CN105484826A - 曲轴箱通风系统 - Google Patents

Abstract

公开了一种曲轴箱通风系统，具体地，公开了一种与具有曲轴箱的发动机一起使用的通风系统。通风系统可具有第一压缩空气源和第二压缩空气源。通风系统还可具有多个油分离器，每个油分离器与曲轴箱单独联通。通风系统还可具有与所述多个油分离器流体联通的分配歧管，以及流体连接在分配歧管和第一与第二压缩空气源之间的梭阀。梭阀能够有选择地将第一或第二压缩空气源连接到分配歧管。

Description

曲轴箱通风系统

技术领域

本发明总体涉及通风系统，更具体地，涉及给内燃机的曲轴箱通风的系统。

背景技术

内燃机通常包括至少部分地限定一个或多个气缸的发动机气缸体。活塞被往复运动地设置在每个气缸内，并与气缸盖一起形成燃烧室。燃料和空气的混合物被引入燃烧室并被活塞压缩准备燃烧。当燃烧发生时，膨胀气体向下驱动活塞从而转动相连的曲轴，由此将化学能转换成动能。

在活塞的压缩冲程期间和燃烧期间，一些压缩后的和膨胀中的气体通过活塞和气缸之间的必要间隙泄漏并进入一个下方空间内(即进入曲轴箱)。这种气体泄漏通常已知为“漏气”。在发动机运行期间，漏气在曲轴箱内积蓄，产生阻碍活塞运动并降低发动机效率的高压区域。

曲轴箱通风系统通常被用于降低曲轴箱内的压力。具体地，来自曲轴箱的气体被排到大气。在某些应用中，这些气体中夹带有不应该被排出的油。为此，油分离器通常被用于在排出之前从气体中分离出油，并将油返回曲轴箱。一些油分离器通过由发动机涡轮增压器的压缩空气或其他压缩空气源(比如发动机曲轴所驱动的空气压缩机)所产生的真空从发动机曲轴箱中抽吸漏气。

示例性曲轴箱通风系统被公开在等人的国际专利申请PCT/EP2009/003751中，它在2009年12月30日公布为WO2009156036(‘036号公开文献)。‘036号公开文献披露了一种具有双气缸列和带有多个油分离器的曲轴箱通风系统的发动机。每个气缸列被分配一个油分离器以及一个具有涡轮增压器、中冷器和连接油分离器与空气引导系统的管道的专用空气引导系统。曲轴箱通风系统包括从发动机曲轴箱通往油分离器的管道，在油分离器中气体与油分离并通过两条路径之一被吸入空气引导系统。在涡轮增压器压缩机的上游产生的真空通过第一路径抽吸气体，在涡轮增压器压缩机的下游产生的真空通过第二路径抽吸气体。根据发动机的负载条件，油分离器出口处的阀门朝具有较强真空的路径引导被分离的气体。被收集在分离器中的油通过油返回管道返回曲轴箱。

虽然‘036号公开文献中的系统可能有一定的曲轴箱通风效果，但是‘036号公开文献中的系统可能笨重且在已组装的发动机上占用太多空间。另外，因为每个气缸列依赖于只来自单一源(即，来自涡轮增压器)的压缩空气，‘036号公开文献中的通风系统在某些情况下可能缺乏足够的真空。

本发明的通风系统旨在克服前面所指出的一个或多个问题。

发明内容

在一个方面中，本发明涉及与具有曲轴箱的发动机一起使用的通风系统。通风系统可以包括第一压缩空气源和第二压缩空气源。通风系统还可以包括多个油分离器，每个单独与曲轴箱联通。通风系统还可以包括与所述多个油分离器流体联通的分配歧管，以及流体连接在分配歧管和第一与第二压缩空气源之间的梭阀。

在另一个方面中，本发明涉及使曲轴箱通风的方法。该方法可包括平行地引导流体从曲轴箱到多个油分离器。该方法还可包括在第一位置和第二位置对空气加压，以及有选择地使加压空气从第一位置或从第二位置转移到所述多个油分离器。

