用于兩汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種發(fā)動(dòng)機(jī)組件，其包括兩汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)、進(jìn)氣組件和空氣-油分離器。兩汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)限定第一缸膛、第一燃燒室、第二缸膛、第二燃燒室和曲軸箱容室。發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)一步包括設(shè)置在第一缸膛內(nèi)的第一活塞和設(shè)置在第二缸膛內(nèi)的第二活塞。進(jìn)氣組件包括進(jìn)氣集管，所述進(jìn)氣集管與第一和第二燃燒室的每一個(gè)流體連通，空氣-油分離器限定分離器容室且與曲軸箱容室和進(jìn)氣集管中的每一個(gè)流體連通。第一和第二活塞的往復(fù)、同步運(yùn)動(dòng)操作為從曲軸箱容室穿過分離器容室排出氣體到進(jìn)氣集管中。
【專利說明】用于兩汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于兩汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間，燃燒氣體可能在汽缸和相對(duì)應(yīng)的活塞環(huán)之間泄漏，并進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱。泄漏的燃燒氣體稱為漏氣，且通常包括進(jìn)氣空氣、未燃燒的燃料、排氣、油霧和水蒸氣。為了使曲軸箱通風(fēng)并使得漏氣再循環(huán)到發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣側(cè)，可以使用曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)(PCV)系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]發(fā)動(dòng)機(jī)組件包括兩汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)、進(jìn)氣組件和空氣-油分離器。兩汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)限定第一缸膛、第一燃燒室、第二缸膛、第二燃燒室和曲軸箱容室。發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)一步包括設(shè)置在第一缸膛內(nèi)的第一活塞和設(shè)置在第二缸膛內(nèi)的第二活塞。
[0004]進(jìn)氣組件包括以串聯(lián)布置方式設(shè)置的空氣清潔器組件、節(jié)流閥和進(jìn)氣集管，其中所述進(jìn)氣集管與第一和第二燃燒室中的每一個(gè)流體連通。曲軸箱容室可通過第一流體管道與進(jìn)氣集管流體地聯(lián)接，且可通過第二流體管道與空氣清潔器組件聯(lián)接。
[0005]第一和第二活塞朝向下死點(diǎn)位置的同步運(yùn)動(dòng)操作為將氣體從曲軸箱容室強(qiáng)制地排出到進(jìn)氣集管。相反地，第一和第二活塞朝向上死點(diǎn)的同步運(yùn)動(dòng)操作為強(qiáng)制地從空氣清潔器組件抽吸氣體進(jìn)入曲軸箱容室。
[0006]空氣-油分離器可沿第一流體管道流體地設(shè)置在曲軸箱容室和進(jìn)氣集管之間?？諝?油分離器可以配置為從排出氣體中獲取油，所述排出氣體從曲軸箱容室流到進(jìn)氣集管。
[0007]第一止回閥可以沿第一流體管道流體地設(shè)置在曲軸箱容室和進(jìn)氣集管之間，使得其限制流體流從進(jìn)氣集管流動(dòng)進(jìn)入曲軸箱容室。類似地，第二止回閥可沿第二流體管道流體地設(shè)置在曲軸箱容室和進(jìn)氣組件之間。第二止回閥可限制流體流從曲軸箱容室流動(dòng)進(jìn)入進(jìn)氣組件。
[0008]節(jié)流閥配置為選擇性地限制空氣流從空氣清潔器組件到進(jìn)氣集管。跨節(jié)流閥的壓力差可由此操作為自然地從曲軸箱容室抽吸氣體進(jìn)入進(jìn)氣集管。
[0009]當(dāng)結(jié)合附圖時(shí)，本發(fā)明的上述特征和優(yōu)勢(shì)及其他特征和優(yōu)勢(shì)將從用于實(shí)施本發(fā)明的最佳模式的以下詳細(xì)描述變得顯而易見。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是通過兩汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)組件操作的曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)的示意性局部剖視示意圖，其中兩個(gè)活塞正接近上死點(diǎn)位置；
