CN114738077A - 增压发动机曲轴箱通风系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种增压发动机曲轴箱通风系统，包括：第一通风管的一端通过PCV阀和油气分离器与窜气腔相连通，第二通风管的一端与窜气腔直接相通，所述第一通风管和所述第二通风管的另一端分别连接于所述涡轮增压器的压缩机与所述空气滤清器之间的进气管上，所述第一通风管和所述第二通风管与所述进气管的连接处设置有用于将所述窜气腔内的窜气从所述第一通风管吸出并允许新鲜空气从所述第二通风管补入的压差装置。本发明所揭示的通风系统，在发动机全负荷工况下均可通过压差装置在负压条件下将曲轴箱中的窜气“吸出来”，同时，新鲜空气被允许通过简单的方式补入曲轴箱，窜气置换时曲轴箱内气压低，发动机使用更为安全。

Description

增压发动机曲轴箱通风系统

技术领域

本发明涉及内燃发动机的曲轴箱通风系统，尤其涉及一种采用涡轮增压器以增大进气量的内燃发动机曲轴箱通风系统。

背景技术

在发动机（内燃发动机）工作时，燃烧室的高压可燃混合气和已燃气体，或多或少会通过活塞与气缸套之间的间隙漏入曲轴箱内，造成窜气。窜气的成分为未燃的燃油气、水蒸气和废气等，这会稀释机油，降低机油的使用性能，加速机油的氧化、变质。水气凝结在机油中，会形成油泥，阻塞油路；废气中的酸性气体混入润滑系统，会导致发动机零件的腐蚀和加速磨损；窜气还会使曲轴箱的压力过高而破坏曲轴箱的密封，使机油渗漏流失。为防止曲轴箱压力过高，延长机油使用期限，减少零件磨损和腐蚀，防止发动机漏油，需采用通风系统对曲轴箱进行强制换气。

当前，增压发动机已非常普遍，由于增加了涡轮增压器，使得该类发动机的通风系统具有特殊性。公知的增压发动机曲轴箱强制通风系统，如图1所示（图中，柴油机可省略节气门10），主要采用两路油气分离器（油气分离器5和油气分离器14）以及PCV阀6（PCV是曲轴箱强制通风的英文缩写），其主要特征是，一路油气分离器5通过PCV阀6与进气歧管8连接，另一路油气分离器14连接空气滤清器13与涡轮增压器的压缩机11之间的进气管12，该系统有如下缺点：

在发动机处于怠速或低负荷时，涡轮增压器未被致动，进气歧管8中的空气压力低于增压器的压缩机11上游侧的压力，曲轴箱1中的窜气通过第一通风管7被吸入进气歧管8，同时增压器压缩机11上游侧进气管12中的新鲜空气通过第二通风管9补充到曲轴箱1中，使曲轴箱1中的废气浓度降低，可实现曲轴箱的换气过程。

但在发动机处于大中负荷时，发动机排出的废气使涡轮增压器致动，增压器压缩机11下游侧的空气压力升高，进气歧管8中的空气压力将大于增压器压缩机11上游侧的压力，这时，PCV阀6关闭切断第一通风管7，曲轴箱1中的窜气通过第二通风管9排出到增压器压缩机11的上游侧，然后通过进气管12进入气缸。由于曲轴箱1中不能补入新鲜空气，窜气导致曲轴箱内废气浓度越来越高，特别是燃烧气体燃料的气体机和燃烧汽油的汽油机，其中的可燃燃气的浓度升高到一定极限值后，有发生爆炸的危险。

中国发明专利CN106065798A公开了一种用于涡轮增压发动机的曲轴箱通风压力管理系统，在曲轴箱和进气管之间连通第一通风管，在曲轴箱和进气歧管之间连通第二通风管，与所述第二通风管连通的PCV阀，在涡轮增压器的怠速状态中所述PCV阀响应于所述进气歧管中的真空压力以允许空气从所述曲轴箱流动至所述进气歧管，与所述第二通风管连通的限制件，被构造成在所述怠速状态中限制通过所述第二通风管进入所述曲轴箱的新鲜空气的流量，PCV旁路，被构造成在所述增压状态中允许单向气流通过所述第二通风管绕过所述PCV阀进入所述曲轴箱，与所述第一通风管连通的泄压阀，被构造成当所述曲轴箱中的压力超过阈值压力时，在所述增压状态中绕开所述限制件。