附图说明

图1是配备有示例性公开的曲轴箱通风系统的发动机的图；以及

图2是可以与图1的曲轴箱通风系统一起使用的示例性空气供应回路的示意图。

具体实施方式

图1示出了与内燃机10一起使用的示例性曲轴箱通风系统1。本领域技术人员明白发动机10可以是任何类型的内燃机，比如柴油发动机、汽油发动机、气体燃料发动机。发动机10可以包括至少部分地限定了一个或多个气缸列12以及多个气缸的发动机气缸体11。每个气缸列12包括一个或多个气缸，活塞被可滑动地设置在气缸中(图1中未示出)。气缸盖13可以与发动机气缸体11连接以从每个气缸的端部取下。每个气缸和活塞可以与气缸盖13一起形成燃烧室(图1中未示出)。发动机10可包括任意数量的燃烧室，燃烧室可以设置成直列型构造、V型构造、或任何其他合适的构造。

发动机10还可包括可旋转地设置在发动机气缸体11内的曲轴14。连杆(图1中未示出)可将每个活塞连接到曲轴14，从而使每个活塞在每个相应气缸内的滑动引起曲轴14的转动。活塞可反复地经过吸气冲程、压缩冲程、燃烧或做功冲程、以及排气冲程，从而完成发动机循环。

已知为曲轴箱15的一个空腔可以至少部分地由发动机气缸体11限定在燃烧室下方。润滑剂，例如发动机油，可以从曲轴箱15提供给内部发动机表面，从而减少金属对金属的接触并进而防止损坏该表面。曲轴箱15可以作为收集和提供所述润滑剂的油槽。

在发动机10的压缩和做功冲程期间，部分压缩气体和膨胀气体可能从燃烧室经每个活塞和气缸之间的必要间隙泄漏到曲轴箱内。泄漏的气体被称为漏气。漏气可能夹带曲轴箱15中的润滑剂，并增加其中的压力。曲轴箱通风口16可以被提供，从而减少从曲轴箱到大气的漏气。

可以调节漏气排放到大气中，从而减少污染物的排放。为了实现所述调节，至少一个油分离器17可以被连接到每个曲轴箱通风口16，从而在只将气体排放到大气之前从漏气中分离出夹带的润滑剂。如图1所示，两个油分离器17被流体连接到曲轴箱15，每个气缸列12分配一个油分离器17。其他配置也是可行的。在从油分离器17中的漏气中分离出润滑剂后，润滑剂被返回到曲轴箱15，而不是随漏气被排放到大气。

曲轴箱通风口16和油分离器17可以位于发动机10的后端在每个气缸列12的末端附近。油分离器可以具有单个气体入口18，用于接收来自曲轴箱15的烟气。油分离器17的入口18可由管道19流体连接到曲轴箱通风口16。油分离器17的出口20可以通过出口管道22流体连接到漏气通风口21。发动机排气管和后处理系统24可以位于发动机10的上方，漏气通风口21可以延伸进入后处理系统24并与其联通。在这种配置中，管道19和22可以被基本竖直地定向。

油分离器入口18和出口20可以分别独立地安装在气缸盖13的后部。通过这种方式，油分离器17的过滤器外壳26也可以保持在气缸列12的后部。入口18和出口20可以被安装到发动机10上已有的支撑结构25，从而避免使用额外的安装材料。支撑结构25可以是发动机10上的任何合适的结构。过滤器外壳26可以将油分离器入口18流体连接到油分离器出口20。过滤器外壳26还可以是在不断开曲轴箱通风系统1内的任何其他连接的前提下可拆卸的。

油分离器17可以包括位于过滤器外壳26内的过滤器介质，用于从漏气中分离出润滑剂。分离出的油可以被过滤器介质捕获，同时漏气可以在被排到大气之前经过过滤器介质。被捕获在过滤器介质内的油可以积蓄，然后向下通过入口18、入口管道19、和曲轴箱通风口16流回到曲轴箱15内。通过这种方式，油分离器17可以不需要额外的装置或管道来使被分离出的油返回到曲轴箱15。流过油分离器17的气体可以沿基本竖直的路径从曲轴箱通风口16到油分离器入口18，并且油可以沿相同的基本竖直的路径返回曲轴箱15。

油分离器17可以使用压缩空气来产生真空，从而从曲轴箱15抽吸漏气。例如，压缩空气入口27可将压缩空气源流体连接到位于每个油分离器17的过滤器外壳26内的文丘里管，从而在其中产生低压空间。低压空间可通过过滤器外壳26和入口管道19流体连接到曲轴箱通风口16，从而产生将烟气从曲轴箱15吸入油分离器17的真空。所以，将加压空气供应到油分离器17可在曲轴箱15内产生负压。可通过给油分离器17不断地提供足够压强下的充足的压缩空气流量来维持曲轴箱15内的负压。

