CN104033210A - 用于两汽缸发动机的曲轴箱强制通风系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机组件，其包括两汽缸发动机、进气组件和空气-油分离器。两汽缸发动机限定第一缸膛、第一燃烧室、第二缸膛、第二燃烧室和曲轴箱容室。发动机进一步包括设置在第一缸膛内的第一活塞和设置在第二缸膛内的第二活塞。进气组件包括进气集管，所述进气集管与第一和第二燃烧室的每一个流体连通，空气-油分离器限定分离器容室且与曲轴箱容室和进气集管中的每一个流体连通。第一和第二活塞的往复、同步运动操作为从曲轴箱容室穿过分离器容室排出气体到进气集管中。

Description

用于两汽缸发动机的曲轴箱强制通风系统

技术领域

本发明涉及用于两汽缸发动机的曲轴箱强制通风系统。

背景技术

在发动机操作期间，燃烧气体可能在汽缸和相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漏气，且通常包括进气空气、未燃烧的燃料、排气、油雾和水蒸气。为了使曲轴箱通风并使得漏气再循环到发动机的进气侧，可以使用曲轴箱强制通风（PCV）系统。

发明内容

发动机组件包括两汽缸发动机、进气组件和空气-油分离器。两汽缸发动机限定第一缸膛、第一燃烧室、第二缸膛、第二燃烧室和曲轴箱容室。发动机进一步包括设置在第一缸膛内的第一活塞和设置在第二缸膛内的第二活塞。

进气组件包括以串联布置方式设置的空气清洁器组件、节流阀和进气集管，其中所述进气集管与第一和第二燃烧室中的每一个流体连通。曲轴箱容室可通过第一流体管道与进气集管流体地联接，且可通过第二流体管道与空气清洁器组件联接。

第一和第二活塞朝向下死点位置的同步运动操作为将气体从曲轴箱容室强制地排出到进气集管。相反地，第一和第二活塞朝向上死点的同步运动操作为强制地从空气清洁器组件抽吸气体进入曲轴箱容室。

空气-油分离器可沿第一流体管道流体地设置在曲轴箱容室和进气集管之间。空气-油分离器可以配置为从排出气体中获取油，所述排出气体从曲轴箱容室流到进气集管。

第一止回阀可以沿第一流体管道流体地设置在曲轴箱容室和进气集管之间，使得其限制流体流从进气集管流动进入曲轴箱容室。类似地，第二止回阀可沿第二流体管道流体地设置在曲轴箱容室和进气组件之间。第二止回阀可限制流体流从曲轴箱容室流动进入进气组件。

节流阀配置为选择性地限制空气流从空气清洁器组件到进气集管。跨节流阀的压力差可由此操作为自然地从曲轴箱容室抽吸气体进入进气集管。

当结合附图时，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变得显而易见。

附图说明

图1是通过两汽缸发动机组件操作的曲轴箱强制通风系统的示意性局部剖视示意图，其中两个活塞正接近上死点位置；

图2是通过两汽缸发动机组件操作的曲轴箱强制通风系统的示意性局部剖视示意图，其中两个活塞正接近下死点位置。

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示意性示出了发动机组件10，其包括发动机12和进气组件14二者。进气组件14可包括例如以串联布置方式设置的空气清洁器组件16、节流阀18和进气集管20。节流阀18可设置在空气清洁器组件16和进气集管20之间，且可配置为选择性地限制空气流22进入进气集管20。空气清洁器组件16可包括可位于节流阀18上游的壳体、端口和/或管道。在一种配置中，空气清洁器组件16可包括，例如，空气过滤器24，该空气过滤器具有足够的孔隙率或其他结构，以在进气空气22进入进气集管20之前将空气携带的碎屑从所述进气空气22过滤。

发动机12可通常包括发动机缸体、汽缸盖、油盘和发动机汽缸盖罩。发动机12可以是两汽缸发动机，其限定第一汽缸/缸膛30和第二汽缸/缸膛32。汽缸30、32的每一个可包括设置于其中的相应的往复运动的活塞34。汽缸30、32可以以任何适当方式布置，比如，非限制性地，V型发动机布置、直列型发动机布置和水平对置发动机布置，以及使用上顶置式凸轮（overhead cam）和整体式凸轮（cam-in-block）构造。

发动机12可限定用于每一个相应的汽缸30、32的燃烧室36。另外，一个或多个进气通道38和排气通道40可与每一个燃烧室36选择性地流体连通。每一个进气通道38可用来将空气/燃料混合物从进气集管20传送到相应的燃烧室36。在空气/燃料混合物燃烧（比如当通过来自火花塞42的火花点火时）之后，排气通道40可运送排气离开燃烧室36。

图1和2示出了发动机12操作的两个阶段。如图所述，图1示出了处于排气冲程的第一汽缸30，和处于压缩冲程的第二汽缸。类似地，图2示出了处于进气冲程的第一汽缸30，和处于做功冲程的第二汽缸32。如图所示，活塞34可以一致地运动，但是仅一个可以在给定时间燃烧燃料（即，在图1中两个活塞可以同步地朝向上死点运动，在图2中两个活塞可以同步地朝向下死点运动）。

