CN111485973A - 发动机曲轴箱通风***及车辆 - Google Patents
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Abstract
提供一种发动机曲轴箱通风***和具有该***的车辆。所述曲轴箱通风***至少包括空气滤清器、进气歧管、通风管和压力控制阀，其中，所述曲轴箱通风***还包括布置于曲轴箱上的曲轴箱压力传感器，所述压力控制阀为电磁阀，其布置在气缸盖内并与通风管相连通以形成通风回路，所述压力控制阀被设置为至少通过曲轴箱压力传感器的检测值和发动机工作状态实施强制通风。本发明的发动机曲轴箱通风***采用电磁阀替换传统的机械PCV阀，并将油气分离器和电磁阀布置在气缸盖中，能够直接监控曲轴箱压力并将检测压力值数据发送至电子控制单元，根据电子控制单元的控制信号控制电磁阀的开闭，从而更精确地获得曲轴箱内压力调节的快速响应。
Description
技术领域
本发明总的涉及车辆中的发动机技术领域，更具体地，涉及一种发动机曲轴箱通风***及具有该***的车辆。
背景技术
对于车辆发动机(内燃机)来说，由于气缸中活塞和缸套之间的间隙，在曲轴箱内产生窜气，这会导致曲轴箱内正压过大。因而，车辆发动机通常包括正压曲轴箱强制通风***，即PCV***，以移除窜气并调节曲轴箱压力而使得曲轴箱压力被控制在负压状态下，从而减少零件磨损和腐蚀。同时，PCV***使曲轴箱中的窜气或废气排出到曲轴箱外且再循环到发动机进气歧管中，使得窜气一旦再循环至进气歧管就与新供应的空气和燃料一起再次燃烧，从而总体上减少排放。此外，曲轴箱中的气体可以由未燃烧的燃料、未燃烧的空气以及完全或部分燃烧的气体构成，也可以存在润滑剂雾。因此，各种油气分离器可包含在PCV***中，以减少通过PCV***来自曲轴箱的油雾的存在。
现有曲轴箱通风***主要包括通风气道，此外，为了实现从曲轴箱到进气歧管的气体的单向流，曲轴箱通风***还包括曲轴箱强制通风阀(PCV阀)。曲轴箱窜气由曲轴箱和进气***之间的压差驱动，并根据发动机工作状态进入不同的气道。现有PCV阀主要为包括弹簧的机械式阀，例如活塞式或隔膜式。以隔膜式PCV阀为例，当PCV阀的弹簧将PCV阀偏置到关闭位置时能够阻止窜气再循环；当进气歧管的真空与发动机的曲轴箱的压力之间的差克服弹簧的力时，PCV阀打开，从而允许窜气从曲轴箱排放至进气歧管。换句话说，上述PCV阀均为被动阀，基于预定的机械参数和发动机不同的工作状态而由变化的压降被动打开或关闭气道，从而调节曲轴箱压力。其中，隔膜式PCV阀包括根据压力关系调节的多种参数，例如弹簧系数、隔膜直径以及油气分离器上游的气道的直径等等，由于发动机上用于PCV阀的有限容积，难以获得这些参数之间的良好折中。因此，现有PCV***很难被调节，不同参数需要被精确限定以获得不同发动机工作状态下曲轴箱的压力平衡。而且，现有***不能检测和显示曲轴箱压力，机械式PCV阀也相对复杂不易调整，并且不具有充分的响应时间，从而不能实现对PCV***的诊断或者对曲轴箱压力风险进行报警。随着日趋严格的排放法规要求，PCV***需要强制诊断并且曲轴箱压力应当保持不高于环境压力。因此，现有PCV***已不能满足排放法规要求。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷，提出一种发动机曲轴箱通风***，以获得对曲轴箱内压力的快速响应和精确控制，实现PCV***的可诊断性和可靠性。
为此，根据本发明的一方面，提出一种发动机曲轴箱通风***，所述曲轴箱通风***至少包括空气滤清器、进气歧管、通风管和压力控制阀，其中，所述曲轴箱通风***还包括布置于曲轴箱上的曲轴箱压力传感器，所述压力控制阀为电磁阀，其布置在气缸盖内并与所述通风管相连通以形成通风回路，所述压力控制阀被设置为至少通过所述曲轴箱压力传感器的检测值和发动机工作状态实施强制通风。
根据上述技术构思，本发明可进一步包括任何一个或多个如下的可选形式。
在某些可选形式中，所述曲轴箱通风***包括电子控制单元，所述电子控制单元接收至少来自所述曲轴箱压力传感器和发动机工作状态的信息，响应于所述曲轴箱压力传感器的检测值选择性地控制所述电磁阀的打开或关闭。
在某些可选形式中，所述曲轴箱通风***还包括油气分离器，所述油气分离器布置在所述气缸盖内，并位于所述压力控制阀的上游。
在某些可选形式中，所述曲轴箱压力传感器通过连接部件布置在曲轴箱的下部缸体上。
在某些可选形式中，所述曲轴箱通风***还包括布置在所述通风管的气流通道中的调节阀。
在某些可选形式中，所述调节阀为单向阀。
