CN115182804A - 发动机闭式曲轴箱呼吸系统和气驱动呼吸方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种发动机闭式曲轴箱呼吸系统和气驱动呼吸方法，属于天然气发动机曲轴箱设备技术领域。该呼吸系统包括曲轴箱、呼吸器、涡轮增压器、旁通管、第一止回阀和第二止回阀。曲轴箱上连接有进气歧管，进气歧管上设置有节气门，节气门的一端与涡轮增压器连接，涡轮增压器与呼吸器连接，曲轴箱与呼吸器连接，呼吸器与曲轴箱的油底壳连接，呼吸器与第一止回阀连接，第一止回阀与涡轮增压器连接。旁通管连接于呼吸器的出气口和进气歧管之间，第二止回阀设置于旁通管上。该用该呼吸系统和呼吸方法，无需外接整车驱动系统、管路以及其他额外气源，完全利用发动机进气系统内自身的气源，实现车辆高、低负荷工况下曲轴箱始终保持稳定的负压环境。
Description
技术领域
本发明涉及属于天然气发动机曲轴箱设备技术领域，特别涉及一种发动机闭式曲轴箱呼吸系统和气驱动呼吸方法。
背景技术
为进一步加大机动车污染防治力度，持续改善城市环境空气质量，在最新的《重型柴油车污染物排放限值及测量方法》中明确规定点燃式发动机的曲轴箱需要采用闭式结构，同时在WHTC(World Harmonized Transient Cycle，世界统一瞬态循环)下曲轴箱压力始终保持为负压，确保曲轴箱废气不能外排到环境大气中。
在相关技术中，发动机曲轴箱排出的窜气，也即是油气混合气经过进气口进入呼吸器进行过滤和油气分离，机油回流至油底壳，而废气经出气口接增压器进气端，实现废气的循环燃烧，减少废气排放和环境污染。其中，对于呼吸器的驱动通常采用电驱动或者机油驱动的方式控制呼吸器内的调压阀，使呼吸器的进出口端形成压差以保证正常运行。
为了实现曲轴箱的负压，采用电驱动或者机油驱动的呼吸器，其需要配置额外的电驱动或者机油驱动管路和控制系统，结构复杂，生产成本高。且传统的呼吸器还需要外接发动机增压器的气路，通过导入发动机增压器增压后的高压气体作为驱动气体。而在车辆处于怠速等低负荷工况下，发动机增压器所产生的气压往往存在压力不足的情况，导致呼吸器和整个呼吸系统的工作循环流畅性低，影响曲轴箱内的负压环境维持。
发明内容
本发明实施例提供了一种发动机闭式曲轴箱呼吸系统和气驱动呼吸方法，无需外接整车驱动系统、管路以及其他额外气源，完全利用发动机进气系统内自身的气源，实现车辆高、低负荷工况下曲轴箱压力始终保持稳定的负压环境。该技术方案具体如下：
第一方面，本发明实施例提供了一种发动机闭式曲轴箱呼吸系统，该发动机闭式曲轴箱呼吸系统包括：曲轴箱、呼吸器、涡轮增压器、旁通管、第一止回阀和第二止回阀，
所述曲轴箱上连接有进气歧管，所述进气歧管上设置有节气门，所述节气门的一端与所述涡轮增压器的压端出口连接，所述涡轮增压器的压端出口与所述呼吸器的供气口连接，所述曲轴箱的呼吸口与所述呼吸器的进气口连接，所述呼吸器的回油口与所述曲轴箱的油底壳连接，所述呼吸器的出气口与所述第一止回阀的进口连接，所述第一止回阀的出口与所述涡轮增压器的压端入口连接，所述旁通管的一端与所述呼吸器的出气口连接且位于所述呼吸器的出气口与所述第一止回阀的进口之间，所述旁通管的另一端与所述进气歧管连接且位于所述节气门的另一端，所述第二止回阀设置于所述旁通管上。
可选地，所述第二止回阀与所述旁通管可拆卸连接，所述旁通管的另一端与所述第二止回阀的进口连接，所述第二止回阀的出口与所述进气歧管可拆卸连接。
可选地，所述发动机闭式曲轴箱呼吸系统还包括副回油管，所述副回油管的一端与所述呼吸器的出气口连接，所述副回油管的另一端曲轴箱的油底壳连接。
可选地，所述发动机闭式曲轴箱呼吸系统还包括中间冷却器，所述涡轮增压器的出气口与所述中间冷却器的进口连接，所述节气门的一端和所述呼吸器的供气口均与所述中间冷却器的出口连接。
