空气-油分离器的制作方法

本公开涉及一种用于内燃机的曲轴箱通风系统，更具体地涉及一种用于从曲轴箱窜缸混合气中除去夹带油的空气-油分离器。

背景技术：

当内燃机的燃烧室中的空气-燃料混合物被点燃时，在动力冲程期间一部分的燃烧气体在活塞和气缸壁之间泄漏到曲轴箱中。从发动机曲轴箱中除去这种气体(通常称为窜缸混合气)的需要是众所周知的。否则，窜缸混合气将会使曲轴箱中的润滑油的质量恶化，并且还倾向于增加曲轴箱压力，从而导致来自曲轴箱的油泄漏。通常，窜缸混合气从曲轴箱中排出并经过曲轴箱通风系统返回到燃烧室。然而，在将窜缸混合气导入燃烧室之前，必须除去窜缸混合气中夹带的任何多余的油。为了使曲轴箱通风并且使窜缸混合气再循环到发动机的进气侧，可使用曲轴箱强制通风(pcv)系统。

技术实现要素：

本公开提供一种发动机组件，该发动机组件更好地将油与曲轴箱窜缸混合气分离。在一个实施方案中，发动机组件包括发动机、进气组件和空气-油分离器。发动机限定燃烧室和曲轴箱。进气组件包括进气歧管，其中进气歧管与燃烧室流体连通。空气-油分离器限定内部通路，该内部通路具有分离器空间并且进一步限定与分离器空间流体连通的入口和出口。空气-油分离器的入口可与曲轴箱流体连通，而空气-油分离器的出口可与进气歧管流体连通。空气-油分离器进一步包括横跨靠近入口的内部通路而设置的精细分离器，其中该精细分离器包括弯曲的背板和前板。

前述的弯曲背板包括弯曲表面，该弯曲表面横跨(面向)前板而设置。弯曲背板的背离前板的相反侧可以或可以不限定弯曲表面。精细分离器的前板限定至少一个孔或多个孔，这些孔构造成改变定向窜缸混合气的方向并且以抵接弯曲背板的弯曲表面的方式均匀地分布窜缸混合气。一旦窜缸混合气被引导至抵接弯曲背板的弯曲表面，则窜缸混合气流然后在弯曲背板的弯曲表面附近被改变方向，从而导致油与窜缸混合气分离。已从窜缸混合气中分离的油然后可排出返回到曲轴箱中。应当理解的是，前板延伸跨越内部通路，并且弯曲背板可部分地从内部通路的内表面延伸到分离器空间中。

在前述的实施方案中，发动机可进一步包括发动机缸体、气缸盖、油底壳和气缸盖罩，其中将空气-油分离器设置在气缸盖和气缸盖罩之间。此外，进气组件可包括与进气歧管连通的节气门，其中节气门构造成选择性地控制进入进气歧管的空气流量。进气组件还可任选地包括与节气门流体连通且位于节气门上游的空气过滤器。任选地，通气孔管可与进气组件和曲轴箱流体联接。通气孔管可操作地允许空气从进气组件进入曲轴箱。前述的通气孔管可包括止回阀，该止回阀可操作地限制空气从曲轴箱进入进气组件。还应当理解的是，空气-油分离器的内部通路还可任选地包括旁通阀，该旁通阀可操作地在窜缸混合气压力超过预定阈值时限制空气从曲轴箱进入进气组件。空气-油分离器还可包括挡板，该挡板至少部分地从内部通路的内表面延伸到内部通路中。内部通路可具有盘旋构造，其中有多个弯曲表面或弯曲形成于内部通路中。

