CN104074635B - 内燃机串气再循环系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种内燃机串气再循环系统，可以包括：包括燃烧室的汽缸、将从燃烧室泄露的串气再循环至燃烧室的通风通道、吸收并压缩外部空气并供应压缩空气的压缩机、以及连接压缩机和汽缸以将压缩空气与串气混合的供应通道。

Description

内燃机串气再循环系统

相关申请交叉引用

本申请要求2013年3月27号提交的韩国专利申请No.10-2013-0032948的优先权，该申请的全部内容通过引用结合于此用于所有目的。

技术领域

本发明涉及一种内燃机串气再循环系统，特别涉及一种通过将从压缩机排出的高温压缩空气供应到油盘或者摇臂盖来提高串气温度的内燃机串气再循环系统。

背景技术

通常，车辆中用作动力源的内燃机等等包括构成具有预定体积燃烧室的汽缸、在燃烧室中往复运动的活塞、将活塞往复运动转换成旋转运动的曲柄机构、安装于汽缸顶部的摇臂盖(或者汽缸盖罩)以及安装于汽缸底部并容纳润滑油的油盘等。

在内燃机中，燃料和空气流入燃烧室，然后燃料和空气的混合物被压缩和爆炸，因此，活塞执行往复运动且活塞的往复运动通过曲柄机构转换成旋转运动以产生驱动车辆所需的旋转动力。

当内燃机运行时，一些未燃烧气体在压缩冲程中泄漏到摇臂盖或者油盘而一些燃烧气体在膨胀冲程中泄漏到摇臂盖或者油盘。上述泄漏的串气使存储在油盘中的润滑油劣化或者腐蚀内燃机的内部。

当对内燃机有害的串气排出到大气中，会导致空气污染。因此，在内燃机中采用从内燃机中取出串气、将其再循环并再燃烧的串气再循环系统。

相关技术中的串气再循环系统主要使用封闭式曲轴箱通风(下文简称为CCV)或者强制式曲轴箱通风(下文简称为PCV)，而这样一个系统包括通风通道，以将摇臂盖或者油盘与内燃机的进气系统(例如稳压箱)连接，由此将泄漏到摇臂盖或者油盘的串气通过通风通道引导至内燃机的进气系统。

CCV包括外壳，流入口，排气口，排液口等等，所述外壳包括分离串气中含有的油的过滤器，所述流入口允许泄漏到内燃机曲轴箱的串气流入到所述外壳中，所述排气口允许通过流入口流入的串气在油通过过滤器过滤后排到内燃机的进气系统，所述排液口允许通过过滤器过滤的油排泄到油盘。

然而，当采取包括相关技术的CCV的串气再循环系统的车辆在气候非常冷的地方运行时，由于外部空气温度低，由于串气中含水等等原因而会产生冻结现象或者雪坭，因此，串气可能不会顺利地再循环。

为了对减少冻结现象或者雪坭的发生的顾虑，某些情况下会降低串气通道的长度、增加通道的直径或者使用绝热材料，但是这些方法并不有效。

公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面旨在提供一种内燃机串气再循环系统，所述内燃机串气再循环系统通过避免由于串气过度冷却而导致的CCV冻结现象和雪坭、通过将从涡轮增压器的压缩机排出的高温压缩空气供应到油盘或者摇臂盖并且将供应的压缩空气与串气混合来适当提高串气温度，以允许串气能够顺利再循环。

本发明的一个方面中，内燃机串气再循环系统可以包括：包括燃烧室的汽缸、将从燃烧室泄露的串气再循环至燃烧室的通风通道、吸收并压缩外部空气并供应压缩空气的压缩机、以及连接压缩机和汽缸以将压缩空气与串气混合的供应通道。

