CN101432505B - 用于增压内燃机的通风装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种通风装置(19)，其适用于内燃机(1)，用于从曲轴箱(3)抽出漏气，该设备包括第一导管(20)，该导管(20)的一端与曲轴箱(3)相连，另一端在增压发动设备(10)的下游与新鲜空气导管(7)相连，并且包括通风阀(23)，该设备还包括第二线路(21)，其一端在增压发动设备(10)的上游与新鲜空气导管(7)相连，另一端，在曲轴箱(3)与通风阀(23)之间，与第一导管(20)相连并包括节流装置(23)。

Description

用于增压内燃机的通风装置
技术领域
本发明涉及一种通风排气装置，其用于增压内燃机，特别适用于汽车中的增压内燃机，用于排出位于内燃机中的曲轴箱中的漏气。
背景技术
在被设计为活塞发动机的内燃机内，在运转过程中，所谓的漏气(blow-by gas)从发动机的燃烧室进入内燃机的曲轴箱中。所产生的漏气的量取决于内燃机的运转状态，如：空转或满载。为了防止曲轴箱中出现不能接受的高超额压力，漏气必须从曲轴箱中去除。然而，出于环境保护的原因，漏气是不希望被排出进入外界中的。
因此，通风装置通常包括导管，该导管的一端与曲轴箱相连，另一端与内燃机的新鲜空气导管(fresh gas line)相连。因而，漏气被再一次供应给内燃机进行燃烧。为了防止漏气排出进入外界内，优选地在曲轴箱中采用抽吸排出漏气，上述抽吸排出漏气是采用在曲轴箱中建立真空的方式进行的。在新鲜空气管道中，至少在发动机进风口中，特别是在节流阀的下游，所述真空是规律有效的。然而，在特定的运转状态下，真空可能发生在新鲜空气导管内至可以导致曲轴箱破坏的程度，在真空调节阀的帮助下，人们试图调节曲轴箱中的真空度至一个预定的水平。
在增压发动机中，由于以下的事实发生了另外的问题，该事实为从独立增压装置的下游引入的漏气是不希望得到的，本身是为了防止其污染。然而，仅仅当内燃机在空转模式下或在更低的部分载荷范围内运转时，足够的真空度在增压装置的压力侧是有效的。
前述部分已定义类别的通风装置优选地包括第一导管，该导管的一端与曲轴箱相连，另一端在增压装置的下游与新鲜空气导管相连。第一导管包括通风阀，通常还包括真空调节阀，该真空调节阀被设计为，作用到其上的压力差超过预定限制值时，其限定进入的新鲜空气导管的体积流量至预定的目标值。通风装置通常也可以包括第二导管，该导管的一端在增压装置上游与新鲜空气导管相连，另一端也与曲轴箱相连。该第二导管包括节流阀，其被设计为当作用到其上的压力差达到预定值时，可以调节进入曲轴箱的体积流量至预定的目标值。
在内燃机空载运转时，在第一导管与新鲜空气导管之间连接处一般存在相对强的真空度，特别是当其位于节流阀的下游时，从而相对大量的漏气可能从曲轴箱中排出。然而，仅仅相对少量的漏气是在空载运转时产生的。对于这种运转状态，第二导管允许通过从增压装置的上游至曲轴箱供应新鲜空气，从而向曲轴箱排气，因而抑制了曲轴箱中的不必要的高真空度。
在部分载荷逐渐增加时，第一导管连接处的真空度下降，同时曲轴箱中的需要排出的漏气量增加。因此，通过第二导管供应的新鲜空气的量也下降了。在超过特定的部分载荷时，在第一导管连接处存在的真空度便不足以调节曲轴箱中的真空度至期望值。于是在第一导管连接处的真空度变的比第二导管连接处的真空度小了。从而，第二导管中的流量方向反向了，使得其现在确保曲轴箱的排气。逆向停气装置可以优化地被装配上第一导管上，从而当在第一导管连接处的新鲜空气导管中压力进一步增加时，在曲轴箱的方向上，第一导管自动封闭。
在部分载荷进一步增加或满载负荷时，在新鲜空气导管中增压装置的下游方向，产生超额的压力。第一导管随后关闭，同时漏气单独通过第二导管排出。
在内燃机的某些运转状态下，特别是在满载负荷时，在新鲜空气导管中位于增压装置的上游方向的有效真空相对较小，导致不能一直确保足够的漏气的抽吸排出。这样就激化了问题，特别是当第二导管的连接处必须被放置到与增压装置的入口相对近的地方，如：由于设计空间的原因。
进一步，用于从漏气中移除油和/或油滴的分隔装置也必须提供以便能够引入已经除油的漏气，该分隔装置包括独立的回油管，该油已经通过第二导管在排气过程中被排出进入新鲜空气导管。
发明内容
本发明涉及提供一种改进的方案用于前述中定义类型的通风装置，该装置的特征特别在于降低制造成本。
根据本发明，该问题通过独立权利要求的主题解决，进一步优选的方案为从属权利要求的主题。
本发明基于如下构思，即不将第二导管连接到曲轴箱上而是替代性的将其在曲轴箱与通风阀之间与第一导管连接。第一导管的通风阀和第二导管的节流阀互相配合，从而在运转状态，通过第二导管从增压装置的下游，将漏气引入新鲜空气导管，约等量的新鲜空气持续的添加进入漏气中，从而一方面确保了曲轴箱的稳定排气，同时另一方面防止了曲轴箱中不能接受的高真空的形成。在运转状态，伴随着在增压装置的上游将漏气引入新鲜空气导管，漏气通过第一导管从曲轴箱至第二导管的连接点处的部分抽出，并通过第二导管下游从该连接处排出。这样，第二导管利用了第一导管的所述部分，第一导管包括分隔装置，该分隔装置选择性的包括回油管。随后，将第二分隔装置安装到第二导管上，并选择性的包括回油管，从而减少了需要完成该通风装置的复杂性。
本发明的其它的重要特征和优点由从属权利要求、附图和附图说明中推导出。
明显的是，在不超出本发明范围的情况下，上述已说明特征和以下将要解释的特征可以并不仅仅在已给的特定的组合中使用，也可以在其他组合中使用或单独使用。
本发明的优选的示例性实施例在附图中进行说明，并在以下说明书进行详细描述，其中相同的附图标记表示相同的或近似的或功能等同的组件。
附图说明
示意性的逐个说明附图：
图1至3各自表示了通风装置在不同运转状态下类似于布线图的简图。
具体实施方式
根据图1至3，内燃机1包括具有曲轴箱3的发动机组2，汽缸体盖4，摇杆盖5和油盘6。新鲜空气导管7从外界8携带新鲜空气进入发动机组2，同时排气管9从发动机组2排出内燃机1的废气，并将废气散发至外界8内。内燃机1优选地安装到汽车中。内燃机1为增压发动机，因此具有增压装置10，其被设计为排气式涡轮增压器，例如，在本实施例中。由此，增压装置10具有压缩机11，其安装在新鲜空气导管7内，增压装置还具有涡轮12，其安装在排气管9内。内燃机1还可以装配差压增压设备10，如机械增压装置，具体可以为罗茨增压泵(Roots blower)。
新鲜空气导管7在入口端包括空气过滤器13，在其下游，还包括气流计装置14，例如，被设计为热膜气团计量表。在增压装置10的下游，新鲜空气导管7包括增压空气冷却器15和在其下游的节流阀16。
另外，内燃机1上装配了排气循环装置17，其在本文中简化形式表示，仅仅通过排气循环冷却器18表示。
进一步，内燃机1装配了通风装置19，在该通风装置的作用下，在内燃机1的运转过程中漏气可以从曲轴箱3中排出。在内燃机1运转过程中，由于从气缸空隙中的泄露，所述漏气进入曲轴箱3，该过程如不进一步确定，认为发生于发动机组2中。
通风装置19包括第一导管20和第二导管21。第一导管20的一端与曲轴箱3相连，另一端通过第一连接点22与新鲜空气导管7相连。第一连接点22位于增压装置10的下游，具体为位于节流阀16的下游。同时，第一连接点22位于新鲜空气导管7内并处于引入点的上游，该引入点如未进一步确定，则认为位于排气循环装置17中。第一导管20包括通风阀23，其被设计为或多或少的为真空调节阀。该通风阀23被设计为，作用到其上的压力差超过预定限制值时，其限定进入的新鲜空气导管7的体积流量至预定的目标值。
此处所述实施例中，逆向停气装置24也被安装到第一导管20中，用于阻挡第一导管向曲轴箱3的方向的流动，同时对于通向通风阀23的方向是畅通有效的。该逆向停气装置24优选地与通风阀23结合，形成整体模块25，该模块是由具有综合止逆截止功能的通风阀。
第二导管21的一端与新鲜空气7相连于第二连接点26，该连接点26位于增压装置10的上游，其中另一端与第一导管20在第三连接点27处相连。该第三连接点27位于曲轴箱3与通风阀23之间。如果存在逆向停气装置24和/或模块25，其被安装到位于第一件接点22和第三连接点27之间。
