CN111636949A - 重型发动机系统的闭式曲轴箱通风系统及重型发动机系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种重型发动机系统的闭式曲轴箱通风系统及重型发动机系统。该闭式曲轴箱通风系统包括：至少一个发动机缸盖罩，每个所述发动机缸盖罩均设置在重型发动机系统的一个相应的发动机缸盖上，每个所述发动机缸盖罩的内部均集成有一个第一油气分离器，用于对在发动机气缸内燃烧后进入曲轴箱的高温油气或对所述高温油气和新鲜空气混合后的混合油气进行初步分离；第二油气分离器，所述第二油气分离器与每个第一油气分离器均连通，用于对经由第一油气分离器初步分离后的油气进行再次分离，第二油气分离器的出气口与所述发动机的进气管路连通。本发明方案可以降低第二油气分离器失效的风险，并改善重型发动机大曲轴箱内部补气不均匀的效果。
Description
技术领域
本发明涉及重型车技术领域，油气涉及一种重型发动机系统的闭式曲轴箱通风系统、重型发动机系统及重型柴油车。
背景技术
目前，市场的重型柴油发动机的曲通系统技术发展，国五阶段曲轴箱排放并不计入整机排放中，绝大多数柴油机采用的都是开式曲通箱通风系统，对于油气分离器的设计要求很低，最大机油携带量小于5g/h就能满足设计要求。到国六以后曲轴箱排放要求加严，对于采用闭式曲轴箱通风系统，机油携带量要控制在0.5g/h以内。还有少数国六柴油机采用开式曲轴箱通风系统，要求控制机油携带量控制在1g/h以内，目前国六柴油机逐渐采用主动式、高效率的油气分离器。柴油机的曲轴箱通风原理如图1和图2所示。
为了达到国六阶段排放法规，降低曲轴箱排放物对环境的污染，闭式曲轴箱通风系统成为主流趋势。随着闭式曲通系统推广，闭式也带来了缺点：
为了达到国六排放标准，在主分离器前增加外接预分离器，这样管路复杂，成本高，并且容易冬季结冰。重型甲醇燃料发动机甲醇燃烧水分多，曲轴箱废气含水率高，容易在曲轴箱通风系统的油气分离器内部、管路以及缸盖上平面形成乳化物。重型甲醇发动机内部容积大且复杂，曲轴箱废气流动不均匀，容易造成在发动机内部不畅通部位(飞轮壳内部、缸盖罩死区)造成乳化物堆积，时间长久容易形成油泥，即易引起管路堵塞，油泥沉积等问题。同时，国六阶段排放要求严，机油携带量超标，达不到要求，机油颗粒超标非常容易对增压器造成污染，影响增压器的效率，对增压器的污染、中冷器的腐蚀以及容易引起火花塞积碳导致发动机爆震等问题。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种结构简单且管路较少的闭式曲轴箱通风系统，且降低曲轴箱的含水率。
本发明的一个进一步的目的是改善重型发动机曲轴箱内部补气不均匀的效果。
本发明的又一个进一步的目的是降低机油携带量。
特别地，本发明提供了一种重型发动机系统的闭式曲轴箱通风系统，包括：
至少一个发动机缸盖罩，每个所述发动机缸盖罩设置在重型发动机系统的一个发动机缸盖上，每个所述发动机缸盖罩的内部均集成有一个第一油气分离器，用于对在发动机气缸内燃烧后进入曲轴箱的高温油气或对所述高温油气和新鲜空气混合后的混合油气进行初步分离；
第二油气分离器，所述第二油气分离器与所述至少一个第一油气分离器均连通，用于对经由所述第一油气分离器初步分离后的油气进行再次分离，所述第二油气分离器的出气口与所述发动机的进气管路连通。
可选地，经由所述第一油气分离器初步分离的油滴的颗粒尺寸大于经由所述第二油气分离器再次分离的油滴的颗粒尺寸。
可选地，所述第一油气分离器具有蛇形通道，所述蛇形通道具有：
入口，以允许所述高温油气或所述混合油气通过所述入口进入所述蛇形通道；
回流口，所述回流口与所述缸盖罩的内部连通，以将由所述第一油气分离器分离出的所述大颗粒油滴通过所述回流口回流至所述缸盖罩的内部；和
