CN101946065B - 曲轴箱通风 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于对来自内燃机(106)的窜气进行通风的曲轴箱通风系统(100)，所述系统(100)包括曲轴箱通风管(104)，该曲轴箱通风管(104)能以第一端(130)连接到内燃机(106)以接收来自所述内燃机的窜气，且能以第二端(140)连接到设置在位于涡轮机(110)和/或增压器上游的空气入口管，其中，所述曲轴箱通风管(104)的所述第二端设置成将窜气输送到所述空气入口。至少一个热管(114)的至少一部分设置在所述曲轴箱通风管(104)内侧，其中，所述至少一个热管(114)设置成将压缩空气输送到位于所述涡轮机(110)和/或所述增压器下游的入口。
Description
技术领域
本发明涉及一种根据独立权利要求的前序部分的、加热的曲轴箱通风系统和用于对来自内燃机曲轴箱的窜气进行通风的方法。
背景技术
当燃烧气体被吹送穿过活塞环到曲轴箱内时，造成了曲轴箱窜气。含有空气、燃料、蒸气和其他有毒燃烧副产物等的窜气增加了发动机气缸体内的压力。如果允许这些窜气停留在曲轴箱内，则将扰乱发动机的性能。如果窜气不从曲轴箱中释放，则这些窜气将迫使机油经由机油尺和/或垫圈从发动机溢出，且发动机将因此失去润滑。
窜气含有一定量的水/水分，如果车辆处于结冻环境中，则该水/水分可能冻结为冰，且可能使窜气停止从曲轴箱经由曲轴箱通风系统溢出。冰的形成可能在发动机关闭时的车辆静止期间发生，或在寒冷环境中可甚至在发动机运行时也形成冰。
在现有技术中已经提出了多种解决方案来防止曲轴箱通风系统内结冰。在US 4,768,493中公开了一种系统，其中水套使曲轴箱强制通风阀(PCV)周围的受热的发动机冷却剂循环。然而，此系统和其他使用发动机冷却剂的系统具有数个缺点。在冷启动期间系统太慢，以致于不能工作，且不能足够快速地提供热量，以防止结冰。另外，这些系统牺牲了一般为发动机精心设计的发动机冷却系统的容量和相关效率。最后，这些系统相对昂贵且复杂，且增加了车辆的不必要的重量。
在US 5,970,962中，公开了用于加热PCV系统的电加热器。然而，电加热器从车辆的电气系统中获取电力。这些加热器也相对昂贵，且其制造和安装相对昂贵和费力。
另外，上述解决方案和其他解决方案在克服风冷却效果方面并非完全有效，所述风冷却的变化非常大，且受例如环境温度、环境的水分含量，以及曲轴箱通风系统周围的空气速度等因素的影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于曲轴箱通风系统的更有效的热管理装置，该热管理装置将最小化或消除上述缺陷中的一个或多个。
该目的通过独立权利要求的特征来实现。其他权利要求和描述公开了本发明的有利的示例性实施例。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于对来自内燃机(106)的窜气进行通风的曲轴箱通风系统(100)。所述系统(100)包括曲轴箱通风管(104)，该曲轴箱通风管(104)能以第一端(130)连接到内燃机(106)，以接收来自所述内燃机的窜气。所述曲轴箱通风管(104)的第二端(140)设置到在涡轮机(110)和/或增压器上游设置的空气入口管。所述曲轴箱通风管(104)的所述第二端设置成将窜气输送到所述空气入口。至少一个热管(114)的至少一部分设置在所述曲轴箱通风管(104)内侧。所述至少一个热管(114)设置成将压缩空气输送到位于所述涡轮机(110)和/或所述增压器下游的入口。
本发明的优点是：在形成压缩空气时产生的热量被用于加热曲轴箱通风系统。
在另一个示例性实施例中，所述热管内的所述压缩空气由所述涡轮机或所述增压器提供。在又一个示例性实施例中，所述压缩空气在单独的空气压缩机内产生，该空气压缩机被以电或机械的方式驱动，以形成用于车辆内的制动器等的空气压力。在又一个示例性实施例中，所述压缩空气由用于将入口空气压缩到内燃机中的带驱动式压缩机或增压器产生。
在另一个示例性实施例中，热管能以第一端连接在所述涡轮机与用于接收压力为P1的压缩空气的增压空气冷却器之间，且该热管的第二端连接到位于所述涡轮机与所述增压空气冷却器(112)之间的所述压力小于P1的位置。
热管的第一端连接在所述涡轮机或所述增压器与用于接收压缩空气的增压空气冷却器之间，且该热管的第二端连接到增压空气冷却器(112)与气缸盖之间的位置。
热管的第一端连接在所述涡轮机或增压器与用于接收压缩空气的增压空气冷却器之间，且该热管的第二端连接到所述增压空气冷却器(112)。