第二导管21包括节流装置28，该节流装置28被设计为其能调节通向第一导管20的体积流量在预定目标值，该预定目标值适合于施加到节流装置上的预定压力差。在此所述的优选的实施例中，第二导管21可以也安装上逆向停气阀29，其在第一导管方向20具有截气效果。这里如此排列逆向停气阀29和节流装置28从而气流可以并行通过它们，由于节流装置28形成了支路，该支路绕过了逆向停气阀29，该支路在下文中也以28标识。优选地，逆向停气阀29和节流装置28也可以形成整体组件30。这个组件30具体是由具有综合支路28的逆向停气阀29形成。第一导管20由第三连接点27细分为第一导管部分20I和第二导管部分20II，第一导管部分20I从曲轴箱3延伸至第三连接点27，第二导管部分20II从第一连接点22延伸至第三连接点27。在第一导管部分20I内，第一导管20包括分隔装置31，其被设计为在内燃机1的运转过程中，从自曲轴箱3中排出的漏气中移除油和/或油滴。该被分隔出来的油可以通过回油导管32从分隔装置31中回收至曲轴箱3中，优选的回收至油盘6中。
本发明的通风装置19操作方式如下所述：
在如图1所示的第一运转状态下，内燃机1在空载运转下运转，即，在最小载荷下运转。在这种运转模式下，相对少的漏气进入曲轴箱3内。同时，增压装置10基本上是静态的；至少节流阀16产生了强烈的节流效应，从而在节流阀16的下游，在新鲜空气导管7内存在相对强的真空。该真空足够高以至于其高过了通风阀23的限制值和高过了节流装置28的上游的特定值。由此，通风阀23允许预定的体积流量通过。同时，节流装置28也允许体积流量通过，但是节流装置28允许通过的体积流量小于通风阀23的预定体积流量。通风阀23和节流装置28以既定的方式相互配合，从而在这种运转状态下，能将极少量的漏气排出曲轴箱3外，恰好足够的漏气被排出曲轴箱3外，从而可以在曲轴箱3内保持真空。特别是，在该运转状态下，在曲轴箱3中的真空度不应该下降至无限制的范围。由此，在该运转状态下，通过第二导管部分20II排出进入新鲜空气导管7内的体积流量的一部分是由排出的漏气量形成的，该漏气是通过第一导管部分20I从曲轴箱3中抽出的，同时体积流量的剩余部分是由相应量的新鲜空气形成的，该新鲜空气是从位于增压装置10的上游的新鲜空气导管7中通过第二导管21抽出的。
随着内燃机1增加载荷，在曲轴箱3中产生的漏气的量也增加了，从而更多的漏气需要由此排出。由于节流装置28的节流效果，混合了漏气的新鲜空气的体积流量也要由此同时降低。
漏气流在图1中以箭头33表示，新鲜空气流在图1中以箭头34表示。同时，在图1中包括漏气和新鲜空气的混合气体流以箭头35表示。
图2表示了内燃机1在部分载荷时的运转状态，在该状态下在新鲜空气导管7内的第一连接点22处仅存在相对小的真空度，该真空度恰好足够导致产生的全部漏气依然能够通过第一导管20从曲轴箱3中排出并引入新鲜空气导管7。对于上述过程，特别适合的是通风阀23，其通过在其中的特征线表征，其具有渐增的压力差，通过通风阀23的体积流量最初渐增(线性)，然后在体积流量产生的平均压力差到达最大值时和随着渐增的压力差到达预定目标值时下降(线性)，然后该目标值对于压力差的任何进一步增加均保持恒定。在图2中所示的内燃机1的运转状态下，所述最大值在施加到通风阀23上的压力差范围内是优化的。在这种运转状态下，通过第二导管21添加进入漏气的新鲜气体量非常小，甚至可以下降到零。同样为了说明，用于新鲜空气流34的流量箭头采用虚线表示。
由于在这种运转状态下，新鲜空气流34是或多或少忽略不计的，漏气流33也存在于第二导管部分20II中。
随着渐增的载荷，特别是在满载负荷时，建立了在图3中描述的状态。首先，在第一连接点22处建立的真空度太低了而不能排出所产生的漏气。第二，在第一连接点22处，特别由于增压装置10的运转或起动与相应设置的节流阀是联合的，可能产生过量的压力，导致不可能通过第一连接点22引入漏气进入新鲜空气导管7内。当出现过量压力时，逆向停气装置24在第一连接点22封闭了导管。
随着在增压装置10压力面上的压力渐增，在增压装置10吸引面上的压力下降。因而，在第二连接点26处产生了真空，该真空足够排出在曲轴箱3中形成的任何漏气。这基本上可能会通过节流阀28，通过流动箭头表示，并以虚线图示。然而，在该流量方向上，逆向停气阀29开启从而漏气流33，或至少该漏气流的大部分，通过逆向停气阀29流动。
