CN114704350B - 一种双燃料发动机曲轴箱通风系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发动机领域，公开一种双燃料发动机曲轴箱通风系统及车辆，该双燃料发动机曲轴箱通风系统包括发动机，所述发动机包括机体和曲轴箱；空压机，与所述曲轴箱的连通，用于对所述曲轴箱进行补气；电磁阀，所述电磁阀设置在所述空压机和所述曲轴箱连接的补气管路上，根据所述发动机的工作状态确定所述补气管路的流量大小。通过空压机对曲轴箱进行补气，因为发动机在不同的工作状态下漏气量的差异性，通过电磁阀控制从空压机取气的取气量，可以灵活及时的根据发动机漏气量的大小对补气量进行调节，提高了对曲轴箱补充气体的效率，有效缩短曲轴箱内有害气体的残留时间，并且保证了甲醇燃料在燃烧过程中泄露到曲轴箱的废气的再次燃烧。

Description

一种双燃料发动机曲轴箱通风系统及车辆

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，特别涉及一种双燃料发动机曲轴箱通风系统及车辆。

背景技术

甲醇(CH₃OH)作为一种可再生燃料，具有燃烧排放性能良好、生产成本低和运输存储方便等诸多优点，是我国目前最具有竞争力的车用替代能源之一。甲醇在发动机缸内燃烧时产生的废气中含有大量的甲醛、甲酸等物质。甲酸容易腐蚀中冷器、进气系统中的金属零部件，特别是铝材料零部件，同时造成机油中金属元素超标，产生缸套快速磨损等故障。未完全燃烧的甲醇也会腐蚀发动机气缸、气门等部件。因此，甲醇燃料在燃烧过程中泄露到曲轴箱的大量甲醇、甲酸和水汽，给甲醇发动机曲轴箱通风系统带来技术难题。

发明内容

本发明公开了一种双燃料发动机曲轴箱通风系统及车辆，用于提升甲醇、柴油双燃料发动机的工作效率。

为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种双燃料发动机曲轴箱通风系统，包括：

发动机，所述发动机包括机体和曲轴箱；

空压机，与所述曲轴箱的连通，用于对所述曲轴箱进行补气；

电磁阀，所述电磁阀设置在所述空压机和所述曲轴箱连接的补气管路上，根据所述发动机的工作状态确定所述补气管路的流量大小。

发动机包括机体和曲轴箱，为了尽快将进入曲轴箱中甲醛、甲酸、未燃甲醇、水等物质排出曲轴箱，一般需要额外向曲轴箱内补充气体，加强曲轴箱内气体循环速度，减少活塞漏气在系统内的停留时间，提高机油使用寿命，从而通过空压机对曲轴箱进行补气，因为发动机在不同的工作状态下漏气量的差异性，通过电磁阀控制从空压机取气的取气量，可以灵活及时的根据发动机漏气量的大小对补气量进行调节，提高了对曲轴箱补充气体的效率，有效缩短曲轴箱内有害气体的残留时间，并且保证了甲醇燃料在燃烧过程中泄露到曲轴箱的废气的再次燃烧；从空压机中取气，有效降低了补充气体中的水含量，且空压机中气体受环境温度影响较小，进入曲轴箱的补充气体温度较高，降低了补充气体与曲轴箱高温气体产生水蒸气的可能性，更利于缩短曲轴箱内有害气体的残留时间。

