的管道、通道和/或空间，在所述进气系统14中，漏气可最终通过排气通道46排出。更具体地，PCV系统可包括第一流体通道60，其可将曲轴箱空间52与由气缸头端盖36限定的空间62（即凸轮轴空间62）流体联接。如可意识到的，凸轮轴空间62可容纳一个或多个旋转凸轮轴64，其配置为平移一个或多个阀。

邻近凸轮轴空间62，PCV系统可包括空气-油分离器66，其通常限定分离器空间68。在一种配置中，分离器空间68可与凸轮轴空间62通过多个端口70流体联接。分离器空间68可通过第二流体管道72与进气集流管20流体联接。另外，曲轴箱空间52可与空气清洁器组件16通过第三流体管道74联接。根据发动机12的配置，第一流体管道60可例如为发动机12内的孔或通道，或可以是例如延伸在曲轴箱空间52和分离器66之间的管。

在正常操作期间（排除宽开口节流阀情况），发动机12的进气冲程可由于节流阀18部分阻挡进气流22而在进气集流管20中产生真空。该真空可从曲轴箱空间52通过凸轮轴空间62和分离器空间68抽吸漏气50，并且经由第一和第二流体管道60、72进入进气集流管20中。用于稀释漏气50的空气的一部分可通过第三流体管道74提供，该第三流体管道74可联接到节流阀18上游的空气清洁器组件16。这样，跨节流阀18的压力差可产生驱动力，其可使曲轴箱空间52主动通风。一个或多个喷嘴、限制器孔或阀80可与第二流体管道72共线定位，以在各种发动机运转条件下提供大体恒定的流动。同样，止回阀82可与第三流体管道74共线定位，以防止从曲轴箱空间52回流到空气清洁器组件16。

由于发动机振动、车辆的运动和活塞40的往复运动和/或曲轴90的旋转运动，容纳在曲轴箱空间52中的油92可在整个曲轴箱52的空间内被溅泼、起沫、雾化、喷雾和/或喷射。然后雾化/颗粒化的油以及进气22和漏气50可通过第一流体管道60而被抽吸出曲轴箱空间52进入凸轮轴空间62中。虽然雾化的油在凸轮轴空间62中有益于润滑各个运动部件（包括旋转曲轴64），但是期望在漏气50传送到进气系统14和燃烧室42之前从漏气50提取尽可能多的油92。为了实现该提取，分离器空间68可特别配置来将油92从流动的气体分离和去除，并且允许油92被排出而回到曲轴箱空间52中。例如，分离器66可包括延伸到分离器空间68中的可辅助将油从空气分离的一个或多个挡板（例如挡板94）、翅片或限制部。这些特征部可通过例如流动改向或沿流动路径产生变化的压力来辅助提取。例如，颗粒化油92的惯性可使油与挡板94或分离器60的壁中的一个碰撞。一旦与壁接触，则油92的表面张力可使其粘着到壁，在所述壁处其可随后朝向排水沟流掉（通过重力）。

在一种配置中，如图1中所示，分离器空间68可通过薄壁隔板100与凸轮轴空间62分隔，该薄壁隔板100可通过例如冲压的板件金属或注射成型的塑料构造。多个端口70可设置在空气-油分离器66的入口部分102处，而第二流体管道72可在出口部分104处被联接。由于跨节流阀18的压降，漏气50可被从入口部分102抽吸通过分离器空间68到达出口部分104。

图2提供空气-油分离器66的入口部分102的放大示意性剖视图。如图所示，多个入口端口70可由薄壁隔板100的带齿部的突出部形成，并且可延伸到分离器空间68中。多个入口端口70可至少包括第一入口端口110和第二入口端口112，其分别配置为将空气流114、116从凸轮轴空间62沿基本上相反的方向引导到分离器空间68中。更具体地，第一入口端口110可包括成角度的挡板118（即相对于隔板100成角度），其配置为沿基本上朝向分离器空间68的出口部分104取向的方向（即沿方向箭头122）通过端口开口120引导空气流114。相反地，第二入口端口112可包括成角度的挡板124（即相对于隔板100成角度），其配置为沿基本上远离分离器空间68的出口部分104取向的方向（即与方向箭头122相反）通过端口开口126引导空气流116。两个相应的端口开口120、126可间隔开距离128，该距离128通常限定湍流区130。