可选地，所述发动机闭式曲轴箱呼吸系统还包括检查阀，所述呼吸器的回油口与所述检查阀的进口连接，所述检查阀的出口与所述曲轴箱的油底壳连接。
可选地，所述发动机闭式曲轴箱呼吸系统还包括空气滤清器，所述空气滤清器的出口与所述涡轮增压器的进气口连接。
可选地，所述第一止回阀的出口与所述空气滤清器的出口连接。
第二方面，本发明实施例提供了一种气驱动呼吸方法，基于前述第一方面所述的发动机闭式曲轴箱呼吸系统实现，该气驱动呼吸方法包括：
当车辆处于高负荷工况下，控制所述节气门打开，利用所述涡轮增压器向所述呼吸器的供气口提供高压驱动气体，以驱动所述呼吸器对由所述曲轴箱内通入的油气混合气进行过滤分离，将机油回流排放到所述曲轴箱的油底壳内，将废气重新导入到涡轮增压器中进行燃烧循环；
当车辆处于低负荷工况下，控制所述节气门关闭，利用所述进气歧管内的负压驱动所述呼吸器对由所述曲轴箱内通入的油气混合气进行过滤分离，将机油回流排放到所述曲轴箱的油底壳内，将废气重新导入到进气歧管中进行闭式循环。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
在车辆处于高负荷工况下，控制节气门开启，涡轮增压器正常工作持续通过进气歧管向曲轴箱内通入高压气体，而部分高压气体则可以通过与呼吸器的供气口所连接的管道进入呼吸器中作为驱动气体驱动呼吸器工作。对由曲轴箱的呼吸口通入呼吸器内部的油气混合气进行油气分离，其中分离的机油会回流排放到曲轴箱的油底壳中进行发动机的油路循环。而由呼吸器的出气口分离的废气则在高压驱动下冲开第一止回阀并通过管路重新导入到涡轮增压器中进行燃烧循环，避免外排污染大气。而在车辆处于低负荷工况下，例如怠速工况下，则控制节气门关闭。当车辆处于怠速工况下，与曲轴箱连接进气歧管本身处于负压真空状态，此时由于涡轮增压器所提供的气体压力不足以驱动呼吸器，第一止回阀也处于闭合状态。进气歧管的负压使第二止回阀导通，并由呼吸器的出气口作用于呼吸器，使呼吸器的进气口和出气口之间形成压差以驱动呼吸器工作，有呼吸器的出气口排出的废气经由旁通管重新导入进气歧管并进入曲轴箱实现闭式循环。
采用本发明实施例所提供的发动机闭式曲轴箱呼吸系统，无需外接整车驱动系统、管路以及其他额外气源，通过在呼吸器的出气口与曲轴箱的进气歧管之间增设旁通管和对应的止回阀结构，完全利用发动机进气系统内自身的气源，实现车辆高、低负荷工况下曲轴箱压力始终保持稳定的负压环境，结构简单，设置成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的发动机闭式曲轴箱呼吸系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的发动机闭式曲轴箱呼吸系统的局部立体结构示意图；
图3是本发明实施例提供的气驱动呼吸方法的流程图。
图中：
1、曲轴箱；2、呼吸器；3、涡轮增压器；4、旁通管；5、第一止回阀；6、第二止回阀；7、副回油管；8、中间冷却器；9、空气滤清器；11、进气歧管；12、油底壳；21、供气口；22、检查阀；111、节气门。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
在相关技术中，发动机曲轴箱排出的油气混合气经过进气口进入呼吸器进行过滤和油气分离，机油回流至油底壳，而废气经出气口接增压器进气端，实现废气的循环燃烧，减少废气排放和环境污染。其中，对于呼吸器的驱动通常采用电驱动或者机油驱动的方式控制呼吸器内的调压阀，使呼吸器的进出口端形成压差以保证正常运行。
为了实现曲轴箱的负压，采用电驱动或者机油驱动的呼吸器，其需要配置额外的电驱动或者机油驱动管路和控制系统，结构复杂，生产成本高。且传统的呼吸器还需要外接发动机增压器的气路，通过导入发动机增压器增压后的高压气体作为驱动气体。而在车辆处于怠速等低负荷工况下，发动机增压器所产生的气压往往存在压力不足的情况，导致呼吸器和整个呼吸系统的工作循环流畅性低，影响曲轴箱内的负压环境维持。