所述曲轴箱通风管的第二端连接到空气滤清器(108)。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于对来自内燃机曲轴箱的窜气进行通风的方法，所述方法包括如下步骤：提供曲轴箱通风管，以从所述内燃机的所述曲轴箱接收窜气；将来自所述曲轴箱的所述窜气输送到所述内燃机的入口，其中所述入口设置在涡轮机和/或增压器的上游。所述方法还包括如下步骤：将至少一个热管的至少一部分设置在所述曲轴箱通风管内，其中，所述至少一个热管设置成将压缩空气输送到位于所述涡轮机和/或所述增压器下游的入口。
附图说明
以下参考附图给出了作为示例引用的本发明实施例的更详细的描述。附图为：
图1示出了根据本发明的曲轴箱通风系统的第一示例性实施例的示意图。
在附图中，相同或类似的元件以相同的附图标记表示。附图仅是示意性表示，而非旨在展示本发明的具体参数。此外，附图意图仅描绘本发明的典型实施例，因此不应视作限制本发明的范围。
具体实施方式
在图1中示出了用于对来自内燃机106的窜气进行通风的曲轴箱通风系统100的第一示例性实施例，所述系统100包括：曲轴箱通风管104，所述曲轴箱通风管104能以第一端130连接到内燃机106以接收来自所述内燃机的窜气，且能以第二端140连接到设置在涡轮机110上游的空气入口管；空气滤清器108；增压空气冷却器(CAC)112；以及热管114。
当未燃烧的燃料、空气和其他燃烧产物成分的气态混合物经过设置在内燃机气缸内的活塞150上的活塞环而泄漏时，造成所述窜气。
空气通过设置在涡轮机110上游的空气滤清器108提供给内燃机。所述空气滤清器108可经由管道120连接到涡轮机110。空气在所述涡轮机110内被压缩，且经由增压空气冷却器112输送到内燃机的气缸盖122。所述增压空气冷却器可经由管道116连接到气缸盖122，且所述增压空气冷却器可经由管道118连接到该涡轮机。来自内燃机的排气被通过排气歧管124输送，且被进一步输送到排气系统(未示出)。
涡轮机单元110可以是单级单元或双级单元。
在第一示例性实施例中，热管114可设置有位于该涡轮机与增压空气冷却器112之间的第一端，且设置有位于增压空气冷却器112与气缸盖122之间的第二端。在第二示例性实施例中，热管114可设置有位于该涡轮机与增压空气冷却器112之间的第一端，该第一端处的压力为P1，且可设置有位于增压空气冷却器112与涡轮机110之间的第二端，该第二端处的压力低于P1。由于所述热管两端的压降，所以进入该热管内的压力高于从该热管输送的压力。因此，该热管的用于使压缩空气返回到所述涡轮机下游的进气系统内的第二端必须形成在压力低于输送到热管114内的压力(在此情况中该压力为P1)的位置处。如果第二端处的压力高于或基本上等于P1，则可能无法将压缩空气输送到热管内，因此所述热管将不能产生所需的热。在图1中，涡轮机110与增压空气冷却器112之间的压力被表示为P1，该压力P1高于刚好在该增压空气冷却器之后的、被表示为P2的压力，而压力P2又高于刚好在气缸盖之前的、被表示为P3的压力。在又一个示例性实施例中，所述热管的所述第一端可布置在所述涡轮机110与所述增压空气冷却器112之间，而所述热管的所述第二端可布置在所述增压空气冷却器上的任何位置。
热管内的材料可以是金属材料或任何耐热塑性材料。所述热管可以设置有冷却散热片或其他冷却部件，以增强对曲轴箱通风管104内的窜气的加热。所述冷却散热片可仅设置在所述曲轴箱通风管104的第一端130附近，或替代地仅设置于在所述曲轴箱通风管104内设置的所述热管114的位置。
曲轴箱通风管的材料可以是钢或任何耐热塑性材料。曲轴箱通风管104也可以是隔热的。这种隔热可通过双层结构的曲轴箱通风管来实现，即较大直径的管包围较小直径的管，在这两个管之间有空气或任何其他隔热材料。隔热的另一个示例可以是：在曲轴箱通风管的外侧包裹隔热材料。
在图1示出的示例性实施例中，所述曲轴箱通风管104的所述第二端连接到所述空气滤清器。在替代实施例中，可将所述曲轴箱通风管104的所述第二端连接到所述涡轮机110或增压器(未示出)上游的空气入口的任何位置。所述增压器可以是带驱动、直接由曲轴或凸轮轴以机械方式驱动，或者电驱动。也可以使用增压器和涡轮机的组合，在此情况中，曲轴箱通风管的所述第二端应布置在所述涡轮机和所述增压器二者的上游。
通过使压缩空气从涡轮机110下游的热管返回，与使压缩空气在所述增压器上游返回相比，将不存在很大的增压泄漏。使压缩空气从所述涡轮机110上游的热管返回将基本上等于使所述热管114内的压缩空气溢出到环境大气中，从而导致内燃机的效率下降，这种效率下降与通过本发明所教示的将压缩空气从所述涡轮机110下游的热管返回的情况相比大得多。
图1中图示了所述热管不仅设置在所述曲轴箱通风管104内，而且设置在所述空气滤清器108内。这可以有益于在曲轴箱通风管连接到所述空气滤清器的位置处加热该空气滤清器。在某些情形中，如果未以充分的方式加热，则窜气内的水分可能开始冻结并在空气滤清器上堆积出冰层。
在图1中，曲轴箱通风管104的第一端被图示为布置在曲轴箱或机油盘内。当然，如果在曲轴箱和/或气缸体和/或气缸盖内设置有足够的用于所述窜气的通道，则可等同地将所述曲轴箱通风管104布置在气缸体和/或气缸盖和/或气缸盖覆盖件处。
内燃机的类型可以是带有直列、V形排列或对置排列的一个或多个气缸的柴油机、汽油机或可变燃料发动机。
在图1示出的实施例中，仅一个热管114的一部分设置在所述曲轴箱通风管104内。在替代实施例中，可使用两个或更多个热管。在此情况中，压缩空气可从增压器输送到第一热管、从涡轮机输送到第二热管，且从用于产生通向制动系统的压缩空气的电驱动压缩机输送到第三热管。具有来自替代的压缩空气生成系统的超过一个的管道的优点是：可以使加热该曲轴箱通风管的时间最短。
应当理解，本发明不限于上文描述和在附图中示出的实施例；而是，本领域的技术人员将认识到，可在所附权利要求的范围内进行许多改变和修改。
Claims (12)
1.一种用于对来自内燃机（106）的窜气进行通风的曲轴箱通风系统（100），所述系统（100）包括曲轴箱通风管（104），所述曲轴箱通风管（104）能以第一端（130）连接到所述内燃机（106）以接收来自所述内燃机的窜气，且能以第二端（140）连接到设置在涡轮增压器（110）或机械增压器上游的空气入口管，其中，所述曲轴箱通风管（104）的所述第二端设置成将窜气输送到所述空气入口管，其特征在于，至少一个热管（114）的至少一部分设置在所述曲轴箱通风管（104）内侧，其中，所述至少一个热管（114）设置成将压缩空气输送到位于所述涡轮增压器（110）或所述机械增压器下游的入口。
2.根据权利要求1所述的曲轴箱通风系统（100），其中，所述至少一个热管（114）内的压缩空气由如下源中的一个或多个提供：所述涡轮增压器、所述机械增压器、和/或用于产生通向车辆制动系统的压缩空气的空气压缩机。
3.根据权利要求1所述的曲轴箱通风系统（100），其中，所述热管的第一端连接在所述涡轮增压器或机械增压器与用于接收压力为P1的压缩空气的增压空气冷却器之间，且所述热管的第二端连接到位于所述涡轮增压器或机械增压器与所述增压空气冷却器（112）之间的所述压力小于P1的位置。
4.根据权利要求1所述的曲轴箱通风系统（100），其中，所述热管的第一端连接在所述涡轮增压器或机械增压器与用于接收压缩空气的增压空气冷却器之间，且所述热管的第二端连接到位于增压空气冷却器（112）与气缸盖之间的位置。
5.根据权利要求1所述的曲轴箱通风系统（100），其中，所述热管的第一端连接在所述涡轮增压器或机械增压器与用于接收压缩空气的增压空气冷却器之间，且所述热管的第二端连接到所述增压空气冷却器（112）。
6.根据权利要求1所述的曲轴箱通风系统（100），其中，所述曲轴箱通风管的所述第二端连接到位于所述空气入口管中的空气滤清器（108）。
7.一种用于对来自内燃机曲轴箱的窜气进行通风的方法，包括如下步骤：
提供曲轴箱通风管，以从所述内燃机的所述曲轴箱接收窜气，
将来自所述曲轴箱的所述窜气输送到所述内燃机的入口，其中，所述入口设置在涡轮增压器或机械增压器的上游，其特征在于，所述方法还包括如下步骤：
将至少一个热管的至少一部分设置在所述曲轴箱通风管内，其中，所述至少一个热管设置成将压缩空气输送到位于所述涡轮增压器或所述机械增压器下游的入口。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括如下步骤：
由如下源中的一个或多个提供所述至少一个热管内的所述压缩空气：所述涡轮增压器、所述机械增压器、和/或用于产生通向车辆制动系统的压缩空气的空气压缩机。
9.根据权利要求7所述的方法，还包括如下步骤：
将所述热管的第一端连接在所述涡轮增压器或机械增压器与用于接收压力为P1的压缩空气的增压空气冷却器之间，
将所述热管的第二端连接到位于所述涡轮增压器或机械增压器与所述增压空气冷却器（112）之间的所述压力小于P1的位置。
10.根据权利要求7所述的方法，还包括如下步骤：
将所述热管的第一端连接在所述涡轮增压器或机械增压器与用于接收压缩空气的增压空气冷却器之间；
将所述热管的第二端连接在所述增压空气冷却器与气缸盖之间。
11.根据权利要求7所述的方法，还包括如下步骤：
将所述热管的第一端连接在所述涡轮增压器或机械增压器与用于接收压缩空气的增压空气冷却器之间；
将所述热管的第二端连接到所述增压空气冷却器。
12.根据权利要求7所述的方法，还包括如下步骤：将所述曲轴箱通风管的第二端设置在位于所述涡轮增压器或机械增压器上游的空气入口管中的空气滤清器（108）处。
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