空气供应回路33可给曲轴箱通风系统1提供压缩空气。空气供应回路33可包括发动机10的空气引入系统28，其可包括由发动机排气驱动的一个或多个涡轮增压器29、以及增压空气冷却器30。空气供应回路33还可以包括空气压缩机31。空气压缩机31可以是任意合适类型的空气压缩机，且可以由发动机10产生的动力驱动。例如，在图1中示出的空气压缩机31是利用发动机10所产生的电能由电机32驱动。但是，也可想到空气压缩机31可被安装在发动机10上并由曲轴14驱动。

图2示意性地示出了空气供应回路33的示例性布置，其可以被用于给曲轴箱通风系统1加压供应压缩空气。空气供应回路33可包括在第一位置的第一压缩空气源和在第二位置的第二压缩空气源。例如，第一压缩空气源可以是发动机10的涡轮增压器29，第二压缩空气源可以是空气压缩机31。本领域技术人员可以想到其他的或额外的合适压缩空气源。

涡轮增压器29和空气压缩机31可分别通过第一空气供应管道35和第二空气供应管道36流体连接到单个梭阀34。发动机10的增压空气冷却器30可流体连接在涡轮增压器29和梭阀34之间。梭阀34可通过分配歧管37和分配线路38流体连接到油分离器17的压缩空气入口27。梭阀34可被配置成有选择地将压缩空气从第一压缩空气源或第二压缩空气源转移到分配歧管37。梭阀34可以根据每个压缩空气源的压强转移压缩空气。例如，梭阀34可被配置成将压缩空气从第一和第二压缩空气源中较高压强的那个转移到分配歧管37。

来自第一和第二空气源的空气压强可以在发动机10的功率输出范围上改变。例如，当发动机10的功率输出等于或大于其最大额定功率的大约30-40％时，来自第一位置的空气压强较高。替代地，当发动机10的功率输出低于其最大额定功率的大约30-40％时，来自第二位置的空气压强较高。通过这种方式，在发动机10运行期间通过梭阀34从第一和第二空气源的组合到分配歧管37的压缩空气的供应可以是基本恒定的。

分配歧管37可以流体连接到曲轴箱通风系统1的两个或更多个油分离器17。分配歧管37可给每个油分离器17输送基本恒定的压缩空气供应。尽管在图1和2中示出了两个油分离器17，但是本领域技术人员明白可使用任何数量的油分离器17。每个油分离器17可以具有通过分配线路38单独地连接到分配歧管37的单个相应压缩空气入口27。

工业实用性

本发明的曲轴箱通风系统可应用于调节漏气的大气排放和发动机附近的空间限制很重要的任何燃烧发动机。本发明的通风系统可在发动机上占用较少的空间，且能高效率地将漏气排到大气中。曲轴箱通风系统1的运行将参考图2被讨论。

在发动机10的运行期间，可通过两个不同位置的两个不同源产生基本恒定的压缩空气供应。例如，涡轮增压器29可由发动机10的排气驱动，并且空气压缩机31可以是辅助空气压缩机。来自涡轮增压器29和空气压缩机31的压缩空气可分别经空气供应线路35和36被输送到梭阀34。来自涡轮增压器29的压缩空气可在到达梭阀34之前经过增压空气冷却器30，从而冷却可能已经被涡轮增压器29加热的压缩空气。

梭阀34可以恒定地并且根据第一和第二位置的压强条件有选择地将压缩空气从涡轮增压器29和空气压缩机31转移到分配歧管37。特别地，梭阀34可有选择地将压缩空气从高压源转移到分配歧管37。

每个油分离器17在单个压缩空气入口27处通过分配线路38接收来自分配歧管37的压缩空气。油分离器17可使用压缩空气来产生并维持真空，所述真空通过曲轴箱通风口16将漏气从发动机10的曲轴箱15吸出。特别地，压缩空气入口27可以将压缩空气引导到文丘里管(图2中未示出)，所述文丘里管位于每个油分离器17的过滤器外壳26(参见图1)内并在其中形成低压空间。低压空间可形成真空，真空在曲轴箱15中产生负压并通过曲轴箱通风口16将烟气从曲轴箱15吸入油分离器17。被吸入油分离器17的漏气可在被排到大气之前被分离出夹带的润滑剂，比如发动机油。然后分离出的润滑剂可返回曲轴箱。