上述专利在涡轮增压器处于增压状态期间允许合适流量的加压空气通过气流控制部件从进气歧管进入曲轴箱中，完成窜气的置换，解决了在增压状态时不能向曲轴箱中补充新鲜空气的问题，但其曲轴箱中的气体是被增压的空气“压出来”的，泄压时曲轴箱内的气体压力通常会高于大气压力，过高的气体压力存在损坏密封件的风险。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种增压发动机曲轴箱通风系统，以降低窜气置换时曲轴箱内的气体压力，提高其使用安全性。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种增压发动机曲轴箱通风系统，包括：油气分离器和PCV阀，所述油气分离器安装于发动机，所述发动机包括机体、曲轴箱和气缸盖罩，所述机体设置有窜气通道，所述窜气通道将所述气缸盖罩和所述曲轴箱连通并形成窜气腔，所述机体设置有通过进气管接收新鲜空气的进气歧管，涡轮增压器的压缩机设置于所述进气管上，所述进气管的进气口设置有空气滤清器；第一通风管和第二通风管，所述第一通风管的一端连接于所述PCV阀，所述PCV阀通过所述油气分离器与所述窜气腔相连通，所述第二通风管的一端连接于所述窜气腔；所述第一通风管和所述第二通风管的另一端分别连接于所述涡轮增压器的压缩机与所述空气滤清器之间的所述进气管上，所述第一通风管和所述第二通风管与所述进气管的连接处设置有用于将所述窜气腔内的窜气从所述第一通风管吸出并允许新鲜空气从所述第二通风管补入的压差装置。

其中，所述压差装置包括设置于所述进气管中的文丘里结构，所述文丘里结构包括用于形成喉部的喉管，所述喉管开设有通气孔，所述第一通风管通过所述通气孔与所述喉部的负压区相连通。

其中，所述喉管固定于所述进气管的内壁并与之形成连通腔，所述第一通风管连接于所述进气管的管壁并与所述连通腔连通。

其中，所述喉管和部分进气管形成一个独立的连接于所述进气管中的文丘里管。

其中，所述进气管并联设置有进气支管，所述压差装置包括设置于所述进气支管中的文丘里结构，所述文丘里结构包括用于形成喉部的喉管，所述喉管开设有通气孔，所述第一通风管连接于所述进气支管并通过所述通气孔与所述喉部的负压区相连通。

其中，所述喉管固定于所述进气支管的内壁并与之形成连通腔，所述第一通风管连接于所述进气支管的管壁并与所述连通腔连通。

其中，所述压差装置包括：所述第一通风管伸入所述进气管内并设置有背着所述进气管中流动的新鲜空气开口的第一引导管，所述第二通风管伸入所述进气管内并设置有迎着所述进气管中流动的新鲜空气开口的第二引导管。

其中，所述第二引导管的开口处设置有扩口结构。

采用上述技术方案后，本发明所取得的技术效果是：

1.由于第一通风管的一端通过PCV阀和油气分离器与窜气腔相连通，第二通风管的一端与窜气腔直接相通，所述第一通风管和所述第二通风管的另一端分别连接于所述涡轮增压器的压缩机与所述空气滤清器之间的进气管上，所述第一通风管和所述第二通风管与所述进气管的连接处设置有压差装置，发动机工作时，进气管中的空气流速较快，新鲜空气经过空气滤清器后压力降低，导致空气滤清器后的管路中的空气压力低于大气压力，压差装置在所述第一通风管与所述进气管的连接处以及所述第二通风管与所述进气管的连接处两者之间形成压差，使得窜气腔内的窜气从所述第一通风管吸出并允许新鲜空气从所述第二通风管补入曲轴箱，从而实现对曲轴箱内窜气的置换。在发动机全负荷工况（不论涡轮增压器被致动还是未被致动）下均可在压差装置的作用下在负压的条件下将曲轴箱中的窜气“吸出来”，同时，新鲜空气被允许通过简单的方式补入曲轴箱，窜气置换时曲轴箱内气压低，发动机使用更为安全。

