CN107816397A - 带增压器的内燃机的窜漏气体处理装置 - Google Patents

带增压器的内燃机的窜漏气体处理装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种带增压器的内燃机的窜漏气体处理装置，即使在增压域也能够进行窜漏气体的处理。在增压器(15)上游侧的进气通路(11)和曲轴箱(6)之间设置新气导入通路(21)，且在曲轴箱(6)和增压器(15)上游侧的进气通路(11)之间设置第一窜漏气体通路(23)。第一窜漏气体通路(23)的一端(23a)与进气通路(11)的喉管部连接，当大量的进气以高速在进气通路(11)内流动时，在新气导入通路(21)和第一窜漏气体通路(23)之间产生压力差。新气导入通路(21)及第一窜漏气体通路(23)分别具有止回阀(28、29)。因此，在增压域，通过新气导入通路(21)导入新气，通过第一窜漏气体通路(23)取出窜漏气体。

Description

带增压器的内燃机的窜漏气体处理装置
技术领域
本发明涉及使漏出到内燃机的曲轴箱内的窜漏气体返回进气系统的窜漏气体处理装置，特别是涉及进气系统具备增压器的带增压器的内燃机的窜漏气体处理装置。
背景技术
例如，在汽油机中，存在因漏出到曲轴箱内的窜漏气体而促进润滑油的劣化的问题，目前使用的是向曲轴箱内导入新气，并且从曲轴箱内取出窜漏气体并使其返回进气系统的窜漏气体处理装置。
该窜漏气体处理装置通常为下述结构：在进气系统的节流阀上游侧和内燃机主体的例如气缸盖之间设置有新气通路，并且在进气系统的节流阀下游侧和曲轴箱之间设置有窜漏气体通路，且在该窜漏气体通路具备开度根据节流阀下游侧的负压而变化的流量控制阀(所谓的PCV阀)。其中，在除了高负荷区域之外的通常的运行条件下，在节流阀下游侧的进气系统产生充分的负压，因此，窜漏气体以从所述新气通路经由气缸盖内向曲轴箱内导入新气且被该新气挤出的形式，经由窜漏气体通路返回节流阀下游侧的进气系统，并被导入燃烧室。
在这种一般的窜漏气体处理装置的情况下，在进气通路的节流阀的上游具备增压器的带增压器的内燃机中，在增压域，节流阀下流也成为正压，因此，不能进行窜漏气体的处理。
专利文献1中公开有实现了在增压域的窜漏气体的处理的带增压器的内燃机的窜漏气体处理装置。该装置在进气通路的节流阀下游侧和增压器上游侧之间具备旁通通路，并且，在该旁通通路设置有将从节流阀下游侧返回增压器上游侧的进气流作为动作流体的喷射泵。而且，经由PCV阀与气缸盖罩连接的PCV通路的前端与该喷射泵的吸入端口连接。因此，在增压域，进气的一部分从成为正压的节流阀下游侧通过旁通通路向增压器上游侧回流，通过该流动，窜漏气体通过喷射泵的作用被吸引。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2013/021456号
发明内容
(发明要解决的技术问题)
但是，在上述那种结构中，因为增压了的进气的一部分因窜漏气体的吸引而回流到增压器上游侧，所以增压器的效率降低，成为燃料消耗率恶化的主要原因，并且进气温度不必要地上升。另外，因为需要喷射泵，所以结构变得复杂。
本发明的目的在于提供一种不使用喷射泵和增压进气的回流的带增压器的内燃机的窜漏气体处理装置。
(解决技术问题的技术方案)
本发明涉及一种带增压器的内燃机的窜漏气体处理装置，所述内燃机在进气通路的节流阀上游侧具备增压器，所述带增压器的内燃机的窜漏气体处理装置被构成为具备：
新气导入通路，其一端与所述进气通路的所述增压器的上游侧连接，且另一端与所述内燃机的曲轴箱内连通；
窜漏气体通路，其一端与设置于所述进气通路的所述增压器的上游侧的喉管部连接，且另一端与所述曲轴箱内连通；
第一止回阀，其插装于所述新气导入通路，阻止从所述曲轴箱侧朝向所述进气通路侧的方向的流动；
第二止回阀，其插装于所述窜漏气体通路，阻止从所述进气通路侧朝向所述曲轴箱侧的方向的流动。
新气导入通路的一端及窜漏气体通路的一端均与进气通路的增压器上游侧连接，但窜漏气体通路的一端与设置于进气通路的喉管部连接。因此，当在增压域进气以高速流动时，因在喉管部的压力降低作用，作用于窜漏气体通路的一端的压力相较于作用于新气导入通路的一端的压力相对降低。