所述汽缸连接到吸入外部空气的第一进气通道，所述压缩机通过第二进气通道连接汽缸，以及所述供应通道从第二进气通道分出以与汽缸连接。

所述汽缸可以包括容纳有润滑油的油盘和摇臂盖，且所述供应通道将第二进气通道连接至摇臂盖或者油盘的顶部。

所述第一进气通道和第二进气通道之间连接有中间冷却器且中间冷却器配置成冷却压缩空气，而所述供应通道在压缩机和中间冷却器之间连接至第一进气通道。

所述第一进气通道内安装有稳压箱，曲轴箱连接至汽缸和油盘，且通风通道将曲轴箱与稳压箱连接。

涡轮通过利用从燃烧室排出的废气的压力而旋转，其中压缩机与涡轮同轴连接以被涡轮驱动。

所述系统可以进一步包括安装于燃烧室的排气通道内的涡轮，所述涡轮通过利用从燃烧室排出的废气的压力而旋转，以将外部空气吸入到第二进气通道中。

所述系统可以进一步包括安装在所述供应通道里以打开和闭合所述供应通道的控制阀，以及控制所述控制阀的电子控制单元。

所述系统可以进一步包括温度传感器，所述传感器安装至第二进气通道以检测通过压缩机吸入的外部空气的温度，其中所述电子控制单元通过脉冲宽度调制(PWM)控制依据温度传感器检测到的外部空气温度来控制所述控制阀。

当外部空气温度等于或低于-25℃、或者等于或低于预定温度的时候，所述电子控制单元控制所述控制阀。

所述控制阀可以包括电磁阀。

所述系统可以进一步包括检测曲轴箱的内部压力的压力传感器，其中所述电子控制单元通过PWM控制依据曲轴箱的内部压力来控制所述控制阀。

所述电子控制单元通过控制阀的PWM控制来控制油盘内容纳的润滑油的更新周期。

根据本发明的示例性实施例，串气再循环系统将从涡轮增压器的压缩机排放的高温清洁压缩空气吹送至油盘或者摇臂盖从而与串气混合，因此，当车辆在气候非常冷的地方运行时，通过提高串气温度，能够有效减少由于冷外部空气温度引起CCV冻结或者雪坭的顾虑。

进一步地，被吹送至油盘或者摇臂盖的清洁压缩空气俘获污染物质(例如存在于油盘的水分或者燃料颗粒)，或者从燃烧室产生的废弃物质，并在污染物质被吸收进入油盘的润滑油中之前，迅速地将污染物质排出到CCV，以防止润滑油被污染物质污染，由此延长润滑油的更新周期和使用寿命。

通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实施方式，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将变得清楚或更为具体地得以说明。

附图说明

图1为根据本发明示例性实施例的内燃机串气再循环系统的配置图。

应理解的是，附图呈现了说明本发明基本原理的各个特征的一定程度的简化表示，从而不一定是按比例绘制的。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和外形将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。

在附图中，附图标记在全部的几个附图中表示本发明的相同或者等同的部分。

具体实施方式

现在将详细地参考本发明的各个实施例，这些实施例的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施例相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施例。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施例，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等效形式及其它实施例。