在进气冲程过程中，活塞34的运动可抽吸进气空气22通过空气清洁器组件16，经过节流阀18，通过进气集管20和进气通道38，并进入燃烧室36，在燃烧室36中燃料可经由燃料喷射器（未示出）被引入。在活塞34的做功冲程过程中，如图2所示，在空气/燃料混合物在燃烧室36中点燃之后，燃烧气体的一部分可以经过活塞34和发动机12/缸膛32之间（即漏气50）并进入曲轴箱容室52（曲轴箱容室52通常通过发动机12经由油盘和发动机缸体限定）。因为漏气50包括一定量的未燃烧燃料以及燃烧产物（比如水蒸气），因此可能希望避免这些气体在曲轴箱容室52内聚积。因此，曲轴箱强制通风系统（PCV系统）可用来将漏气50从曲轴箱容室52迫出。

PCV系统可利用导管、管道和/或容室来有效地将漏气50从曲轴箱容室52放出到进气系统14，在进气系统14中漏气最终经由排气通道40排出。更具体地，PCV系统可包括第一流体管道60，其将曲轴箱容室52与空气-油分离器62流体地联接，所述空气-油分离器62通常限定分离器容室64。分离器容室64还可通过第二流体管道66与进气集管20流体地联接。止回阀68可与第一流体管道60或第二流体管道66共线设置，且可配置为仅允许从曲轴箱容室52进入进气集管20的单向流动。

PCV系统可进一步包括第三流体管道70，其可将曲轴箱容室52与由汽缸盖罩部分地限定的容室72（即“凸轮轴容室72”）联接。如可以理解的，凸轮轴容室72可容纳一个或多个旋转的凸轮轴，所述凸轮轴配置为转换一个或多个阀。类似地，第四流体管道74可联接凸轮轴容室72与空气清洁器组件16，或位于节流阀18之前的进气系统14的任何其他点。在一种配置中，第四流体管道74可仅在一个端部处放出到通常的大气（即不与任何部件联接）。止回阀76可与第三流体管道70或第四流体管道74共线设置，且可配置为仅允许从空气清洁器16或大气到曲轴箱容室52中的单向流动。

尽管凸轮轴容室72被显示为流体地设置在空气清洁器16和曲轴箱容室52之间，但是在其他配置中，其可以流体地设置在空气-油分离器62和曲轴箱容室52之间（即与第一流体管道60共线）。另外，流体管道中的任一个可通过外部管或软管提供，或可以通过发动机12的一部分内的内部导管提供。

本设计可具有两种一般的操作模式，其可以同时工作，以使曲轴箱容室52强制通风和自然通风。自然风通常可由节流阀18产生。在常规操作期间（除了节流阀全开的情况），由于部分地阻挡进气空气流22的节流阀18，发动机12的进气冲程可以在进气集管20中产生真空。这样的真空可以经由第一和第二流体管道60、66从曲轴箱容室52抽吸漏气50通过分离器容室64，并进入进气集管20。用来稀释漏气50的空气的一部分可经由第三和第四流体管道70、74被供应，所述第三和第四流体管道70、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的压力差可产生使曲轴箱容室52自然通风的原动力。

曲轴箱容室52的强制通风可通过往复、同步的活塞运动产生。如上所述，两汽缸发动机中的两个活塞34通常一起运动。这样的往复、同步运动，以及第一和第二止回阀68、76的配置一起，可产生泵作用，该泵作用强制地稀释漏气50并将漏气50从曲轴箱容室52排出。图1和2大致示出了这样的强制泵效应。

图1中，两个活塞34每一个都朝向上死点位置运动，如通过运动箭头80大致示出的。这样的运动使得曲轴箱容室52的尺寸扩大，且促进新鲜空气82被抽吸进入曲轴箱容室52。在该例子中，第一止回阀68配置为阻挡空气流进入曲轴箱容室52，然而，第二止回阀76构造为允许这样的气流。这样，当曲轴箱容室52的尺寸扩大时，新鲜空气82从空气清洁器16/大气被抽吸进入曲轴箱容室52。

在图2中，两个活塞34每一个都朝向下死点位置运动，如通过运动箭头84大致示出的。这样的运动使得曲轴箱容室52的尺寸缩小，且促进空气86从曲轴箱容室52被排出。在该例子中，第二止回阀76颠倒并阻挡空气流离开曲轴箱容室52，然而，第一止回阀68允许这样的气流。这样，当曲轴箱容室52的尺寸缩小时空气82和漏气50被从曲轴箱容室52排入空气-油分离器62（沿流动箭头86）并最终进入进气集管20。这样，活塞34的往复同步运动可产生使曲轴箱容室52强制通风的原动力。

由于发动机振动、发动机12的原始运动（raw motion）、活塞34的往复运动和/或曲轴（未示出）的旋转运动，因此容纳在曲轴箱容室52中的油90可能在整个曲轴箱容室52内喷溅、起泡沫、雾化、起雾和/或喷射。雾化/微粒状的油，以及新鲜的进气空气82和漏气50，可共同流出曲轴箱容室52。尽管雾化的油可能在曲轴箱容室52内有利于润滑和/或冷却各种部件，但是希望的是，在排出气体86通到进气系统14和燃烧室36之前从排出气体86获取尽可能多的油90。