因此，在增压域，因两者的压力差而经由新气导入通路从进气通路向曲轴箱内导入新气，随之，经由窜漏气体通路从曲轴箱内向进气通路取出窜漏气体。该窜漏气体最终与进气一同被导入燃烧室。
新气导入通路及窜漏气体通路分别具备仅容许向规定方向的流动的止回阀，因此，可靠地防止例如两者的压力差不充分时的逆流等。
本发明的优选的一个方式中，所述新气导入通路与所述内燃机的气缸盖罩连接，且经由气缸盖罩内部的空间与所述曲轴箱内连通。
另外，本发明的优选的一个方式中，所述窜漏气体通路与所述气缸盖罩连接，且经由设置于该气缸盖罩内部的油雾分离器与所述曲轴箱内连通。
另外一个方式中，所述窜漏气体通路经由设置于气缸体侧部的油雾分离器与所述曲轴箱内连通。
更优选的是，还具备：第二窜漏气体通路，其一端与所述节流阀的下游侧连接，且另一端与所述曲轴箱内连通；流量控制阀，其插装于该第二窜漏气体通路，开度通过前后压力差而变化。
通过该第二窜漏气体通路，可以进行在非增压域的窜漏气体的处理。即，在非增压域，因为在节流阀下游侧产生负压，所以通过该负压，经由第二窜漏气体通路及流量控制阀将窜漏气体取出到进气通路的节流阀下游侧。而且，因为进气通路的增压器上游侧成为接近大气压的压力，所以同时经由新气导入通路将新气导入曲轴箱内。
(发明的效果)
根据本发明，即使在增压域也能够进行窜漏气体的处理。而且，不需要目前那种增压进气的回流和喷射泵，能够避免增压器的效率降低等问题，同时结构变得简洁。
附图说明
图1是本发明涉及的具备第一实施例的窜漏气体处理装置的带增压器的内燃机的结构说明图。
图2是表示进气通路的主要部分的结构的截面说明图。
图3是表示新气导入通路的前端部的结构的变形例的截面说明图。
图4是表示第一实施例的增压域的气体的流动的说明图。
图5是表示第一实施例的非增压域的气体的流动的说明图。
图6是具备第二实施例的窜漏气体处理装置的带增压器的内燃机的结构说明图。
图7是表示第二实施例的增压域的气体的流动的说明图。
图8是表示第二实施例的非增压域的气体的流动的说明图。
符号说明
1…内燃机
2…气缸体
3…气缸盖
4…气缸盖罩
6…曲轴箱
11…进气通路
13…节流阀
15…增压器
21…新气导入通路
23…第一窜漏气体通路
24…油雾分离器
28…新气导入通路用止回阀
29…窜漏气体通路用止回阀
31…第二窜漏气体通路
32…流量控制阀
124…油雾分离器。
具体实施方式
以下，基于附图详细说明本发明的一实施例。
图1是表示将本发明适用于作为内燃机1的汽车用汽油机的第一实施例的窜漏气体处理装置的整体结构的结构说明图。内燃机1具备气缸体2、气缸盖3、气缸盖罩4、油底壳5，由气缸体2和油底壳5构成曲轴箱6。通过活塞7周围的间隙从燃烧室窜漏到曲轴箱6内的未燃气体(一部分也包含已燃气体)是所谓的窜漏气体。
在气缸盖3上连接有与进气口相连的进气通路11和与排气口相连的排气通路12，在上述进气通路11插装有通过电机等致动器控制开度的电子控制节流阀13，并且在其上游侧设置有空气滤清器14。而且，在上述的节流阀13和空气滤清器14之间插装有增压器15。在一实施例中，增压器15是涡轮增压器，详细而言是被排气通路12中的排气涡轮(未图示)驱动的压缩机。此外，也可以使用被内燃机1的输出或电机等驱动的机械式增压器。在进气通路11的增压器15下游侧(节流阀13的上游侧或下游侧)也可以具备冷却因增压而成为高温的进气的中冷器。
在进气通路11的增压器15上游侧连接有新气导入通路21的一端21a。新气导入通路21的另一端21b与气缸盖罩4连接。连接了该新气导入通路21的气缸盖罩4内的空间4a经由由内燃机1内部的润滑油接油孔和链条通路等构成的内部通路22与曲轴箱6连通。
另外，在增压域，为了从曲轴箱6内取出窜漏气体，在进气通路11的增压器15上游侧连接有第一窜漏气体通路23的一端23a。第一窜漏气体通路23的另一端23b与气缸盖罩4连接。详细而言，与设置于气缸盖罩4的内部的油雾分离器24的出口端口连接。油雾分离器24的入口端口作为气体端口通路25构成为通过气缸盖3以及气缸体2向上下方向延伸的管路状，且与曲轴箱6连通。