图1是本发明实施例提供的发动机闭式曲轴箱呼吸系统的结构示意图。图2是本发明实施例提供的发动机闭式曲轴箱呼吸系统的局部立体结构示意图。如图1至图2所示，通过实践，本申请人提供了一种发动机闭式曲轴箱呼吸系统，包括曲轴箱1、呼吸器2、涡轮增压器3、旁通管4、第一止回阀5和第二止回阀6。
其中，曲轴箱1上连接有进气歧管11，进气歧管11上设置有节气门111，节气门111的一端与涡轮增压器3的压端出口连接。涡轮增压器3的压端出口与呼吸器2的供气口21连接，曲轴箱1的呼吸口与呼吸器2的进气口连接，呼吸器2的回油口与曲轴箱1的油底壳12连接。呼吸器2的出气口与第一止回阀5的进口连接，第一止回阀5的出口与涡轮增压器3的压端入口连接。旁通管4的一端与呼吸器2的出气口连接且位于呼吸器2的出气口与第一止回阀5的进口之间，旁通管4的另一端与进气歧管11连接且位于节气门111的另一端，第二止回阀6设置于旁通管4上。
在本发明实施例中，在车辆处于高负荷工况下，控制节气门111开启，涡轮增压器3正常工作持续通过进气歧管11向曲轴箱内通入高压气体，而部分高压气体则可以通过与呼吸器2的供气口21所连接的管道进入呼吸器2中作为驱动气体驱动呼吸器2工作。对由曲轴箱1的呼吸口通入呼吸器2内部的油气混合气进行油气分离，其中分离的机油会回流排放到曲轴箱1的油底壳12中进行发动机的油路循环。而由呼吸器2的出气口分离的废气则在高压驱动下冲开第一止回阀5并通过管路重新导入到涡轮增压器3中进行燃烧循环，避免外排污染大气。而在车辆处于低负荷工况下，例如怠速工况下，则控制节气门111关闭。当车辆处于怠速工况下，与曲轴箱1连接进气歧管11本身处于负压真空状态，此时由于涡轮增压器3所提供的气体压力不足以驱动呼吸器2，第一止回阀5也处于闭合状态。进气歧管11的负压使第二止回阀6导通，并由呼吸器2的出气口作用于呼吸器2，使呼吸器2的进气口和出气口之间形成压差以驱动呼吸器2工作，有呼吸器2的出气口排出的废气经由旁通管4重新导入进气歧管11并进入曲轴箱1实现闭式循环。采用本发明实施例所提供的发动机闭式曲轴箱呼吸系统，无需外接整车驱动系统、管路以及其他额外气源，通过在呼吸器2的出气口与曲轴箱1的进气歧管11之间增设旁通管4和对应的止回阀结构，完全利用发动机进气系统内自身的气源，实现车辆高、低负荷工况下曲轴箱压力始终保持稳定的负压环境，结构简单，设置成本低。
可选地，第二止回阀6与旁通管4可拆卸连接，旁通管4的另一端与第二止回阀6的进口连接，第二止回阀6的出口与进气歧管11可拆卸连接。示例性地，在本发明实施例中，第二止回阀6在起到配合旁通管4工作，实现在车辆发动机低负荷工况下驱动呼吸器2工作的基础上，还可以在旁通管4不工作时起到单向闭合密封的作用。在利用OBD(On-BoardDiagnostics，车上诊断系统)对旁通管4进行例行的断开诊断测试，或者对旁通管4进行拆装替换维护时，防止进气歧管11内部的油气混合气体外泄造成安全隐患，方便拆替检修和维护，提高了发动机闭式曲轴箱呼吸系统的安全性和实用性。
可选地，发动机闭式曲轴箱呼吸系统还包括副回油管7，副回油管7的一端与呼吸器2的出气口连接，副回油管7的另一端曲轴箱1的油底壳12连接。示例性地，在本发明实施例中，在呼吸器2的出气口到第一止回阀5的阀前管道设置有一段在竖直方向上高度略低于呼吸器2的出气口的弯曲段，副回油管7的进口端即连接在该弯曲段上。经由呼吸器2进行油气分离后的废气中可能依然存在一部分油滴，该部分油雾在经过该弯曲段到达第一止回阀5前的过程中，油滴可以通过重力进行进一步分离，并通过副回油管7回流到油底壳12中进行循环，进一步提高了发动机闭式曲轴箱呼吸系统的回油收集性能。