出口，所述出口与所述第二油气分离器相连通，用以使经由所述第一油气分离器初步分离后的油气汇流至所述第二油气分离器。
可选地，所述第一油气分离器的数量为多个，多个所述第一油气分离器以并联的方式使各自的经初步分离后的油气流通至所述第二油气分离器。
可选地，所述闭式曲轴箱通风系统还包括双补气管路，用于将新鲜空气分两路补入所述曲轴箱的内部。
可选地，所述双补气管路包括：
第一补气管路，用于将所述新鲜空气补入所述曲轴箱的前端；
第二补气管路，用于将所述新鲜空气补入所述曲轴箱的后端。
可选地，所述第一补气管路的进气端与所述发动机的进气歧管相连，所述第一补气管路的出气端与所述曲轴箱内部的前端相连通。
可选地，所述第一补气管路具有接口端；
所述第二补气管路的进气端与所述接口端相连通，所述第二补气管路的出气端与所述曲轴箱内部的后端相连通。
特别地，本发明还提供了一种重型发动机系统，包括前述的闭式曲轴箱通风系统。
特别地，本发明还提供了一种重型柴油车，包括前述的重型发动机系统。
根据本发明的方案，通过在每个发动机缸盖罩内部集成一个第一油气分离器，由此不仅减少了较多的中间通气管路以及回油管路，使得结构更加简单，而且通过对高温油气或混合油气进行初步分离之后再进入第二油气分离器，由此减轻了第二油气分离器的负担，降低第二油气分离器失效的风险。尤其是针对一缸一盖的发动机，这同样是降低机油携带量比较好的方案。并且，将第一油气分离器集成在发动机缸盖罩内部，由于发动机缸盖罩内部温度较高，因此，相比于外挂式预分离的装置，本发明实施例的第一油气分离器的温度更高，可以降低闭式曲轴箱通风系统冬季结冰的风险。
进一步地，通过增加上述双补气管路，可以在曲轴箱的前端和后端补气，从而在发动机内部引入新鲜空气，稀释曲轴箱的含水率，同时提高换气的流速。这可以降低在发动机内部、闭式曲轴箱通风系统管路和第二油气分离器等的乳化物生成风险，可以减少或带走机油油泥的生成，提高闭式曲轴箱通风系统的效率以及使用寿命，降低闭式曲轴箱通风系统结冰的风险，并且，可以改善重型发动机大曲轴箱内部补气不均匀的效果。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1示出了根据本发明一个实施例的重型发动机系统的闭式曲轴箱通风系统的示意性原理图；
图2示出了根据本发明一个实施例的重型发动机系统的闭式曲轴箱通风系统的示意性结构图；
图3示出了根据本发明一个实施例的重型发动机系统的闭式曲轴箱通风系统的示意性俯视图；
图4示出了图3所示的闭式曲轴箱通风系统沿A-A线截取的示意性剖视图；
图中：1-发动机缸盖罩，2-第一油气分离器，3-第二油气分离器，4-空气滤清器，5-牵引力控制系统，6-进气歧管，7-PVC阀，8-蛇形通道，81-入口，82-出口，9-第一补气管路，91-第一补气胶管，92-第一补气钢管，93-第二补气胶管，94-第一补气接头，10-第二补气管路，101-第二补气钢管，102-第三补气胶管，103-第二补气接头，11-曲轴箱。
具体实施方式
图1示出了根据本发明一个实施例的重型发动机系统的闭式曲轴箱通风系统的示意性原理图。图2示出了根据本发明一个实施例的重型发动机系统的闭式曲轴箱通风系统的示意性结构图。该闭式曲轴箱通风系统用于重型柴油车上，如图1和图2所示，该重型柴油车包括空气滤清器4、牵引力控制系统5(TC)、进气歧管6以及PVC阀7。该闭式曲轴箱通风系统包括至少一个发动机缸盖罩1、至少一个第一油气分离器2和第二油气分离器3。
每个发动机缸盖罩1设置在重型发动机系统的一个发动机缸盖上。每个第一油气分离器2集成在一个发动机缸盖罩1的内部，用于对在发动机气缸内燃烧后进入曲轴箱11的高温油气或对高温油气和新鲜空气混合后的混合油气进行初步分离。第二油气分离器3与至少一个第一油气分离器2均连通，用于对经由第一油气分离器2初步分离后的油气进行再次分离，第二油气分离器3的出气口与发动机的进气管路连通。