下面将参照附图具体描述本发明的一个示例性实施例。

内燃机包括多个汽缸10，每个汽缸具有燃烧室。容纳润滑油的油盘20连附至汽缸10的底部而摇臂盖30安装在汽缸10的顶部上。

进气歧管40和排气歧管50中的每一个连接到汽缸10的顶部，进气歧管40将外部空气供应给燃烧室，排气歧管50将燃烧室中燃料燃烧产生的废气从燃烧室排出。

活塞12安装于汽缸10内，从而在燃烧室内往复运动。

供应外部空气的第一进气通道60连接至进气歧管40，而稳压箱70安装于第一进气通道60内。

通风通道80连接至覆盖汽缸10的曲轴箱14以便于再循环串气至燃烧室，所述串气从汽缸10的燃烧室泄露。

通风通道80可以将曲轴箱14和稳压箱70相互连接。

封闭式曲轴箱通风(CCV)安装于通风通道80内，以便于滤除通过通风通道80在稳压箱70中再循环的串气中所含的油。

CCV滤除串气中所含的油颗粒并且将滤除的油颗粒再循环至油盘20，而通过CCV滤除油的串气由于顺序通过通气通道80、稳压箱70和进气歧管而再循环至燃烧室。

通风通道80除了连接至稳压箱70外还可以连接至第一进气通道60的合适部分。

安装涡轮增压器(TC)以便于利用通过排气歧管50排出的废气的压力。

涡轮增压器(TC)可以包括涡轮92和压缩机94，涡轮92在废气的排放压力下旋转，压缩机94与涡轮92同轴连接以在通过接收涡轮92旋转力而旋转的时候吸入并压缩外部空气。

旋转涡轮92的废气通过连接至涡轮92的排气通道100排到外部。

吸入外部空气的第二进气通道110连接至压缩机94。

空气净化器120安装于第二进气通道110内以便于滤除通过第二进气通道110吸入的外部空气中含有的杂质。

为了将压缩机94通过吸入外部空气而压缩的压缩空气供应给燃烧室，压缩机94与第一进气通道60连接。

中间冷却器130安装于第一进气通道60内以便于降低压缩空气的温度。

当外部空气被压缩机94压缩后，外部空气的温度升至70至200℃而外部空气的压力升至大约2巴。

供应通道140在压缩机94和中间冷却器130之间连接至第一进气通道60，以便于通过利用滤除了杂质的高温清洁压缩空气的温度来提高串气温度。

供应通道140用来连接第一进气通道60和汽缸10的内部，特别是油盘20的顶部。

当油盘20和摇臂盖30配置成相互连通的时候，供应通道140可以将第一进气通道60和摇臂盖30相互连接。

控制阀150安装于供应通道140内以便于控制供应通道140的打开和闭合。

当依靠控制电流的应用打开或者关闭时，控制阀150可以配置为打开或者闭合供应通道140的电磁阀。

控制阀150连接至发动机控制单元或者电子控制单元(ECU)的输出端以便于控制控制阀150。

为输入检测信号而检测曲轴箱14的内部压力的压力传感器160可以连接至电子控制单元(ECU)的输入端。

进一步地，为了输入检测信号而检测从第二进气通道110吸入的外部空气温度的温度传感器170可以连接至电子控制单元(ECU)。

根据上述配置的本发明示例性实施例，当车辆行驶时，电子控制单元(ECU)通过温度传感器170检测从第二进气通道110吸入的外部空气温度。

高度关注的是，当外部空气温度等于或者低于例如-25℃时，CCV内将会发生冻结现象。

因此，电子控制单元(ECU)将控制信号应用到控制阀150以允许在通过温度传感器170检测到的外部空气温度等于或者低于-25℃或等于或低于预定设定值时，供应通道140打开。

电子控制单元(ECU)可以通过使用脉冲宽度调制(PWM)控制来控制控制阀150。

因此，涡轮94中压缩的高温清洁压缩空气的一部分通过供应通道140供应给油盘20一侧。

供应给油盘20一侧的高温压缩空气与泄露进入曲轴箱的串气混合，从而提高串气的温度。

也即，当外部空气温度为-35℃时，当70至200℃的高温压缩空气与30至40℃的串气混合时，由此提高串气温度至最低50℃或者更高。

另外，如上所述当温度升高的串气供应给CCV时，即使是在外部空气温度低的情况下也没有CCV被串气冻结的顾虑。

进一步地，当与串气混合时，由于吹至油盘20一侧的压缩空气快速地循环至CCV一侧，降低了油盘20内容纳的润滑油被串气所含的杂质污染的可能性。

同时，当压缩空气供应给油盘20时，曲轴箱14的内部压力可以增加。因此，电子控制单元(ECU)通过压力传感器160检测到曲柄箱14的内部压力，并判断检测到的压力是否比预定可允许的压力大，以便于通过供应通道140适当地控制压缩空气的供应。

