CN204060856U - 曲轴箱强制通风系统 - Google Patents

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Abstract

本申请公开一种曲轴箱强制通风(PCV)系统。该PCV系统包括联接于PCV机油分离器并延伸通过曲轴箱壳体的回油管路以及设置在该回油管路的壁中的PCV旁通阀，当所述曲轴箱室中的压力超过阈值时所述PCV旁通阀打开，并且当该曲轴箱室中的压力下降低于阈值时该PCV旁通阀关闭。本实用新型增加系统的紧凑性并且减少部件退化的可能性。

Description

曲轴箱强制通风系统
相关申请的交叉参考 
本申请要求2013年5月8日提交的美国临时专利申请No.61/821,118的优先权利益，其全部内容通过参考结合于此。 
技术领域
本实用新型涉及曲轴箱强制通风系统。 
背景技术
在发动机中设置曲轴箱强制通风(PCV)系统以减少排放物并且减少从发动机泄漏的机油的量。PCV系统通常密封曲轴箱并且经由诸如节流阀上游和下游的进气管道的进气系统的中压差提供通过该PCV系统的空气流。因此在一些PCV系统中，空气经由设置于节流阀上游的口被吸入曲轴箱中并且在设置于该节流阀下游的口中从曲轴箱释放。 
欧洲专利(EP)2182185公开一种发动机中的曲轴箱强制通风(PCV)系统，其提供通过曲轴箱的空气循环。但是，本发明人已经认识到用EP 2182185中公开的曲轴箱通风系统的若干缺点。例如，EP 2182185中公开的曲轴箱通风系统可能故障，从而引起曲轴箱中的压力升高。这种故障可以是由PCV管路中的机油由于温度下降引起的冷冻所导致的。PCV故障也可以是由PCV系统中的部件的制造公差和/或装配可变性引起的，从而导致升高到较高曲轴箱压力。曲轴箱中的较高压力会导致部件退化。 
实用新型内容
本实用新型解决了现有技术存在的上述问题。 
因此，在一种方式中，提供一种PCV系统。该PCV系统包括回油管路，该回油管路联接于PCV机油分离器并延伸通过曲轴箱壳体和设置在该回油管路的壁中的PCV旁通阀，当曲轴箱中的压力超过阈值时，该PCV旁通阀打开，当曲轴箱中的压力下降到低于阈值时，该PCV旁通阀关闭。该PCV旁通阀减 少曲轴箱以及该PCV系统中的其他密封室达到不希望压力的可能性，这种不希望压力将损坏发动机和PCV系统中的部件。而且，如果希望的话，PCV旁通阀集成到回油管路的壁中将增加PCV系统和发动机的紧凑性。因此，应当明白，这种通过该PCV系统实现的技术效果包括增加该系统的紧凑性并且减少部件退化的可能性。 
而且，在一个例子中，该回油管路联接于与进气管道流体连通的机油分离器。该进气管道可以在节流阀的上游或下游。因此，当PCV旁通阀打开时，气体流过该回油管路、流过该机油分离器并且然后流到进气管道。以这种方式，通过PCV旁通阀的曲轴箱气体释放可以按照规定的内部路线返回到进气系统，从而进一步增加PCV系统的紧凑性。 
在另一个例子中，一种用于操作曲轴箱强制通风(PCV)系统的方法，包括：使气体循环通过与进气系统中的高压或低压进气容积流体连通的密封曲轴箱室；并且当曲轴箱室压力超过阈值时，打开PCV系统中的PCV旁通阀，该PCV旁通阀被设置在联接于机油分离器的回油管路的壁中，该PCV旁通阀与密封的曲轴箱室和低压进气容积流体连通。 
在另一个例子中，高压进气容积设置在节流阀的上游，而低压进气容积设置在该节流阀的下游。 
在另一个例子中，该方法还包括使气体流过回油管路、机油分离器和低压进气容积。 
在另一个例子中，该方法还包括当曲轴箱室压力下降到低于阈值时，关闭该PCV旁通阀。 