在本公开的另一个实施方案中，发动机组件可包括发动机、进气组件和空气-油分离器。发动机可包括发动机缸体、气缸盖、油底壳和气缸盖罩；发动机缸体和油底壳部分地限定曲轴箱。进气组件可包括进气歧管，该进气歧管可与燃烧室流体连通。可将空气-油分离器设置在气缸盖和气缸盖罩之间。空气-油分离器可限定内部通路，该内部通路限定分离器空间。空气-油分离器可进一步包括入口、出口和精细分离器，该精细分离器横跨靠近入口的内部通路而设置，其中该精细分离器是由弯曲背板和前板构成。入口和出口可与分离器空间或内部通路流体连通。空气-油分离器的入口可与曲轴箱流体连通，而空气-油分离器的出口可与进气歧管流体连通。前述的弯曲背板包括弯曲表面，该弯曲表面横跨(面向)前板而设置。弯曲背板的背离前板的相反侧可以或可以不限定弯曲表面。精细分离器的前板限定至少一个孔或多个孔，这些孔构造成改变窜缸混合气的方向并且以抵接弯曲背板的弯曲表面的方式均匀地分布窜缸混合气。一旦窜缸混合气被引导至抵接弯曲背板的弯曲表面，则窜缸混合气流然后在弯曲背板的弯曲表面附近改变方向，从而导致油与窜缸混合气分离。以从窜缸混合气中分离的油然后可排出返回到曲轴箱中。应当理解的是，前板延伸跨越内部通路，并且弯曲背板可部分地从内部通路的内表面延伸到分离器空间中。

就前述的实施方案而言，通气孔管可与进气组件和曲轴箱流体联接。前述的通气孔管可操作地允许空气从进气组件进入曲轴箱。此外，通气孔管可包括止回阀，该止回阀可操作地限制空气从曲轴箱进入进气组件。还应当理解的是，空气-油分离器的内部通路还可任选地包括旁通阀，该旁通阀可操作地当窜缸混合气压力超过预定阈值时限制空气从曲轴箱进入进气组件。前述实施方案的空气-油分离器还可任选地包括挡板，该挡板至少部分地从内部表面的内表面延伸到内部通路中。

在本公开的另一个实施方案中，从发动机窜缸混合气中分离油的方法包括以下步骤：(1)将窜缸混合气从发动机的曲轴箱排出并经过空气-油分离器的入口将该窜缸混合气排出进入空气-油分离器；(2)使窜缸混合气流动经过由空气-油分离器所限定的内部通路并经过具有弯曲背板的精细分离器；(3)将窜缸混合气从内部通路经由空气-油分离器的出口排放到发动机的进气歧管中。应当理解的是，精细分离器可横跨内部通路(其可任选地靠近入口)而设置。精细分离器是由弯曲背板和带孔(或多个孔)的前板所构成，该孔构造成将窜缸混合气流引导至抵接弯曲背板的弯曲表面然后在弯曲背板附近，以便从窜缸混合气中分离油。被限定于前板中的多个孔大体上跨越弯曲背板的弯曲表面而分布窜缸混合气。

因此，使窜缸混合气流动经过内部通路的前述步骤包括改变空气的方向而经过限定于前板中的至少一个孔并抵接弯曲背板，其中前板延伸跨越内部通路，并且弯曲背板部分地从内部通路的内表面延伸到内部通路中。就前述的方法而言，应当理解的是，弯曲背板包括弯曲表面，该弯曲表面跨越(面向)前板而设置(弯曲背板的背离前板的相反侧可以或可以不限定弯曲表面)。精细分离器的前板限定至少一个孔或多个孔，这些孔构造成改变窜缸混合气的方向并以抵接弯曲背板的弯曲表面的方式均匀地分布窜缸混合气。一旦窜缸混合气被引导至抵接弯曲背板的弯曲表面，则窜缸混合气流然后在弯曲背板的弯曲表面附近改变方向，从而导致油从窜缸混合气中分离。以从窜缸混合气中分离的油然后可排出返回到曲轴箱中。应当理解的是，前板延伸跨越过内部通路，并且弯曲背板可部分地从内部通路的内表面延伸到分离器空间中。

应用于前述方法的发动机包括发动机缸体、气缸盖、油底壳和气缸盖罩，其中将空气-油分离器设置在气缸盖和气缸盖罩之间。

基于的以下的详细描述并参考附图，本公开及其特定的特征和优点将变得更加显而易见。

附图说明

根据以下详细说明、最佳方式、权利要求和附图，本公开的这些和其它特征和优点将是显而易见的，其中：

图1示出了本公开的示意性剖视图。

图2示出了本公开的第二示意图。

图3示出了本公开的空气-油分离器的一个实施方案的平面图(其中罩被移除)。

图4示出了当窜缸混合气移动经过细颗粒分离器和内部通路时细颗粒分离器的示意性剖视图。

图5示出了细颗粒分离器的等距视图。

在整个的附图的若干视图的描述中，类似的附图标记指代类似的部件。

具体实施方式

现在将详细地参考构成实施本发明人目前已知的本公开的最佳方式的本公开的目前优选组合物、实施方案和方法。这些附图未必按比例绘制。然而，应当理解的是，所公开的实施方案仅仅是可具体化为各种和替代形式的本公开的示例。因此，本文中所公开的具体细节不应被看是限制性的，而仅仅是作为本公开任何方面的代表性基础和/或作为教导本领域技术人员以各种方式利用本公开的代表性基础。

