CN106907212B - 窜气回流装置 - Google Patents

Abstract

本发明的技术涉及一种窜气回流装置。该技术不使油气分离器大型化而提高其油气分离性能。窜气回流装置(1)包括设置在发动机(2)的一侧面侧的缸体(22)侧面上的油气分离器(6)、使油气分离器的窜气出口(622)与进气歧管(52)连通的连通部(64)，以及PCV阀(65)。PCV阀安装在进气歧管上，连通部与PCV阀相连接。PCV阀在进气歧管上的安装位置位于：在将发动机安装于车辆上的状态下，比油气分离器的窜气出口更靠上方的位置处。

Description

窜气回流装置

技术领域

本发明的技术涉及一种窜气回流装置。

背景技术

在汽车用发动机中进行如下动作，即：将从燃烧室泄漏到曲轴箱内的窜气用油气分离器进行油气分离后，使其回流至发动机的进气系统而再次燃烧。

例如，在日本公开专利公报特开2009-264275号公报中公开了如下结构：将油气分离器设置在发动机的缸体侧面上，并且将曲轴箱强制通风(Positive CrankcaseVentilation，PCV)阀直接安装在油气分离器的油气分离器盖上，该PCV阀构成为调节窜气回流量，该油气分离器盖是油气分离器的一部分。

发明内容

-发明所要解决的技术问题-

在以提高发动机的热效率等为目的而提高了发动机的几何压缩比的情况下，随着燃烧压力上升，从燃烧室泄漏到曲轴箱内的窜气的量就会增加。在此情况下，要增加窜气的回流量，就需要提高油气分离器的油气分离性能。

如果要提高油气分离器的油气分离性能，可以考虑例如增加布置在油气分离器内的挡板的数量，或者增大油气分离器的油气分离空间的容积这样的方案。然而，前一个方案会使窜气的流通阻力上升，导致窜气的流量降低。前一个方案难以增加窜气的回流量。另一方面，就后一个方案而言，则难以确保在狭小的发动机室内有足以增大油气分离器的容积的空间。

本发明的技术正是鉴于上述问题而完成的，其目的在于：不使油气分离器大型化而提高其油气分离性能。

-用以解决技术问题的技术方案-

本发明的窜气回流装置包括：进气歧管，其安装在发动机的一侧面侧，而且构成为将进气引入燃烧室内；油气分离器，其设置在所述发动机的一侧面侧的缸体侧面上，而且构成为对窜气进行油气分离；连通部，其构成为将所述油气分离器的窜气出口与所述进气歧管连通；以及PCV阀，其构成为对经由所述连通部引入所述进气歧管内的所述窜气的流量进行调节。

所述PCV阀安装在所述进气歧管上，所述连通部与所述PCV阀相连接，所述PCV阀在所述进气歧管上的安装位置位于：在将所述发动机安装于车辆上的状态下，比所述油气分离器的所述窜气出口更靠上方的位置处，所述曲轴箱强制通风阀是构成为利用控制信号调节该曲轴箱强制通风阀的开度的电控式曲轴箱强制通风阀，根据窜气中的燃料成分的浓度推定值，所述燃料成分的浓度推定值越高，则使所述电控式曲轴箱强制通风阀的开度越大。

根据本发明的结构，窜气回流装置的PCV阀安装在进气歧管上。这样一来，能够将PCV阀安装于油气分离器盖上的结构(如在上述日本公开专利公报特开2009-264275号公报中记载的结构一样)中的PCV阀的安装空间用作油气分离器的油气分离空间。即，本发明的结构与所述日本公开专利公报特开2009-264275号公报中记载的油气分离器相比，即使油气分离器的大小相同，也能够将PCV阀的安装空间用作油气分离器的油气分离空间而扩大油气分离器的油气分离空间的容积。由此能够提高油气分离器的油气分离性能。

此外，安装在进气歧管上的PCV阀的安装位置定位于比油气分离器的窜气出口更靠上方的位置。窜气在将油气分离器与进气歧管连通的连通部内流动的过程中，从窜气分离出的油雾会回流到位于相对位置较低的油气分离器侧。因为连通部内的空间作为油气分离空间发挥作用，所以油气分离器的油气分离空间的容积实质上扩大了，油气分离器的油气分离性能就进一步提高。通过将PCV阀安装在进气歧管上，将窜气引入进气歧管内时的对PCV阀的开度变更的响应性提高。而且，将安装在进气歧管上的PCV阀设为电控式PCV阀，由此将窜气引入进气歧管内时的对调节PCV阀的开度的控制信号的响应性提高。这有利于以良好的响应性控制发动机空燃比，提高空燃比控制的精度。在需要对曲轴箱内进行换气时，能够使换气量增多。

