具有冷凝物旁路管道的发动机系统的制作方法

具有冷凝物旁路管道的发动机系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及具有冷凝物旁路管道的发动机系统。提供一种发动机系统。所述发动机系统包含设置在发动机汽缸上游的进气导管，并且还包含通向所述进气导管的PCV出口。所述发动机系统进一步包含与所述进气导管并联流体连通并且在所述进气导管竖直下方的冷凝物旁路管道，所述冷凝物旁路管道包含通向所述进气导管的管道入口以及通向所述进气导管的管道出口。本实用新型可以提高系统的寿命并且改进发动机中的燃烧操作。
【专利说明】具有冷凝物旁路管道的发动机系统

【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种具有冷凝物旁路管道的发动机系统。

【背景技术】
[0002]曲轴箱强制通风装置(PCV)系统可以被包含在发动机中以减少漏气(blow-bygas)从曲轴箱的排放。PCV系统可以包含导管，该导管将新鲜进气提供到曲轴箱中，并且使包含漏气的曲轴箱气体流入进气系统中。将漏气传送回到进气系统中用于后续燃烧会减少发动机排放。因此，降低发动机对环境的影响。
[0003]US 8，267，073公开了一种使漏气从曲轴箱流入进气系统中以减少排放的PCV系统。PCV系统包含整合到进气导管中的冷凝物槽，以试图引导冷凝物从通向进气导管的PCV出口流出。
[0004]然而，本实用新型的发明人已经认识到US 8，267，073中公开的PCV系统的几个缺点。例如，在发动机关机期间在冷凝槽中可能形成冰。因此，诸如节气门的下游组件可能会在发动机再次启动时被损坏。此外，冷凝槽无法充分捕集在进气导管中形成的冷凝物。因此，由于在进气中存在冷凝物，可能会使燃烧操作退化。再者，冷凝槽可能会增加US8，267，073中公开的PCV系统的损耗。
实用新型内容
[0005]本文的发明人已经认识到上述问题并且开发了一种发动机系统。所述发动机系统包含设置在发动机汽缸上游的进气导管，并且还包含通向所述进气导管的PCV出口。所述发动机系统进一步包含与进气导管并联流体连通并且在进气导管竖直下方的冷凝物旁路管道，所述冷凝物旁路管道包含通向进气导管的管道入口以及通向进气导管的管道出口。
[0006]根据本实用新型的一个实施例，其中所述进气导管被设置在压缩机的上游，并且其中所述管道出口在所述压缩机的上游。
[0007]根据本实用新型的一个实施例，其中所述进气导管被设置在节气门的上游。
[0008]根据本实用新型的一个实施例，其中所述冷凝物旁路管道的直径在下游方向上减小。
[0009]根据本实用新型的一个实施例，其中所述冷凝物旁路管道的直径不以恒定比率减小。
[0010]根据本实用新型的一个实施例，其中在所述冷凝物旁路管道的所述入口与所述出口之间延伸的所述进气导管的一部分是大体直的。
[0011]根据本实用新型的一个实施例，该发动机系统进一步包括设置在所述冷凝物旁路管道中的过滤器。
[0012]根据本实用新型的一个实施例，其中所述过滤器包含网筛。
[0013]根据本实用新型的一个实施例，其中所述管道入口在所述PCV出口的上游的位置处通向所述进气导管。
[0014]根据本实用新型的一个实施例，其中所述管道出口在所述PCV出口的下游的位置处通向所述进气导管。
[0015]根据本实用新型，提供一种发动机系统，其包括:进气导管，其设置在发动机汽缸的上游；曲轴箱强制通风装置导管即PCV导管，其包含通向所述进气导管的曲轴箱强制通风装置出口即PCV出口 ；和冷凝物旁路管道，其与所述进气导管并联流体连通并且在所述进气导管的竖直下方，并且所述冷凝物旁路管道的直径在下游方向上减小，所述冷凝物旁路管道包含通向所述进气导管的管道入口和通向所述进气导管的管道出口。
[0016]根据本实用新型的一个实施例，该发动机系统进一步包括设置在管道出口中的过滤器。
[0017]根据本实用新型的一个实施例，其中所述管道入口和所述管道出口具有相等的竖直高度。
[0018]根据本实用新型的一个实施例，其中所述进气导管被设置在压缩机和节气门的至少一个的上游。
[0019]根据本实用新型的一个实施例，其中所述管道入口在所述PCV出口的上游的位置处通向所述进气导管，并且所述管道出口在所述PCV出口的下游的位置处通向所述进气导管。