从下面单独的或结合附图的详细描述本实用新型的上述优点以及其他优点和特征将容易明白。 
应当明白，提供上面的概述是为了以简单的形式引进选择的构思，这种构思在具体实施方式中进一步描述。这并不意味着视为所主张主题的关键的或基本的特征，所主张主题的范围由随详细描述的权利要求唯一地限定。而且，所主张的主题不限于解决上面指出的任何缺点的实施方式或本实用新型的任何部分。此外，本发明人在这里已经认识到了上述问题并且这些问题不一定是公知的。 
附图说明
图1A-B示出包括曲轴箱强制通风(PCV)系统的发动机的示意图； 
图2-3示出包括图1A所示的PCV系统的示范性发动机的不同的视图； 
图4-8示出包括在图2-3所示的发动机中的曲轴环带的不同视图；以及 
图9示出用于操作PCV系统的方法。虽然可以用其他的相对尺寸，不过图2-8按比例绘制。 
具体实施方式
本实用新型涉及曲轴箱强制通风(PCV)系统，该系统具有被集成到回油管路中的旁通阀。该回油管路可以联接于与进气管道流体连通的机油分离器。该旁通阀构造成基于密封的曲轴箱室中的压力而打开和关闭。结果，降低了由于过压的曲轴箱导致的部件损坏的可能性。而且，PCV旁通阀集成到回油管路的壁中减小PCV系统的轮廓。结果，如果希望，可以增加发动机的紧凑性。在一个例子中，该旁通阀是被动操作的旁通阀，因而减少该系统的复杂性并且因此减少该系统故障的可能性。 
图1A示出包括PCV系统50的发动机10的示意图。该发动机10可以被包括在车辆100中。因此，发动机10可以向车辆100的一个或更多个车轮提供驱动力。 
图1A示出被包括在车辆100的推进系统中的发动机10的示意图。发动机10可以由包括如图1B所示的控制器12的控制系统和由经由输入装置130来自车辆操作者132的输入至少部分地控制。在这个例子中，输入装置130包括加速器踏板和用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。 
发动机10包括联接于形成汽缸(24和26)的汽缸体22的汽缸盖20。发动机10的每个汽缸(24和26)可以包括具有设置在其中的活塞(未示出)的燃烧室壁(未示出)。应当明白，汽缸可以被叫做燃烧室。汽缸(24和26)中的活塞通过由箭头29表示的活塞杆或其他合适的部件机械地联接于曲轴27。如图所示，发动机10包括第一汽缸组28和第二汽缸组30。第一汽缸组 28包括关于第二汽缸组30中的一个或更多个汽缸(例如，汽缸26)以非直角设置的一个或更多个汽缸(例如，汽缸24)。第一汽缸盖罩32(例如，凸轮盖)联接于形成第一汽缸组28的一部分的汽缸盖20的一部分。第二汽缸盖罩34(例如，凸轮盖)联接于形成第二汽缸组30的一部分的汽缸盖20的一部分。发动机10可以包括顶置凸轮轴。但是，其他凸轮轴结构也是已经被设想到的。第一汽缸盖罩32可以用作罩外壳36(例如，凸轮外壳)的边界。同样，第二汽缸盖罩34可以用作罩外壳38(例如，凸轮外壳)的边界。罩外壳(36和38)与密封的曲轴箱室40流体连通。除了选择的孔(54和56)或其他部位之外，罩外壳和密封的曲轴箱室40因此基本上密封并且构造成基本上防止外部气体流。密封曲轴箱减少发动机排放物，例如，通过活塞从燃烧室流入曲轴箱室的漏气。而且，密封曲轴箱减少机油容器中的油污染和从发动机的机油泄漏。 