优选地对逆向停气阀29进行如下设计，其开启阻力以及流通阻力低于支路和/或节流装置28的流通阻力。特别是，对逆向停气阀29的开启阻力和流通阻力进行选择，使在第二连接点26处存在的真空度足够于从曲轴箱3中抽出漏气，该漏气产生于本实施方式的运转状态或状态范围。由此，可以在曲轴箱3中设定预定的真空度。由于逆向停气阀29开启和流通的非常小的阻力，第二导管21在逆向停气阀29的开启方向上是或多或少非节流的，从而可以在特别地在靠近增压装置10入口的位置安装第二连接点26。
在此值得注意的是，漏气通过第一导管部分甚至通过第二连接点26引入的漏气也通过第一导管部分，即，从增压装置10的上游通过第一导管20的第一导管部分20I。由此，其中配置的分隔装置31也在本运转情况下使用。另一个专属于第二导管21的分隔装置因此是可有可无的。
进一步，值得注意的是，本发明的通风装置19在内燃机1所有的运转情况下均不使曲轴箱3进气，这使得消除对曲轴箱3的充气的量成为可能。

Claims (9)

1.一种用于内燃机（1）的通风装置，用于从内燃机（1）的曲轴箱（3）中排出漏气，其特征在于，
-具有第一导管（20），该导管的一端与曲轴箱（3）相连，同时另一端在内燃机（1）的增压装置（10）下游与内燃机（1）的新鲜空气导管（7）相连，第一导管包括通风阀（23），该通风阀被设计为，在施加到其上的压力差超过预定限制值时，其限制通向新鲜空气导管（7）的体积流量至预定目标值，并且第一导管（20）在新鲜空气导管（7）与连接点（27）之间包括逆向停气装置（24），在所述连接点（27）处，第二导管（21）与第一导管（20）相连，逆向停气装置（24）截停了从新鲜空气导管（7）至所述连接点（27）的流量；
-具有第二导管（21），其一端在增压装置（10）上游与新鲜空气导管（7）相连，另一端在曲轴箱（3）和通风阀（23）之间，与第一导管（20）相连，同时该第二导管包括节流装置（28），该节流装置被设计为，在施加到其上的压力差到达预定值时，其调整通向第一导管（20）的体积流量至预定目标值。
2.根据权利要求1所述的通风装置，其特征在于：
-第二导管（21）在与节流装置（28）并行处，从新鲜空气导管（7）至第一导管（20）之间包括逆向停气阀（29），从而节流装置（28）形成了支路，该支路迂回通过了逆向停气阀（29）和/或
-该支路或节流装置（28）结合进入逆向停气阀（29）内。
3.根据权利要求2所述的通风装置，其特征在于：
-逆向停气阀（29）的开启阻力和流通阻力都低于支路或节流装置（28）的流通阻力，和/或
-对逆向停气阀（29）的开启阻力和流通阻力进行选择，从而在内燃机（1）的满载负荷时运转时，在连接点（26）处的真空足够用于调整曲轴箱（3）中至预定真空度或者抽出预定量的漏气，在该连接点（26）处，第二导管（21）与新鲜空气导管（7）相连。
4.根据权利要求1所述的通风装置，其特征在于：
逆向停气装置（24）结合进入通风阀（23）中。
5.根据权利要求1至4任一项所述的通风装置，其特征在于：
通风阀（23）和节流装置（28）之间相互配合，从而在内燃机（1）的空载运转时，曲轴箱（3）中的压降限于预定的真空度，或者从曲轴箱（3）中漏气的抽出限于预定的体积流量。
6.根据权利要求1至4任一项所述的通风装置，其特征在于：
通风装置（19）在内燃机（1）所有的运转范围内运转而不存在曲轴箱（3）的进气。
7.根据权利要求1至4任一项所述的通风装置，其特征在于：
-在增压空气冷却器（15）的下游，第一导管（20）与新鲜气体导管（7）相连；和/或
-在节流阀（16）的下游，第一导管（20）与新鲜空气导管（7）相连；和/或
-在排气循环装置（17）的引入点，第一导管（20）与新鲜空气导管（7）相连。
8.根据权利要求1至4任一项所述的通风装置，其特征在于：
-在气流计装置（14）的下游，第二导管（21）与新鲜空气导管（7）相连；和/或
-在空气过滤器（13）的下游，第二导管（21）与新鲜空气导管（7）相连。
9.根据权利要求1至4任一项所述的通风装置，其特征在于：
在通风阀（23）与分隔装置（31）之间，第二导管（21）与第一导管（20）相连，所述分隔装置安装在第一导管（20）内用于从漏气中移除油和/或油滴。
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