除了在实例案中或者另有明确指出外，本说明书中表示材料量或反应和/或使用的条件的所有数值应被理解为在描述最宽范围的本公开中由词语“约”所修饰。在所陈述数字限值内的实施通常是优选的。此外，除非明确地指出相反的情况，百分比、“份数”和比值是按重量计；对与本公开相关的给定目的而言为合适或优选的一组或一类材料的描述，意味着该组或该类的成员中的任何两个或更多的混合物同样是合适的或优选的；首字母缩写词或其它缩写词的第一个定义适用于本文相同缩写词的所有后续使用，并且适用于最初定义的缩写词的正常语法变体；并且，除非明确指出相反的情况，特性的测量值是利用与前面或后面用于同一特性引用的相同技术所确定。

还应当理解的是，本公开并不局限于下面描述的具体实施方案和方法，因为特定的部件和/或条件当然可发生变化。此外，本文中所使用的术语只是用于描述本公开的具体实施方案的目的，而并非意图在以任何方式进行限制本公开。

还必须注意的是，如说明书和所附权利要求中所使用的，单数形式“一个/种(a)”、“一个/种(an)”和“该”包括复数所指对象，除非上下文另有明确说明。例如，以单数形式对部件的引用意图包括多个部件。

术语“包含”与“包括”、“具有”、“含有”或“其特征为”同义。这些术语是包容性的和开放式的，并不排除另外的未列举的元素或方法步骤。

]短语“由......组成”排除了权利要求中未指定的任何元素、步骤或成分。短语“基本上由......组成”将权利要求的范围限制于指定的材料或步骤，以及不会实质上影响所要求保护的主题的基本和新颖特征的那些材料或步骤。

可替代地使用术语“包含”、“由......组成”和“基本上由......组成”。在使用这三个术语中的一个术语的情况下，目前公开和请求专利保护的主题可包括使用其它两个术语中的任一个。

在本申请中，在引用出版物的情况下，这些出版物的全部公开内容通过引用方式并入本申请中，以更全面地描述本公开所属领域的现有技术。

以下的详细描述本质上只是示例性的，而并非意图限制本公开或本公开的应用和使用。此外，并非意图受到前述背景技术或以下详细描述中提出的任何理论的约束。

参考附图，其中类似的附图标记是用来标示各个视图中的类似或相同的部件，图1示意性地示出了发动机组件10，其可包括发动机12和进气组件13。进气组件13可包括例如进气歧管14、节气门16、和空气过滤器18，其中节气门16构造成选择性地控制空气过滤器18与进气歧管14之间的空气流量。发动机12可包括发动机缸体20、气缸盖22、油底壳24和发动机气缸盖罩26。发动机缸体20可限定多个缸膛28(示出了其中一个)，各缸膛28具有设置在其中的往复活塞30。多个缸膛28可以以任何合适的方式而布置，例如但不限于v型发动机布置、直列式发动机布置、和水平对置的发动机布置，以及采用顶置凸轮轴构造和整体式凸轮轴(cam-in-block)构造两者。

气缸盖22和发动机缸体20及往复活塞30可合作以便为各个缸膛28限定燃烧室32。另外，气缸盖22可提供与燃烧室32选择性流体连通的一个或多个进气通道34和排气通道36。进气通道34可用于将空气/燃料混合物从进气歧管14输送到燃烧室32。在空气/燃料混合物的燃烧后(例如当被来自火花塞38的火花点燃时)，排气通道36可将排气带出燃烧室32。

在发动机工作期间，活塞30的进气冲程可经过空气过滤器18、节气门16、进气歧管14和进气通道34吸入进气40并吸入燃烧室32。在活塞30的动力冲程期间，在空气/燃料混合物的点燃后，一部分的燃烧气体可在活塞30与发动机缸体20之间通过(即，窜缸混合气42)并进入曲轴箱44(曲轴箱44通常由油底壳24和发动机缸体20所限定)。因为窜缸混合气42包含一定量的未燃烧燃料和燃烧产物，所以理想的是避免使这些气体积聚在曲轴箱44内。因此，进气40(在经过空气过滤器18的过滤后)可经由与曲轴箱入口孔46联接的通气孔管45而提供，以便从曲轴箱44中吹扫出窜缸混合气42。然后，可将曲轴箱44内的进气40和窜缸混合气42经由曲轴箱出口48而排出。

由于发动机振动、车辆的运动、活塞30的往复运动、和/或曲轴52的旋转运动，因而保持在曲轴箱44内的油50会在曲轴箱44的整个空间内飞溅、发泡、粉化、雾化和/或喷射。然后，该粉化/微粒化的油50可经由曲轴箱出口孔48与进气40和窜缸混合气42一起从曲轴箱44中被吸出。为了防止该油被吸入进气歧管14并返回到燃烧室32中，排放出的窜缸混合气42可通过空气-油分离器62，该空气-油分离器62可特别地构造成从流动的气体中分离并除去油50。空气-油分离器62可限定分离器空间61，并且可进一步限定各自与分离器空间61流体连通的入口62和至少一个出口64。空气-油分离器62可位于发动机12附近或内部，例如位于气缸盖罩26内。在一个实施方案中，空气-油分离器62可包括铸铝或注塑部件，并且可设置在由气缸盖罩26所限定的空间内。在另一个实施方案中，空气-油分离器62可以是气缸盖罩26的完全一体化部分。在另一个实施方案中，空气-油分离器62可位于与气缸盖罩26间隔的位置，例如在曲轴箱44内、在气缸盖22内、或在发动机12外部。

空气-油分离器62的入口62可与曲轴箱出口孔48流体连通，例如经过合适的流道或管66。流道或管66可以是例如在发动机12内的孔或通道，或者可以是例如在曲轴箱44与分离器入口62之间延伸的耐热管。一个或多个出口64可与进气组件13流体连通，从而允许曲轴箱44的窜缸混合气42经由进气歧管14再次进入发动机12。

空气-油分离器62可包括一个或多个排放口(参见图3)，其可允许从通过的空气中取出的油回流到曲轴箱44中。分离器62可进一步包括一个或多个直立挡板(例如，挡板68)或翅片，其可有助于将油从空气中分离，例如通过流动重定向，或者通过沿流动路径产生变化的压力。因此，微粒化油50的惯性可导致油50与挡板68中的一个或分离器62的壁发生碰撞。一旦与壁接触，油50的表面张力会导致其紧附到壁上，并且随后会(通过重力)朝向排放口流出。虽然在图1和图3中示意性地示出了空气-油分离器62只具有单个内部通路(或腔室)，但实际上分离器62可包括多个内部通路(或腔室)，这些内部通路(或腔室)可以利用各种流动限制和/或流动扩展特征而连接。

在工作期间，当节气门16部分地阻挡进气流40时，发动机12可在进气歧管14中产生真空压力。该真空压力可将窜缸混合气42从曲轴箱44中抽吸经过空气-油分离器62，并进入进气歧管14。进气歧管14可经过相应的通气管线72与分离器62的出口孔64联接。为了防止窜缸混合气42直接地进入进气系统，例如在经过节气门16无明显的压力梯度的节气门全开状态期间，可将止回阀74可设置在通气孔管中，或者可将旁通阀60设置在空气-油分离器62的内部通路54中。如图3所示，空气-油分离器62的内部通路54还可任选地包括旁通阀60，该旁通阀60可操作地当窜缸混合气压力超过预定阈值时限制空气从曲轴箱进入进气组件。

一个或多个喷嘴或阀(未示出)也可沿通气管线72而设置，并且可用于在各种发动机工况下提供大致恒定的流量。如可理解的，该系统可适合用于各种汽车发动机，如涡轮增压、机械增压、汽油和/或柴油发动机。因此，可使用各种阀构造和/或出口孔64或通气装置来确保大致恒定的空气流经过分离器62。

虽然经过空气-油分离器62的大压降可有利于促进有效的空气-油分离，但由于在进气歧管14处可能地存在有限量的真空压力，因而这在某些发动机设计中会是不可行的。因此，理想的是将经过分离器62的总压降保持在小于约100帕斯卡。如本文中所使用的压降可计算为经由入口62进入分离器62中的气体的绝对压力与经过出口64而离开的气体的绝对压力之间的差值。

因此，根据本公开的各种实施方案，本公开提供了一种发动机组件10，该发动机组件更好地将油50从曲轴箱窜缸混合气42中分离。在第一非限制性示例性实施方案中，发动机组件10包括发动机12、进气组件13、和空气-油分离器62。发动机12限定燃烧室32和曲轴箱44。进气组件13包括进气歧管14，其中进气歧管14与燃烧室32流体连通。空气-油分离器62限定具有分离器空间61的内部通路54。入口62和出口64被限定在空气-油分离器的内部通路54的各端部。空气-油分离器62的内部通路42可经由入口62与曲轴箱44流体连通，而空气-油分离器62的内部通路54可经由出口64与进气歧管14流体连通。空气-油分离器62进一步包括穿越内部通路54(任选地靠近入口62)而设置的精细分离器76，其中精细分离器76包括弯曲背板74和前板78。前述的弯曲背板74包括弯曲表面56，该弯曲表面56是穿越(面向)前板78而设置。弯曲背板74的背离前板78的相反侧可以或可以不限定弯曲表面56。精细分离器76的前板78限定至少一个孔68或多个孔68，这些孔68构造成改变窜缸混合气42的方向并且抵接弯曲背板74的弯曲表面56均匀地分布窜缸混合气。一旦窜缸混合气42被引导并抵接弯曲背板74的弯曲表面56，则窜缸混合气42流然后在弯曲背板74的弯曲表面56附近被改变方向，因而导致油50从窜缸混合气42中分离。已从窜缸混合气42中分离的油50然后可排出回到曲轴箱44中。应当理解的是，前板78穿越内部通路54而延伸，并且弯曲背板74可部分地从内部通路54的内表面80延伸到分离器空间61中。

在前述的实施方案中，发动机12还可包括发动机缸体20、气缸盖22、油底壳24、和气缸盖罩26，其中将空气-油分离器设置在气缸盖22与气缸盖罩26之间。此外，进气组件13可包括与进气歧管14连通的节气门16，其中该节气门16构造成选择性地控制进入进气歧管14的空气流量。进气组件13还可任选地包括与节气门16流体连通且位于节气门16上游的空气过滤器18。任选地，通气孔管可与进气组件13和曲轴箱44流体联接。通气孔管可操作地允许空气从进气组件13进入曲轴箱44。前述的通气孔管可包括止回阀，该止回阀可操作地限制空气从曲轴箱44进入进气组件13。还应当理解的是，空气-油分离器62的内部通路54还可任选地包括旁通阀60，该旁通阀60可操作地当窜缸混合气压力超过预定阈值时限制空气从曲轴箱44进入进气组件13。空气-油分离器62还可包括挡板，该挡板至少部分地从内部通路54的内表面80延伸到内部通路54中。内部通路54可具有盘旋构造，其中有多个弯曲表面57或弯曲57形成于内部通路54中。

在本公开的第二非限制性示例性实施方案中，发动机组件可包括发动机12、进气组件13、和空气-油分离器。发动机12可包括发动机缸体20、气缸盖22、油底壳24、和气缸盖罩26；发动机缸体20和油底壳24部分地限定曲轴箱44。进气组件13可包括进气歧管14；该进气歧管14可与燃烧室32流体连通。可将空气-油分离器62设置在气缸盖22与气缸盖罩26之间。空气-油分离器62可限定内部通路54，该内部通路54限定分离器空间61。空气-油分离器62可进一步包括入口62、出口64和穿越内部通路54(任选地靠近入口62)而设置的精细分离器76，其中精细分离器76是由弯曲背板74和前板78构成。类似于第一实施方案，弯曲背板74包括弯曲表面56；该弯曲表面56是穿越(面向)前板78而设置。弯曲背板74的背离前板78的相反侧可以或可以不限定弯曲表面56。精细分离器76的前板78限定至少一个孔68或多个孔68，这些孔68构造成改变窜缸混合气42的方向并且抵接弯曲背板74的弯曲表面56而均匀地分布窜缸混合气。一旦窜缸混合气42被引导至抵接弯曲背板74的弯曲表面56，则窜缸混合气42流然后在弯曲背板74的弯曲表面56附近被改变方向，因而导致油50从窜缸混合气42中分离。已从窜缸混合气42中分离的油50然后可排放回到曲轴箱44中。应当理解的是，前板78穿越内部通路54而延伸，并且弯曲背板74可部分地从内部通路54的内表面80延伸到分离器空间61中。