其结果是，即使在该发动机是高压缩比发动机且窜气向曲轴箱的泄漏量增加的情况下，也能够增加窜气的回流量，从而能够抑制油的劣化。

也可以是这样的：所述PCV阀安装在所述进气歧管的稳压罐(surge tank)上，并且所述PCV阀构成为将所述窜气引入所述稳压罐内的进气流动方向的上游部。

这样一来，能够将回流到进气系统内的窜气在稳压罐内与进气充分地混合。其结果是，在比稳压罐更靠下游的位置处，能够使经由每个气缸的独立通路引入到各个气缸内的窜气的浓度均匀。

也可以是这样的：所述PCV阀布置在安装于所述发动机的侧部的所述进气歧管与所述发动机之间。

这样一来，在车辆发生碰撞时，进气歧管比PCV阀先承受撞击负荷。例如能够由合成树脂制成的进气歧管吸收撞击负荷，由此能够防止PCV阀发生破损。

附图说明

图1是示出包括窜气回流装置的发动机系统的结构的示意图。

图2是应用了窜气回流装置的发动机的主视图。

图3是示出已安装有PCV阀的进气歧管，以及经由连通部与进气歧管连通的油气分离器盖的图。

图4是图3中的IV-IV线处的剖视图。

-符号说明-

1-窜气回流装置；2-发动机；22-缸体；28-燃烧室；52-进气歧管；521-稳压罐；6-油气分离器；622-窜气出口；64-连通部；65-PCV阀。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的窜气回流装置进行详细的说明。需要说明的是，以下说明为示例。图1示出包括窜气回流装置1的发动机系统10的结构。

发动机系统10包括作为火花点火式内燃机的发动机2。发动机2以所谓的横置方式即曲轴朝向车宽方向的方式安装于汽车等车辆的前部的发动机室内，这里省略图示。发动机2的输出轴即曲轴21经由未图示的变速器连结在驱动轮上。通过将发动机2的输出传递给驱动轮来带动车辆行驶。

如图2所示，发动机2包括缸体22和安装于缸体22上的气缸盖23。在缸体22的内部设置有多个气缸24。在此示例中，发动机2具有四个气缸24。四个气缸24沿着在图2中垂直于纸面的方向排成一列。

在缸体22的下侧设置有下缸体(lower cylinder block)25。在下缸体25的下侧安装有用以贮存润滑油的油底壳29。曲轴21以可自如旋转的方式支承于缸体22与下缸体25之间。缸体22和下缸体25围成收纳曲轴21的曲轴箱26。

曲轴21经由省略部分图示的连杆271连结到活塞27。活塞27插入各个气缸24内并能够往复运动。活塞27、气缸盖23以及气缸24围成燃烧室28。

这里，该发动机2以提高热效率为目的构成为几何压缩比ε较高的结构(例如ε≥15)。

如图1所示，在气缸盖23上，为每个气缸24形成有进气口231。进气口231与燃烧室28连通。在进气口231上设置有能隔开燃烧室28和进气口231的进气门31。进气门31由进气门传动机构32驱动。进气门31在规定的时刻开关进气口231。

在气缸盖23上，还为每个气缸24形成有排气口232。排气口232与燃烧室28连通。在排气口232上设置有能隔开燃烧室28和排气口232的排气门33。排气门33由排气门传动机构34驱动。排气门33在规定的时刻开关排气口232。

进气门传动机构32具有进气凸轮轴，排气门传动机构34具有排气凸轮轴，这里省略图示。这些凸轮轴经由公知的动力传动机构与曲轴21连结并由曲轴21驱动，这里省略图示。进气凸轮轴和排气凸轮轴分别与曲轴21的旋转连动地旋转。

进气门传动机构32构成为能够改变进气门31的上升量和进气门31的开启持续时间。进气门传动机构32可采用各种公知结构。进气门传动机构32可采用例如利用油压来改变进气门31的上升量和进气门31的开启持续时间的可变气门传动机构。

排气门传动机构34也构成为能够改变排气门33的上升量和排气门33的开启持续时间。排气门传动机构34可采用各种公知结构。排气门传动机构34例如可采用如下结构,即：利用由凸轮轴提升的油压来连续地改变排气门33的上升量和排气门33的开启持续时间的结构。

进气口231与进气通路51连接。进气通路51将进气引入气缸24内。在进气通路51内布置有节气门511。节气门511为电控式的节气门。节气门执行器512收到省略图示的发动机控制部输出的控制信号后，调节节气门511的开度。通过调节节气门511的开度、进气门31的上升量和/或开启持续时间，引入气缸24内的进气量就得到调节。