密封的曲轴箱40具有位于其中的曲轴27、活塞杆等。应当明白，在一些例子中，曲轴27构造成将汽缸中产生的能量传递给车辆中的传动系。密封的曲轴箱室40的边界可以由机油容器70(例如，机油盘)、曲轴环带72以及汽缸体22限定。机油容器70可以联接于曲轴环带72。依次，曲轴环带72又联接于汽缸体22。曲轴环带72为汽缸体22提供支撑。此外，曲轴环带72也可以部分地环绕曲轴。机油或其他合适的润滑剂可以被收集在机油容器70中。此外，被包括在润滑系统中的机油泵可以与机油容器中的机油流体连通。 
汽缸(24和26)构造成接收来自经由箭头44表示的进气系统的进气空气。应当明白，进气门和排气门可以联接于汽缸(24和26)。进气门构造成周期性地打开和关闭，以便至少为汽缸提供进气空气。另一方面，排气门构造成周期性地打开和关闭以使排气从汽缸流到排气系统。 
进气系统42还可以包括节流阀46。节流阀46构造成调节通过该进气系统42的空气流。该节流阀可以经由控制器12调节。用箭头表示的与节流阀46流体连通并且设置在节流阀的上游的进气管道48被包括在进气系统42中。此外，用箭头表示的与节流阀46流体连通并且设置在该节流阀的下游的进气管道52也被包括在进气系统42中。进气管道48和/或进气管道52均可以形成进气容积。应当明白，在发动机运行期间，当进行周期性的燃烧时，进气 管道52中的压力会小于进气管道48中的压力。 
出口孔54联接于进气管道52。在所示的例子中，该出口孔54联接于节流阀46下游的进气管道。但是，在其他例子中，出口孔54可以联接于节流阀46上游的进气管道，例如，进气管道48。同样，进口孔56联接于进气管道48。出口孔54和进口孔56被包括在PCV系统50中。该出口孔54和进口孔56与密封的曲轴箱室40流体连通。进口孔56为曲轴箱室40提供进气空气，而出口孔54接收来自曲轴箱室的气体(例如，漏气、空气等)。应当明白，进气管道48和进气管道52之间的压力差驱动气体循环通过PCV系统50。而且，应当明白，在其他例子中，在进气通道中的替代性压差可以用来驱动空气循环通过该PCV系统50中的曲轴箱室40。例如，设置在进气系统42中的射流泵可以用来驱动气体流通过该PCV系统50。 
用箭头表示的PCV管路90在罩外壳38和出口孔54之间提供流体连通。用箭头表示的PCV管路92在罩外壳38和进口孔56间提供流体连通。 
如图所示，机油分离器80联接于PCV管道90。因此，该机油分离器80与进气管道52流体连通。此外，机油分离器80也被包括在PCV系统50中。该机油分离器80构造成从朝着进口孔56引导的漏气中去除机油。在所示的例子中，机油分离器80联接于第二汽缸盖罩34。但是其他的机油分离器位置也是已经被设想到的。 
回油管路82联接于该机油分离器80并且构造成接收从流过该机油分离器的漏气中除去的来自该机油分离器的机油。该回油管路82延伸通过第二汽缸盖罩34、汽缸盖20、汽缸体22、曲轴环带72和机油容器70。但是，在其他例子中已经设想到其他的回油管路82。在PCV旁通阀打开的同时漏气也可以流过回油管路82。该PCV旁通阀可以是瓣阀、硅酮伞阀、球阀或金属簧片阀。 
PCV旁通阀84联接于回油管路82。该PCV旁通阀84可以是被动操作的阀，或正如在本文中更详细地讨论的，在一些例子中是经由控制器12控制的主动阀。PCV旁通阀84构造成当曲轴箱室40超过阈值时打开并且将曲轴箱室40中的漏气释放到进气系统42中。具体地，在一个例子中，当PCV旁通阀打开时，漏气可以流过回油管路82、机油分离器80、PCV管路90和出口 孔54，流到进气管道52中。同样，PCV旁通阀84还构造成当曲轴箱室下降到低于阈值时关闭。在一些例子中，打开和关闭阈值可以基本上相等。但是，在其他例子中，打开和关闭阈值可以不相等。如图所示，PCV旁通阀84设置在曲轴环带72的壁中。该PCV旁通阀84可以竖直地设置在曲轴27的上方。此外，PCV旁通阀84设置在汽缸(24和26)的下方。为了参考提供竖直轴线。但是，其他的PCV旁通阀位置也是已经被设想到的。此外，曲轴环带72、机油容器70和/或汽缸体22可以被包括在曲轴箱壳体中。 