可选地，发动机闭式曲轴箱呼吸系统还包括中间冷却器8，涡轮增压器3的出气口与中间冷却器8的进口连接，节气门111的一端和呼吸器2的供气口21均与中间冷却器8的出口连接。示例性地，在本发明实施例中，使用涡轮增压器3的发动机其换气的效率比一般发动机的自然进气更高。当空气进入涡轮增压器3后其温度会大幅升高，密度也相应变高，通过设置中间冷却器8可以起到对高压气体的冷却作用。高温气体经过中间冷却器8的冷却，再进入曲轴箱1中，避免因气体温度过高导致发动机损坏甚至死火的现象。提高了发动机闭式曲轴箱呼吸系统的工作安全性。
可选地，发动机闭式曲轴箱呼吸系统还包括检查阀22，呼吸器2的回油口与检查阀22的进口连接，检查阀22的出口与曲轴箱1的油底壳12连接。示例性地，在本发明实施例中，通过在呼吸器2的回油口与曲轴箱1的油底壳12之间设置检查阀22，检查阀22同样设置为单向导通的止回阀。可以防止因输油管道堵塞或者其他原因造成机油倒灌等问题，保证呼吸器2的正常工作，方便进行管道的插装检修维护，进一步提高了发动机闭式曲轴箱呼吸系统的工作稳定性。
可选地，发动机闭式曲轴箱呼吸系统还包括空气滤清器9，空气滤清器9的出口与涡轮增压器3的进气口连接。示例性地，在本发明实施例中，还可以引入发动机内空气滤清器9一路的气体，在车辆处于高负荷工况时通入涡轮增压器3中经过增压处理后一同作为驱动气体通入呼吸器2中，驱动呼吸器2进行工作，进一步提高了发动机闭式曲轴箱呼吸系统的工作稳定性。
可选地，第一止回阀5的出口与空气滤清器9的出口连接。示例性地，在本发明实施例中，第一止回阀5出口可以和空气滤清器9的出口利用管道进行导通，并通过同一条进气管道导入到涡轮增压器3中，减少了发动机闭式曲轴箱呼吸系统的气驱动所需要设置的管道数量，降低发动机闭式曲轴箱呼吸系统的设置成本和整体占用空间。
图3是本发明实施例提供的气驱动呼吸方法的流程图。如图3所示，本发明实施例还提供了一种气驱动呼吸方法，基于图1至图2所述的发动机闭式曲轴箱呼吸系统实现，该气驱动呼吸方法包括一下步骤：
S1，当车辆处于高负荷工况下，控制节气门111打开，利用涡轮增压器3向呼吸器2的供气口21提供高压驱动气体，以驱动呼吸器2对由曲轴箱1内通入的油气混合气进行过滤分离，将机油回流排放到曲轴箱1的油底壳12内，将废气重新导入到涡轮增压器3中进行燃烧循环。
具体地，在车辆处于高负荷工况下，控制节气门111开启，涡轮增压器3正常工作持续通过进气歧管11向曲轴箱内通入高压气体，而部分高压气体则可以通过与呼吸器2的供气口21所连接的管道进入呼吸器2中作为驱动气体驱动呼吸器2工作。对由曲轴箱1的呼吸口通入呼吸器2内部的油气混合气进行油气分离，其中分离的机油会回流排放到曲轴箱1的油底壳12中进行发动机的油路循环。而由呼吸器2的出气口分离的废气则在高压驱动下冲开第一止回阀5并通过管路重新导入到涡轮增压器3中进行燃烧循环，避免外排污染大气。
S2，当车辆处于低负荷工况下，控制节气门111关闭，利用进气歧管11内的负压驱动呼吸器2对由曲轴箱1内通入的油气混合气进行过滤分离，将机油回流排放到曲轴箱1的油底壳12内，将废气重新导入到进气歧管11中进行闭式循环。
具体地，在车辆处于低负荷工况下，例如怠速工况下，则控制节气门111关闭。当车辆处于怠速工况下，与曲轴箱1连接进气歧管11本身处于负压真空状态，此时由于涡轮增压器3所提供的气体压力不足以驱动呼吸器2，第一止回阀5也处于闭合状态。进气歧管11的负压使第二止回阀6导通，并由呼吸器2的出气口作用于呼吸器2，使呼吸器2的进气口和出气口之间形成压差以驱动呼吸器2工作，有呼吸器2的出气口排出的废气经由旁通管4重新导入进气歧管11并进入曲轴箱1实现闭式循环。
采用本发明实施例所提供的发动机闭式曲轴箱呼吸系统和上述气驱动方法，无需外接整车驱动系统、管路以及其他额外气源，通过在呼吸器2的出气口与曲轴箱1的进气歧管11之间增设旁通管4和对应的止回阀结构，完全利用发动机进气系统内自身的气源，实现车辆高、低负荷工况下曲轴箱压力始终保持稳定的负压环境，结构简单，设置成本低。