在湍流区130中，通过第一端口开口120的空气流114可与通过第二端口开口126的空气流116碰撞、掺杂和/或混合。由此产生的湍流可促使较小的油滴彼此合并为较大的滴，该较大的滴可更容易地从空气流114、116沉积出。换句话说，当入口110、112取向为使进入的空气彼此碰撞时，可提高分离器66的效率。该效率的提高可相应地导致较低的油耗，其中更多的油被再循环回到曲轴箱空间52，而不是被送入燃烧室42。

图3示意性示出了入口部分102的配置，其在操作中可类似于图2中所示的配置。如图3中所述，入口部分102包括第一入口端口110，其大体上将空气流114朝向分离器空间68的出口部分104引导（即沿方向箭头122）。另外，图3示意性示出第二和第三入口端口112、140，其每一个分别将空气流116背离出口部分104引导（即与方向箭头122相反）。湍流区130可由第一入口端口110和相应的第二和第三入口端口112、140之间的距离128限定。在湍流区130中，通过第一端口开口120的空气流114可与通过第二端口开口126和/或第三端口开口142的空气流116碰撞、掺混和/或混合。虽然大量的流动可被朝向分离器空间104的出口部分抽吸，但是来自各个端口110、112、140的空气流的掺混也可导致非层流/湍流空气模式144，其以较细的空气流线示意性示出。

虽然已经详细描述了实现本发明的最佳模式，但是熟悉本发明涉及的领域的人员将意识到实现本发明的在所附权利要求范围内的多种可替代设计和实施例。应可预期，包含在上面描述中或显示在附图中的所有内容应被解释为仅是示例性的，并且不用于限制。

Claims (10)

1.一种发动机组件，包括：

发动机，其限定燃烧室、凸轮轴空间和曲轴箱空间；

进气组件，其包括以串联布置方式布置的空气清洁器组件、节流阀和进气集流管，所述进气集流管与燃烧室流体联接，并且其中，节流阀布置在空气清洁器组件和进气集流管之间；

空气-油分离器，其流体联接在曲轴箱空间和进气集流管之间，该空气-油分离器限定分离器空间，该分离器空间配置为从流动通过该空间的空气提取油，并且包括：

第一入口端口，其配置为基本上沿第一方向引导第一空气流到分离器空间中；和

第二入口端口，其配置为基本上沿第二方向引导第二空气流到分离器空间中，该第二方向大体上与第一方向相反。

2.根据权利要求1所述的发动机组件，其中，第一入口端口和第二入口端口间隔开，以限定湍流区，并且其中，第一入口端口和第二入口端口位于湍流区的相对侧上。

3.根据权利要求2所述的发动机组件，其中，第一空气流和第二空气流配置为在湍流区内碰撞。

4.根据权利要求1所述的发动机组件，其中，分离器空间邻近凸轮轴空间，并且与凸轮轴空间通过隔板分隔；并且

其中，第一入口端口和第二入口端口中的每一个分别由隔板限定。

5.权利要求4所述的发动机组件，其中，所述第一入口端口包括第一挡板，所述第一挡板相对于隔板成角度布置，所述第二入口端口包括第二挡板，所述第二挡板关于所述隔板成角度布置；并且

其中，所述第一挡板和第二挡板分别突出到所述分离器空间中。

6.根据权利要求5所述的发动机组件，其中，所述第一入口端口限定第一孔，并且所述第二入口端口限定第二孔；

其中，所述第一孔和第二孔分隔开一距离；并且

其中，所述第一挡板和第二挡板从所述第一孔和第二孔向外布置。

7.根据权利要求6所述的发动机组件，其中，所述第一挡板将所述第一空气流引导通过所述第一孔，并且进入布置在所述第一孔和第二孔之间的湍流区中；并且

其中，所述第二挡板将所述第二空气流引导通过所述第二孔，并且进入所述湍流区中。

8.根据权利要求4所述的发动机组件，其中，所述空气-油分离器与所述凸轮轴空间通过所述第一和第二入口端口中的每一个流体联接；并且

其中，所述凸轮轴空间与所述曲轴箱空间通过第一流体管道流体联接。

9.根据权利要求8所述的发动机组件，其中，所述空气-油分离器与所述进气集流管通过第二流通管道流体联接。

10.根据权利要求9所述的发动机组件，其中，所述曲轴箱空间与所述空气清洁器组件通过第三流体管道流体联接。

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