根据本发明实施例的方案，通过在每个发动机缸盖罩1内部集成一个第一油气分离器2，由此不仅减少了较多的中间通气管路以及回油管路，使得结构更加简单，而且通过对高温油气或混合油气进行初步分离之后再进入第二油气分离器3，由此减轻了第二油气分离器3的负担，降低第二油气分离器3失效的风险。尤其是针对一缸一盖的发动机，这同样是降低机油携带量比较好的方案。并且，将第一油气分离器2集成在发动机缸盖罩1内部，由于发动机缸盖罩1内部温度较高，因此，相比于外挂式预分离的装置，本发明实施例的第一油气分离器2的温度更高，可以降低闭式曲轴箱通风系统冬季结冰的风险。
其中，多个第一油气分离器2以并联的方式使各自的经初步分离后的油气流通至第二油气分离器3。也就是说，多个第一油气分离器2相互不连通，经由第一油气分离器2分离之后的油气均流向第二油气分离器3。
在图1和图2所示的实施例中，该发动机缸盖罩1的数量为六个，该第一油气分离器2的数量也为六个，即一个发动机缸盖罩1内部集成有一个第一油气分离器2。该六个第一油气分离器2相互之间不连通，经由每个第一油气分离器2分离之后的油气均流向第二油气分离器3。
发动机缸盖罩1的顶端设置有用于安装第一油气分离器2的凹腔(图中未示出)。第一油气分离器2配置成能够分离高温油气或混合油气内的大颗粒油滴。此处“大颗粒油滴”是与第二油气分离器3进行再次分离后的油滴的尺寸进行比较而来的，即第一油气分离器2初步分离的油滴的尺寸比第二油气分离器3分离的油滴的尺寸更大。
图3示出了根据本发明一个实施例的重型发动机系统的闭式曲轴箱通风系统的示意性俯视图。图4示出了图3所示的闭式曲轴箱通风系统沿A-A线截取的示意性剖视图。如图3和图4所示，该第一油气分离器2具有蛇形通道8，蛇形通道8具有入口81、回流口(图中未示出)和出口82。该高温油气或混合油气通过入口81进入蛇形通道8。该回流口与缸盖罩的内部连通，以将由第一油气分离器2分离出的大颗粒油滴通过回流口回流至缸盖罩的内部。该出口82与第二油气分离器3相连通，用以使经由第一油气分离器2初步分离后的油气汇流至第二油气分离器3。该第一油气分离器2结构简单，且可以将高温油气或混合油气内的大颗粒油滴分离出，以减轻第二油气分离器3的负担。也就是说，第一油气分离器2承担着高温油气或混合油气的第一步分离，主要分离油雾颗粒废气中的大颗粒油滴，分离后的大颗粒油滴直接回到缸盖罩内部，分离后的油气汇集到第二油气分离器3中。
参见图1和图2，该闭式曲轴箱通风系统还包括双补气管路，用于将新鲜空气分两路补入曲轴箱11的内部。该双补气管路包括第一补气管路9和第二补气管路10。该第一补气管路9用于将新鲜空气补入曲轴箱11的前端。该第二补气管路10用于将新鲜空气补入曲轴箱11的后端。该第一补气管路9的进气端与发动机的进气歧管6相连，该第一补气管路9的出气端与曲轴箱11内部的前端相连通。该第一补气管路9具有接口端。该第二补气管路10的进气端与所述接口端相连通，第二补气管路10的出气端与曲轴箱11内部的后端相连通。
由图2可知，该第一补气管路9包括第一补气胶管91、第一补气钢管92、第二补气胶管93和第一补气接头94。该第一补气胶管91与发动机的进气歧管6相连，该第二补气胶管93通过第一补气接头94与曲轴箱11的前端相连，该第一补气钢管92的两端分别与第一补气胶管91和第二补气胶管93相连。
该第二补气管路10包括第二补气钢管101、第三补气胶管102和第二补气接头103。该第二补气钢管101与第一补气管路9的接口端相连，第二补气接头103与曲轴箱11的后端相连，第三补气胶管102的两端分别与第二补气钢管101和第二补气接头103相连。