也即，电子控制单元(ECU)可以通过对控制阀150进行PWM控制来控制压缩空气的供应。

另外，当润滑油的更新周期需要控制时，电子控制单元(ECU)可以通过对控制阀150进行PWM控制来适当地控制压缩空气的供应。

为了便于在所附权利要求中解释和精确定义，术语“上”，“下”，“内”和“外”用于参照示例性实施例的特征在附图中的位置来描述这些特征。

前述对本发明的具体示例性实施例的描述是为了说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化以及各种选择形式及其修改都是可能的。本发明的范围意在由所附的权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (11)

1.一种内燃机串气再循环系统，包括：

汽缸，所述汽缸包括燃烧室；

通风通道，所述通风通道将从所述燃烧室泄露的串气再循环至所述燃烧室；

压缩机，所述压缩机吸入并压缩外部空气，并且供应压缩空气；以及

供应通道，所述供应通道连接所述压缩机和所述汽缸以将压缩空气与串气混合，

控制阀，所述控制阀安装于所述供应通道内以打开和闭合所述供应通道；以及

电子控制单元，所述电子控制单元控制所述控制阀，

温度传感器，所述温度传感器安装至第二进气通道以检测通过所述压缩机吸入的外部空气的温度，

其中所述电子控制单元通过脉冲宽度调制控制依据所述温度传感器检测的外部空气的温度来控制所述控制阀，

其中当外部空气温度等于或低于预定温度时，所述电子控制单元控制所述控制阀。

2.根据权利要求1所述的内燃机串气再循环系统，其中：

所述汽缸连接至吸入外部空气的第一进气通道，

所述压缩机通过第二进气通道与所述汽缸连接，并且

所述供应通道从所述第二进气通道分出以与所述汽缸连接。

3.根据权利要求2所述的内燃机串气再循环系统，其中：

所述汽缸包括容纳润滑油的油盘，以及摇臂盖，并且

所述供应通道将所述第二进气通道连接至所述摇臂盖或者所述油盘的顶部。

4.根据权利要求3所述的内燃机串气再循环系统，其中：

所述第一进气通道和所述第二进气通道之间连接有中间冷却器，所述中间冷却器配置成冷却压缩空气；并且

所述供应通道在所述压缩机和所述中间冷却器之间连接至所述第二进气通道。

5.根据权利要求4所述的内燃机串气再循环系统，其中：

所述第一进气通道内安装有稳压箱，

曲轴箱连接至所述汽缸和所述油盘，并且

所述通风通道将所述曲轴箱与所述稳压箱连接。

6.根据权利要求1所述的内燃机串气再循环系统，所述内燃机串气再循环系统进一步包括：

涡轮，所述涡轮通过利用从所述燃烧室排出的废气的压力而旋转，

其中所述压缩机与所述涡轮同轴连接以被所述涡轮驱动。

7.根据权利要求2所述的内燃机串气再循环系统，所述内燃机串气再循环系统进一步包括：

涡轮，所述涡轮安装于所述燃烧室的排气通道内，所述涡轮通过利用从所述燃烧室排出的废气的压力而旋转，以将外部空气吸入到所述第二进气通道中。

8.根据权利要求1所述的内燃机串气再循环系统，其中：

预定温度等于-25℃。

9.根据权利要求1所述的内燃机串气再循环系统，其中：

所述控制阀包括电磁阀。

10.根据权利要求5所述的内燃机串气再循环系统，所述内燃机串气再循环系统进一步包括：

压力传感器，所述压力传感器检测所述曲轴箱的内部压力，其中所述电子控制单元通过脉冲宽度调制控制依据所述曲轴箱的内部压力来控制所述控制阀。

11.根据权利要求10所述的内燃机串气再循环系统，其中：所述电子控制单元通过所述控制阀的脉冲宽度调制控制来控制所述油盘内容纳的润滑油的更新周期。