一种消除发动机曲轴箱水汽冷凝的方法及系统与流程

本发明属于发动机，具体涉及一种消除发动机曲轴箱水汽冷凝的方法及系统。

背景技术：

1、天然气、氢气、氨气等低碳零碳能源的应用成为内燃机发展的全新方向，但这些低碳零碳燃料在燃烧后产生了更多的水，导致发动机曲轴箱内水汽冷凝问题及由此导致的机油乳化，配气机构生锈、卡滞等问题频发，对发动机的正常使用产生不良影响。

2、现有解决该水汽冷凝的技术方案多采用外部高压储气罐作为实现发动机停机后的曲轴箱窜气稀释和扫气的气体来源，以及在发动机运转工况下采用增压器压缩气体实现对发动机曲轴箱内窜气的稀释和扫气。

3、中国专利“一种防止发动机机油乳化的方法及发动机”，公开号cn113969810a，公开日2022-01-25，公开一种防止发动机机油乳化的方法及发动机，防止发动机机油乳化的方法主要包括在发动机熄火时，ecu接收发动机的熄火信号，ecu控制电磁阀开启储气气源与曲轴箱之间的气路，储气气源向曲轴箱输送干燥的气体，通过注入干燥的气体，加速曲轴箱内的气体流动，稀释曲轴箱内的混合水汽，从而延缓机油乳化与机油稀释，能够延长发动机机油的使用寿命。该专利是通过电磁阀控制外部储气罐与曲轴箱之间连接，发动机停机后ecu控制电磁阀开启，高压气体进入曲轴箱内，经过一段时间后或曲轴箱压力达到某一压力值后，电磁阀关闭，达到曲轴箱扫气目的。

4、中国专利“一种防止发动机机油乳化的方法及发动机”，公开号cn113969810a，公开日2017-02-08，公开一种发动机局部机油防乳化系统，包括发动机、新鲜空气进口、三通阀、增压器、油气分离器、电磁阀与空气滤清器，所述发动机由下至上依次包括相互连接的油底壳、缸体、缸盖与气缸盖罩，所述废气出口、新鲜空气进口流出的气体经增压器、三通阀流出后分为两部分，一部分入缸体燃烧，另一部分依次经电磁阀、空气滤清器、油底壳、缸体、缸盖、气缸盖罩以由下至上稀释-置换发动机曲轴箱内的废气。该专利是通过引入增压器后新鲜空气实现发动机运转状态下对曲轴箱内窜气的扫气功能。

5、通过上述描述，现有技术存在以下缺点：

6、1、现有技术方案均是只能实现车辆在部分工况下的曲轴箱内窜气稀释和扫气功能，无法同时满足各工况下的应用。

7、2、现有技术均需要使用高压新鲜空气实现对曲轴箱窜气的稀释和扫气，需要提供额外动力源，结构复杂，成本较高。

8、3、发动机曲轴箱内水汽冷凝与整车所处的环境温度密切相关，尤其是在寒冷环境下，曲轴箱内更易发生水汽冷凝，现有技术方案均不能实现在不同环境温度下的窜气稀释和扫气控制，实际应用效果较差。

9、随着氢气发动机、氨气发动机、氢/氨发动机等技术项目向商品化项目转化，发动机曲轴箱内的水汽冷凝问题会愈发严重，发动机水汽冷凝会造成发动机机油乳化，气门卡滞、生锈，制动摇臂卡滞、生锈，油气分离器生锈、卡滞等一系列严重问题。为解决水汽冷凝问题，需要及时将曲轴箱内含水窜气及时排出发动机或对曲轴箱窜气进行稀释，并确保发动机停机后不会有水汽在发动机曲轴箱内停留，以防止长时间停机后引发上述故障。

技术实现思路

1、针对背景技术存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种结构简单、成本低的消除发动机曲轴箱水汽冷凝的系统及方法。

2、为达到上述目的，本发明设计的消除发动机曲轴箱水汽冷凝的方法，包括：根据发动机运转状态和外部环境温度，在发动机曲轴箱出气口处产生负压，使得发动机曲轴箱窜气流出；根据发动机运转状态、外部环境温度和曲轴箱湿度从发动机曲轴箱进气口引入新鲜干燥空气，直至发动机曲轴箱湿度在设定值以下关闭电磁阀。

3、优选的，当发动机停机，且外部环境温度低于温度第一预设值t1时，若发动机曲轴箱湿度大于湿度第一预设值hum1，则，在发动机曲轴箱出气口处产生负压并从发动机曲轴箱进气口引入新鲜干燥空气，直至发动机曲轴箱湿度小于湿度第一预设值hum1，停止产生负压和引入新鲜干燥空气。

4、进一步优选的，所述温度第一预设值t1的范围为0℃～5℃。

5、进一步优选的，所述湿度第一预设值hum1的范围为40％～95％。

6、优选的，当发动机运行，根据外部环境温度设定发动机曲轴箱出气口处的负压值：外部环境温度越低，负压越大。

7、进一步优选的，当外部环境温度大于-25℃，在发动机曲轴箱出气口处产生负压，且不从发动机曲轴箱进气口引入新鲜干燥空气；当外部环境温度小于-25℃，在发动机曲轴箱出气口处产生负压，从发动机曲轴箱进气口引入新鲜干燥空气。

