CN104033209A - 曲轴箱强制通风系统 - Google Patents

Abstract

一种发动机组件，其包括发动机和进气组件。该发动机限定燃烧室和曲轴箱，且进气组件包括和燃烧室流体连通的进气歧管。该发动机可设置有空气-机油分离器，且该空气-机油分离器限定分离器体积、入口和出口，其中入口和出口中的每一个都和分离器体积成流体连通。空气-机油分离器的入口设置为和曲轴箱流体连通，而空气-机油分离器的出口设置为和进气歧管成流体连通。该空气-机油分离器还包括内表面，该内表面邻接且围绕分离器体积，且限定多个凹陷部，且每一个凹陷部都相应地配置为保持相应体积的流体。

Description

曲轴箱强制通风系统

技术领域

本发明总体地涉及一种曲轴箱强制通风系统，其具有空气-机油分离器，或配置为发动机窜气中获取机油。

背景技术

在发动机运行期间，燃烧气体可在汽缸和相应的活塞环中泄漏，并进入发动机曲轴箱。漏出的燃烧气体通常被称为窜气，且通常包括进气、未燃烧燃料、排气、油雾、和水蒸气。在曲轴箱通风和将窜气再循环至发动机的进气侧的尝试中，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，且进气组件包括和燃烧室流体连通的进气歧管。发动机可设置有空气-机油分离器，且其可限定分离器体积、入口和出口，其中入口和出口中的每一个都和分离器体积成流体连通。

空气-机油分离器的入口可设置为和曲轴箱流体连通，而空气-机油分离器的出口可设置为和进气歧管成流体连通。类似地，空气-机油分离器还可包括排出部，其配置为允许分离出的机油返回至曲轴箱。在一种构造中，排出部可为重力供给的。

该空气-机油分离器包括邻接且围绕所述分离器体积的内表面。内表面限定多个凹陷部，其每一个被配置为保持对应体积的流体。多个凹陷部中的每一个都可被配置为阻止其相应体积的流体自由流动至排出部。以该方式，多个凹陷部保持跨空气-机油分离器的内表面的最少量平均表面湿度。此外，多个凹陷部中的每一个具有在1mm至10mm之间的平均直径。

该空气-机油分离器还可包括从内表面延伸进入分离器体积中的一个或多个挡板。每一个挡板可限定多个孔，该多个孔可辅助将气溶胶机油颗粒从流动的空气中分离出。

该发动机还可包括发动机缸体、汽缸盖、机油盘、和汽缸盖罩，且空气-机油分离器可布置在由汽缸盖和汽缸盖罩部分限定的体积中。

进气组件可包括和进气歧管连通的节气门。节气门可配置为选择性地控制进入进气歧管的空气流。此外，进气组件可包括和节气门流体连通、且位于其上游的空气清洁器。

以类似的方式，一种从发动机窜气中分离机油的方法可包括：将窜气从发动机的曲轴箱排出至空气-机油分离器；使得窜气通过由空气-机油分离器限定的分离器体积，该空气-机油分离器具有和分离器体积邻接且围绕其的内表面；和将窜气从分离器体积排出至发动机的进气歧管。如上所述，空气-机油分离器的内表面可限定多个凹陷部，其每一个被配置为保持对应体积的流体。

当结合附图时，本发明的上述特征和优势以及其他特征和优势从下文中用于实施本发明的最佳模式的详尽描述中是轻易地明显的。

附图说明

图1是和发动机组件运行的曲轴箱强制通风系统的示例性局部截面视图。

图2是空气-机油分离器的示意透视图。

具体实施方式

参见附图，其中相似的附图标记被用于表明各个视图中相似或相同的构件，图1示意地示出了发动机组件10，其包括发动机12和进气组件14两者。进气组件14可示例性地包括串联地布置的空气清洁器组件16、节气门18、和进气歧管20。节气门18可布置在空气清洁器组件16和进气歧管20之间，且可配置为选择地限制进入进气歧管20的空气流22。空气清洁器组件16可包括可定位在节气门18上游的管道和/或口、壳体。在一种构造中，空气清洁器组件16可示例性地包括具有用于在进气空气22进入进气歧管20之前从其中滤去空气携带的碎屑的足够的有孔性或其他的构造。

发动机12可包括发动机缸体30、汽缸盖32、机油盘34、和发动机汽缸盖罩36。发动机缸体30可限定多个汽缸孔38（示出了其中一个），其中每一个汽缸孔38都具有布置在其中的往复运动的活塞40。该多个汽缸孔38可以任何合适的方式布置，例如但不限于，V形发动机布置、直列发动机布置、和水平对置发动机布置，以及使用上方凸轮和缸体中凸轮的构造。

汽缸盖32和汽缸缸体30以及往复运动活塞40可协作以为每一个相应的汽缸孔38限定燃烧室42。此外，汽缸盖32可提供一个或多个进气通道44和排气通道46，该进气通道和排气通道与燃烧室42成选择性流体连通。进气通道44可用于将油气混合物传输从进气歧管20传输至燃烧室42。在油气混合物燃烧后(例如在被来自火花塞48的火花点燃时），排气通道46可将排气输送出燃烧室42。

在发动机操作期间，活塞40的进气冲程可抽取进气空气22通过空气清洁器组件16、通过节气门17、通过进气歧管20和进气通道44、且进入燃烧室42，在燃烧室中可经由燃料喷射器（未示出)引入燃料。在活塞40的做功冲程中，在燃烧室42中的油气混合物点燃后，一部分燃烧气体可通过活塞40和发动机缸体30（即，窜气50），并进入曲轴箱体积52（曲轴箱体积52由发动机12经由机油盘34和发动机缸体30总体地限定）。由于窜气50包括一定量的未燃烧燃料和燃烧产物（诸如水蒸气），可能希望避免这些气体积聚在曲轴箱体积52中。因此，可将曲轴箱强制通风系统（PCV系统）用于将窜气50从曲轴箱体积52清除。

PCV系统可使用管道连接、通道、和/或体积，其可主动地将窜气50从曲轴箱排出到就进气系统14，在进气系统中其最终可经由排气通道46排出。更具体地，PCV系统可包括可将曲轴箱体积52和由汽缸盖罩36限定的体积62（即，“凸轮轴体积62”）流体地联接。如可理解的，凸轮轴体积62可包括一个或多个旋转的凸轮轴64，其可配置为平移一个或多个阀。

邻近于凸轮轴体积62，PCV系统可包括空气-机油分离器66，其总体地限定分离器体积68。在一种构造中，分离器体积68可通过多个口70与凸轮轴体积62流体地联接。分离器体积68可通过第二流体管道72与进气歧管20流体地联接。附加地，曲轴箱体积52可通过第三流体管道74与空气清洁器组件16流体地联接。取决于发动机12的构造，第一流体管道60可示例性地为发动机12内的孔或沟道，或可示例性地为在曲轴箱体积52和分离器66之间延伸的管道。

在正常操作期间（除了节气门敞开的情形之外），发动机12的进气冲程可在进气歧管20中产生真空，这是因为节气门18部分地挡住了进气空气流22。该真空可从曲轴箱体积52抽取窜气50通过凸轮轴体积62和分离器体积68两者，且经由第一和第二流体管道60、72进入进气歧管20。可经由第三流体管道74供给用于稀释窜气50的一部分空气，该第三流体管道可联接至位于节气门18上游的空气清洁器组件16。由此，跨节气门18的压差可产生可主动地排放曲轴箱体积52的原动力。一个或多个喷嘴、限制器孔、或阀80可布置为与第二流体管道72对齐，以在各种发动机操作条件下提供大致恒定的流。类似地，单向阀82可布置为第三流体管道74对齐，以阻止从曲轴箱体积52至空气清洁器组件16的逆流。

由于发动机振动、车辆的运动、活塞40的往复运动、和/或曲轴90的旋转运动，保持在曲轴箱体积52内的机油92可能在曲轴箱体积52的整个体积中飞溅、泡沫化、雾化、油雾化和/或溅散。雾化/颗粒化的机油和进气空气22以及窜气50一起，可继而从曲轴箱体积52抽出，经由第一流体管道60进入凸轮轴体积62。尽管雾化的机油可在凸轮轴62中对于润滑各种移动部件（包括旋转凸轮轴64）是有利的，可能希望在气体50流入进气系统14和燃烧室42之前获取尽可能多的机油92。

图2示出了可用于该发动机组件10的空气-机油分离器66的一个实施例。如所示，分离器66的内表面100可总体地限定分离器体积68。分离器可包括和曲轴箱体积52和/或凸轮轴体积62流体地连通的多个进气口70，且可包括和进气系统14连通的一个或多个出气口102。罩110可布置在空气-机油分离器66的示出的部分之上，以形成在进气口70和出气口102之间基本闭合的沟道。附加地，一个或多个重力供给排出部104可和分离器体积68连通，且可允许分离出的机油92流出空气-机油分离器66，且流回曲轴箱52。

为了促进机油92流出至排出部104，在安装至发动机10时（即，当在车辆中的可操作位置中时），空气-机油分离器66可布置为相对于水平面108成倾斜角度106(“水平面”定义为和重力矢量垂直的平面）。这样的布置可包括布置在V类型发动机布置（即，其中两排发动机汽缸以相对于彼此的角度布置）汽缸盖罩中的空气-机油分离器66。

为了完成希望的机油获取，分离器体积68可特别地配置为将机油从流动的窜气50中分离且移除，且允许机油92排回曲轴箱体积52中。示例性地，分离器66可包括一个或多个挡板(例如，挡板94）、翅片、或延伸进入可辅助将机油从空气分离的分离器体积68的限制部。这些特征部可例如通过流的重新引导或通过产生沿流动路径变动的压力而辅助机油获取。

如总体地在图2中所示，在一种构造中，挡板94可限定窜气50可通过其的多个孔112。跨挡板/孔94、112的压差可使得任意悬浮的机油92在离开挡板时雾化/颗粒化，这可促进最终的分离。类似地，颗粒状机油92的惯性可使得机油撞上分离器60的内表面100或挡板94中的一个。一旦和壁接触，机油92的表面张力将使得其粘附至表面100，且可继而（经由重力）朝向排出部流出。

已经发现当内表面100被机油92湿润时，空气-机油分离器66的效率增加。将预见该湿润和未湿润的表面相比促进了机油气溶胶和壁之间的更佳的附着。实验测试已经通过见证分离器效率随时间的增加且通过将初始地湿润的分离器和初始地干的分离器进行比较而验证了该改进。但是，难点在于发动机10在较长的时间阶段中是关闭的，任意湿的机油将具有使得从分离器66排出的趋势。

因此，如图2中进一步所示，内表面100可包括多个凹陷部120，其每一个被配置为在正常操作期间保持一体积的机油（即，每一个相应的凹陷部120被配置为阻止相应的机油自由流动至排出部104）。以该方式，通过将机油保持在每一个相应的凹陷部120中，内表面100可保持等于全部多个凹陷部120的全部的总表面积的最低表面湿度。

在一种构造中，可使用冲压模在制成空气-机油分离器66的剩余部分的同时形成每一个凹陷部120（假设其为金属构造）。替换地，每一个凹陷部120可在用于形成空气-机油分离器66的剩余部分的注射成型过程中模制在位（假设其为聚合物构造）。为了制造的简单，每一个凹陷部可具有大致球形或大致类椭球形表面轮廓。在任一种情形中，平均直径可在约1mm至约10mm之间。在其他的构造中，可使用不同的凹陷部轮廓，示例性且非限制性地，诸如立方凹陷部轮廓和/或锥形凹陷部轮廓。如可理解的，该多个凹陷部120必须被设置在在最终安装在车辆中之后基本向下朝向的表面上。类似地，倾斜角度106可小于约60度，从而相应的凹陷部中的每一个都能够保持器相应体积的机油，且同时阻止机油自由流动至排出部。

尽管已经详尽描述了用于执行本发明的最佳模式，熟悉和本发明相关的领域的技术人员将识别出用于在所附的权利要求的范围中用于执行本发明的各种可替换的设计和实施例。全部的方向性标示（例如，上、下、向上、向下、左、右、向左、向右、以上、以下、垂直、和水平）仅用于辅助读者理解本发明的标示作用，而不形成特别是对本发明的位置、取向或使用的限制。应将包含在上述描述或在所附的附图中示出的全部主体理解为仅为示意性的，而非限制性的。

Claims (10)

1.一种发动机组件，包括：

发动机，其限定燃烧室和曲轴箱；

进气组件，其包括进气歧管，该进气歧管和燃烧室成流体连通；和

空气-机油分离器，其限定分离器体积且进一步限定与该分离器体积流体连通的出口和入口，所述空气-机油分离器的入口与曲轴箱成流体连通，而所述空气-机油分离器的出口与进气歧管成流体连通；和

其中，所述空气-机油分离器包括邻接且围绕所述分离器体积的内表面；且

其中，所述空气-机油分离器的内表面限定多个凹陷部，该多个凹陷部的每一个被配置为保持对应体积的流体。

2.如权利要求1所述的发动机组件，其中所述空气-机油分离器包括排出部；和

其中所述多个凹陷部中的每一个都被配置为阻止其相应体积的流体自由流动至排出部。

3.如权利要求1所述的发动机组件，其中所述空气-机油分离器还包括从所述内表面延伸进入所述分离器体积中的挡板。

4.如权利要求3所述的发动机组件，其中所述挡板限定了多个孔。

5.如权利要求1所述的发动机组件，其中所述发动机包括发动机缸体、汽缸盖、机油盘、和汽缸盖罩；和

其中所述空气-机油分离器布置在由所述汽缸盖和所述汽缸盖罩部分地限定的体积中。

6.如权利要求1所述的发动机组件，其中所述多个凹陷部中的每一个都各自被配置为保持一体积的流体，以跨所述空气-机油分离器的内表面保持最少量的平均表面湿度。

7.如权利要求1所述的发动机组件，其中所述进气组件包括与所述进气歧管连通的节气门，且

其中，所述节气门配置为选择性地控制进入进气歧管的空气流。

8.如权利要求1所述的发动机组件，其中所述多个凹陷部中的每一个都具有在1mm至10mm之间的平均直径。

9.一种从发动机窜气分离机油的方法，包括：

从发动机的曲轴箱排出窜气进入空气-机油分离器；

使得该窜气流动通过由空气-机油分离器限定的分离器体积，该空气-机油分离器具有邻接且围绕分离器体积的内表面；和

将所述窜气从分离器体积排出进入发动机的进气歧管；和

其中所述空气-机油分离器的内表面限定多个凹陷部，该多个凹陷部的每一个被配置为保持对应体积的流体。

10.如权利要求9所述的方法，其还包括阻止布置在所述多个凹陷部的每一个中的流体自由流动至排出部。