除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件极其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则所述相对位置关系也可能相应地改变。
以上所述仅为本发明的可选实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种发动机闭式曲轴箱呼吸系统，其特征在于，包括：曲轴箱(1)、呼吸器(2)、涡轮增压器(3)、旁通管(4)、第一止回阀(5)和第二止回阀(6)，
所述曲轴箱(1)上连接有进气歧管(11)，所述进气歧管(11)上设置有节气门(111)，所述节气门(111)的一端与所述涡轮增压器(3)的压端出口连接，所述涡轮增压器(3)的压端出口与所述呼吸器(2)的供气口(21)连接，所述曲轴箱(1)的呼吸口与所述呼吸器(2)的进气口连接，所述呼吸器(2)的回油口与所述曲轴箱(1)的油底壳(12)连接，所述呼吸器(2)的出气口与所述第一止回阀(5)的进口连接，所述第一止回阀(5)的出口与所述涡轮增压器(3)的压端入口连接，所述旁通管(4)的一端与所述呼吸器(2)的出气口连接且位于所述呼吸器(2)的出气口与所述第一止回阀(5)的进口之间，所述旁通管(4)的另一端与所述进气歧管(11)连接且位于所述节气门(111)的另一端，所述第二止回阀(6)设置于所述旁通管(4)上。
2.根据权利要求1所述的发动机闭式曲轴箱呼吸系统，其特征在于，所述第二止回阀(6)与所述旁通管(4)可拆卸连接，所述旁通管(4)的另一端与所述第二止回阀(6)的进口连接，所述第二止回阀(6)的出口与所述进气歧管(11)可拆卸连接。
3.根据权利要求1所述的发动机闭式曲轴箱呼吸系统，其特征在于，所述发动机闭式曲轴箱呼吸系统还包括副回油管(7)，所述副回油管(7)的一端与所述呼吸器(2)的出气口连接，所述副回油管(7)的另一端曲轴箱(1)的油底壳(12)连接。
4.根据权利要求1所述的发动机闭式曲轴箱呼吸系统，其特征在于，所述发动机闭式曲轴箱呼吸系统还包括中间冷却器(8)，所述涡轮增压器(3)的出气口与所述中间冷却器(8)的进口连接，所述节气门(111)的一端和所述呼吸器(2)的供气口(21)均与所述中间冷却器(8)的出口连接。
5.根据权利要求1所述的发动机闭式曲轴箱呼吸系统，其特征在于，所述发动机闭式曲轴箱呼吸系统还包括检查阀(22)，所述呼吸器(2)的回油口与所述检查阀(22)的进口连接，所述检查阀(22)的出口与所述曲轴箱(1)的油底壳(12)连接。
6.根据权利要求1所述的发动机闭式曲轴箱呼吸系统，其特征在于，所述发动机闭式曲轴箱呼吸系统还包括空气滤清器(9)，所述空气滤清器(9)的出口与所述涡轮增压器(3)的进气口连接。
7.根据权利要求6所述的发动机闭式曲轴箱呼吸系统，其特征在于，所述第一止回阀(5)的出口与所述空气滤清器(9)的出口连接。
8.一种气驱动呼吸方法，其特征在于，所述气驱动呼吸方法基于如权利要求1至7任一项所述的发动机闭式曲轴箱呼吸系统实现，所述气驱动呼吸方法包括：
当车辆处于高负荷工况下，控制所述节气门(111)打开，利用所述涡轮增压器(3)向所述呼吸器(2)的供气口(21)提供高压驱动气体，以驱动所述呼吸器(2)对由所述曲轴箱(1)内通入的油气混合气进行过滤分离，将机油回流排放到所述曲轴箱(1)的油底壳(12)内，将废气重新导入到涡轮增压器(3)中进行燃烧循环；
当车辆处于低负荷工况下，控制所述节气门(111)关闭，利用所述进气歧管(11)内的负压驱动所述呼吸器(2)对由所述曲轴箱(1)内通入的油气混合气进行过滤分离，将机油回流排放到所述曲轴箱(1)的油底壳(12)内，将废气重新导入到进气歧管(11)中进行闭式循环。
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