对本领域技术人员来说可以想到的是，可对所公开的通风系统能做出各种改动和变化。通过考虑本发明通风系统的说明和实践，其他的实施例对于本领域技术人员来说是可以想到的。说明和示例只是示例性的，其真正的范围由权利要求及其等同物指出。

Claims (20)

1.一种与具有曲轴箱的发动机一起使用的通风系统，该通风系统包括：

第一压缩空气源；

第二压缩空气源；

多个油分离器，每个能够单独地与曲轴箱联通；

与所述多个油分离器流体联通的分配歧管；以及

流体连接在分配歧管和第一与第二压缩空气源之间的梭阀，其中梭阀能够有选择地将第一或第二压缩空气源连接到分配歧管。

2.根据权利要求1所述的通风系统，其中梭阀能够基于第一和第二压缩空气源的空气压强有选择地将第一或第二压缩空气源连接到分配歧管。

3.根据权利要求2所述的通风系统，其中梭阀能够将分配歧管流体连接到具有更高压强的第一或第二压缩空气源。

4.根据权利要求3所述的通风系统，其中当发动机的功率输出等于或大于最大额定功率的约30-40％时，第一压缩空气源的压强大于第二压缩空气源。

5.根据权利要求3所述的通风系统，其中当发动机的功率输出小于最大额定功率的约30-40％时，第二压缩空气源的压强大于第一压缩空气源。

6.根据权利要求3所述的通风系统，其中第一和第二压缩空气源分别是涡轮增压器和辅助压缩机。

7.根据权利要求6所述的通风系统，其中增压空气冷却器流体连接在第一压缩空气源和梭阀之间。

8.根据权利要求1所述的通风系统，其中所述多个油分离器的每一个在发动机运行的范围上被提供来自第一和第二源的组合的基本恒定的压缩空气供应。

9.根据权利要求1所述的通风系统，其中在发动机运行期间，维持曲轴箱内的负压。

10.根据权利要求1所述的通风系统，其中所述多个油分离器的每一个包括单个气体入口，并且从曲轴箱气体中分离出的润滑剂通过所述单个气体入口返回曲轴箱。

11.一种使发动机的曲轴箱通风的方法，包括：

将流体从曲轴箱平行地引导到多个油分离器；

在第一位置加压空气；

在第二位置加压空气；以及

有选择地将加压空气从第一位置或从第二位置转移到所述多个油分离器。

12.根据权利要求11所述的方法，其中加压空气被有选择地从第一位置或第二位置转移到被连接到所述多个油分离器的分配歧管。

13.根据权利要求12所述的方法，其中根据来自第一和第二位置的空气的压强有选择地转移加压空气。

14.根据权利要求13所述的方法，其中有选择地从具有更高压强的压缩空气源的第一或第二位置转移加压空气。

15.根据权利要求14所述的方法，其中当发动机的功率输出等于或大于最大额定功率的约30-40％时，第一位置的压强大于第二位置。

16.根据权利要求14所述的方法，其中当发动机的功率输出小于最大额定功率的约30-40％时，第二位置的压强大于第一位置。

17.根据权利要求11所述的方法，还包括维持曲轴箱内的负压。

18.根据权利要求11所述的方法，其中有选择地将加压空气转移到所述多个油分离器包括在发动机运行期间恒定地将加压空气转移到所述多个油分离器。

19.一种发动机，包括：

发动机气缸体，其限定多个气缸；

曲轴箱，其至少部分地由发动机气缸体限定；

曲轴，其可旋转地连接到发动机气缸体；

涡轮增压器，其由所述多个气缸的排气驱动以加压空气；

辅助压缩机，其由发动机产生的动力驱动以加压空气；

多个油分离器，每个油分离器与曲轴箱流体联通并具有压缩空气入口；

分配歧管，其流体连接到所述多个油分离器中的每一个的压缩空气入口；和

梭阀，其设置在分配歧管、涡轮增压器、和压缩机之间，其中梭阀能够有选择地将加压空气从涡轮增压器或辅助压缩机转移到所述多个油分离器。

20.根据权利要求19所述的发动机，其中梭阀能够有选择地将加压空气从涡轮增压器或辅助压缩机中较高压强的一个转移到所述多个油分离器。