[0020]冷凝物旁路管道相对于进气导管的位置使得冷凝物旁路管道能够从进气导管收集冷凝物，诸如在PCV系统中产生的冷凝物以及从PCV出口流出的冷凝物。因此，冷凝物可能被捕集在旁路管道中，从而减少冷凝物以液体或固体形式从进气导管流向诸如节气门和/或压缩机的下游组件的可能性。因此，减少了组件因冰块而退化的可能性。此外，由于流入发动机汽缸中的冷凝物减少，可以改进燃烧操作。在一个示例中，冷凝物旁路管道的直径在下游方向上减小。这种另外的开口有助于在旁路管道中收集冷凝物，同时缩小的孔口尺寸控制冷凝物以期望的速率(诸如以不会使发动机性能退化的速率)释放回空气流中。
[0021]应了解，由于冷凝物旁路管道在冷凝源(即，PCV出口)中的一个的下方的位置，冷凝物旁路管道可以从进气导管接收冷凝物。因此，减少了液体或固体冷凝物流向诸如节气门和/或压缩机的下游组件的可能性，从而提高组件寿命并且改进燃烧操作。因此，通过前述发动机系统实现的技术效果可以包含提高系统的寿命和改进发动机中的燃烧操作。
[0022]当单独或结合附图时，本说明书的上述优点和其他优点以及特征将通过以下【具体实施方式】而显而易见。
[0023]应理解提供上述总结以便以简化形式介绍在【具体实施方式】中进一步描述的概念的选择。它并非意在识别所要求保护的主题的关键或必要特征，所要求保护的主题的范围地由所附权利要求书唯一限定。此外，所要求保护的主题并不限于解决上文或在本实用新型的任何部分中所提到的任何缺点的实施方式。另外，本文的发明人已经认识到上述问题，并且上述问题并非是众所周知的。

【专利附图】

【附图说明】
[0024]图1示出具有发动机和曲轴箱强制通风系统的车辆的示意性描述；
[0025]图2示出示例进气导管和冷凝物旁路管道；
[0026]图3示出在图2中图示的冷凝物旁路管道的截面图；
[0027]图4示出在图2中图示的进气导管的截面图；以及
[0028]图5示出用于操作曲轴箱强制通风系统的方法。

【具体实施方式】
[0029]本文中描述一种具有冷凝物旁路管道的发动机系统，所述冷凝物旁路管道用于收集发动机汽缸上游的冷凝物。由于冷凝物旁路管道相对于PCV出口的位置,所述冷凝物旁路管道从进气导管收集冷凝物。应了解所述冷凝物中的至少一些可能来自PCV出口。经由旁路管道收集冷凝物会减少到达诸如节气门、压缩机等下游组件的冷凝物(例如液体和/或固体)的量。因此，当在发动机系统中采用冷凝物旁路管道时，通过减少流入汽缸中的冷凝物的量可以改进燃烧操作。此外，还减少例如节气门和/或压缩机组件因冷冻冷凝物而受损的可能性。因此，改进了发动机操作和组件寿命。
[0030]图1示出包含发动机12的车辆10的示意性描述。发动机12被配置成实现燃烧操作。举例来说，可以实现包含进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程的四冲程燃烧循环。然而，在其他示例中可以采用其他类型的燃烧循环。以此方式，可以在车辆10中产生原动力。应了解发动机可以连接到变速器上，用于将发动机中产生的旋转动力传递到车辆中的车轮上。
[0031]发动机12包含汽缸14。具体来说，描绘的发动机包含以V型配置布置的两个汽缸。然而，具有不同数目的汽缸和配置的发动机已被预期。举例来说，所述汽缸可以布置在直排配置中，其中所述汽缸设置在直线中、水平相对的配置中等。另外，在一个示例中，所述发动机可以包含单个汽缸。汽缸14机械地连接到曲轴15。汽缸14与曲轴15之间的机械连接由箭头17指示。
[0032]进气系统16被配置成以向汽缸14提供空气。进气系统16可以包含多种组件，诸如经由箭头18表示的进气导管。图1中还示出了冷凝物旁路管道20。冷凝物旁路管道20可以包含在进气系统16和/或曲轴箱强制通风(PCV)系统22中。
[0033]冷凝物旁路管道20包含管道入口 24以及管道出口 26。管道入口 24在PCV出口28的上游的位置通向进气导管18。PCV出口 28被包含在PCV系统22中。PCV阀门29也可以被包含在PCV系统22中。PCV阀门29可以被配置成调整从PCV出口 28流向进气导管18的曲轴箱气体的量。管道出口 26在PCV出口 28的下游的位置处通向进气导管18。如图所示，冷凝物旁路管道20与进气导管18并联流体连通。然而，其他的旁路管道配置已被预期。另外，在描绘的示例中，冷凝物旁路管道20沿着其长度不与进气导管18以外的组件直接流体连通。应了解直接流体连通意味着不存在位于流体连通的两个组件之间的任何组件。然而，在其他示例中，冷凝物旁路管道20可以沿着其长度与另外的组件流体连通。
[0034]PCV出口 28包含在与曲轴箱32流体连通的PCV导管30中。在描绘的示例中曲轴箱32为密封的曲轴箱。曲轴箱32具有设置在其中的曲轴15。在一个示例中，曲轴箱32可以包含汽缸体34和油盘36的部分。油盘36可以被配置成从润滑系统接收油。
[0035]PCV系统22进一步包含PCV入口导管38。PCV入口导管38可以经由入口端口 40与进气导管49中的一个流体连通。然而，在其他示例中，所述入口端口可以与周围环境流体连通。
[0036]另外，进气系统16进一步包含设置在进气导管18下游的压缩机42。节气门44也被包含在进气系统16中，并且设置在压缩机42和进气导管18的下游。因此，压缩机42和节气门44被设置在PCV出口 28的下游。在一个示例中，增压空气冷却器43也可以被包含在进气系统16中。增压空气冷却器43可以被配置成消除来自流过所述冷却器的进气的热量，从而降低所述压缩机下游的进气的温度。然而，在其他示例中，进气系统16中可以不包含压缩机42和/或增压空气冷却器43。
[0037]在一个示例中，压缩机42可以被机械地连接到曲轴15。然而，在其他示例中，所述压缩机可以被机械地连接到包含在排气系统中的涡轮。箭头46指示在压缩机42与增压空气冷却器43之间的流体连通，并且箭头47指示在增压空气冷却器43与节气门44之间的流体连通。因此，一个或多个导管可以提供前述流体连通。节气门44与连接到汽缸14的进气门48流体连通。箭头49指示在所述进气门与汽缸之间的流体连通。应了解一个或多个进气导管、歧管等可以提供该流体连通。进气门48被配置成被致动从而抑制并准许进气气流进入汽缸14中。排气门50也被连接到汽缸14。排气门50被配置成经致动从而抑制并准许排气流入排气导管52中。排气导管被包含在排气系统中，排气系统可以包含一个或多个涡轮、歧管、导管、通道、排放控制装置(例如，催化剂、过滤器等)、消声器等。
[0038]控制器100可以被包含在车辆中。控制器100可以被配置成从车辆中的传感器接收信号以及向组件发送命令信号。
[0039]车辆10中的各个组件可以至少部分地通过包含控制器100的控制系统以及通过车辆驾驶员132经由输入装置130的输入来控制。在此示例中，输入装置130包含加速踏板和用于生成成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。控制器100在图1中被示为微型计算机，其包含处理器102 (例如，微处理器单元)、输入/输出端口(I/O) 104、在此特定示例中被示为只读存储器(ROM) 106 (例如，只读存储器芯片)的用于可执行程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器(RAM) 108、保活存储器(KAM)IlO以及数据总线。存储介质只读存储器106可以用计算机可读数据来编程，所述计算机可读数据表示用于执行下文所描述的方法以及预期的但是没有具体列出的其他变体的由处理器102可执行的指令。如图所示，节气门44以及PCV阀门29可以从控制器100接收控制信号。然而，在其他示例中，可以被动地操作PCV阀门29。此外，应了解车辆可以进一步包含燃料输送系统，该燃料输送系统可以包含燃料箱、燃料泵、燃料导轨、燃料喷射器(例如，端口燃料喷射器和/或直接燃料喷射器)等。
[0040]图2示出示例进气导管200。进气导管200可以与图1中所示的进气导管18类似。因此，进气导管200被设置在发动机汽缸的上游。具体来说，在一个示例中，进气导管200可以被设置在压缩机和节气门中的至少一个的上游，所述压缩机和节气门诸如图1中所示的压缩机42和/或节气门44。进气导管200包含入口 201和出口 203。该入口可以与诸如过滤器的上游组件流体连通，并且出口 203可以与诸如节气门、压缩机等下游组件流体连通。如图所示，出口 203被设置在进气导管200的弯曲部分的下游。应了解弯曲部分230在竖直方向上延伸。
[0041]图2中还示出了 PCV出口 202。PCV出口 202通向进气导管200。箭头204表示在密封的曲轴箱与PCV出口 202之间的流体连通。应了解PCV导管可以提供密封的曲轴箱与PCV出口 202之间的流体连通。
[0042]图2中还示出了冷凝物旁路管道206。旁路管道206可以与图1中所示的旁路管道20类似。冷凝物旁路管道206包含管道入口 208和管道出口 210。在一个示例中，管道入口 208和管道出口 210可以具有相等的竖直高度。但是在另一个示例中，管道入口和管道出口的竖直高度可以改变。旁路管道206被竖直地设置在进气导管200的下方。另外，管道入口 208被设置在PCV出口 202的上游，并且管道出口 210被设置在PCV出口 202的下游。然而，其他的管道入口和/或出口位置已被预期。提供相对于重力的竖直轴线240用于参考，以说明旁路相对于竖直轴线处于所述空气管道的下方(例如，相对于重力以及道路表面，具有所述旁路管道的车辆位于该道路表面上)。然而，其他的竖直轴线取向已被预期。冷凝物旁路管道206包含第一部分212和第二部分214。第一部分212具有大于第二部分214的直径。因此，旁路管道206的直径在下游方向上减小。如图所示，所述直径并不以恒定比率减小。然而，其他的旁路管道几何结构已被预期。如图所示，冷凝物旁路管道206的部分是弯曲的。另外，当过滤器不被设置在出口 210中时，冷凝物旁路管道206可以具有沿其长度从出口 210到入口 208的无阻碍路径。换言之，冷凝物旁路管道206可以是无阻碍的。
[0043]应了解，由于旁路管道206放置在进气导管200的下方，因此进气导管中的冷凝物可以流入旁路管道中。以此方式，冷凝物可以被收集在该旁路管道中，从而减少在所述进气导管的下游流动的冷凝物的量。具体来说，所述冷凝物旁路管道可以收集冷凝物，并且在一些示例中冷凝物可能因发动机外部的环境温度而冻结。随后，由于导管的位置和几何结构，冻结的冷凝物可以被包含在旁路管道内。因此，冻结的冷凝物实质上被阻止流向下游组件以及损坏所述组件。以此方式，增加了所述进气系统的寿命。此外，当流入所述汽缸中的冷凝物的量减少时，可以改进所述汽缸中的燃烧操作。
[0044]此外，进气导管200的直径可以在PCV出口 202下游沿其长度大体恒定。然而，在其他示例中，进气导管200的直径可以沿其长度改变。应了解进气导管200、PCV出口 202以及旁路管道206可以被包含在发动机系统中。
[0045]PCV出口 202被附连到进气导管200的上半部，从而基本上抑制液体(例如，冷凝物)流入PCV系统中。应了解额外的PCV端口(例如，PCV入口 )可以被附连到进气导管的上半部。
[0046]可以选择该旁路管道的内部体积，以使期望量的冷凝物容量和计量的冷凝物释放回进气导管中。另外，进气导管200和/或旁路管道206可以包括聚合材料。图2中示出了限定图3中所示的横截面的切断面250。图2中还示出了限定图4中所示的横截面的切断面252。
[0047]图3示出了图2中所示的管道出口 210的截面图。在一个示例中，诸如网筛的过滤器300可以被设置在整个管道出口 210上。然而，在其他示例中，过滤器可以不设置在所述管道出口上，并且空气流路径可以是无阻碍的。
[0048]图4示出了图2中所示的进气导管200的截面图。如图所示，在PCV出口 202与管道入口 208之间的径向间隔400为180°。该径向间隔围绕中心线220被测量。另外，应了解图2中所示的管道出口 210可以与管道入口 208轴向对齐。因此在一些示例中，在PCV出口与管道入口之间的径向间隔也可以为180°。然而，在其他示例中，管道入口和管道出口可以被偏移。另外，PCV出口 202被示为延伸到进气导管200中。然而，在其他示例中，PCV出口可以不延伸到进气导管中。
[0049]图5示出PCV系统的操作方法500。方法500可以经由上文关于图1到3描述的系统和组件来实现。然而方法500也可以经由其他合适的系统和组件来实现。
[0050]在502，该方法包含使曲轴箱气体从PCV出口流向发动机汽缸上游的进气导管。在一个示例中，PCV出口与密封的曲轴箱流体连通。随后，在503，该方法包含在冷凝物旁路管道中收集冷凝物，所述冷凝物旁路管道包含通向所述进气导管的管道入口。如前面所讨论的，所述管道入口可以被设置在所述PCV出口的上游。在504，该方法包含使进气流过所述冷凝物旁路管道。在506，该方法包含使进气从所述管道入口流向通向所述进气导管的管道出口。如前面所论述，所述管道出口可以被设置在所述PCV出口的下游。接下来在508，该方法包含使进气和曲轴箱气体从所述进气导管流向压缩机。
[0051]应注意，在本文中包含的示例控制和估计程序可以与多种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文中所描述的特定的程序可以表示任意数目的处理策略中的一个或多个，诸如，事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等等。因此，所说明的各种动作、操作和/或功能可以按所说明的顺序并行执行，或者可以在一些情况下被省略。同样，处理的顺序并不是实现本文描述的示例实施例的特征和优势所必需的，而是为了便于说明和描述而提供。所说明的动作、操作和/或功能的一个或多个可以取决于所使用的特定策略而被重复地执行。另外，所描述的动作、操作和/或功能可以以图形方式表示将要编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码。
[0052]应了解，本文中所披露的配置和程序在本质上是示例性的，并且这些具体实施例不被视为具有限制意义，因为众多的变体是可能的。例如，上述技术可以应用于V-6、L-4、L-6、V-12、对置式4缸和其他发动机类型中。本实用新型的主题包含本文中所披露的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或特性的所有新颖的和非显而易见的组合以及子组八口 ο
[0053]权利要求书具体指出被视为新颖和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可能提及“一个”元件或“第一”元件或其等同物。此类权利要求应被理解为包含一个或多个此类元件的合并，既不需要也不排除两个或两个以上此类元件。所披露的特征、功能、元件和/或特性的其他组合和子组合可以通过本实用新型的权利要求的修改或通过在本申请或相关申请中的新权利要求的提出而要求保护。此类权利要求无论比原始权利要求的范围更宽、更窄、等同还是不同，也都被视为包含在本实用新型的主题内。
【权利要求】
1.一种发动机系统，其特征在于包括: 进气导管，其被设置在发动机汽缸的上游； 曲轴箱强制通风装置出口即PCV出口，其通向所述进气导管；和 冷凝物旁路管道，其与所述进气导管并联流体连通并且在所述进气导管的竖直下方，所述冷凝物旁路管道包含通向所述进气导管的管道入口和通向所述进气导管的管道出口。
2.根据权利要求1所述的发动机系统，其特征在于其中所述进气导管被设置在压缩机的上游，并且其中所述管道出口在所述压缩机的上游。
3.根据权利要求1所述的发动机系统，其特征在于其中所述进气导管被设置在节气门的上游。
4.根据权利要求1所述的发动机系统，其特征在于其中所述冷凝物旁路管道的直径在下游方向上减小。
5.根据权利要求4所述的发动机系统，其特征在于其中所述冷凝物旁路管道的直径不以恒定比率减小。
6.根据权利要求1所述的发动机系统，其特征在于其中在所述冷凝物旁路管道的所述入口与所述出口之间延伸的所述进气导管的一部分是直的。
7.根据权利要求1所述的发动机系统，其特征在于其进一步包括设置在所述冷凝物旁路管道中的过滤器。
8.根据权利要求7所述的发动机系统，其特征在于其中所述过滤器包含网筛。
9.根据权利要求1所述的发动机系统，其特征在于其中所述管道入口在所述PCV出口的上游的位置处通向所述进气导管。
10.根据权利要求1所述的发动机系统，其特征在于其中所述管道出口在所述PCV出口的下游的位置处通向所述进气导管。
11.一种发动机系统，其特征在于包括: 进气导管，其设置在发动机汽缸的上游； 曲轴箱强制通风装置导管即PCV导管，其包含通向所述进气导管的曲轴箱强制通风装置出口即PCV出口 ；和 冷凝物旁路管道，其与所述进气导管并联流体连通并且在所述进气导管的竖直下方，并且所述冷凝物旁路管道的直径在下游方向上减小，所述冷凝物旁路管道包含通向所述进气导管的管道入口和通向所述进气导管的管道出口。
12.根据权利要求11所述的发动机系统，其特征在于其进一步包括设置在管道出口中的过滤器。
13.根据权利要求12所述的发动机系统，其特征在于其中所述管道入口和所述管道出口具有相等的竖直高度。
14.根据权利要求11所述的发动机系统，其特征在于其中所述进气导管被设置在压缩机和节气门的至少一个的上游。
15.根据权利要求11所述的发动机系统，其特征在于其中所述管道入口在所述PCV出口的上游的位置处通向所述进气导管，并且所述管道出口在所述PCV出口的下游的位置处通向所述进气导管。
【文档编号】F01M13/00GK204113379SQ201420434647
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年8月1日 优先权日:2013年8月7日
【发明者】S·M·罗林斯, C·B·毕斯奥普 申请人:福特环球技术公司