[0011]圖2是通過兩汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)組件操作的曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)的示意性局部剖視示意圖，其中兩個(gè)活塞正接近下死點(diǎn)位置。【具體實(shí)施方式】
[0012]參考附圖，其中在幾幅圖中相同的附圖標(biāo)記用于標(biāo)識(shí)相似或相同的構(gòu)件，圖1示意性示出了發(fā)動(dòng)機(jī)組件10，其包括發(fā)動(dòng)機(jī)12和進(jìn)氣組件14 二者。進(jìn)氣組件14可包括例如以串聯(lián)布置方式設(shè)置的空氣清潔器組件16、節(jié)流閥18和進(jìn)氣集管20。節(jié)流閥18可設(shè)置在空氣清潔器組件16和進(jìn)氣集管20之間，且可配置為選擇性地限制空氣流22進(jìn)入進(jìn)氣集管20?？諝馇鍧嵠鹘M件16可包括可位于節(jié)流閥18上游的殼體、端口和/或管道。在一種配置中，空氣清潔器組件16可包括，例如，空氣過濾器24，該空氣過濾器具有足夠的孔隙率或其他結(jié)構(gòu)，以在進(jìn)氣空氣22進(jìn)入進(jìn)氣集管20之前將空氣攜帶的碎屑從所述進(jìn)氣空氣22過濾。
[0013]發(fā)動(dòng)機(jī)12可通常包括發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、汽缸蓋、油盤和發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸蓋罩。發(fā)動(dòng)機(jī)12可以是兩汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)，其限定第一汽缸/缸膛30和第二汽缸/缸膛32。汽缸30、32的每一個(gè)可包括設(shè)置于其中的相應(yīng)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞34。汽缸30、32可以以任何適當(dāng)方式布置，比如，非限制性地，V型發(fā)動(dòng)機(jī)布置、直列型發(fā)動(dòng)機(jī)布置和水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)布置，以及使用上頂置式凸輪(overhead cam)和整體式凸輪(cam-1n-block)構(gòu)造。
[0014]發(fā)動(dòng)機(jī)12可限定用于每一個(gè)相應(yīng)的汽缸30、32的燃燒室36。另外，一個(gè)或多個(gè)進(jìn)氣通道38和排氣通道40可與每一個(gè)燃燒室36選擇性地流體連通。每一個(gè)進(jìn)氣通道38可用來將空氣/燃料混合物從進(jìn)氣集管20傳送到相應(yīng)的燃燒室36。在空氣/燃料混合物燃燒(比如當(dāng)通過來自火花塞42的火花點(diǎn)火時(shí))之后，排氣通道40可運(yùn)送排氣離開燃燒室36。
[0015]圖1和2示出了發(fā)動(dòng)機(jī)12操作的兩個(gè)階段。如圖所述，圖1示出了處于排氣沖程的第一汽缸30，和處于壓縮沖程的第二汽缸。類似地，圖2示出了處于進(jìn)氣沖程的第一汽缸30，和處于做功沖程的第二汽缸32。如圖所示，活塞34可以一致地運(yùn)動(dòng)，但是僅一個(gè)可以在給定時(shí)間燃燒燃料(即，在圖1中兩個(gè)活塞可以同步地朝向上死點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，在圖2中兩個(gè)活塞可以同步地朝向下死點(diǎn)運(yùn)動(dòng))。
[0016]在進(jìn)氣沖程過程中，活塞34的運(yùn)動(dòng)可抽吸進(jìn)氣空氣22通過空氣清潔器組件16，經(jīng)過節(jié)流閥18，通過進(jìn)氣集管20和進(jìn)氣通道38，并進(jìn)入燃燒室36，在燃燒室36中燃料可經(jīng)由燃料噴射器(未示出)被引入。在活塞34的做功沖程過程中，如圖2所示，在空氣/燃料混合物在燃燒室36中點(diǎn)燃之后，燃燒氣體的一部分可以經(jīng)過活塞34和發(fā)動(dòng)機(jī)12/缸膛32之間(即漏氣50)并進(jìn)入曲軸箱容室52 (曲軸箱容室52通常通過發(fā)動(dòng)機(jī)12經(jīng)由油盤和發(fā)動(dòng)機(jī)缸體限定)。因?yàn)槁?0包括一定量的未燃燒燃料以及燃燒產(chǎn)物(比如水蒸氣)，因此可能希望避免這些氣體在曲軸箱容室52內(nèi)聚積。因此，曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)(PCV系統(tǒng))可用來將漏氣50從曲軸箱容室52迫出。
[0017]PCV系統(tǒng)可利用導(dǎo)管、管道和/或容室來有效地將漏氣50從曲軸箱容室52放出到進(jìn)氣系統(tǒng)14，在進(jìn)氣系統(tǒng)14中漏氣最終經(jīng)由排氣通道40排出。更具體地，PCV系統(tǒng)可包括第一流體管道60，其將曲軸箱容室52與空氣-油分離器62流體地聯(lián)接，所述空氣-油分離器62通常限定分離器容室64。分離器容室64還可通過第二流體管道66與進(jìn)氣集管20流體地聯(lián)接。止回閥68可與第一流體管道60或第二流體管道66共線設(shè)置，且可配置為僅允許從曲軸箱容室52進(jìn)入進(jìn)氣集管20的單向流動(dòng)。[0018]PCV系統(tǒng)可進(jìn)一步包括第三流體管道70，其可將曲軸箱容室52與由汽缸蓋罩部分地限定的容室72 (即“凸輪軸容室72”)聯(lián)接。如可以理解的，凸輪軸容室72可容納一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)的凸輪軸，所述凸輪軸配置為轉(zhuǎn)換一個(gè)或多個(gè)閥。類似地，第四流體管道74可聯(lián)接凸輪軸容室72與空氣清潔器組件16，或位于節(jié)流閥18之前的進(jìn)氣系統(tǒng)14的任何其他點(diǎn)。在一種配置中，第四流體管道74可僅在一個(gè)端部處放出到通常的大氣(即不與任何部件聯(lián)接)。止回閥76可與第三流體管道70或第四流體管道74共線設(shè)置，且可配置為僅允許從空氣清潔器16或大氣到曲軸箱容室52中的單向流動(dòng)。
[0019]盡管凸輪軸容室72被顯示為流體地設(shè)置在空氣清潔器16和曲軸箱容室52之間，但是在其他配置中，其可以流體地設(shè)置在空氣-油分離器62和曲軸箱容室52之間(即與第一流體管道60共線)。另外，流體管道中的任一個(gè)可通過外部管或軟管提供，或可以通過發(fā)動(dòng)機(jī)12的一部分內(nèi)的內(nèi)部導(dǎo)管提供。
[0020]本設(shè)計(jì)可具有兩種一般的操作模式，其可以同時(shí)工作，以使曲軸箱容室52強(qiáng)制通風(fēng)和自然通風(fēng)。自然風(fēng)通常可由節(jié)流閥18產(chǎn)生。在常規(guī)操作期間(除了節(jié)流閥全開的情況)，由于部分地阻擋進(jìn)氣空氣流22的節(jié)流閥18，發(fā)動(dòng)機(jī)12的進(jìn)氣沖程可以在進(jìn)氣集管20中產(chǎn)生真空。這樣的真空可以經(jīng)由第一和第二流體管道60、66從曲軸箱容室52抽吸漏氣50通過分離器容室64，并進(jìn)入進(jìn)氣集管20。用來稀釋漏氣50的空氣的一部分可經(jīng)由第三和第四流體管道70、74被供應(yīng)，所述第三和第四流體管道70、74可聯(lián)接到節(jié)流閥18上游的空氣清潔器組件16。這樣，跨節(jié)流閥18的壓力差可產(chǎn)生使曲軸箱容室52自然通風(fēng)的原動(dòng)力。
[0021]曲軸箱容室52的強(qiáng)制通風(fēng)可通過往復(fù)、同步的活塞運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生。如上所述，兩汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)中的兩個(gè)活塞34通常一起運(yùn)動(dòng)。這樣的往復(fù)、同步運(yùn)動(dòng)，以及第一和第二止回閥68、76的配置一起，可產(chǎn)生泵作用，該泵作用強(qiáng)制地稀釋漏氣50并將漏氣50從曲軸箱容室52排出。圖1和2大致示出了這樣的強(qiáng)制泵效應(yīng)。
[0022]圖1中，兩個(gè)活塞34每一個(gè)都朝向上死點(diǎn)位置運(yùn)動(dòng)，如通過運(yùn)動(dòng)箭頭80大致示出的。這樣的運(yùn)動(dòng)使得曲軸箱容室52的尺寸擴(kuò)大，且促進(jìn)新鮮空氣82被抽吸進(jìn)入曲軸箱容室52。在該例子中，第一止回閥68配置為阻擋空氣流進(jìn)入曲軸箱容室52，然而，第二止回閥76構(gòu)造為允許這樣的氣流。這樣，當(dāng)曲軸箱容室52的尺寸擴(kuò)大時(shí)，新鮮空氣82從空氣清潔器16/大氣被抽吸進(jìn)入曲軸箱容室52。
[0023]在圖2中，兩個(gè)活塞34每一個(gè)都朝向下死點(diǎn)位置運(yùn)動(dòng)，如通過運(yùn)動(dòng)箭頭84大致示出的。這樣的運(yùn)動(dòng)使得曲軸箱容室52的尺寸縮小，且促進(jìn)空氣86從曲軸箱容室52被排出。在該例子中，第二止回閥76顛倒并阻擋空氣流離開曲軸箱容室52，然而，第一止回閥68允許這樣的氣流。這樣，當(dāng)曲軸箱容室52的尺寸縮小時(shí)空氣82和漏氣50被從曲軸箱容室52排入空氣-油分離器62 (沿流動(dòng)箭頭86)并最終進(jìn)入進(jìn)氣集管20。這樣，活塞34的往復(fù)同步運(yùn)動(dòng)可產(chǎn)生使曲軸箱容室52強(qiáng)制通風(fēng)的原動(dòng)力。
[0024]由于發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)、發(fā)動(dòng)機(jī)12的原始運(yùn)動(dòng)(raw mot1n)、活塞34的往復(fù)運(yùn)動(dòng)和/或曲軸(未示出)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此容納在曲軸箱容室52中的油90可能在整個(gè)曲軸箱容室52內(nèi)噴濺、起泡沫、霧化、起霧和/或噴射。霧化/微粒狀的油，以及新鮮的進(jìn)氣空氣82和漏氣50，可共同流出曲軸箱容室52。盡管霧化的油可能在曲軸箱容室52內(nèi)有利于潤滑和/或冷卻各種部件，但是希望的是，在排出氣體86通到進(jìn)氣系統(tǒng)14和燃燒室36之前從排出氣體86獲取盡可能多的油90。
[0025]為了實(shí)現(xiàn)所希望的油的獲取，分離器容室64可特別地配置為將油90從流動(dòng)的排出氣體86分離和去除，并允許油90滴回曲軸箱容室52中。例如，分離器62可包括一個(gè)或多個(gè)擋板(例如擋板92)、翅片或限制器，其延伸進(jìn)入分離器容室64，并可輔助從空氣分離油。這些特征可以例如通過流動(dòng)轉(zhuǎn)向或通過沿流動(dòng)路徑產(chǎn)生變化的壓力而有助于油的獲取。
[0026]在一種配置中，擋板92可限定多個(gè)孔，排出氣體86必須經(jīng)過所述孔?？鐡醢?孔92的壓力差可以使得任何懸浮的油90在離開擋板92時(shí)霧化/起霧，這可以促進(jìn)最終的分離。類似地，微粒狀的油90的慣性可能導(dǎo)致油與擋板92、壁或分離器62的其他內(nèi)表面碰撞。一旦與壁/表面接觸，油90的表面張力可以使得其粘附到該表面，在該表面處油可以隨后朝向排放裝置滴落(通過重力)。
[0027]盡管空氣-油分離器62被顯示為鄰近地聯(lián)接到發(fā)動(dòng)機(jī)12，但應(yīng)理解其可以在發(fā)動(dòng)機(jī)12旁邊、并入在發(fā)動(dòng)機(jī)12內(nèi)或甚至設(shè)置在凸輪軸容室72內(nèi)。最后，一個(gè)或多個(gè)噴嘴94、限流孔或閥可與PCV系統(tǒng)共線定位，以在各種發(fā)動(dòng)機(jī)操作條件范圍內(nèi)提供大致恒定、受限的流動(dòng)。
[0028]盡管已經(jīng)對(duì)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的較佳模式進(jìn)行了詳盡的描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可得知在所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)的用來實(shí)施本發(fā)明的許多替換設(shè)計(jì)和實(shí)施例。所有方向參考(例如上、下、向上、向下、左、右、向左、向右、上方、下方、垂直和水平)僅用于標(biāo)識(shí)的目的，以幫助閱讀者理解本發(fā)明，但不產(chǎn)生限制，尤其是對(duì)位置、方位或?qū)Ρ景l(fā)明使用方面的限制。目的是，包含在上面描述中或顯示在附圖中的所有內(nèi)容應(yīng)該解釋為僅是說明性，而不是解釋為限制性。
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)組件，其包括: 兩汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)，限定第一缸膛、第一燃燒室、第二缸膛、第二燃燒室和曲軸箱容室，所述發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)一步包括設(shè)置在第一缸膛內(nèi)的第一活塞和設(shè)置在第二缸膛內(nèi)的第二活塞； 進(jìn)氣組件，包括進(jìn)氣集管，進(jìn)氣集管與第一和第二燃燒室中的每一個(gè)流體連通；和空氣-油分離器，限定分離器容室，且與曲軸箱容室和進(jìn)氣集管中的每一個(gè)流體連通；其中組件配置為使得，第一和第二活塞的往復(fù)、同步運(yùn)動(dòng)操作為強(qiáng)制地從曲軸箱容室穿過分離器容室排出氣體并使氣體進(jìn)入進(jìn)氣集管。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)組件，其中曲軸箱容室與進(jìn)氣組件流體地聯(lián)接；且 其中第一和第二活塞的往復(fù)、同步運(yùn)動(dòng)操作為強(qiáng)制地從進(jìn)氣組件抽吸空氣進(jìn)入曲軸箱容室。
3.如權(quán)利要求2所述的發(fā)動(dòng)機(jī)組件，其進(jìn)一步包括: 第一止回閥，流體地設(shè)置在曲軸箱容室和進(jìn)氣集管之間，第一止回閥配置為限制流體流從進(jìn)氣集管進(jìn)入曲軸箱容室；和 第二止回閥，流體地設(shè)置在曲軸箱容室和進(jìn)氣組件之間，第二止回閥配置為限制流體流從曲軸箱容室進(jìn)入進(jìn)氣組件。
4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)組件，其中進(jìn)氣組件進(jìn)一步包括空氣清潔器組件和節(jié)流閥； 其中空氣清潔器組件、節(jié)流閥、進(jìn)氣集管以及第一和第二燃燒室的每一個(gè)以串聯(lián)布置方式設(shè)置； 其中節(jié)流閥配置為選擇性地限制空氣流從空氣清潔器組件到進(jìn)氣集管；和 其中曲軸箱容室與空氣清潔器組件流體地聯(lián)接。
5.如權(quán)利要求4所述的發(fā)動(dòng)機(jī)組件，其中空氣清潔器組件與進(jìn)氣集管之間的壓力差操作為，從曲軸箱容室自然地抽吸氣體穿過分離器容室并進(jìn)入進(jìn)氣集管。
6.如權(quán)利要求4所述的發(fā)動(dòng)機(jī)組件，其中第一和第二活塞的往復(fù)、同步運(yùn)動(dòng)操作為強(qiáng)制地從空氣清潔器組件抽吸空氣進(jìn)入曲軸箱容室。
7.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)組件，其中空氣-油分離器配置為從曲軸箱容室流至進(jìn)氣集管的排出氣體中獲取油。
8.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)組件，其中發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)一步限定流體地聯(lián)接在曲軸箱容室和進(jìn)氣組件之間的凸輪軸容室。
9.一種發(fā)動(dòng)機(jī)組件，其包括: 兩汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)，限定第一缸膛、第一燃燒室、第二缸膛、第二燃燒室和曲軸箱容室，所述發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)一步包括設(shè)置在第一缸膛內(nèi)的第一活塞和設(shè)置在第二缸膛內(nèi)的第二活塞； 進(jìn)氣組件，包括以串聯(lián)布置方式設(shè)置的空氣清潔器組件、節(jié)流閥和進(jìn)氣集管，所述進(jìn)氣集管與第一和第二燃燒室中的每一個(gè)流體連通； 其中曲軸箱容室通過第一流體管道與進(jìn)氣集管流體地聯(lián)接，且其中曲軸箱容室通過第二流體管道與空氣清潔器組件聯(lián)接；和 其中組件配置為使得，第一和第二活塞的往復(fù)、同步運(yùn)動(dòng)操作為主動(dòng)地從曲軸箱容室排出氣體到進(jìn)氣集管。
10.如權(quán)利要求9所述的發(fā)動(dòng)機(jī)組件，進(jìn)一步包括空氣-油分離器，其沿第一流體管道流體地設(shè)置在曲軸箱容室和進(jìn)氣集管之間；且其中空氣-油分離器配置為從排出氣體中獲取油，所述排出氣體從曲軸箱容室流到進(jìn)氣集管 。
【文檔編號(hào)】F01M13/04GK104033210SQ201410079008
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年3月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月5日
【發(fā)明者】T.A.斯皮克斯, J.G.科勒 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司