在上述新气导入通路21插装有仅容许新气从进气通路11侧向气缸盖罩4侧的流动，阻止窜漏气体向逆方向的流动的新气导入通路用止回阀28。在一实施例中，在新气导入通路21的向气缸盖罩4的连接部配置有新气导入通路用止回阀28。
在上述第一窜漏气体通路23插装有仅容许窜漏气体从气缸盖罩4侧朝向进气通路11侧的流动，阻止新气向逆方向的流动的窜漏气体通路用止回阀29。在一实施例中，在第一窜漏气体通路23向气缸盖罩4(油雾分离器24)的连接部配置有窜漏气体通路用止回阀29。
另外，在非增压域，为了从曲轴箱6内取出窜漏气体，在气缸盖罩4和进气通路11之间还设置有第二窜漏气体通路31。第二窜漏气体通路31的一端与进气通路11的节流阀13下游侧连接，另一端与气缸盖罩4中的油雾分离器24的出口侧连接。在该第二窜漏气体通路31插装有开度根据进气通路11侧的负压(详细而言为前后的压力差)而变化的流量控制阀(所谓的PCV阀)32。具体而言，流量控制阀32配置于第二窜漏气体通路31与气缸盖罩4的连接部。
图2表示分别连接有上述新气导入通路21的一端21a及第一窜漏气体通路23的一端23a的进气通路11的增压器15上游侧的结构。如图示，在进气通路11中相对上游侧的位置连接有新气导入通路21，在相对下游侧的位置连接有第一窜漏气体通路23。在此，与新气导入通路21的一端21a开口的进气通路11的部分相比，第一窜漏气体通路23的一端23a开口的进气通路11的部分作为直径(换言之为通路截面积)相对缩小的喉管部34构成。即，进气通路11从上游侧逐渐缩小直径，在成为最小通路截面积的喉管部34连接有第一窜漏气体通路23。此外，进气通路11可以在未图示的下游侧再次扩张了通路截面积后，与增压器15连接，或者也可以在保持喉管部34中的最小通路截面积的状态下与增压器15连接。
在喉管部34，伴随直径的缩小，进气的流速增大，压力降低。因此，在进气以高速在进气通路11内流动时，如果将作用于新气导入通路21的一端21a的压力和作用于第一窜漏气体通路23的一端23a的压力进行比较，则第一窜漏气体通路23的一端23a的压力相对降低，在两者间得到压力差。
此外，在本发明中，进气通路11中的新气导入通路21的一端21a的位置也可以是比第一窜漏气体通路23的一端23a的位置靠下游侧。但是，当新气导入通路21的一端21a位于比第一窜漏气体通路23的一端23a靠下游侧时，因为从第一窜漏气体通路23流出到进气通路11的窜漏气体的一部分流入新气导入通路21，所以如图示的实施例所示，优选新气导入通路21的一端21a位于上游侧。
另外，如图3所示，也可以构成为，使新气导入通路21的一端21a作为金属管等突出到进气通路11中，且向上游侧弯曲，并与进气通路11的流动对置开口。如果这样构成，则伴随进气的流动的动压作用于新气导入通路21，在与第一窜漏气体通路23之间的压力差进一步扩大。
图4及图5是说明上述结构中的气体的流动的说明图。在内燃机1的增压域，因为大量的进气在增压器15上游侧的进气通路11内以高速流动，所以如上述，在新气导入通路21的一端21a和第一窜漏气体通路23的一端23a之间产生压力差。因此，如图4中箭头所示，新气从进气通路11通过新气导入通路21向气缸盖罩4侧流动，被导入曲轴箱6内。由此将曲轴箱6内进行换气。而且，从燃烧室流出到曲轴箱6内的窜漏气体从气体端口通路25经由油雾分离器24流入第一窜漏气体通路23，且通过第一窜漏气体通路23流到进气通路11。该窜漏气体最终返回到燃烧室进行燃烧。
新气导入通路21及第一窜漏气体通路23分别具备阻止逆流的止回阀28、29，因此，即使曲轴箱6内的压力过度变化，也不会产生逆流，而仅产生图4所示的方向的流动。即，即使曲轴箱6内的压力过度变化，在新气导入通路21的一端21a的压力比曲轴箱6内的压力相对较高时，也能够导入新气，在曲轴箱6内的压力比第一窜漏气体通路23的一端23a的压力相对较高时，也能够排出窜漏气体。
在增压域，第二窜漏气体通路31连通的节流阀13下游侧的进气通路11也为正压，因此，不能进行通过第二窜漏气体通路31的窜漏气体的排出。此外，因为流量控制阀32的开度为0，所以也不会产生通过第二窜漏气体通路31的新气的流入(即逆流)。