在图1B中控制器12被示出为微型计算机，包括：微处理单元102、输入/输出端口104、在这个具体例子中示为只读存储芯片106的用于执行程序和校正值的电子存储介质(例如，存储器芯片)、随机存取存储器108、保活存储器110和数据总线。控制器12可以接收来自被包括在发动机10中的各种传感器的各种信号，例如来自传感器122的绝对歧管压力信号MAP。应当明白，在其他例子中控制器12可以接收来自附加传感器的信号，例如节流阀位置传感器、发动机温度传感器、发动机速度传感器等。 
在运行期间，发动机10中的汽缸(24和26)通常经历四冲程循环，该循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。应当明白，火花和/或压缩点火可以用来点火汽缸中的空气/燃料混合物。 
图2-8示出图1A所示的发动机10的范例性视图。因此，相似的零件、部件等相应地标示。图2示出包括联接于汽缸盖20的第二汽缸盖罩34的发动机10。在图2中还示出机油分离器80和回油管路82。在所示的例子中，该机油分离器80被集成在第二汽缸盖罩34中。此外，该回油管路82延伸通过集成的排气歧管201，因而增加该PCV系统的紧凑性。具体地，该回油管路82可以定路径通过该集成的排气歧管中的排气流道。但是，已经设想到其他的回油管路路线。图2中还示出油位测量尺200(例如，量油尺)。该油位测量尺200可以延伸通过回油管路82的一部分。凸轮相位器电磁阀202也联接于第二汽缸盖罩34。正如在前面所讨论的，该汽缸盖罩34限定与曲轴箱室40流体连通的罩外壳38的边界。 
图3示出图2所示的发动机10的剖视图。在图3中示出回油管路82。此外，机油分离器80被示出联接于该回油管路82。回油管路82延伸通过汽缸 盖罩34、汽缸盖20、汽缸体22、曲轴环带72以及机油容器70。箭头300示出通过该回油管路82的油流方向。如箭头所示，机油流过该回油管路82到机油容器70中。以这种方式，来自机油分离器80的机油可以返回到发动机10中的润滑系统。如图所示，汽缸体22联接于曲轴环带72。同样，曲轴环带72联接于机油容器70。此外，该汽缸盖罩34联接于汽缸盖20。 
图3还示出汽缸24和汽缸26。图3还示出联接于曲轴27的活塞杆302。正如在前面所讨论的，活塞杆将汽缸中产生的能量传递给曲轴27。正如在上面关于图2所讨论的，曲轴27和活塞杆设置在曲轴箱室40中。 
还示出被包括在发动机10中的进气管道304。该进气管道304构造成向汽缸(24和26)提供进气空气。 
图4示出被包括在图2-3所示的发动机中的曲轴环带72。图4示出回油管路82的一部分400。该曲轴环带72包括被集成在其中的PCV旁通阀84。具体地，该PCV旁通阀84设置在该回油管路82的壁400中。在所示的例子中，该壁400设置在曲轴环带72中。但是，在其他的例子中，该壁400可以设置在汽缸体22、汽缸盖20或第二汽缸盖罩34(例如，凸轮盖)中。当PCV旁通阀84设置在壁400中时，增加该PCV系统的紧凑性。 
图4所示的PCV旁通阀84设置在集成的排气歧管201和汽缸(24和26)的竖直下方，如图3所示。为了参考在图3和图4中提供竖直轴线。此外，PCV旁通阀84竖直地位于曲轴27的上方，如图3所示。 