2.压差装置配置成在进气管中设置的与第一通风管相通的文丘里结构，文丘里结构借助新鲜空气的流速，可以在第一通风管与进气管的连接处形成更为显著的负压，以增强曲轴箱窜气的换气效果。

3.进气管并联有进气支管，压差装置配置成在进气支管中设置的与第一通风管相通的文丘里结构，相对于进气管，进气支管的流通面积较小，将文丘里结构设置其中，不仅可以在第一通风管与进气管的连接处形成更为显著的负压，增强曲轴箱窜气的换气效果，而且可以显著降低成本，特别适合于大型发动机。

4.压差装置配置成两个开口方向相反的引导管结构，即：第一通风管伸入所述进气管并设置有第一引导管，第二通风管伸入所述进气管并设置有第二引导管，第一引导管迎着流动的新鲜空气开口，第二引导管背着流动的新鲜空气开口。发动机工作时，由于第一引导管中窜气的流速远低于进气管中新鲜空气的流速，在摩擦力的作用下，第一引导管出口处的窜气，被进气管中的新鲜空气“带走”，第一通风管中的窜气将被连续“吸出”到进气管中，而进气管中高速流动的新鲜空气又会“碰撞”第二引导管中的气体，从而实现窜气的置换。

5.第二引导管设置扩口的结构，可以增大第二引导管接收气体的面积，增大第二通风管的通风量，增强换气效果。

附图说明

图1是一种公知的增压发动机曲轴箱通风系统的结构示意图；

图2是本发明增压发动机曲轴箱通风系统实施例1的结构示意图；

图3是本发明增压发动机曲轴箱通风系统实施例1中压差装置的结构剖视图；

图4是本发明增压发动机曲轴箱通风系统实施例2中压差装置的结构剖视图；

图5是本发明增压发动机曲轴箱通风系统实施例3中压差装置的结构剖视图；

图6是本发明增压发动机曲轴箱通风系统实施例4中压差装置的结构剖视图；

图中：1、曲轴箱；2、机体；3、气缸盖罩；4、窜气通道；5、油气分离器；6、PCV阀；7、第一通风管；7a、第一通风管；7b、第一通风管；7b1、第一引导管；8、进气歧管；9、第二通风管；9a、第二通风管；9b、第二通风管；9b1、第二引导管；9b2、扩口结构；10、节气门；11、涡轮增压器的压缩机；12、进气管；12a、进气管；12b、进气管；13、空气滤清器；14、油气分离器；17a、喉管；17b、喉管；171、通气孔；18、进气支管；A、新鲜空气；B、窜气, C、负压区；D、压差装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1

如图2所示，一种增压发动机曲轴箱通风系统，用于对曲轴箱内的窜气进行置换。该通风系统包括油气分离器5、PCV阀6、第一通风管7a、第二通风管9a以及压差装置D等。

油气分离器5安装于发动机，例如汽油发动机机或气体发动机，所述发动机包括机体2、曲轴箱1和气缸盖罩3，通常情况下，发动机的机体2包括气缸体和气缸盖两部分。机体2设置有窜气通道4，窜气通道4将气缸盖罩3和曲轴箱1连通并形成窜气腔，机体2设置有通过进气管12a接收新鲜空气的进气歧管8，涡轮增压器的压缩机11设置于进气管12a上，进气管12a的进气口设置有空气滤清器13。在进气管12a上设置有节气门10，节气门10一般被设置在涡轮增压器的压缩机11与进气歧管8之间。