可选地，所述补气管路的流量大小具体通过如下方式确定：

方式一、当所述发动机处于纯柴油工作模式时，所述电磁阀处于关闭状态，所述补气管路中不存在气体；

方式二、当所述发动机处于甲醇和柴油双燃料工作模式时，所述电磁阀处于打开状态，所述补气管路中存在气体。

可选地，当所述发动机处于甲醇和柴油双燃料工作模式时，所述电磁阀的打开状态下的开度大小根据以下方式确定：

根据所述发动机的工作状态控制所述电磁阀的开度大小。

可选地，所述发动机的工作状态至少包括转速和负荷率中的一种。

可选地，所述双燃料发动机曲轴箱通风系统还包括油气分离器；

所述曲轴箱与所述油气分离器连接，将所述曲轴箱排出的油气分离。

可选地，所述油气分离器的出油口与所述曲轴箱的油底壳连接。

可选地，所述双燃料发动机曲轴箱通风系统还包括：增压器；

所述油气分离器的出气口与所述增压器的进气口连接。

可选地，所述空压机与所述电磁阀之间设置有干燥罐。

可选地，所述双燃料发动机曲轴箱通风系统还包括：储气瓶；

所述干燥罐的出气口均与所述电磁阀和所述储气瓶连接。

第二方面，本发明提供一种车辆，包括第一方面任一项所述的双燃料发动机曲轴箱通风系统。

附图说明

图1为现有技术中的闭式曲轴箱呼吸系统的结构示意图；

图2为现有技术中的甲醇发动机主动式油气分离器补气系统；

图3为本发明实施例提供的双燃料发动机曲轴箱通风系统的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的关于电磁阀的开度控制示意图；

图5为本发明实施例提供的双燃料发动机曲轴箱通风系统的判断示意图。

图中：1-发动机；1’-发动机；11-机体；12-曲轴箱；12’-曲轴箱；2-空压机；2’-空压机；3-电磁阀；4-增压器；4’-增压器；5-干燥罐；6-储气瓶；7-进气管；7’-进气管；8-中冷器；8’-中冷器；9-空气滤清器；9’-空气滤清器；10-油气分离器；10’-油气分离器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

发动机1’工作时，燃烧室内的气体通过活塞环与气缸之间的间隙及活塞与活塞环间隙进入曲轴箱内，为防止曲轴箱内压力不断增加，需要将窜气排出，由于气缸窜气中混合了润滑油(也就是机油)，并且油气混合物排放会对环境造成严重污染源。曲轴箱窜气还会导致燃油蒸汽和水蒸气凝结，使机油变质，污染发动机零部件。如果窜气不能及时排出，发动机长时间工作还会导致曲轴箱内压力过大，出现密封部位漏气、漏油情况。为了减少油雾从曲轴箱通风口中逸出，从而减少机油耗和降低排放，需在通风装置内部设有油气分离器10’，即将油气混合物中机油分离出来，使其重新回到发动机1’的曲轴箱中的油底壳，而分离出的气体因含有碳氢等成分，将其重新引入增压器4’，并通过增压器4’将分离出的气体进行压缩，压缩后的气体进入发动机1’进行燃烧。图1为闭式曲轴箱呼吸系统工作示意图，油气进入油气分离器后，分离出的润滑油流回油底壳，剩下的曲轴箱排气进入空气滤清器9’后端进气管路，经过增压器4’增压后进入发动机1’参与燃烧。

关于曲轴箱：指位于发动机内部或外部，通过用于排放气体或蒸汽的内部或外部管路与发动机油底壳连通的空间。

为了尽快将进入曲轴箱中甲醛、甲酸、未燃甲醇、水等物质排出曲轴箱，一般需要额外向曲轴箱12’内补充气体，加强曲轴箱12’内气体循环速度，减少活塞漏气在系统内的停留时间，提高机油使用寿命。图2为现有技术中甲醇发动机主动式油气分离器补气系统，该补气系统从中冷器8’后引入气体至曲轴箱12’，曲轴箱12’内废气通过出气口进入油气分离器10’，混合油气(也就是废气)经油气分离器10’后，气体重新进入增压器4’和空气滤清器9’，机油通过回油管路流入曲轴箱12’中的油底壳。但是当环境温度低时，中冷器8’后气体温度与环境温度基本一致，温度较低的气体由进气管7’进入曲轴箱12’后会降低曲轴箱12’内温度，并且从中冷器8’前、后取气也会影响到发动机进气量，对性能产生影响。为了解决以上问题，具体通过以下方案实现：