继续参考图4，在图4所示的例子中该PCV旁通阀84是瓣阀。该瓣阀包括活瓣402和六边形部分404。该六边形部分404使该阀能够从壁400拆卸。以这种方式，PCV旁通阀84可以被可拆卸地联接到壁400。在一些示例中，六边形扳手可以用来拆卸该PCV旁通阀84。应当明白，在其他例子中，已经设想到诸如止回阀的其他类型的PCV旁通阀。 
PCV旁通阀84构造成当曲轴箱室中的压力超过阈值时打开并且当曲轴箱室中的压力下降到低于阈值时关闭。这两个阈值可以是被预先确定的和/或相等。以这种方式，由于过压的曲轴箱室引起的部件损坏的可能性被减小。正如在前面所讨论的，曲轴箱室的边界的一部分可以由曲轴环带72限定。可以调节该PCV旁通阀84的各种特征或特性以实现这种功能性。例如，当利用 瓣阀时，可以调节活瓣的弹性以实现希望的打开阈值压力。当该PCV旁通阀84打开时，漏气从曲轴箱室流到回油管路81中，该回油管路82延伸到机油分离器并且最终到进气系统。 
图5示出包括PCV旁通阀84的图4所示的曲轴环带72的另一个视图。再一次，示出包括壁400的回油管路82。应当明白，该回油管路82与图2所示的机油分离器80流体连通。该PCV旁通阀84纵向地位于该曲轴环带72的两个横向支架500之间。为了参考，提供纵轴线。横向支架500可以联接于图3所示的机油容器70。横向支架500为图3所示的曲轴27提供支撑。 
图6示出包括PCV旁通阀84和回油管路82的图4所示的曲轴环带72的另一个视图。如图所示，瓣阀402在点602处联接于阀壳体600。如图所示，PCV旁通阀84设置在邻近汽缸体附接表面610。此外，PCV旁通阀84设置在靠近变速器附接表面612。 
图7示出曲轴环带72和活塞杆700的另一个视图。正如在前面所讨论的，活塞杆700将活塞机械地联接于曲轴27，如图3所示。再一次，示出PCV旁通阀84和回油管路82。在所示的实施例中，该PCV旁通阀84设置在两个活塞杆700之间。具体地，该PCV旁通阀84纵向设置在对应于单独汽缸组内的汽缸的两个活塞杆(710和712)之间。为了参考，提供纵轴线。此外，PCV旁通阀84纵向地设置在两个曲轴轴承盖(714和716)之间。曲轴轴承盖可以装纳曲轴轴承。但是，已经设想到其他的PCV旁通阀位置。 
图8示出曲轴环带72和活塞杆700的顶视图。图8还示出PCV旁通阀84和回油管路82。图8还示出曲轴27。 
图9示出用于操作PCV系统的方法900。该方法900可以由在上面关于图1A-8所讨论的PCV系统和部件执行，或可以通过其他合适的PCV系统和部件来执行。 
在902处，该方法包括使气体循环通过与进气系统中的高压和低压进气容积流体连通的密封的曲轴箱室。之后，在904处，方法确定曲轴箱室压力是否高于阈值。如果曲轴箱室压力不高于阈值(在904处，否)，则方法返回到902。但是，如果曲轴箱室压力高于阈值(在904处，是)，则方法进行到906。在906处该方法包括打开PCV系统中的PCV旁通阀，该PCV旁通阀设 置在联接于机油分离器的回油管路的壁中，该PCV旁通阀与密封的曲轴箱室和低压进气容积流体连通。之后，在907处该方法包括使气体流过回油管路、机油分离器并到达低压进气容积。 
在908处，方法确定曲轴箱室压力是否低于阈值。在一些例子中，在步骤904和908中的阈值基本相等。但是，在另一些例子中，所述阈值可以不相等。如果确定曲轴箱室压力不低于阈值(在908处，否)则方法返回到908。但是，如果确定曲轴箱室压力低于阈值(在908处，是)则方法进行到910。在910处该方法包括关闭PCV旁通阀。 