第一通风管7a的一端连接于PCV阀6， PCV阀6通过油气分离器5与所述窜气腔相连通，另一端连接于进气管12a上并位于涡轮增压器的压缩机11与空气滤清器13之间；第二通风管9a的一端与窜气腔直接相通，另一端也连接于涡轮增压器的压缩机11与空气滤清器13之间的进气管12a上。第一通风管7a和第二通风管9a与进气管12a的连接处设置有用于将窜气腔内的窜气从第一通风管7a吸出并允许新鲜空气从第二通风管9a补入的压差装置D。

一般而言，从燃烧室泄漏到曲轴箱1中的窜气B比较轻，因此，窜气出口设置于窜气腔的上方更为合理，即将油气分离器5设置于气缸盖罩3，第二通风管9a的一端连接于曲轴箱1。

发动机工作时，进气管12a中的空气流速较快，新鲜空气经过空气滤清器后压力降低，导致空气滤清器后的管路中的空气压力低于大气压力，压差装置D在第一通风管7a与进气管12a的连接处以及第二通风管9a与进气管12a的连接处两者之间形成压差，使得窜气腔内的窜气从第一通风管7a被吸出并允许新鲜空气从第二通风管9a补入曲轴箱1。由于第一通风管7a以及第二通风管9a均连接于涡轮增压器的压缩机11的上游侧，不受涡轮增压器被致动还是未被致动的影响，因此，在发动机全负荷工况下均可通过压差装置D在负压的条件下将曲轴箱中的窜气“吸出来”，同时，新鲜空气被允许通过简单的方式补入曲轴箱，窜气置换时曲轴箱内气压低，可确保曲轴箱内的气压力不会超标，降低了过高的气体压力损坏密封件的风险，发动机使用更为安全。

下面详细描述压差装置D的结构和原理。

如图3所示，在第一通风管7a与进气管12a的连接处设置文丘里结构, 文丘里结构借助流动的新鲜空气A可以更为显著的形成负压，增强曲轴箱窜气的换气效果。

文丘里结构设置于进气管12a中，所述文丘里结构包括用于形成喉部的喉管17a，喉管17a开设有通气孔171，第一通风管7a通过通气孔171与所述喉部的负压区C相连通，第二通风管9a设置于所述文丘里结构的上游侧。

具体的，喉管17a固定于进气管12a的内壁并与之形成连通腔，第一通风管7a连接于进气管12a的管壁并与所述连通腔连通。

为了便于制造，将喉管17a和部分进气管12a形成一个独立的文丘里管后再连接于进气管12a中。

实施例2

图4示出了另一种压差装置D的具体结构。如图4所示，进气管12b并联设置有进气支管18，所述文丘里结构设置于进气支管18中，即：文丘里结构包括用于形成喉部的喉管17b，喉管17b开设有通气孔，第一通风管7a连接于进气支管18并通过所述通气孔与所述喉部的负压区相连通。喉管17b固定于进气支管18的内壁并与之形成连通腔，第一通风管7a连接于进气支管18的管壁并与所述连通腔连通，具体结构可参考图3，在此不做赘述。相对于进气管12b，进气支管18的流通面积较小，将文丘里结构设置其中，可以显著降低成本，特别适合于大型发动机。

实施例3

图5示出了另一种压差装置D的具体结构。如图5所示，第一通风管7b伸入进气管12a内并设置有背着进气管12a中流动的新鲜空气开口的第一引导管7b1，第二通风管9a伸入进气管12a内并设置有迎着进气管12a中流动的新鲜空气开口的第二引导管9b1。

发动机工作时，由于第一引导管7b1中窜气的流速远低于进气管12a中新鲜空气的流速，在摩擦力的作用下，第一引导管7b1出口处的窜气，被进气管12a中的新鲜空气“带走”，第一通风管7b中的窜气将被连续“吸出”到进气管12a中，同时，进气管12a中高速流动的新鲜空气又会“碰撞”第二引导管9b1中的气体，从而实现窜气的置换。

为了增大第二引导管9b1接收气体的面积，增大第二通风管9b的通风量，增强换气效果，在第二引导管9b1的开口处设置扩口结构9b2。

实施例4

图6示出了一种文丘里结构和引导管相结合的压差装置D，以进一步增大压差提高窜气置换效果。如图6所示，文丘里结构参考图3所示的压差装置，引导管结构参考图5所示的压差装置。