在进气通路51的比节气门511更靠下游的部分由进气歧管52构成。如图2～4所示，进气歧管52包括：稳压罐521；在稳压罐521的下游侧分别向四个气缸24分支的独立通路522；以及在稳压罐521的上游侧与进气通路51连接的共通通路523。进气歧管52由使用合成树脂制成的多个部件构成。进气歧管52的上部用螺栓等固定在气缸盖上，进气歧管52的下部用螺栓等固定在发动机2的缸体22的前侧(即在图2中纸面的右侧，且相当于车辆前侧)的侧面上。看图2和图4便可知，进气歧管52的独立通路522与稳压罐521的下部连接。各个独立通路522从稳压罐521的下部开始朝向前上方延伸，并且各个独立通路522在稳压罐521的上侧从前方朝向后方延伸，由此与在气缸盖23的前侧的侧面上敞口的进气口231连接。进气歧管52的独立通路522以覆盖稳压罐521的方式设置。需要说明的是，看图3便可知，进气歧管52的共通通路523与稳压罐521的上部连接，并且共通通路523从该连接的部分开始沿车宽方向延伸。

排气口232与排气通路53连接。在排气通路53内布置有构成为净化尾气的催化装置，这里省略图示。在排气通路53内还布置有未图示的空燃比检测传感器(O₂传感器)，该空燃比检测传感器用以检测燃烧室28内的混合气的空燃比。空燃比检测传感器向发动机控制部输出检测信号。

如图1所示，在气缸盖23上，为每个气缸24安装有燃料喷射阀41。燃料喷射阀41构成为向气缸24内直接喷射燃料(这里的燃料指汽油或者含有汽油的燃料)。燃料喷射阀41可以采用任何结构，例如也可以为多喷射口型的燃料喷射阀。燃料喷射阀41根据来自发动机控制部的燃料喷射脉冲将规定量的燃料在规定的时刻向气缸24内喷射。需要说明的是，在图1的示例中，将燃料喷射阀41与后述火花塞42并排安装成在气缸24的排气侧。在气缸24内的燃料喷射阀4的安装位置并不限于图例中的位置。此外，燃料喷射阀41也可以以向进气口231内喷射燃料的方式安装在气缸盖23上。

在气缸盖23上，为每个气缸24还安装有火花塞42。火花塞42以电极位于气缸24的轴心上的方式安装在气缸盖23的底面(燃烧室的顶面)上。火花塞42通过在燃烧室28内产生火花，对燃烧室28内的混合气进行点火。火花塞42根据发动机控制部发出的点火信号在需要点火的时刻产生火花。

如图2所示，窜气回流装置1具有油气分离器6，该油气分离器6设置在发动机2的缸体22的前侧的侧面上(在图1中省略图示)。油气分离器6包括：主体部61，其以凹陷的方式设置在缸体22的前侧的侧面上；以及由树脂制成的分离器盖62，其通过安装在缸体22的前侧的侧面上，将主体部61覆盖起来。在主体部61与分离器盖62之间形成有对窜气进行油气分离的油气分离空间63。如在图2中用虚线示出的那样，油气分离空间63与曲轴箱26的内部连通。分离器盖62布置成：从侧面观察发动机时，该分离器盖62位于进气歧管与缸体22的前侧的侧面之间。

主体部61和分离器盖62各具有多个挡板621。需要说明的是，这里，在图3中仅示出了分离器盖62的挡板621。当将分离器盖62安装在缸体22的前侧的侧面上时，由多个挡板621在油气分离空间63内隔出迷宫状的气体通路。在窜气碰撞挡板621之际，包含在窜气中的油雾附着到挡板621上，并从窜气中分离出来。此外,窜气流动的通路呈迷宫状而长度较长，由此窜气中的油雾会靠自重而落下来。在油气分离空间63内分离后的油雾往下流动，从而回流至曲轴箱26内。需要说明的是，在图例中，将两个挡板621设置在分离器盖62内。设置在主体部61和分离器盖62内的挡板的数量被设定为合理的数量，以防止窜气的流通阻力在油气分离器6的油气分离空间63内上升得过高。