如图3所示，本发明实施例提供了一种双燃料发动机1曲轴箱12通风系统，包括：

发动机1，发动机1包括机体11和曲轴箱12；

空压机2，与曲轴箱12的连通，用于对曲轴箱12进行补气；

电磁阀3，电磁阀3设置在空压机2和曲轴箱12连接的补气管路上，根据发动机1的工作状态确定补气管路的流量大小。

需要说明的是，发动机1包括机体11和曲轴箱12，为了尽快将进入曲轴箱12中甲醛、甲酸、未燃甲醇、水等物质排出曲轴箱12，一般需要额外向曲轴箱12内补充气体，加强曲轴箱12内气体循环速度，减少活塞漏气在系统内的停留时间，提高机油使用寿命，从而通过空压机2对曲轴箱12进行补气，因为发动机1在不同的工作状态下漏气量的差异性，通过电磁阀3控制从空压机2取气的取气量，可以灵活及时的根据发动机1漏气量的大小对补气量进行调节，提高了对曲轴箱12补充气体的效率，有效缩短曲轴箱12内有害气体的残留时间，并且保证了甲醇燃料在燃烧过程中泄露到曲轴箱12的废气的再次燃烧；从空压机2中取气，有效降低了补充气体中的水含量，且空压机2中气体受环境温度影响较小，进入曲轴箱12的补充气体温度较高，降低了补充气体与曲轴箱12高温气体产生水蒸气的可能性，更利于缩短曲轴箱12内有害气体的残留时间。

空压机2将压缩后的气体储存在干燥罐5中，干燥罐5中多余的气体将储存到储气瓶6中，干燥罐5的出气口均与电磁阀3和储气瓶6连接。

从干燥罐5后取一路气体至曲轴箱12，该气路中增加一电磁阀3。根据甲醇燃烧及理化特性，将双燃料发动机1分为纯柴油工作模式和甲醇柴油混合燃烧工作模式，一般起动及热车阶段采用纯柴油模式，当发动机1水温超过设定温度、负荷率超过设定负荷率时，由纯柴油模式切换为甲醇、柴油双燃料模式。根据双燃料发动机1的不同工作模式，电磁阀3对补气管路的流量进行控制。

关于补气管路的流量大小具体通过如下方式确定：

方式一、当发动机1处于纯柴油工作模式时，电磁阀3处于关闭状态，补气管路中不存在气体；也就是，当电子控制单元(ECU，Electronic Control Unit)判断发动机1为纯柴油工作模式时，也就是车辆处于起动和热车阶段时，曲轴箱12内废气中不含有甲醇、甲酸等腐蚀性气体成分，不需要采用单独的补气系统进行补气，补气系统电磁阀3处于关闭状态，这时补气管路中无气体；

方式二、当发动机1处于甲醇和柴油双燃料工作模式时，电磁阀3处于打开状态，补气管路中存在气体。也就是，当电子控制单元(ECU，Electronic Control Unit)判断发动机1处于甲醇、柴油双燃料工作模式，此时需要开启补气系统电磁阀3，并根据发动机1转速、负荷率控制补气系统电磁阀3开度大小。当发动机1工作在低转速低负荷率下，此时发动机1漏气量较小，从补气系统取气量要少，电磁阀3开度适当减小；当发动机1工作在高转速高负荷率下时，发动机1漏气量较大，需要加大补气系统电磁阀3开度，增强曲轴箱12呼吸系统补气效果。

如图4，当发动机1处于甲醇和柴油双燃料工作模式时，电磁阀3的打开状态下的开度大小根据以下方式确定：

根据发动机1的工作状态控制电磁阀3的开度大小。

因为曲轴箱12的漏气量取决于发动机1转速及负荷率，不同工况下的漏气量存在差异，因此需要的补气量也不相同。

也就是，当发动机1工作在低转速低负荷率下，此时发动机1漏气量较小，从补气系统取气量要少，电磁阀3开度适当减小；当发动机1工作在高转速高负荷率下时，发动机1漏气量较大，需要加大补气系统电磁阀3开度，增强曲轴箱12呼吸系统补气效果。

例如，发动机1的工作状态至少包括转速和负荷率中的一种。关于发动机1的转速和负荷率可以从MAP图中获取，不同发动机1型号将会有不同的高转速高负荷率值和低转速低负荷率值，可以根据发动机1在不同转速负荷率值下的取气量确定对应电磁阀3开度值，然后建立对应关系。