另一方面，在内燃机1的非增压域，因为节流阀13下游侧的进气通路11内的压力为负压，所以通过与增压器15上游侧的进气通路11内的压力的压力差，产生图5所示的新气及窜漏气体的流动。即，曲轴箱6内的窜漏气体经由气体端口通路25及油雾分离器24并通过第二窜漏气体通路31被导入进气通路11的节流阀13下游侧。另外，同时，新气从进气通路11的增压器15上游侧通过新气导入通路21被导入曲轴箱6内，将曲轴箱6内换气。在第二窜漏气体通路31内流动的窜漏气体的流量，通过流量控制阀32，根据该流量控制阀32前后的压力差进行调整。此外，在非增压域，因为增压器15上游侧的进气通路11内的流速较低，所以第一窜漏气体通路23的一端23a的压力降低较弱。即，与节流阀13下游侧的压力相比成为高的压力。因此，几乎不产生通过了第一窜漏气体通路23的窜漏气体的流动。
这样，根据上述实施例，在增压域，利用通过进气通路11内的高速进气流产生的新气导入通路21和第一窜漏气体通路23之间的压力差，可以进行窜漏气体从曲轴箱6的取出以及新气向曲轴箱6内的导入。因此，即使是如所谓的小型涡轮那样以宽的运转区域进行增压的内燃机1，也能够更可靠地进行窜漏气体的处理。另外，因为新气在增压器15上游侧被取出，所以不会如现有的利用喷射泵的装置那样浪费增压进气。
另外，在上述实施例中，在非增压域，可以利用第二窜漏气体通路31进行窜漏气体的处理。因此，在增压域和非增压域的双方可以处理窜漏气体。
此外，因为通常是增压域的窜漏气体的产生量大，所以也可以省略第二窜漏气体通路31。
接着，图6表示本发明的第二实施例。该第二实施例在气缸体2的侧部配置有油雾分离器124，将油雾分离器124的入口端口与曲轴箱6内直接连通。第一窜漏气体通路23的端部23b经由窜漏气体通路用止回阀29与油雾分离器124的出口侧连接。同样，第二窜漏气体通路31的端部经由流量控制阀32(PCV阀)与油雾分离器124的出口侧连接。
图7表示第二实施例的增压域的气体的流动。与上述的第一实施例相同，利用在增压器15上游侧的进气通路11产生的压力差，通过新气导入通路21向曲轴箱6内导入新气，且通过第一窜漏气体通路23从曲轴箱6取出窜漏气体。
图8表示非增压域的气体的流动。仍旧与上述的第一实施例相同，利用节流阀13下游侧的负压，通过第二窜漏气体通路31从曲轴箱6取出窜漏气体，且通过新气导入通路21将新气导入曲轴箱6内。

Claims (5)

1.一种带增压器的内燃机的窜漏气体处理装置，所述内燃机在进气通路的节流阀上游侧具备增压器，所述带增压器的内燃机的窜漏气体处理装置的特征在于，具备：
新气导入通路，其一端与所述进气通路的所述增压器的上游侧连接，且另一端与所述内燃机的曲轴箱内连通；
窜漏气体通路，其一端与设置于所述进气通路的所述增压器的上游侧的喉管部连接，且另一端与所述曲轴箱内连通；
第一止回阀，其插装于所述新气导入通路，阻止从所述曲轴箱侧朝向所述进气通路侧的方向的流动；
第二止回阀，其插装于所述窜漏气体通路，阻止从所述进气通路侧朝向所述曲轴箱侧的方向的流动。
2.根据权利要求1所述的带增压器的内燃机的窜漏气体处理装置，其特征在于，
所述新气导入通路与所述内燃机的气缸盖罩连接，且经由气缸盖罩内部的空间与所述曲轴箱内连通。
3.根据权利要求2所述的带增压器的内燃机的窜漏气体处理装置，其特征在于，
所述窜漏气体通路与所述气缸盖罩连接，且经由设置于该气缸盖罩内部的油雾分离器与所述曲轴箱内连通。
4.根据权利要求1或2所述的带增压器的内燃机的窜漏气体处理装置，其特征在于，
所述窜漏气体通路经由设置于气缸体侧部的油雾分离器与所述曲轴箱内连通。
5.根据权利要求1所述的带增压器的内燃机的窜漏气体处理装置，其特征在于，还具备：
第二窜漏气体通路，其一端与所述节流阀的下游侧连接，且另一端与所述曲轴箱内连通；
流量控制阀，其插装于该第二窜漏气体通路，开度通过前后压力差而变化。
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