8、再进一步优选的，外部环境温度小于-25℃时，根据发动机曲轴箱压力和温度计算此时水汽凝结的露点湿度x，在发动机曲轴箱出气口处产生负压p3，并从发动机曲轴箱进气口引入新鲜干燥空气，控制发动机曲轴箱湿度低于露点湿度x，直至发动机停机，停止从发动机曲轴箱进气口引入新鲜干燥空气。

9、再进一步优选的，设外部环境温度大于0℃时的负压为p1，设外部环境温度在-25℃～0℃时的负压为p2，p1小于p2。

10、更进一步优选的，当外部环境温度小于-25摄氏度时，a)发动机曲轴箱湿度大于露点湿度x，p3大于p2；b)当发动机曲轴箱湿度小于露点湿度x，p3等于p2。

11、优选的，在发动机曲轴箱出气口处产生负压的装置为电驱离心式分离器，通过调节电驱离心式分离器的转速调节发动机曲轴箱出气口处的负压，转速越高负压越大。当然，亦可以是其他电驱式分离器装置。

12、进一步优选的，控制电驱离心式分离器的压力保证发动机曲轴箱压力在工作区间。

13、为达到上述目的，本发明设计的消除发动机曲轴箱水汽冷凝的系统，包括：

14、负压发生装置，通过管路连接发动机曲轴箱出气口；

15、空气滤清器，其进气口与进气管连接，出气口通过管路连接发动机曲轴箱进气口；

16、电磁阀，设在空气滤清器出气口和发动机曲轴箱进气口之间的管路上，控制该管路的启闭；

17、环境温度传感器，与控制单元电连接，获取外部环境温度；

18、曲轴箱湿度传感器，与控制单元电连接，获取发动机曲轴箱湿度；

19、控制单元，与负压发生装置电连接，控制负压装置转速；与电磁阀电连接，控制电磁阀启闭；

20、控制单元根据发动机运转状态和外部环境温度控制负压发生装置产生负压，使得发动机曲轴箱窜气流出；

21、控制单元根据发动机运转状态、外部环境温度和曲轴箱湿度控制电磁阀湿度控制电磁阀的启闭，引入干燥空气，直至发动机曲轴箱湿度在设定值以下关闭电磁阀。

22、优选的，当发动机停机，且外部环境温度低于温度第一预设值t1时，若发动机曲轴箱湿度大于湿度第一预设值hum1，则，开启负压发生装置和电磁阀，直至发动机曲轴箱湿度小于湿度第一预设值hum1，关闭负压发生装置和电磁阀。

23、进一步优选的，所述温度第一预设值t1的范围为0℃～5℃。

24、进一步优选的，所述湿度第一预设值hum1的范围为40％～95％。

25、优选的，当发动机运行，根据外部环境温度设定发动机曲轴箱出气口处的负压值：外部环境温度越低，负压越大。

26、进一步优选的，当外部环境温度大于-25℃，开启负压发生装置，关闭电磁阀；当外部环境温度小于-25℃，开启负压发生装置和电磁阀。

27、再进一步优选的，还包括与控制单元电连接的曲轴箱压力传感器和曲轴箱温度传感器；曲轴箱压力传感器用于测量曲轴箱压力，曲轴箱温度传感器用于测量曲轴箱温度；

28、外部环境温度小于-25℃时，根据发动机曲轴箱压力和温度计算此时水汽凝结的露点湿度x，开启负压发生装置和电磁阀，控制发动机曲轴箱湿度低于露点湿度x，直至发动机停机，关闭电磁阀。

29、优选的，所述负压发生装置为电驱离心式分离器，通过调节电驱离心式分离器的转速调节发动机曲轴箱出气口处的负压，转速越高负压越大。当然，亦可以是其他电驱式分离器装置。

30、进一步优选的，还包括曲轴箱压力传感器，用于测量曲轴箱压力，与控制单元电连接；控制单元根据曲轴箱压力值控制电驱离心式分离器的压力保证发动机曲轴箱压力在工作区间。

31、优选的，空气滤清器与发动机曲轴箱进气口之间还设有干燥设备，使引入发动机曲轴箱的新鲜空气更加干燥。

32、本发明的有益效果是：本发明通过在发动机曲轴箱出气口产生负压，在发动机曲轴箱进气口引入新鲜干燥空气，如此加速曲轴箱窜气流出曲轴箱，降低曲轴箱内水汽冷凝量，防止曲轴箱内机油乳化、配气机构生锈、卡滞。

33、本发明结构简单、成本低、效率高。

34、本发明可以有效解决曲轴箱内水汽冷凝问题，对后续氢气发动机、氨气发动机、氢/氨发动机曲轴箱通风系统开发具有重要使用价值，降低发动机上市后发生严重的机油乳化及其他水汽冷凝导致的生锈问题概率，消除用户抱怨具有重要经济与社会收益。