该闭式曲轴箱通风系统废气分离过程为，分两路补气的新鲜空气，在发动机的曲轴箱11内部和发动机活塞漏气的废气混合后，通过发动机的缸体和缸盖内部的通道回到发动机的顶部的缸盖罩，混合气的油雾颗粒通过集成在缸盖罩内的第一油气分离器2进行初步分离，初步分离的油雾颗粒到闭式曲轴箱通风系统的第二油气分离器3经过充分的分离，分离干净的废气，进入发动机的进气管路，进入发动机的燃烧室参与燃烧。
根据本发明实施例的方案，通过增加上述双补气管路，可以在曲轴箱11的前端和后端补气，从而在发动机内部引入新鲜空气，稀释曲轴箱11的含水率，同时提高换气的流速。这可以降低在发动机内部、闭式曲轴箱通风系统管路和第二油气分离器3等的乳化物生成风险，可以减少或带走机油油泥的生成，提高闭式曲轴箱通风系统的效率以及使用寿命，降低闭式曲轴箱通风系统结冰的风险，并且，可以改善重型发动机大曲轴箱11内部补气不均匀的效果。
特别地，本发明还提供了一种重型发动机系统，该重型发动机系统包括前述的闭式曲轴箱通风系统。本发明还提供了一种重型柴油车，该重型柴油车包括该重型发动机系统。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。
Claims (10)
1.一种重型发动机系统的闭式曲轴箱通风系统，其特征在于，包括：
至少一个发动机缸盖罩，每个所述发动机缸盖罩均设置在重型发动机系统的一个相应的发动机缸盖上，每个所述发动机缸盖罩的内部均集成有一个第一油气分离器，用于对在发动机气缸内燃烧后进入曲轴箱的高温油气或对所述高温油气和新鲜空气混合后的混合油气进行初步分离；
第二油气分离器，所述第二油气分离器与每个所述第一油气分离器均连通，用于对经由所述第一油气分离器初步分离后的油气进行再次分离，所述第二油气分离器的出气口与所述发动机的进气管路连通。
2.根据权利要求1所述的闭式曲轴箱通风系统，其特征在于，经由所述第一油气分离器初步分离的油滴的颗粒尺寸大于经由所述第二油气分离器再次分离的油滴的颗粒尺寸。
3.根据权利要求2所述的闭式曲轴箱通风系统，其特征在于，所述第一油气分离器具有蛇形通道，所述蛇形通道具有：
入口，以允许所述高温油气或所述混合油气通过所述入口进入所述蛇形通道；
回流口，所述回流口与所述缸盖罩的内部连通，以将由所述第一油气分离器分离出的所述大颗粒油滴通过所述回流口回流至所述缸盖罩的内部；和
出口，所述出口与所述第二油气分离器相连通，用以使经由所述第一油气分离器初步分离后的油气汇流至所述第二油气分离器。
4.根据权利要求3所述的闭式曲轴箱通风系统，其特征在于，所述第一油气分离器的数量为多个，多个所述第一油气分离器以并联的方式使各自的经初步分离后的油气流通至所述第二油气分离器。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的闭式曲轴箱通风系统，其特征在于，还包括双补气管路，用于将新鲜空气分两路补入所述曲轴箱的内部。
6.根据权利要求5所述的闭式曲轴箱通风系统，其特征在于，所述双补气管路包括：
第一补气管路，用于将所述新鲜空气补入所述曲轴箱的前端；
第二补气管路，用于将所述新鲜空气补入所述曲轴箱的后端。
7.根据权利要求6所述的闭式曲轴箱通风系统，其特征在于，所述第一补气管路的进气端与所述发动机的进气歧管相连，所述第一补气管路的出气端与所述曲轴箱内部的前端相连通。
8.根据权利要求7所述的闭式曲轴箱通风系统，其特征在于，所述第一补气管路具有接口端；
所述第二补气管路的进气端与所述接口端相连通，所述第二补气管路的出气端与所述曲轴箱内部的后端相连通。
9.一种重型发动机系统，其特征在于，包括如权利要求1-8中任一项所述的闭式曲轴箱通风系统。
10.一种重型柴油车，其特征在于，包括如权利要求9所述的重型发动机系统。
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