CN106321301B - 曲轴箱强制通风装置及相关发动机总成 - Google Patents

Abstract

本发明的一个方面涉及一种发动机总成，其包括进气岐管，进气歧管具有位于进气道下游的歧管主体，歧管主体在其壁上包括相互分隔开的第一通孔和第二通孔分别与第一曲轴箱强制通风(PCV)支管和第二PCV支管流体连通。

Description

曲轴箱强制通风装置及相关发动机总成

技术领域

本发明总体上涉及曲轴箱强制通风装置(PCV)及相关发动机总成。

背景技术

发动机运行时会有部分含有燃料的气体未经燃烧即通过发动机活塞和汽缸壁之间的缝隙泄露至曲轴箱，这部分泄露的气体通常称之为发动机窜气(blow-by gas)。某些现有技术使用曲轴箱强制通风装置来将发动机窜气回收至进气道内，以充分利用燃料并减少污染物排放。

例如美国专利US2014/0326226A1中公开了一种将PCV装置连接于EGR(ExhaustGas Recirculation)管道附近以加热窜气并设置多个进气歧管内部管道将发动机窜气分别送入进气歧管的各个歧道内。

发明内容

根据本发明的一个方面，公开了一种发动机总成，包括进气歧管，其具有位于进气道下游的歧管主体，在歧管主体的壁上包括相互分隔开的并可分别与第一PCV支管和第二PCV支管流体连通的第一通孔和第二通孔。

发动机总成还可以包括曲轴箱和PCV管，该PCV管与曲轴箱以及第一PCV支管和第二PCV支管流体连通。第一PCV支管和第二PCV支管可以与该PCV管集成为一体。

发动机进气歧管主体壁上的第一通孔可以较第二通孔更为接近发动机进气道。第一通孔还可以较第二通孔具有更大的开口截面积。

发动机总成还可以包括从歧管主体上依次延伸出来的第一歧道、第二歧道、第三歧道和第四歧道，第一通孔可以设在第一歧道和第二歧道之间，第二通孔可以设在第三歧道和第四歧道之间。

发动机还可以为三缸发动机，包括从歧管主体上依次延伸出来的第一歧道、第二歧道和第三歧道，则第一通孔可以设在第一歧道和第二歧道之间，而第二通孔设在第二歧道和第三歧道之间。

连接第一PCV支管和第二PCV支管的第一通孔和第二通孔其开口可以朝向曲轴箱，也可以开口朝向与所述曲轴箱相反的方向。

根据本发明的另一方面，公开了一种发动机的曲轴箱强制通风装置，发动机包括曲轴箱和歧管主体，曲轴箱强制通风装置包括与曲轴箱流体连通的PCV管以及从所述PCV管延伸出来的第一PCV支管和第二PCV支管，第一PCV支管和第二PCV支管分别与设在歧管主体上的分隔开的第一通孔和第二通孔流体连通。

该PCV装置还可以将第一PCV支管的开口截面积设置成与第二PCV支管不同。

该PCV装置的第一PCV支管和第二PCV支管可以集成至PCV管。

根据本发明的一种发动机运转方法，可以提供一种进气歧管，该进气歧管包括位于进气道下游的歧管主体，在歧管主体的壁上包括分隔开的第一通孔和第二通孔分别与曲轴箱流体连通。

该方法还可以包括将歧管主体通过PCV装置与曲轴箱流体连通，其中PCV装置包括PCV管以及从所述PCV管延伸出来的第一PCV支管和第二PCV支管。

该方法还包括可以在所述PCV管以及第一PCV支管和第二PCV支管中调节气流。

该方法还包括所提供的进气歧管可以将第一通孔设置在较第二通孔距离进气道更近的位置，或者进一步将第一通孔设置成具有较第二通孔更大的开口截面积。

该方法还包括所提供的进气歧管还包括从歧管主体上依次延伸出来的第一歧道、第二歧道、第三歧道和第四歧道，第一通孔位于所述第一歧道和第二歧道之间，第二通孔位于第三歧道和第四歧道之间。