在某些可选形式中，所述曲轴箱通风***还包括设置在通风回路中的至少一个传感器，所述传感器包括进气压力温度传感器、节气门传感器、氧传感器、转速传感器中的至少一种。
在某些可选形式中，所述曲轴箱通风***还包括电气传输装置，以促进气流循环。
在某些可选形式中，所述电气传输装置为电泵。
根据本发明的另一方面，还提供一种车辆，所述车辆具有上述的发动机曲轴箱通风***。
本发明的发动机曲轴箱通风***采用电磁阀替换传统的机械PCV阀，并将油气分离器和电磁阀布置在气缸盖中，能够直接监控曲轴箱压力并将检测压力值数据发送至电子控制单元，根据电子控制单元的控制信号控制电磁阀的开闭，从而更精确地获得曲轴箱内压力调节的快速响应。
附图说明
本发明的其它特征以及优点将通过以下结合附图详细描述的可选实施方式更好地理解，其中相同的附图标记标识相同或相似的部件，附图中：
图1是根据本发明一种实施方式的发动机曲轴箱通风***的结构示意图；
图2是基于曲轴箱压力控制电磁阀的示例性流程示意图；
图3是根据本发明一种可选实施方式的***控制示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细讨论实施例的实施和使用。然而，应当理解，所讨论的具体实施例仅仅示范性地说明实施和使用本发明的特定方式，而非限制本发明的范围。在描述时各个部件的结构位置例如上、下、顶部、底部等方向的表述不是绝对的，而是相对的。当各个部件如图中所示布置时，这些方向表述是恰当的，但图中各个部件的位置改变时，这些方向表述也相应改变。
首先参见图1，示出了根据本发明一种实施方式的发动机曲轴箱通风***。与传统气缸体类似，发动机气缸体10的下部包括曲轴箱11，气缸体10的上部包括燃烧室12(即，气缸)，气缸内设有活塞，活塞可连接于曲轴，使得活塞的往复运动可以转换成曲轴的旋转运动并产生驱动扭矩。燃烧室接收来自燃料喷嘴的燃料和经由单向阀51来自进气口50的进入空气，以产生空气/燃料混合物，该混合物在气缸内燃烧以驱动活塞，进而曲轴产生的驱动扭矩经由传动装置被传递至车辆的传动***。
已知的是，在理想运行状态下，曲轴箱内压力应保持较低水平。但是，由于在燃烧或压缩不当时活塞环出现泄漏，来自气缸12的气体(例如，空气、燃料和/或排气)可以经过活塞环进入曲轴箱11，曲轴箱内包括用于润滑曲轴和活塞移动以及其它部件的油，气体可能会污染油并增加曲轴箱11中的压力，进而可能造成发动机损坏。因而，曲轴箱通风***通常连接于发动机进气口，以便曲轴箱中的气体能够以控制的方式从曲轴箱排出，从而降低曲轴箱内的压力。更具体地，曲轴箱通风***将气体从曲轴箱排出到进气***。
在图1所示的实施方式中，曲轴箱通风***至少包括空气滤清器24、进气歧管20、通风管30和压力控制阀40。空气滤清器24布置在进气歧管20的上游，作用在于去除机油中的灰尘、金属颗粒、碳沉淀物和煤烟颗粒等杂质，以保护发动机。进气歧管20可示例性地包括节气门21，以调节控制进入发动机的气流，可选地，该节气门21可由电子节流控制(ETC)电动控制。在进气歧管20中还可包括位于节气门21上游的涡轮增压器23，以及位于涡轮增压器23和节气门21之间的中冷器22，该中冷器的作用在于提高发动机的换气效率。
根据本发明，压力控制阀40为电磁阀，其布置在气缸盖13内并与通风管30相连通以形成通风回路。曲轴箱通风***还包括布置于曲轴箱11上的曲轴箱压力传感器70，例如，通过设置在曲轴箱的下部缸体上的螺纹孔将曲轴箱压力传感器70固定于下部缸体上。这种布置是有利的，因为窜气通常累积于曲轴箱的下部空间，并向上流经曲轴箱内的狭缝进入气缸盖，如图1中箭头所示的，将压力传感器设置于曲轴箱的下部位置有助于对曲轴箱内的压力快速精确地监测，从而能够确保其保持在正常工作范围内。进一步地，根据本发明，位于气缸盖内的压力控制阀40被设置为至少通过曲轴箱压力传感器70的检测值和发动机工作状态实施强制通风。由此，本发明的曲轴箱通风***能够直接监控曲轴箱压力并可将检测压力值数据发送至电子控制单元(ECU)。结合曲轴箱压力数据和发动机不同工作状态下的其他通气回路压力数据，ECU将会通过标定MAP(控制曲线图)控制电磁阀打开/关闭不同的气流通道。在实施控制时，如图2示例性示出的流程图，通过将曲轴箱检测压力值与设定阈值比较，一旦检测压力值符合电磁阀打开条件，则实施对不同气道的开启/闭合。这样，采用闭环控制，曲轴箱压力能够被有效地监控和精确快速地调节。
从图1中还可看出，曲轴箱通风***可包括布置在通风管30的气流通道中的调节阀31。作为选择，调节阀31可为单向阀。此外，曲轴箱通风***还可包括油气分离器60，该油气分离器60同样可布置在气缸盖13内并位于压力控制阀40的上游，用于将油从气体中分离以最小化或阻止油流入进气***。