应当指出，这里包括的示范性的控制和估测程序能够与各种发动机和/或车辆系统结构一起应用。这里描述的具体的程序可以表示任何数目处理策略的其中一个或更多个，例如事件驱动的、中断驱动的、多任务的、多线程的等。因此，所示的各种动作、操作或功能可以以所示的顺序进行，并行进行，或在一些情况下可以省略。同样，为了实现这里所述的示例性实施例的特征和优点，处理的次序不是必需要求的，而是为了容易示出和描述而提供。一个或更多个所示的动作或功能根据所用的特定策略可以重复地进行。而且，所述的动作可以图示地表示被编程在发动机控制系统中的计算机可读的储存介质中的编码。 
应当明白，本文所公开的结构和方法在性质上是示范性的，并且这些具体的实施例不被认为是限制性的，因为许多变化是可能的。例如，上述技术可以用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸以及其他发动机类型。本实用新型的主题包括本文所公开的各种系统和结构以及其他特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。 
随附权利要求具体指出认为新颖的和非显而易见的一些组合和子组合。这些权利要求可能涉及“一种”元件或“第一”元件或其等同物。这些权利要求应当理解为包括一个或多个这种元件的结合，既不要求也不排除两个或更多个这种元件。所公开的特征、功能、元件和/或性质的其他组合或子组合可以通过修改本权利要求或在本申请和相关申请中提出新权利要求来主张。这些权利要求，比原权利要求在范围上无论是更宽、更窄、相等或不同都被认为包含在本实用新型的主题内。 

Claims (14)

1.一种曲轴箱强制通风系统，即PCV系统，其特征在于，包括：
回油管路，所述回油管路联接于PCV机油分离器并延伸通过曲轴箱壳体；和
设置在所述回油管路的壁中并且与密封的曲轴箱室流体连通的PCV旁通阀。
2.根据权利要求1所述的PCV系统，其特征在于，所述回油管路的所述壁设置在凸轮盖中。
3.根据权利要求1所述的PCV系统，其特征在于，所述回油管路的所述壁设置在汽缸盖中。
4.根据权利要求1所述的PCV系统，其特征在于，所述回油管路的所述壁设置在汽缸体中。
5.根据权利要求1所述的PCV系统，其特征在于，所述回油管路的所述壁设置在联接于汽缸体的曲轴环带中。
6.根据权利要求1所述的PCV系统，其特征在于，所述PCV旁通阀设置在汽缸的下方。
7.根据权利要求1所述的PCV系统，其特征在于，所述PCV旁通阀竖直地设置在曲轴的上方。
8.根据权利要求1所述的PCV系统，其特征在于，所述PCV旁通阀设置在两个活塞杆之间。
9.根据权利要求1所述的PCV系统，其特征在于，所述PCV旁通阀与进气管道流体连通。
10.根据权利要求1的所述PCV系统，其特征在于，所述PCV旁通阀是瓣阀。
11.根据权利要求1的所述PCV系统，其特征在于，所述PCV旁通阀被可拆卸地联接于所述壁。
12.一种曲轴箱强制通风系统，即PCV系统，其特征在于，包括：
回油管路，所述回油管路开放到机油容器中、延伸通过曲轴箱壳体并且联接于机油分离器；和
设置在所述回油管路的壁中并且与进气管道和密封的曲轴箱室流体连通的PCV旁通阀，所述回油管路的所述壁设置在联接于汽缸体的曲轴环带中。
13.根据权利要求12所述的PCV系统，其特征在于，所述PCV旁通阀是瓣阀。
14.根据权利要求12所述的PCV系统，其特征在于，所述进气管道在节流阀的下游。
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