本文的上述优点和其他特征与改进通过下文实施例的具体描述并结合附图将会更加清楚。

为了更加全面地理解本发明的一个或多个实施例，请参考如附图中详细描述并在下文中通过示例阐释的实施例。

附图说明

附图1示意性地描绘了本发明一个或多个实施例中的发动机总成的立体图。

附图2示意性地描绘了如附图1所示发动机总成的进气歧管的前视图。

附图3A示意性地描绘了如附图2所示的进气歧管沿3A-3A的横向截面图。

附图3B示意性地描绘了如附图2所示的进气歧管沿3B-3B的纵向截面图。

附图4示意性地描绘了如附图1所示发动机总成的一个实施例的进气歧管的背面图。

附图5A显示了本文中例子提及的一种发动机总成的空燃比波动图。

附图5B显示了本文中例子提及的另一发动机总成的空燃比波动图。

具体实施方式

参考附图时，请注意相同的标号用于指代相同的部件。在下文描述中，不同的操作参数和部件用于描述构造不同的实施例。这些具体的参数和部件将用作示例而并非意味着限定。

通过一个或多个实施例体现的本发明至少在将PCV管设置成有利于再循环窜气方面具有显著的优点。更为具体地，通常PCV装置会连接在进气道附近以便于将收集到的窜气与来自进气道的新鲜空气充分混合。由于进气道内的负压以及新鲜空气温度较低，会导致进气道内的温度降低。由于窜气中存在大量的水分，进气道温度降低会导致附近水分凝结并滞留在进气道处。当环境温度较低时，滞留的水分会结霜或结冰，严重时大量的结冰会冻住进气道内的进气阀导致其无法开合从而使得发动机无法正常运转。如本文其他内容所体现，本文公开的发明概念已经克服了与发动机因使用PCV装置导致进气歧管区域或附近积水或结冰有关的一种或多种问题。

在一个或多个实施例中，如附图1所示,进一步参考附图2、附图3A以及附图3B，其分别为附图1中的进气歧管的前视图、沿3A-3A方向的横向截面图、沿3B-3B方向的纵向截面图，本发明公开了一种总体上示为10的发动机总成示意图,其中发动机总成10包括位于进气道(未显示)下游的进气歧管20，其具有歧管主体21，所述歧管主体21在其壁上包括相互分隔开的并可分别与第一PCV支管32和第二PCV支管33流体连通的第一通孔24和第二通孔26。

发动机总成10还具有曲轴箱30以及安装在曲轴箱30之上的PCV装置38，该装置负责收集曲轴箱30内的发动机窜气，其可以集成在曲轴箱30之内，也可以附接在曲轴箱30表面上。PCV装置38通过PCV管31连接至发动机进气歧管20用于将发动机窜气送至进气歧管20内与来自进气道13的新鲜空气混合后输送至发动机燃烧室内进行燃烧。另一方面,PCV管31与第一PCV支管32和第二PCV支管33流体连通。换而言之，来自PCV装置38的流体进入PCV管31，随后被分成两个方向(更为具体地，分成两个不同的方向)分别通过PCV第一支管32和PCV第二支管33进入歧道主体21。

发动机总成10可以为任何合适的类型。在一些实施例中，发动机还可以为直列式、V型发动机或其他类型的发动机，也可以具有3缸、4缸、6缸等多种配置。在一个非限定性例子中，如附图1中所示并参考附图2和附图3A、3B，发动机总成10为直列4缸式发动机，进气歧管20具有歧管主体21以及从歧管主体21上依次延伸出来的歧道23、25、27、29。进气歧管20具有接口13与进气道相连接。在歧管主体21上，具体而言在歧管主体21的外壁40上，设有两个分隔开的通孔24、26，通孔24在沿着纵向方向L上较通孔26距离进气道接口13更近。

通孔24可以沿着方向L位于歧道23和25之间，或者位于歧道25和27之间。类似地,通孔26可以沿着方向L位于歧道27和29之间，或者位于歧道25和27之间。通孔24和26与PCV管31的两个分支32、33分别连接以提供流体联通。在该具体配置中，当第一通孔24和第二通孔26分别位于歧道23、25之间和歧道27、29之间时，可以附加设置PCV第三支管(未显示)通过第三通孔37与歧管主体21流体联通，第三通孔37位于壁40上沿着方向L依次序处于歧道25和歧道27之间。

PCV管31的另一端口35与PCV装置38相连接以提供流体联通，以便来自PCV装置38的发动机窜气能够无需接近进气道接口13而直接流入进气歧管20的歧管主体21内。由于发动机窜气不会经过进气道接口13区域，其包含的水分不会凝结堆积在进气道接口13附近，因此也避免了进气道处的水汽凝结和结冰状况的出现。

并非意图受限于任何特定理论，相信来自PCV装置38的发动机窜气可以有益地被引导至距离进气道接口13处较远的位置或区域，可以解决与之有关的在进气道接口13处的水分聚集/结冰的问题，且窜气能够被有效地再循环使用。

此外还应当认识到的额外优点有，通过采用两个或多个通孔，例如第一通孔24、第二通孔26，通过它们发动机窜气可以在不同的位置处进入歧管主体21，且可以选择以不同的流量进入。设置两个及两个以上的分隔开的通孔24、26有助于发动机窜气在进气歧管20的歧管主体21内充分混合。由于发动机窜气通过两个分隔开的通孔24、26分别流入进气歧管的歧管主体21内不同部位，能够使发动机窜气在歧管主体21内不同区域尽量同步与从进气口13流入的新鲜空气进行混合，避免了进气歧管中空气空燃比(A/F)波动过大，同时改进了进入各个歧道的气体的空燃比一致性。

第一支管32和第二支管33可以在进气歧管主体21之外或外部位置处与PCV管31合为一体。交合的位置可在相对于进气歧管主体21的壁40的任何合适的位置。可替代地，PCV管31可以为第一支管32或第二支管33的自然一体的延伸。可替代地，PCV管31以及第一支管32和第二支管33在材料和结构上一体成型，由此形成一个单件，该单件可以通过单种材料或混合材料模塑或注塑成型。

此外，如附图2和附图3B所示，将通孔24设在歧道23和25之间以及将通孔26设在歧道27和29之间，使得发动机窜气在进入歧管主体21之后并不直接流入各个歧道，而是沿着歧道之间的壁在歧道主体21的空腔321内进行流动，与流入进气歧管20内的新鲜空气混合后再分别流入各个歧道23、25、27、29。这样的设置有助于进一步减小发动机窜气对进入各个歧道的气流的干扰。

附图中连接PCV装置38和进气歧管的PCV管31在一端35与PCV装置38相连，在另一端可以具有至少两个支管32、33分别与通孔24、26相连通。为实现发动机窜气的非均衡分配，并进一步参考附图3A,也可以将靠近进气道接口13一端的PCV支管32的内径设置为较远离进气道接口13的PCV支管33更大。本领域的技术人员应当理解PCV管与其支管32、33可以由合适的材料一体化成型，也可以通过多个管道拼接而成。

根据一个或多个例子中的本发明还具有其他优点，例如新鲜空气从进气道接口13一端流入进气歧管20的歧管主体21，其在歧管21内向另一端流动和分布需要时间。因此,可以考虑将靠近进气道接口13一端的通孔24的孔径D1设置成较距离进气道接口13较远的通孔26D2更大，从而使得流经通孔24的发动机窜气较通孔26的更多。随着新鲜空气从进气道接口13一端流入歧管主体21并逐渐蔓延至歧管主体21远离进气道接口13的一端，使用这种非均衡的窜气分配来适配从进气道接口13向内自歧道23至歧道29的非均衡空气分配，可以进一步帮助窜气在歧管主体内的快速均匀分布。

在一些实施例中，如附图1、2、3A、3B所示,通孔24、26可以设置在歧管主体21面向PCV装置38的壁40上,换而言之，通孔24、26的开口方向可以朝向发动机曲轴箱30。

也可以如附图4所示，在歧管主体21背向PCV装置38的壁42上设置通孔44、46。通孔44、46可以设置成类似于通孔24、26，分别与第一支管32、第二支管33连接并汇总至PCV管31。如附图4所示的设置在进气歧管21和PCV装置38之间的空间有限时尤为有益。可替代地，且更为理想地，可以同时采用通孔24、26和通孔44、46以及对应的PCV管结构来更有效地利用窜气。

例子

发动机各个气缸的空燃比可以通过计算流体力学来分析计算，也可以通过发动机台架试验来测试实际的空燃比。本例中通过计算力学模拟分析发动机不同的运行工况，从而分析出相应的空燃比。在该例子中，发动机总成设置成类似于附图1至附图3所示的发动机总成10，除了在进气歧管上仅仅采用第二通孔26而没有采用通孔24以外。各个缸体的空燃比波动图结果如附图5A所示。

如附图5A所示，发动机高速运转工况下缸体1至4内空燃比波动率相对于空燃比理想值允许最大范围。在该实施例中，设定空燃比理想值(例如14.6百分比(％))为标准值，为实现发动机稳定燃烧没有明显震感，其进气歧管内空燃比的变化应当不超过该标准值的一定范围，例如正负0.5％范围，如附图5A中的线506和512之间的区域所示。同理，线508和510之间的区域表示发动机怠速情况下允许的燃烧室内空燃比波动范围不应超出所述标准值的正负0.25％范围。由小方块连接的线514表示各个气缸在发动机高速运转情况下实际空燃比波动范围。由小圆圈连接的线516表示各个气缸在发动机怠速运转情况下实际空燃比的波动范围。如图5A所示，在进气歧管壁上仅设有一个通孔26的情况下，由于发动机窜气在进气歧管内混合不够均匀，线514和516表明了存在多处超过空燃比波动允许范围的情况，相应地会导致发动机震动感明显，损害发动机性能。

如附图5B所示，其对比性地展示了在进气歧管壁上设有两个通孔24、26的情况下通过计算力学模拟分析发动机不同的运行工况分析得出的发动机各个缸体的空燃比波动图。由小方块连接的线502表示各个气缸在发动机高速运转情况下实际空燃比波动范围.由小圆圈连接的线504表示各个气缸在发动机怠速运转情况下实际空燃比的波动范围。如图5B所示，无论是怠速情况下还是发动机高速运转情况下，各个气缸的空燃比波动均被控制在了允许范围内。并非意图受限于任何具体理论，相信由于采用了两个以上的通孔与PCV管道连接，且这是与附图5A的结构相比唯一的不同点，使得发动机窜气能够同时进入到进气歧管主体21内的不同区域，加快了其与新鲜空气的在歧管主体21内的混合速度，使得流入各个歧道的混合空气具有更为一致的空燃比，减少了各个缸体的空燃比波动情况。