入口62和出口64被限定在空气-油分离器62中的内部通路54的各端部。空气-油分离器62的内部通路54可经由入口62与曲轴箱44流体连通，而空气-油分离器62的内部通路54可经由出口64与进气歧管14流体连通。前述的空气-油分离器62进一步包括设置在内部通路54中的泄油口58，该泄油口58与曲轴箱44流体连通。

就前述的实施方案而言，通气孔管45可与进气组件13和曲轴箱44流体联接。前述的通气孔管45可操作地允许空气从进气组件13进入曲轴箱44。此外，通气孔管45可包括止回阀，该止回阀可操作地限制空气从曲轴箱44进入进气组件13。还应当理解的是，空气-油分离器62的内部通路54还可任选地包括旁通阀60，该旁通阀60可操作地当窜缸混合气压力超过预定阈值时限制空气从曲轴箱44进入进气组件13。前述实施方案的空气-油分离器62还可任选地包括挡板，该挡板至少部分地从内部通路54的内表面80延伸到内部通路54中。

在本公开的第三非限制性示例性实施方案中，从发动机窜缸混合气中分离油50的方法包括以下步骤：(1)将窜缸混合气从发动机12的曲轴箱44中排出并进入空气-油分离器62中；(2)使窜缸混合气流入由空气-油分离器62所限定的内部通路54，其中窜缸混合气流动经过具有弯曲背板的精细分离器76；和(3)将窜缸混合气从分离器空间61中排出并进入发动机12的进气歧管14。应当理解的是，精细分离器76可穿越内部通路54而设置，可任选地靠近入口62，并且精细分离器76可由弯曲背板74和带孔68(或多个孔68)的前板78所过程，这些孔构造成抵接弯曲背板74引导和分布窜缸混合气(或窜缸混合气流)。前述的弯曲背板74包括弯曲表面56，该弯曲表面56是穿越(面向)前板78而设置。弯曲背板74的背离前板78的相反侧可以或可以不限定弯曲表面56。精细分离器76的前板78限定至少一个孔68或多个孔68，这些孔68构造成改变定向窜缸混合气42的方向并且抵接弯曲背板74的弯曲表面56而均匀地分布窜缸混合气。一旦窜缸混合气42被引导至抵接弯曲背板74的弯曲表面56，则窜缸混合气42然后在弯曲背板74的弯曲表面56附近被改变方向，因而导致油50从窜缸混合气42中分离。以从窜缸混合气42中分离的油50然后可排放回到曲轴箱44中。应当理解的是，前板78穿越内部通路54而延伸，并且弯曲背板74可部分地从内部通路54的内表面80延伸到分离器空间61中。

因此，使窜缸混合气流动经过内部通路54的前述步骤包括经过被限定于前板78中的孔68(或多个孔68)改变窜缸混合气的方向并抵接弯曲背板74，其中前板78和弯曲背板74从内表面80延伸到分离器空间61中。应用于前述方法的发动机12包括发动机缸体20、气缸盖22、油底壳24、和气缸盖罩26，其中将空气-油分离器62设置在气缸盖22与气缸盖罩26之间。

虽然在前面的详细描述中已给出了至少一个示例性实施方案，但应当理解的是存在着大量的变型。还应当理解的是，一个示例性实施方案或多个示例性实施方案只是例子，而并非意图以任何方式限制本公开的范围、适用性、或形态。相反，前面的详细描述将为本领域技术人员提供用于实施一个示例性实施方案或多个示例性实施方案的方便路线图。应当理解的是，在不脱离所附权利要求及其法律等同物中所陈述的本公开范围的情况下，可在元件的功能和布置中做出各种变更。