如图2和图3所示，在分离器盖62的上端部设置有窜气出口622。窜气出口622为用以将通过油气分离器6的油气分离空间63内后的窜气从油气分离器6内排出的连接口。

在窜气出口622上连接有连通部64。连通部64由管状的部件构成。连通部64经由PCV阀65与进气歧管52的稳压罐521连接。

看图2～图4便可知，PCV阀65安装在独立通路522与稳压罐521之间的空间且设置在稳压罐521上部的PCV阀安装部651上。PCV阀安装部651与稳压罐521(进气歧管52)形成为一体。将PCV阀65的安装位置与窜气出口622的位置相比，如在图3中用箭头示出的那样，PCV阀65的安装位置比窜气出口622的安装位置更靠上方。这里所述的“上方”意味着在将发动机2安装于车辆上的状态下的上方。

因为将PCV阀65设置在独立通路522与稳压罐521之间的空间内，所以能够有效地利用空间。不仅如此，例如，即使在车辆发生碰撞时承受了来自发动机前方的撞击负荷的情况下，由树脂制成的进气歧管52也能起到缓冲作用而减弱撞击负荷。由此能够防止PCV阀65发生破损，并防止燃料成分从曲轴箱内流出。此外，PCV阀65的安装位置相对于窜气出口622的位置在车宽方向上错开，即在图3中纸面的左右方向上错开。

因为PCV阀65与窜气出口622之间存在如上所述的相对位置关系，所以将PCV阀65和窜气出口622两者彼此连接的连通部64具有高低差，而且连通部64的通路长度会较长。具体而言，连通部64从窜气出口622朝着离开PCV阀65的方向沿车宽方向延伸后，在上下方向上U形转弯，再朝着靠近PCV阀65的方向沿车宽方向延伸。然后，连通部64与PCV阀65连接。而且，因为PCV阀65的安装位置相对于窜气出口622的位置在车宽方向上错开，所以即使在车辆发生碰撞时承受了来自发动机前方的撞击负荷的情况下，进气歧管发生移位导致PCV阀后退，也能够防止PCV阀与油气分离器抵接，从而能够防止燃料成分从曲轴箱内流出。

PCV阀65构成为电控式。如图4所示，在PCV阀中，阀体652通过电磁阀653移动，该阀体652设置在该PCV阀的内部且落入与稳压罐521的内部连通的阀座654内。PCV阀65构成为接收来自发动机控制部的控制信号而调节开度。

此外，因为将电控式PCV阀65安装在进气歧管52上，所以通过使PCV阀安装部靠近稳压罐521的车辆前方侧，就能够使发动机壁面与PCV阀65之间的距离大于PCV阀65安装在油气分离器6上时的发动机壁面与PCV阀65之间的距离，由此有利于防止电气控制部受热而损伤。

如上所述，PCV阀65安装在进气歧管52上。这样一来，能够将PCV阀安装于油气分离器的分离器盖上的结构(如在专利文献1中记载的结构一样)中的PCV阀的安装空间用作油气分离器6的油气分离空间63。即，与在专利文献1中记载的油气分离器相比，即使将油气分离器6的大小设为相同，也能够将PCV阀的安装空间用作油气分离器6的油气分离空间63而扩大油气分离器6的油气分离空间63的容积。由此能够提高油气分离器6的油气分离性能。特别是，PCV阀65为电控式PCV阀，随着阀体驱动机构的大型化，电控式PCV阀也比机械式PCV阀更大。如果电控式PCV阀65安装在分离器盖62上，油气分离器6的油气分离空间63就会大幅度地缩小。在这一点上，将电控式PCV阀65安装在进气歧管52上这一方法也有利于确保油气分离空间63较大。

此外，通过使PCV阀65的安装位置位于比油气分离器6的窜气出口622更靠上方的位置处，能够使将PCV阀65和窜气出口622彼此连接的连通部64的内部作为油气分离空间发挥作用。由此也因为油气分离器6的油气分离空间容积扩大，所以油气分离器6的油气分离性能提高。

综上所述，该发动机2的几何压缩比设定得较高。因此，该发动机2从燃烧室28泄漏到曲轴箱26的窜气量有增加的倾向。然而，因为油气分离器6的油气分离性能较高，所以通过增加窜气的回流量，从而能够对曲轴箱26内充分地进行换气。特别是PCV阀65为电控式PCV阀，因此与根据进气通路51的负压和曲轴箱26的压力之间的压力差来设定开度的机械式PCV阀不同，不管进气通路51的负压和曲轴箱26的压力之间的压力差如何，例如在如下所述的情况下，也能够根据窜气中的燃料成分的浓度推定值，使PCV阀65的开度增大，对曲轴箱26内充分地进行换气，该情况为：在像发动机暖机那样的运转中，燃料难以汽化而容易附着到燃烧室壁面上，此时，曲轴箱内的窜气中含有的燃料成分浓度会上升，需要使换气量比平时大。例如，根据发动机温度、冷却水温度、发动机转速、发动机负荷和燃料喷射量，推定窜气中的燃料成分浓度。与油气分离器6的较高的油气分离性能互相结合，能够抑制贮存在油底壳29内的油劣化。