图5为本发明实施例提供的双燃料发动机1曲轴箱12通风系统的判断示意图，如图5所示：

S501：获取发动机1的工作模式并确定工作模式；当发动机1处于纯柴油工作模式时，则执行S502；当发动机1处于甲醇和柴油双燃料工作模式，则执行S503；

S502：电磁阀3关闭，补气管路中不存在气体；

S503：电磁阀3打开，补气管路中存在气体；

S504：当补气管路中存在气体时，获取发动机1的转速和负荷率；

S505：判断发动机1的转速是否小于第一阈值且所述负荷率是否小于第二阈值，如果发动机1的转速小于第一阈值且负荷率小于第二阈值，则执行S506；否则，执行S507；关于第一阈值和第二阈值可以从MAP图中获取，例如，第一阈值为5km/h，当然具体数值可以根据发动机1的具体型号确定；第二阈值为20％；

S506：电磁阀3的开度减小，补气管路中气体减小；

S507：电磁阀3的开度增加，补气管路中气体增加。

在一些实施方式中，双燃料发动机1曲轴箱12通风系统还包括油气分离器10；

曲轴箱12与油气分离器10连接，将曲轴箱12排出的油气分离；通过油气分离器10的油气，油气分离器10的出油口与所述曲轴箱12的油底壳连接，机油将再次进入曲轴箱12中的油底壳内，油气分离器10的出气口与增压器4的进气口连接，当然增压器的进气口还与空气滤清器9连接，用于对空气中杂质进行过滤，以延长发动机的寿命，从油气分离器10的出气口出来的废气将再次进入增压器4中，通过增压器4对气体进行压缩，并流经中冷器8对增压器4压缩后的气体进行冷却，然后从进气管7进入发动机1的机体11内。

本发明实施例还提供一种车辆，包括上述的双燃料发动机1曲轴箱12通风系统。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种双燃料发动机曲轴箱通风系统，其特征在于，包括：

发动机，所述发动机包括机体和曲轴箱；

空压机，与所述曲轴箱的连通，用于对所述曲轴箱进行补气；

电磁阀，所述电磁阀设置在所述空压机和所述曲轴箱连接的补气管路上，根据所述发动机的工作状态确定所述补气管路的流量大小；

所述补气管路的流量大小具体通过如下方式确定：

方式一、当所述发动机处于纯柴油工作模式时，所述电磁阀处于关闭状态，所述补气管路中不存在气体；

方式二、当所述发动机处于甲醇和柴油双燃料工作模式时，所述电磁阀处于打开状态，所述补气管路中存在气体。

2.根据权利要求1所述的双燃料发动机曲轴箱通风系统，其特征在于，当所述发动机处于甲醇和柴油双燃料工作模式时，所述电磁阀的打开状态下的开度大小根据以下方式确定：

根据所述发动机的工作状态控制所述电磁阀的开度大小。

3.根据权利要求2所述的双燃料发动机曲轴箱通风系统，其特征在于，所述发动机的工作状态至少包括转速和负荷率中的一种。

4.根据权利要求1所述的双燃料发动机曲轴箱通风系统，其特征在于，所述双燃料发动机曲轴箱通风系统还包括油气分离器；

所述曲轴箱与所述油气分离器连接，将所述曲轴箱排出的油气分离。

5.根据权利要求4所述的双燃料发动机曲轴箱通风系统，其特征在于，所述油气分离器的出油口与所述曲轴箱的油底壳连接。

6.根据权利要求5所述的双燃料发动机曲轴箱通风系统，其特征在于，所述双燃料发动机曲轴箱通风系统还包括：增压器；

所述油气分离器的出气口与所述增压器的进气口连接。

7.根据权利要求1所述的双燃料发动机曲轴箱通风系统，其特征在于，所述空压机与所述电磁阀之间设置有干燥罐。

8.根据权利要求7所述的双燃料发动机曲轴箱通风系统，其特征在于，所述双燃料发动机曲轴箱通风系统还包括：储气瓶；

所述干燥罐的出气口均与所述电磁阀和所述储气瓶连接。

9.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的双燃料发动机曲轴箱通风系统。

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