同理，引导管结构也可以应用于实施例2中的第二通风管9a上，在此不做赘述。

本发明不局限于上述实施例，例如：去掉节气门后，上述通风系统可用于增压柴油机，而且，该通风系统也同时适用于非增压发动机。

本发明构思的本质是在发动机全负荷工况（不论涡轮增压器被致动还是未被致动）下均可通过压差装置在负压条件下将曲轴箱中的窜气“吸出来”，同时，新鲜空气被允许通过简单的方式补入曲轴箱，窜气置换时曲轴箱内气压低，发动机使用更为安全。

一切基于本发明的构思、结构、方法和原理所做出的种种改进，都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种增压发动机曲轴箱通风系统，包括：

油气分离器和PCV阀，所述油气分离器安装于发动机，所述发动机包括机体、曲轴箱和气缸盖罩，所述机体设置有窜气通道，所述窜气通道将所述气缸盖罩和所述曲轴箱连通并形成窜气腔，所述机体设置有通过进气管接收新鲜空气的进气歧管，涡轮增压器的压缩机设置于所述进气管上，所述进气管的进气口设置有空气滤清器；

第一通风管和第二通风管，所述第一通风管的一端连接于所述PCV阀，所述PCV阀通过所述油气分离器与所述窜气腔相连通，所述第二通风管的一端连接于所述窜气腔；其特征在于，

所述第一通风管和所述第二通风管的另一端分别连接于所述涡轮增压器的压缩机与所述空气滤清器之间的所述进气管上，所述第一通风管和所述第二通风管与所述进气管连接处设置有用于将所述窜气腔内的窜气从所述第一通风管吸出并允许新鲜空气从所述第二通风管补入的压差装置。

2.如权利要求1所述的增压发动机曲轴箱通风系统，其特征在于，所述压差装置包括设置于所述进气管中的文丘里结构，所述文丘里结构包括用于形成喉部的喉管，所述喉管开设有通气孔，所述第一通风管通过所述通气孔与所述喉部的负压区相连通。

3.如权利要求2所述的增压发动机曲轴箱通风系统，其特征在于，所述喉管固定于所述进气管的内壁并与之形成连通腔，所述第一通风管连接于所述进气管的管壁并与所述连通腔连通。

4.如权利要求3所述的增压发动机曲轴箱通风系统，其特征在于，所述喉管和部分进气管形成一个独立的连接于所述进气管中的文丘里管。

5.如权利要求1所述的增压发动机曲轴箱通风系统，其特征在于，所述进气管并联设置有进气支管，所述压差装置包括设置于所述进气支管中的文丘里结构，所述文丘里结构包括用于形成喉部的喉管，所述喉管开设有通气孔，所述第一通风管连接于所述进气支管并通过所述通气孔与所述喉部的负压区相连通。

6.如权利要求5所述的增压发动机曲轴箱通风系统，其特征在于，所述喉管固定于所述进气支管的内壁并与之形成连通腔，所述第一通风管连接于所述进气支管的管壁并与所述连通腔连通。

7.如权利要求2~6任一项所述的增压发动机曲轴箱通风系统，其特征在于，所述第二通风管伸入所述进气管内并设置有迎着所述进气管中流动的新鲜空气开口的第二引导管。

8.如权利要求1所述的增压发动机曲轴箱通风系统，其特征在于，所述压差装置包括：所述第一通风管伸入所述进气管内并设置有背着所述进气管中流动的新鲜空气开口的第一引导管，所述第二通风管伸入所述进气管内并设置有迎着所述进气管中流动的新鲜空气开口的第二引导管。

9.如权利要求8所述的增压发动机曲轴箱通风系统，其特征在于，所述第二引导管的开口处设置有扩口结构。

10.如权利要求1所述的增压发动机曲轴箱通风系统，其特征在于，所述油气分离器设置于所述气缸盖罩，所述第二通风管连接于所述曲轴箱。

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