这里，油气分离器除了设置在发动机2的缸体22的侧面上以外，还可以考虑例如设置在气缸盖23的盖罩上。然而，如上所述，如果将发动机2的进气门传动机构32和排气门传动机构34构成为能够更改每个气缸的阀上升量和阀开启持续时间的可变门传动机构，则体积较大的进气门传动机构32和排气门传动机构34设置在气缸盖23的上部处。在该结构中，实质上无法确保在气缸盖23的盖罩上有足够大容积的油气分离空间。在本发明的结构中，能够确保在设置于发动机2侧面上的油气分离器6中有尽可能大的油气分离空间。

PCV阀65安装在稳压罐521的上部。如上所述，稳压罐521的上部与共通通路523连接，并且稳压罐521的下部与独立通路522连接。如在图4中用箭头所示，进气在稳压罐521内从上部流向下部。通过将PCV阀65安装在稳压罐521的上部，PCV阀65则会安装于稳压罐521内的在进气流动方向上的上游侧。引入到稳压罐521内的窜气会与进气(即，新鲜空气)充分地混合起来。其结果是，能够使经由独立通路522分配并引入各个气缸24内的窜气的浓度变得均匀。还可以是这样的：PCV阀65安装在相对于稳压罐521在车宽方向上更靠近共通通路523的位置处，以便将窜气引入稳压罐521内在进气流动方向上的上游侧。

此外，通过将PCV阀65直接安装在进气歧管52上，从而将窜气引入进气歧管52内时的对PCV阀65的开度变更的响应性提高。而且，将PCV阀65设为电控式PCV阀，由此将窜气引入进气歧管52内时对发动机控制部输出的控制信号的响应性提高。这样一来，能够以良好的响应性高精度地控制发动机2的空燃比。

而且，如图2所示，PCV阀65布置在安装于发动机2的前侧的侧部的进气歧管52与发动机2之间。更详细而言，PCV阀65在横置的发动机2的前侧(在图2中纸面的右侧，且相当于车辆的前侧)位于进气歧管52的后侧(在图2中纸面的左侧，且相当于车辆的后侧)。这样一来，在车辆发生碰撞时，进气歧管52比PCV阀65先承受撞击负荷。由于能够由合成树脂制成的进气歧管52吸收撞击负荷，因而能够防止PCV阀65发生破损。由此，能够避免在车辆发生碰撞时窜气泄漏到大气中。

需要说明的是，在本发明的结构中，将PCV阀65安装在进气歧管52的稳压罐521上，但也可以将PCV阀65安装在共通通路523上。

此外，PCV阀65并不限定为电控式PCV阀，也可以为机械式PCV阀。

Claims (3)

1.一种窜气回流装置，该窜气回流装置包括：

进气歧管，其安装在发动机的一侧面侧，而且构成为将进气引入燃烧室内；

油气分离器，其设置在所述发动机的一侧面侧的缸体侧面上，而且构成为对窜气进行油气分离；

连通部，其构成为将所述油气分离器的窜气出口与所述进气歧管连通；以及

曲轴箱强制通风阀，其构成为对经由所述连通部引入所述进气歧管内的所述窜气的流量进行调节，

所述窜气回流装置的特征在于：

所述曲轴箱强制通风阀安装在所述进气歧管上，

所述连通部与所述曲轴箱强制通风阀相连接，

所述曲轴箱强制通风阀在所述进气歧管上的安装位置位于：在将所述发动机安装于车辆上的状态下，比所述油气分离器的所述窜气出口更靠上方的位置处，

所述曲轴箱强制通风阀是构成为利用控制信号调节该曲轴箱强制通风阀的开度的电控式曲轴箱强制通风阀，

根据窜气中的燃料成分的浓度推定值，所述燃料成分的浓度推定值越高，则使所述电控式曲轴箱强制通风阀的开度越大。

2.根据权利要求1所述的窜气回流装置，其特征在于：

所述曲轴箱强制通风阀安装在所述进气歧管的稳压罐上，并且所述曲轴箱强制通风阀构成为将所述窜气引入所述稳压罐内的进气流动方向的上游部。

3.根据权利要求1或2所述的窜气回流装置，其特征在于：

所述曲轴箱强制通风阀布置在安装于所述发动机的侧部的所述进气歧管与所述发动机之间。