为了实现所希望的油的获取，分离器容室64可特别地配置为将油90从流动的排出气体86分离和去除，并允许油90滴回曲轴箱容室52中。例如，分离器62可包括一个或多个挡板（例如挡板92）、翅片或限制器，其延伸进入分离器容室64，并可辅助从空气分离油。这些特征可以例如通过流动转向或通过沿流动路径产生变化的压力而有助于油的获取。

在一种配置中，挡板92可限定多个孔，排出气体86必须经过所述孔。跨挡板/孔92的压力差可以使得任何悬浮的油90在离开挡板92时雾化/起雾，这可以促进最终的分离。类似地，微粒状的油90的惯性可能导致油与挡板92、壁或分离器62的其他内表面碰撞。一旦与壁/表面接触，油90的表面张力可以使得其粘附到该表面，在该表面处油可以随后朝向排放装置滴落（通过重力）。

尽管空气-油分离器62被显示为邻近地联接到发动机12，但应理解其可以在发动机12旁边、并入在发动机12内或甚至设置在凸轮轴容室72内。最后，一个或多个喷嘴94、限流孔或阀可与PCV系统共线定位，以在各种发动机操作条件范围内提供大致恒定、受限的流动。

尽管已经对实现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、垂直和水平）仅用于标识的目的，以帮助阅读者理解本发明，但不产生限制，尤其是对位置、方位或对本发明使用方面的限制。目的是，包含在上面描述中或显示在附图中的所有内容应该解释为仅是说明性，而不是解释为限制性。

Claims (10)

1.一种发动机组件，其包括：

两汽缸发动机，限定第一缸膛、第一燃烧室、第二缸膛、第二燃烧室和曲轴箱容室，所述发动机进一步包括设置在第一缸膛内的第一活塞和设置在第二缸膛内的第二活塞；

进气组件，包括进气集管，进气集管与第一和第二燃烧室中的每一个流体连通；和

空气-油分离器，限定分离器容室，且与曲轴箱容室和进气集管中的每一个流体连通；

其中组件配置为使得，第一和第二活塞的往复、同步运动操作为强制地从曲轴箱容室穿过分离器容室排出气体并使气体进入进气集管。

2.如权利要求1所述的发动机组件，其中曲轴箱容室与进气组件流体地联接；且

其中第一和第二活塞的往复、同步运动操作为强制地从进气组件抽吸空气进入曲轴箱容室。

3.如权利要求2所述的发动机组件，其进一步包括：

第一止回阀，流体地设置在曲轴箱容室和进气集管之间，第一止回阀配置为限制流体流从进气集管进入曲轴箱容室；和

第二止回阀，流体地设置在曲轴箱容室和进气组件之间，第二止回阀配置为限制流体流从曲轴箱容室进入进气组件。

4.如权利要求1所述的发动机组件，其中进气组件进一步包括空气清洁器组件和节流阀；

其中空气清洁器组件、节流阀、进气集管以及第一和第二燃烧室的每一个以串联布置方式设置；

其中节流阀配置为选择性地限制空气流从空气清洁器组件到进气集管；和

其中曲轴箱容室与空气清洁器组件流体地联接。

5.如权利要求4所述的发动机组件，其中空气清洁器组件与进气集管之间的压力差操作为，从曲轴箱容室自然地抽吸气体穿过分离器容室并进入进气集管。

6.如权利要求4所述的发动机组件，其中第一和第二活塞的往复、同步运动操作为强制地从空气清洁器组件抽吸空气进入曲轴箱容室。

7.如权利要求1所述的发动机组件，其中空气-油分离器配置为从曲轴箱容室流至进气集管的排出气体中获取油。

8.如权利要求1所述的发动机组件，其中发动机进一步限定流体地联接在曲轴箱容室和进气组件之间的凸轮轴容室。

9.一种发动机组件，其包括：

两汽缸发动机，限定第一缸膛、第一燃烧室、第二缸膛、第二燃烧室和曲轴箱容室，所述发动机进一步包括设置在第一缸膛内的第一活塞和设置在第二缸膛内的第二活塞；

进气组件，包括以串联布置方式设置的空气清洁器组件、节流阀和进气集管，所述进气集管与第一和第二燃烧室中的每一个流体连通；

其中曲轴箱容室通过第一流体管道与进气集管流体地联接，且其中曲轴箱容室通过第二流体管道与空气清洁器组件联接；和

其中组件配置为使得，第一和第二活塞的往复、同步运动操作为主动地从曲轴箱容室排出气体到进气集管。

10.如权利要求9所述的发动机组件，进一步包括空气-油分离器，其沿第一流体管道流体地设置在曲轴箱容室和进气集管之间；且

其中空气-油分离器配置为从排出气体中获取油，所述排出气体从曲轴箱容室流到进气集管。