该对照例表明在一切条件相同的情况下,两孔PCV连接设计相对于一孔PCV连接更有效地改进了发动机空燃比波动的问题。

在一个或多个实施例中，本发明公开的技术方案克服了现有的技术方案中将发动机窜气输送进气歧管并在各个歧道内进行均匀分配的挑战，以简单和便与制造的结构实现了发动机窜气在进气歧管内的均匀分布，并避免了发动机窜气中的水分在进气道处凝结。然而，本领域技术人员通过本文、附图以及说明书能够做出各种修改、变化和改变而不背离本发明的实质和权利要求书所设定的保护范围。

Claims (18)

1.一种发动机总成，包括：

包括位于进气道下游的歧管主体的进气歧管，所述歧管主体在其壁上包括相互分隔开的并可分别与第一PCV支管和第二PCV支管流体连通的第一通孔和第二通孔，所述第一通孔较所述第二通孔具有更大的开口截面积。

2.根据权利要求1所述的发动机总成，其特征在于还包括曲轴箱和PCV管，所述PCV管与所述曲轴箱以及所述第一PCV支管和所述第二PCV支管流体连通。

3.根据权利要求2所述的发动机总成，其特征在于所述第一PCV支管和所述第二PCV支管与所述PCV管集成为一体。

4.根据权利要求1所述的发动机总成，其特征在于所述第一通孔较所述第二通孔更为接近所述进气道。

5.根据权利要求1所述的发动机总成，其特征在于所述第一通孔和所述第二通孔均与从所述歧管主体延伸出来的歧道相互偏移。

6.根据权利要求1所述的发动机总成，其特征在于还包括第一歧道、第二歧道、第三歧道和第四歧道从所述歧管主体上依照此顺序延伸出来，所述第一通孔位于所述第一歧道和所述第二歧道之间，所述第二通孔位于所述第三歧道和所述第四歧道之间。

7.根据权利要求1所述的发动机总成，其特征在于还包括第一歧道、第二歧道和第三歧道从所述歧管主体上依照此顺序延伸出来，所述第一通孔位于所述第一歧道和所述第二歧道之间，所述第二通孔位于所述第二歧道和所述第三歧道之间。

8.根据权利要求2所述的发动机总成，其特征在于所述第一通孔和第二通孔开口朝向所述曲轴箱。

9.根据权利要求2所述的发动机总成，其特征在于所述第一通孔和第二通孔开口朝向与所述曲轴箱相反的方向。

10.一种发动机的PCV装置，所述发动机包括曲轴箱和歧管主体，所述PCV装置的特征在于包括：

与所述曲轴箱流体连通的PCV管；

从所述PCV管延伸出来的第一PCV支管和第二PCV支管，其分别与所述歧管主体在位于其上的分隔开的第一通孔和第二通孔处流体连通，所述第一PCV支管较所述第二PCV支管具有更大的开口截面积。

11.根据权利要求10所述的PCV装置，其特征在于所述第一通孔和所述第二通孔均与从所述歧管主体延伸出来的歧道相互偏移。

12.根据权利要求10所述的PCV装置，其特征在于所述第一PCV支管和所述第二PCV支管集成至所述PCV管。

13.一种发动机运转方法，包括：

提供一种进气歧管，所述进气歧管包括位于进气道下游的歧管主体，所述歧管主体在其壁上包括分隔开的第一通孔和第二通孔分别与曲轴箱流体连通，所提供的进气歧管进一步包括使所述第一通孔具有较所述第二通孔更大的开口截面积。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于进一步包括将所述歧管主体通过PCV装置与所述曲轴箱流体连通，所述PCV装置包括PCV管以及从所述PCV管延伸出来的第一PCV支管和第二PCV支管。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于进一步在所述PCV管以及第一PCV支管和第二PCV支管中调节气流。

16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于所提供的进气歧管进一步包括将所述第一通孔设置在较第二通孔距离所述进气道更近的位置。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于所述第一通孔和所述第二通孔均与从所述歧管主体延伸出来的歧道相互偏移。

18.根据权利要求13所述的方法，其特征在于所提供的进气歧管进一步包括第一歧道、第二歧道、第三歧道和第四歧道从所述歧管主体上以此顺序延伸出来，使得所述第一通孔位于所述第一歧道和所述第二歧道之间，所述第二通孔位于所述第三歧道和所述第四歧道之间。

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