传统上，压力传感器大多被布置在通风管道中，油气分离器通常被设置为通风***中的单独模块，或者处于进气管道中。本发明有利地采用电磁阀替换机械PCV阀***，将油气分离器和电磁阀布置在气缸盖中，并结合布置在曲轴箱上的压力传感器，能够根据ECU控制信号控制循环气流。例如，在部分负载状态下，当进气歧管压力小于环境压力时，窜气被内部牵引至气缸盖并经由进气口直接到达燃烧室；在高负载状态下，当进气歧管压力大于环境压力时，ECU控制电磁阀40打开，窜气经由通风管30牵引至进气歧管20，再到达燃烧室，如图1中箭头所示的。
对于机械PCV阀***而言，发动机处于怠速状态时，进气歧管与曲轴箱之间的较高压力差导致较高的歧管真空，从而使得弹簧被压缩，或者加速状态时，进气歧管与曲轴箱之间的较低压力差导致较低的歧管真空，使得弹簧被拉伸，这种机械式的控制方式响应速度慢，且可能存在例如高速低负荷状态下被动阀打不开的情况。相反，采用电磁阀能够实现强制打开，从而很好地避免了响应延时或失误等不良影响。
如上所述的，本发明的曲轴箱通风***结合曲轴箱压力数据和发动机不同工作状态下的其他通气回路压力数据进行压力控制。因此，曲轴箱通风***还可包括设置在通风回路中的至少一个传感器，图3示例性示出了与ECU连接的进气压力温度传感器71、节气门传感器72、氧传感器73、转速传感器74，这些传感器检测的数据结合曲轴箱压力传感器70检测的曲轴箱压力值被传送至ECU，然后ECU通过控制信号对电磁阀40实施控制以打开/关闭不同的气流通道，从而实现对发动机10的PCV控制。在可选实施方式中，还可采用电气传输装置，例如电泵，以更有利于通气循环。
这里应当理解的是，图1所示实施方式仅显示了根据本发明的发动机曲轴箱通风***的各个可选部件的可选形状、尺寸和布置方式，然而其仅为示意而非限制，在不背离本发明的思想和范围的情况下，亦可采取其他形状、尺寸和布置方式。同样，图2和图3仅示出了电磁阀操作和***控制的可选功能和操作方式，亦可采取其他功能和操作方式。
以上已揭示本发明的技术内容及技术特点，然而可以理解，在本发明的创作思想下，本领域的技术人员可以对上述公开的构思作各种变化和改进，但都属于本发明的保护范围。上述实施方式的描述是例示性的而不是限制性的，本发明的保护范围由权利要求所确定。
Claims (10)
1.一种发动机曲轴箱通风***，所述曲轴箱通风***至少包括空气滤清器、进气歧管、通风管和压力控制阀，其特征在于，所述曲轴箱通风***还包括布置于曲轴箱上的曲轴箱压力传感器，所述压力控制阀为电磁阀，其布置在气缸盖内并与所述通风管相连通以形成通风回路，所述压力控制阀被设置为至少通过所述曲轴箱压力传感器的检测值和发动机工作状态实施强制通风。
2.根据权利要求1所述的发动机曲轴箱通风***，其特征在于，所述曲轴箱通风***包括电子控制单元，所述电子控制单元接收至少来自所述曲轴箱压力传感器和发动机工作状态的信息，响应于所述曲轴箱压力传感器的检测值选择性地控制所述电磁阀的打开或关闭。
3.根据权利要求1所述的发动机曲轴箱通风***，其特征在于，所述曲轴箱通风***还包括油气分离器，所述油气分离器布置在所述气缸盖内，并位于所述压力控制阀的上游。
4.根据权利要求1所述的发动机曲轴箱通风***，其特征在于，所述曲轴箱压力传感器通过连接部件布置在曲轴箱的下部缸体上。
5.根据权利要求1所述的发动机曲轴箱通风***，其特征在于，所述曲轴箱通风***还包括布置在所述通风管的气流通道中的调节阀。
6.根据权利要求5所述的发动机曲轴箱通风***，其特征在于，所述调节阀为单向阀。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的发动机曲轴箱通风***，其特征在于，所述曲轴箱通风***还包括设置在通风回路中的至少一个传感器，所述传感器包括进气压力温度传感器、节气门传感器、氧传感器、转速传感器中的至少一种。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的发动机曲轴箱通风***，其特征在于，所述曲轴箱通风***还包括电气传输装置，以促进气流循环。
9.根据权利要求8所述的发动机曲轴箱通风***，其特征在于，所述电气传输装置为电泵。
10.一种车辆，其特征在于，所述车辆具有根据权利要求1至9中任一项所述的发动机曲轴箱通风***。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |