内燃发动机的制作方法

文档序号:42986694发布日期:2025-09-15 11:56阅读:75来源:国知局

本教导涉及内燃发动机(internal combustion engine,内燃机),特别地涉及气体燃料内燃发动机。另外,本教导涉及油预分离器和油分离系统。


背景技术:

1、在内燃发动机中,气缸的燃烧室中的空气和燃料以及在燃烧室中形成的燃烧气体通常会在有限程度上从燃烧室流出,流过活塞并进入发动机的曲轴箱。这种气体通常被称为漏气(blow-by gas,窜气、吹漏气)。

2、在由气体燃料(诸如氢气)提供动力的发动机中,如果通风不充分,则曲轴箱中的漏气的气体燃料成分的积聚可能造成问题。这是由于一些气体燃料具有相对高的可燃范围(例如,氢气在空气中的可燃浓度在4%与75%之间)。除非漏气被通风以使得曲轴箱中的气体燃料的浓度低于其可燃性下限,否则会存在曲轴箱中的气体燃料可能点燃的风险,可能会损坏发动机及其周围环境。然后气态燃料还可能点燃曲轴箱中的润滑油,从而引发进一步燃烧。

3、正在向低碳或零碳燃料源过渡以满足环境立法的要求。本发明人已经认识到,对于过渡期,在某些应用中,例如,在非公路机械(诸如建筑和农业作业机器)以及发电机中,作业机器的常规燃料(通常是柴油)内燃发动机版本将与替代燃料机器(诸如由氢气作为燃料的机器)一起制造。如果发动机的整体结构不同,并且发动机具有不同的空间范围(spaceenvelope,空间包络、空间周域)且在组装时需要不同地封装到机器中,则制造多种版本的机器可能是昂贵且低效的。

4、柴油动力的发动机对漏气的通风要求较低。因此,如果设计能够以柴油或氢气运行的基础发动机,则在不使整个发动机比柴油燃料发动机更笨重的情况下,封装满足氢气燃料需求的曲轴箱通风系统(crankcase ventilation system,ccv系统)可能是有问题的。

5、本教导试图克服或至少减轻与现有技术相关联的一个或多个问题。


技术实现思路

1、根据本教导的第一方面,提供了一种气体燃料内燃发动机,其包括:曲轴箱;以及通风系统或泵,被配置为排出曲轴箱内包含的漏气。

2、发动机可以包括发动机结构。发动机结构可以包括:曲轴箱;以及气缸盖,联接到一个或多个气缸。通风系统可以包括气体压力源和通风路径。气体压力源可以被配置为将通风气体沿着通风路径从气体入口输送到曲轴箱,并且经由单独的出口将通风气体和包括气体燃料的漏气的组合作为排出气体(expelled gas)从曲轴箱输送出去。

3、通风路径可以被配置为将通风气体从气体入口输送到气缸盖,然后输送到曲轴箱。

4、有利地,经由气缸盖将通风气体从气体入口输送到曲轴箱有助于降低气缸盖中的漏气的浓度,从而减少气缸盖中的部件暴露于漏气。通过减少气缸盖中的部件暴露于漏气,降低了这些部件的与暴露相关的损坏(例如,经由氢脆(hydrogen embrittlement)导致的损坏)的风险。

5、气体压力源可以是泵。

6、有利地,使用泵作为气体压力源可以使得能够对排出气体的流量(flowrate,流速)进行更好的控制。此外,将气体压力源提供为泵可以使得泵能够在发动机中定位的位置具有更大的灵活性。

7、泵可以包括能够围绕轴线旋转的叶轮。轴线可以被布置成在发动机的正常操作定向上是基本上竖直的。例如,叶轮的轴线可以基本上平行于一个或多个气缸的轴线。

8、有利地,叶轮的该定向可以辅助油从泵排出。

9、气体压力源可以包括两个泵。

10、这两个泵可以并联布置。

11、有利地,这可以确保通过泵的气体流被基本上均等地共享,因此泵负载基本上是均匀的。

12、这两个泵可以相对于其上游的分流器对称地布置。

13、通风路径可以包括发动机结构中的一个或多个气体流动通路,用于将通风气体从气缸盖输送到曲轴箱。

14、有利地,这样的通风路径可以有助于降低发动机结构中的漏气的浓度。此外,这样的通风路径消除了使用可能具有更大损坏风险的位于发动机外部的管道将通风气体输送到曲轴箱的需要。

15、通风路径可以包括横跨曲轴箱分布的多个气体流动通路。

16、有利地,这样的通风路径有助于增加能够被输送到曲轴箱的通风气体的流量。此外,横跨曲轴箱分布气体流动通路有助于将通风气体分布在整个曲轴箱中。

17、所述一个或多个气体流动通路可以包括用于将油从气缸盖排到曲轴箱的一个或多个排油通路。

18、有利地,使用一个或多个排油通路作为气体流动通路有助于从发动机结构的增加的体积涌出(flush,排出、冲刷出)漏气。此外,它有助于简化发动机的制造,因为发动机可能不需要被设计成在气缸盖与曲轴箱之间包括专用的气体流动通路。

19、所述一个或多个气体流动通路可以包括气缸盖中的所有排油通路。

20、有利地,包括气缸盖中的所有排油通路有助于增加可以被输送到曲轴箱的通风气体的流量,并且可以避免可燃漏气的小区域积聚(build-up of pockets,气窝积聚)。

21、发动机结构还可以包括缸体(cylinder block,气缸组),该缸体包括一个或多个气缸。缸体中可以包括排油通路。一个或多个气体流动通路可以包括位于气缸盖下游和曲轴箱上游的缸体的排油通路。

22、发动机还可以包括安装至气缸盖的摇杆盖。通风路径可以穿过摇杆盖到达气缸盖。

23、有利地,使通风路径穿过摇杆盖可以有助于降低摇杆盖与气缸盖之间的漏气的浓度。

24、摇杆盖可以包括挡板,该挡板被配置为基本上横跨气缸盖来分散沿着通风路径输送的通风气体流。

25、有利地,挡板可以有助于将通风气体分配到通向曲轴箱的横跨气缸盖分布的气体流动通路。此外,挡板可以有助于抑制通风气体干扰容纳在摇杆盖中的部件的润滑。

26、摇杆盖可以包括通风路径中的单个摇杆盖入口。气体压力源可以被配置为将通风气体沿着通风路径从气体入口输送到摇杆盖入口,然后输送到气缸盖。

27、有利地,摇杆盖和通风路径的这种配置有助于简化发动机的制造。

28、出口可以包括通风路径的流出部分。流出部分的部段可以被布置在发动机结构中。

29、有利地,流出部分的这种配置可以由于发动机结构在操作期间的温度升高而有助于抑制漏气冻结(freezing,凝固)。当气体燃料是氢气时,这是特别有益的,因为漏气可能包括作为氢气燃烧的副产物的较高浓度的水蒸气。

30、流出部分可以在一个或多个气缸上方终止。

31、发动机结构还可以包括齿轮箱、缸体和摇杆盖。流出部分可以穿过齿轮箱、缸体、气缸盖和摇杆盖中的一个或多个。

32、有利地,这样的配置可以有助于改善流出部分的封装,并且可以避免对可能易于损坏的位于发动机外部的管道系统的需要。

33、流出部分可以串联地(in series,连续地)穿过至少缸体、气缸盖和摇杆盖。

34、有利地,这样的配置可以有助于改善流出部分的封装。

35、流出部分可以穿过气缸盖。

36、有利地,这样的配置可以有助于改善流出部分的封装。

37、气体压力源可以被配置为在曲轴箱中产生低于大气压的压力;可选地,在相对于大气压的-100至-10毫巴(mbar)范围内;例如,在相对于大气压的-80至-20毫巴范围内。

38、有利地,在曲轴箱中产生低于大气压的压力有助于抑制漏气经由与出口分开的途径从曲轴箱流到发动机的其他部件。

39、气体压力源可以位于曲轴箱的下游。

40、通风系统可以包括油分离器,该油分离器被配置为降低从曲轴箱输送的排出气体中的油的浓度。

41、有利地,油分离器可以有助于在排出气体被排放到大气或被供应到发动机的一个或多个气缸之前去除排出气体中的油。这可以具有环境和/或排放益处,并且还可以减少由发动机消耗的油量,从而节省更换成本。

42、发动机还可以包括油通路,该油通路被布置成将由油分离器从排出气体中去除的油输送到曲轴箱。

43、油分离器可以是无源(passive,被动)油分离器。

44、有利地,这样的油分离器可以有助于减少发动机的寄生损失(parasitic loss,附加损失)。

45、油分离器可以是气旋式(cyclonic,旋流式)油分离器。

46、油分离器可以是迷宫式(labyrinth)油分离器。

47、油分离器可以被布置在气体压力源的下游。

48、有利地,油分离器和气体压力源的这种布置可以辅助由油分离器从排出气体中去除的油返回到曲轴箱。

49、油分离器可以安装至气体压力源。

50、油分离器的入口可以被布置在气体压力源的出口下方。

51、有利地,这可以辅助将油与排出气体分离。

52、油分离器的出口可以在油分离器的入口上方。

53、有利地,这可以辅助将油与排出气体分离。

54、气体压力源可以位于曲轴箱的下游。通风系统可以包括位于气体压力源和/或油分离器上游的油预分离器。油预分离器可以被配置为降低从曲轴箱输送到气体压力源和/或油分离器的排出气体中的油的浓度。

55、有利地,油预分离器可以有助于减少流过气体空气压力源的排出气体中的油量,这可以有助于提高气体压力源的效率和/或减少对气体压力源的损坏。

56、另外,当某些油分离器的入口处的油浓度低于一定水平时,所述油分离器可以更有效地工作,因此预分离器和分离器的组合可以特别有效地去除油。

57、油预分离器可以是无源油预分离器。

58、油预分离器可以包括一个或多个挡板。

59、发动机还可以包括进气系统,该进气系统被配置为向一个或多个气缸供应空气。通风系统可以被配置为将排出气体输送到进气系统,以经由出口(例如,经由通风路径的流出部分)供应到一个或多个气缸。

60、有利地,进气系统和通风系统的这种配置可以有助于提高发动机的燃料效率和/或减少排放。

61、气体入口可以与空气供应源流体连通。进气系统可以包括进气通路,该进气通路被布置成将空气从气体入口输送到一个或多个气缸。通风系统可以被配置为在第一位置(firstlocation)处从进气通路将空气作为通风气体抽吸到通风路径中。

62、有利地,进气系统和通风系统的这种配置消除了对用于通风系统的单独的专用气体入口的需要。

63、在发动机包括安装至气缸盖的摇杆盖的实施例中,进气通路的第一位置可以被定位为与摇杆盖相邻。通风路径可以穿过摇杆盖。

64、有利地,摇杆盖和进气通路的这种配置可以有助于减小在第一位置与摇杆盖之间的位于发动机结构外部的暴露管道的长度,否则该暴露管道在低环境温度下可能具有损坏和/或冻结的较高风险。

65、发动机还可以包括沿着进气通路的压缩机。第一位置可以位于压缩机的上游。

66、有利地,压缩机和通风系统的这种配置可以有助于降低沿着通风路径朝向曲轴箱流动的通风空气的压力,并且因此可以有助于气体压力源在曲轴箱中产生低于大气压的压力。

67、压缩机可以是涡轮增压器或机械增压器(supercharger,超级增压器)。

68、气体压力源可以被配置为在曲轴箱中产生相对于压缩机入口处的压力更低的压力。

69、压缩机可以被配置为在压缩机入口处产生相对于大气压的-60至0毫巴的压力。

70、通风系统可以被配置为例如经由通风路径的流出部分将排出气体从出口排出到进气通路的第二位置(second location)。第二位置可以相对于进气通路位于第一位置的下游。

71、有利地,进气系统和通风系统的这种配置抑制排放到进气通路中的排出气体沿着通风路径流到曲轴箱。

72、第二位置可以相对于进气通路位于压缩机的上游。

73、在发动机包括安装至气缸盖的摇杆盖的实施例中,进气通路的第二位置可以被定位成与摇杆盖相邻。出口可以包括穿过摇杆盖的出口通路。

74、有利地,摇杆盖和进气通路的这种配置可以有助于减小在第二位置与摇杆盖之间的位于发动机结构外部的暴露管道的长度,否则该暴露管道在低环境温度下可能具有损坏和/或冻结的较高风险。

75、气体入口可以包括过滤器。

76、有利地,过滤器有助于防止灰尘、碎屑等进入气缸盖和曲轴箱。

77、气态燃料可以是氢气。内燃发动机可以基本上仅由氢气作为燃料。

78、有利地,与一些其他气体燃料相比,氢气产生更少的有害排放物。

79、通风系统可以包括气体压力源,该气体压力源被配置为经由通风路径将通风气体从气体入口输送到曲轴箱。气体压力源可以被配置为在曲轴箱中产生低于大气压的压力。

80、负压可以在相对于大气压的-100至-10毫巴范围内;可选地,在相对于大气压的-80至-20毫巴范围内。

81、气体压力源可以位于曲轴箱的下游。

82、气体压力源可以是泵。

83、发动机可以包括发动机结构。发动机结构可以包括曲轴箱。通风系统可以包括气体压力源和通风路径。气体压力源可以被配置为将通风气体沿着通风路径的流入部分从气体入口输送到曲轴箱,并且经由单独的出口将通风气体和包括气体燃料的漏气的组合作为排出气体从曲轴箱输送出去。出口可以包括通风路径的流出部分。流入部分的至少一个部段和/或流出部分的至少一个部段可以被接收在发动机结构内。

84、发动机结构可以包括与一个或多个气缸联接的气缸盖。流入部分的部段和/或流出部分的部段可以穿过气缸盖。

85、发动机结构可以包括缸体,该缸体包括一个或多个气缸。气缸盖可以安装至缸体。流入部分的部段和/或流出部分的部段可以穿过缸体。

86、发动机结构还可以包括安装至气缸盖的摇杆盖。流入部分的部段和/或流出部分的部段可以穿过摇杆盖。

87、发动机还可以包括齿轮箱。流出部分可以开始于齿轮箱处。

88、在气体压力源是泵的实施例中,泵可以被配置为将包含在曲轴箱内的包括气体燃料的漏气从其输送到出口。发动机可以包括控制器,该控制器被配置为基于发动机的一个或多个确定的操作参数来控制泵输出。

89、有利地,基于发动机的一个或多个确定的操作参数来控制泵输出使得能够控制漏气的流量,从而使得曲轴箱中的气体燃料的浓度在发动机的操作范围内低于其可燃性下限,同时使发动机寄生损失最小化。

90、所述一个或多个确定的操作参数可以包括发动机速度和发动机扭矩中的一个或多个。

91、有利地,已经发现发动机的这种操作参数用来表示流入曲轴箱中的漏气的流量。

92、控制器可以被配置为经由存储在存储器中的查找表或图(map,映射图)基于一个或多个确定的操作参数来控制泵。

93、有利地,经由查找表或图来控制泵有助于简化控制器对泵的控制。

94、泵可以是变速泵。控制器可以被配置为基于一个或多个确定的操作参数来控制泵的速度。

95、有利地,控制泵的速度可以有助于确保准确地控制漏气的流量。

96、控制器可以被配置为基于一个或多个确定的操作参数来确定设定点的泵速度。控制器可以被配置为将泵的速度控制为基本上对应于设定点的泵速度。

97、有利地,控制器的这种配置使得泵速度能够由控制器实现,这有助于确保曲轴箱中的气体燃料的浓度低于其可燃性下限。

98、控制器可以被配置为,基于曲轴箱下游的排出气体或曲轴箱上游的通风气体的设定点流量或者基于表示曲轴箱下游的排出气体或曲轴箱上游的通风气体的流量的设定点参数来控制泵输出。

99、有利地,基于所确定的排出气体或通风气体的流量或者基于表示排出气体或通风气体的参数来控制泵输出可以有助于提供对排出气体/通风气体的流量的更准确的控制,并且因此提供对曲轴箱中的氢气浓度的更准确的控制。

100、控制器可以被配置为确定表示曲轴箱下游的排出气体或曲轴箱上游的通风气体的流量的设定点参数。控制器可以被配置为监测表示曲轴箱下游的排出气体或曲轴箱上游的通风气体的流量的实际参数。控制器可以被配置为控制泵输出,使得表示流量的实际参数基本上对应于表示流量的设定点参数。

101、有利地,通过以闭环的方式将所监测到的表示流量的实际参数反馈到控制器,控制器可以有助于提供对排出气体/通风气体的流量的更准确的控制,并且因此提供对曲轴箱中的氢气浓度的更准确的控制。

102、控制器可以被配置为当实际值与设定点值之间的差超过预定阈值时,例如当流量的实际值与流量的设定点值之间的差大于预定阈值时,或者当表示流量的实际参数与表示流量的设定点参数之间的差大于预定阈值时,输出警报信号。

103、有利地,控制器的这种配置可以有助于监测漏气的流动路径中的障碍物或堵塞(例如,由于结冰)。

104、发动机可以被配置为当控制器输出警报信号时关闭。

105、表示流量的参数可以对应于排出气体或通风气体的压差。

106、有利地,排出气体或通风气体的压差可以经由相对低成本的传感器(例如,压力换能器)来确定。

107、排出气体或通风气体的压差可以对应于曲轴箱上游的通风气体或曲轴箱下游的排出气体的流动路径中的限流器上(across a flow restrictor,限流器两端)的压差。

108、有利地,确定横跨限流器的排出气体或通风气体的压差使得能够确定所述气体的准确流量。

109、限流器可以位于泵的下游。

110、发动机还可以包括第一压力提取点(take-off)和第二压力提取点。压差可以对应于第一压力提取点和第二压力提取点之间的压力差异。第一压力提取点可以在上游与限流器间隔开。第二压力提取点可以在下游与限流器间隔开。

111、有利地,第一压力提取点和第二压力提取点的这种配置可以有助于增加测量的压差,这可以有助于确定更精确的流量。

112、限流器可以位于泵的下游。第一压力提取点可以与泵的出口相邻。

113、沿着第一压力提取点与第二压力提取点之间的流动路径的距离可以是沿着限流器的入口与出口之间的流动路径的距离的至少两倍(例如,三倍或更多倍,或四倍或更多倍)。

114、限流器可以是油分离器,该油分离器被配置为降低曲轴箱下游的排出气体中的油的浓度。

115、有利地,使用油分离器作为限流器消除了对排出气体的流动路径中的单独限流器的需要。

116、油分离器可以包括入口和出口。入口可以包括第一压力提取点,出口可以包括第二压力提取点。压差可以对应于第一压力提取点和第二压力提取点之间的压力差异。

117、当一个或多个确定的操作条件对应于发动机的最大输出扭矩和/或发动机的(最大)速度时,控制器可以确定最大设定点泵速度或最大设定点流量。

118、有利地,已经发现,漏气进入曲轴箱的最大流量基本上对应于发动机的最大输出扭矩和/或速度。因此,确定这样的最大设定点泵速度有助于提供对发动机的整个操作范围(operational envelope,操作包络、使用状态范围)的排出气体的流量的有效控制。

119、发动机的最大输出扭矩可以在发动机处于1000至2500rpm的范围内、可选地处于1100至1400rpm的范围内、例如,大约1150至1200rpm的发动机速度下。

120、泵可以是电动泵。

121、泵可以是侧通道泵(side channel pump,边槽泵)。

122、泵可以被定位在曲轴箱的下游,使得泵在曲轴箱中产生低于大气压的压力。

123、泵可以被配置为在曲轴箱中产生在相对于大气压的-100至-10毫巴范围内的压力,可选地,在相对于大气压的-80至-20毫巴范围内的压力。

124、有利地,在曲轴箱中产生低于大气压的压力有助于抑制漏气经由与出口分开的途径从曲轴箱流到发动机的其他部件。

125、通风系统可以包括气体压力源和通风路径。气体压力源可以被配置为经由通风路径将包含在曲轴箱内的包括气体燃料的漏气作为排出气体从其输送出去。通风系统还可以包括监测系统,该监测系统被配置为监测表示排出气体的流量的实际参数。监测系统可以被配置为基于所监测的实际参数提供一个或多个输出。

126、有利地,监测排出气体的流量可以使得能够确定曲轴箱中的气体燃料的浓度是否高于其可燃性下限,而不需要在曲轴箱中具有气体浓度传感器。

127、此外,通过监测排出气体的流量,可以确定通风路径中是否存在可能导致曲轴箱中的气体燃料的浓度意外增加的任何堵塞或阻塞(例如,由于结冰)。

128、所监测的实际参数可以对应于通风路径的第一部分与第二部分之间的压差。第一部分和第二部分可以都在流入部分中,或者都在流出部分中。

129、有利地,这种压差可以经由相对低成本的传感器(例如,压力换能器)来确定。

130、通风路径可以包括被配置为产生压差的限流器。

131、有利地,使用限流器来产生压差可以使得能够确定排出气体的准确流量。

132、监测系统可以包括通风路径中的第一压力提取点和第二压力提取点。压差可以对应于第一压力提取点和第二压力提取点之间的压力差异。第一压力提取点可以在上游与限流器间隔开。第二压力提取点可以在下游与限流器间隔开。

133、有利地,第一压力提取点和第二压力提取点的这种配置可以有助于增加测量的压差,这可以有助于确定更精确的流量。

134、限流器可以位于气体压力源的下游。第一压力提取点可以与气体压力源的出口相邻。

135、沿着通风路径在第一压力提取点和第二压力提取点之间的距离可以是沿着通风路径在限流器的入口与出口之间的距离的至少两倍(例如,三倍或更多倍,或四倍或更多倍)。

136、限流器可以是油分离器,该油分离器被配置为降低通风路径中的排出气体中的油的浓度。

137、有利地,使用油分离器作为限流器消除了对通风路径中的单独的限流器的需要。

138、油分离器可以是无源油分离器。

139、有利地,这种油分离器可以有助于减少发动机的寄生损失。此外,与有源(active,主动)油分离器相比,使用无源油分离器可以有助于基于压差而简化对排出气体的流量的确定。

140、油分离器可以是气旋式油分离器,该气旋式油分离器被配置为在其入口部分与出口部分之间行进的排出气体中形成涡流,使得由排出气体携带的油与之分离。气旋式油分离器可以在入口部分与出口部分之间产生压降。

141、有利地,为了降低待提供的排出气体中的油的浓度,使用气旋式油分离器允许油分离器是无源部件,从而降低了系统的复杂性并且避免了对外部电源的需要。由于气体燃料发动机与例如柴油发动机相比具有更高的通风气体流量,因此当用于气体燃料发动机中时,气旋式油分离器特别有效。

142、气旋式油分离器可以包括具有截锥部分的腔室。入口部分可以包括在基本切向方向上通向该腔室的入口导管。监测系统可以包括与入口导管流体流动连通的第一压力提取点。

143、出口部分可以包括在腔室内延伸的管,该管延伸到位于腔室外部的出口导管。监测系统可以包括与出口导管流体流动连通的第二压力提取点。

144、第一压力提取点和第二压力提取点可以彼此相邻定位。

145、有利地,将第一压力提取点和第二压力提取点彼此相邻定位可以有助于简化压力提取点与一个或多个压力传感器的连接。

146、监测系统可以包括与第一压力提取点和第二压力提取点流体流动连通的至少一个压力换能器。

147、气体压力源可以是泵。

148、有利地,泵可以使得能够更精确地控制排出气体的流量。

149、泵可以位于曲轴箱的下游,使得泵在曲轴箱中产生低于大气压的压力。

150、有利地,在曲轴箱中产生低于大气压的压力有助于抑制漏气经由与通风路径分开的途径从曲轴箱流到发动机的其他部分。

151、油分离器可以被布置在泵的下游。

152、有利地,油分离器和泵的这种配置可以有助于将由油分离器从排出气体中去除的油输送到曲轴箱。

153、油分离器可以被安装至泵。

154、有利地,将油分离器安装至泵可以使得油分离器和泵能够被预组装,这可以整体上提高发动机的组装速度。

155、所述一个或多个输出可以包括控制输出。监测系统可以被配置为经由控制输出来控制泵输出。

156、有利地,基于所监测的参数控制泵输出可以能够实现对排出气体的流量的闭环控制。

157、泵可以是变速泵。监测系统可以被配置为经由控制输出来控制泵的速度。

158、有利地,控制泵的速度可以有助于确保准确地控制排出气体的流量。

159、所述一个或多个输出可以包括警报输出。当实际值与设定点值之间的差超过预定阈值时,例如当流量的实际值与流量的设定点值之间的差大于预定阈值时,或者当表示流量的实际参数与表示流量的设定点参数(之间的差)大于预定阈值时,监测系统可以提供警报输出。

160、有利地,监测系统的这种配置可以有助于防止曲轴箱中的气体燃料的浓度例如由于通风路径中的阻塞或堵塞(例如由于结冰)而升高到其可燃性下限以上。

161、监测系统可以被配置为基于发动机的一个或多个确定的操作参数来确定表示流量阈值的设定点参数。

162、有利地,监测系统的这种配置可以使得表示流量阈值的参数能够基于根据一个或多个确定的操作参数的排出气体的预期流量。

163、所述一个或多个确定的操作参数可以包括发动机速度和发动机扭矩中的一个或多个。

164、有利地,已经发现发动机的这些操作参数表示流入曲轴箱的漏气(包括气体燃料)的流量。

165、发动机可以被配置为当监测系统提供警报输出时关闭。

166、有利地,发动机的这种配置可以有助于防止曲轴箱中的气体燃料的浓度升高到其可燃性下限以上。

167、发动机可以包括发动机结构,该发动机结构包括:缸体、曲轴箱以及可选地齿轮箱。泵可以被定位成与发动机结构相邻。发动机可以包括从曲轴箱和齿轮箱之一延伸到泵的通路,使得泵与曲轴箱流体流动连通。

168、有利地,如果装配有曲轴箱通风系统,则该布置使发动机整体所需的空间范围最小化。

169、泵可以被定位成与发动机结构的一侧相邻。

170、有利地,如果装配有曲轴箱通风(ccv)系统,则该布置进一步使发动机整体所需的空间范围最小化。特别地,气体燃料发动机(诸如氢气燃料发动机)通常不需要燃料注入泵,因为气体已经以大于燃料注入压力被供应,因此不需要泵来对其加压。该位置通常是这种泵安装在液体燃料发动机上的位置,因此在气体燃料发动机中变得可用于其他用途。

171、泵可以被定位到齿轮箱的前方缸体的一侧。

172、泵可以被安装至发动机结构。

173、有利地,这简化了ccv系统的安装,因为泵作为单个单元与发动机一起供应。

174、齿轮箱可以横向延伸至少比缸体更大的距离。泵可以被至少部分地定位在由齿轮箱前方的虚拟纵向投影限定的空间范围内。

175、该布置进一步使泵所需的整个空间范围最小化。

176、泵可以完全安装在该范围内。

177、发动机还可以包括安装至发动机结构的一个或多个辅助部件,诸如润滑油填充器、润滑油冷却器、入口歧管和/或电子控制单元中的一个或多个。泵可以横向地突出小于或等于所述辅助部件中的一个或多个的最大宽度。

178、该布置可以使得发动机不需要与以液体(例如,柴油)为燃料的等效发动机不同的安装范围。

179、泵可以占据这样的空间范围:在纵向方向(x)上小于或等于200mm,和/或在竖直方向(z)上(小于或等于)240mm,和/或在横向方向(y)上(小于或等于)175mm。

180、通路可以包括位于泵上游的油预分离器。

181、油预分离器可以与发动机结构(例如,齿轮箱)相邻地安装。

182、有利地,油预分离器的这种安装布置可以有助于改善发动机的封装。

183、通路可以在泵与齿轮箱中的孔口之间延伸。

184、有利地,该配置中的出口通路可以较短,从而减少了材料使用和成本。

185、孔口可以位于齿轮箱的面向前的壁中。

186、在液体燃料发动机中,孔口通常设置在用于将驱动力从齿轮箱传递到燃料注入泵这样的位置中,因此可以在无需重构发动机的情况下重新利用孔口。

187、孔口可以位于安装至发动机凸轮轴的凸轮齿轮(cam gear,凸轮传动装置)上方。

188、该位置可以使朝向孔口飞溅的润滑油的量最小化,并且因此使携带到泵中并且可能与排出气体一起排出的(润滑油的)量最小化。

189、通路可以终止于位于齿轮箱内的油预分离器中。

190、这进一步使流入泵中并且可能与排出气体一起排出的油最小化。

191、预分离器可以包括限定嘴部的抽取导管,该嘴部用于从齿轮箱抽取气体。预分离器可以包括与抽取导管的开口轴向间隔开并覆盖该开口的板。

192、已经发现该预分离器布置对于从排出气体中去除油是有效的。

193、板可以包括成角度部分,该成角度部分被布置成从轴向间隔位置延伸并终止于边缘处,该边缘至少与嘴部轴向对准或轴向交叠,并且边缘与嘴部横向间隔开。

194、已经发现该预分离器布置对于从排出气体中去除油是有效的。

195、板可以包括覆盖嘴部的平坦部分。成角度部分可以围绕平坦部分的周边延伸。

196、嘴部可以终止于向外翻的唇部。

197、已经发现该分离器布置对于从排出气体中去除油是有效的。

198、预分离器可以包括分流器,该分流器围绕抽取导管的至少一部分延伸,以使沿齿轮箱的壁向下流动的油转向远离抽取导管的开口。

199、板的直径或最小宽度与抽取导管的直径之间的比率可以在约4:1至2.5:1之间,例如约3:1。例如,板的直径可以为约66mm,抽取导管的直径为约22mm。板的成角度部分可以在与相邻壁(例如,分流器的壁)轴向间隔约5-6mm处终止。向外翻的唇部可以与对应的壁具有更大的间隔,例如至少8mm。唇部可以延伸超过抽取导管的内径约至少6mm,例如9mm,以限定至少2mm、例如4mm的唇部。

200、泵入口可以横向面向外。

201、已经发现这为泵提供了紧凑的配置。

202、泵可以包括叶轮。叶轮可以围绕叶轮旋转轴线旋转。

203、叶轮旋转轴线可以基本上沿发动机的纵向布置。

204、已经发现这为泵提供了紧凑的配置。

205、叶轮旋转轴线在发动机的正常操作定向上可以是基本上竖直的。

206、有利地,叶轮的该定向可以有助于油从泵中排出。

207、叶轮旋转轴线可以基本上平行于发动机的一个或多个气缸的轴线。

208、泵可以是侧通道泵。

209、泵可包括第一入口和第二入口,对应的第一涡流发生器和第二涡流发生器紧接在第一入口和第二入口的上游。

210、有利地,已经发现紧接在泵入口上游使用涡流发生器使得泵操作更有效。

211、泵可以包括在紧接在入口上游的导管中的基本上直角的流动转向部。

212、涡流发生器可以位于通路的端部处。

213、发动机还可以包括与泵流体流动连通并位于泵下游的油分离器。

214、提供油分离器以使得能够减少发动机的油消耗,这具有环境和成本益处。

215、油分离器可以纵向地位于齿轮箱的面向前的壁与泵之间。

216、该定位提供了油分离器和泵的紧凑布置,并且使互连管路(pipe-runs)的长度和复杂性最小化。

217、由泵和油分离器占据的空间范围的纵向尺寸可以小于或等于200mm。

218、油分离器可以包括气体出口。导管可以从气体出口延伸到齿轮箱中的单独腔室中。

219、使用齿轮箱的一部分作为出口进一步使管路(pipe runs)最小化,并且可能意味着发动机中产生的热量可以使液体冻结且限制气体流动的风险最小化。油分离器的定位使其靠近齿轮箱以容易地利用该腔室。

220、油分离器还可以包括油出口。导管可以从油出口延伸回到曲轴箱或齿轮箱。

221、有利地,该定位使油分离器靠近曲轴箱和齿轮箱放置,以实现从油出口的短管路。

222、泵可以是具有驱动马达(例如电驱动马达)的自给(self-contained,独立、自含式)单元。

223、该布置进一步使所需的空间范围最小化。

224、气态燃料可以是氢气。

225、氢气作为燃料的固有特性倾向于具有其可燃性下限被超越的更大风险,以及随之发生的高通风需求以避免这种情况发生。因此,本通风布置使得这能够以节省空间的方式实现,同时确保安全性。

226、发动机可以是氢气燃料内燃发动机。通风系统可以包括气旋式油分离器,该气旋式油分离器被布置成接收包括漏气的排出气体。气旋式油分离器可以被配置为使得通过其中的排出气体流形成涡流,由排出气体携带的油通过该涡流与排出气体分离。

227、有利地,为了降低待提供的排出气体中的油的浓度,使用气旋式油分离器并且由于油分离器作为无源部件,因此降低了系统的复杂性,并且避免了对外部电源的需要。由于与例如柴油发动机相比,气体燃料发动机具有固有的较高气体流量以将未燃烧的燃料保持在其可燃性下限以下,因此当用在气体燃料发动机中时气旋式油分离器特别有效。

228、气旋式油分离器可以包括具有截锥部分的腔室。截锥部分可以限定截锥部分纵向轴线。截锥部分可以包括顶点(apex,尖端)和远离顶点的顶盖(roof)。顶盖可以限定顶盖平面。气旋式油分离器可以包括分离器入口,排出气体通过该分离器入口被引入腔室中,该入口限定入口纵向轴线。入口纵向轴线可以被定向成与顶盖平面成非零角度。入口纵向轴线可以被定向成朝向顶点,使得流过入口的排出气体流朝向顶点被引导。

229、已经发现,气旋式油分离器的入口朝向分离器的顶点定向有利地改善了排出气体通过分离器的流动。

230、入口纵向轴线可以被定向成与所述顶盖平面成1°与45°之间的角度。

231、入口纵向轴线可以被定向成与所述顶盖平面成10°与35°之间的角度。

232、已经发现,入口以这些范围内的角度定向有利地引起涡流的改善,并且因此改善油与排出气体的分离。

233、分离器可以包括排出气体出口,排出气体通过该排出气体出口在涡流的下游离开腔室。

234、通风系统可以包括用于入口处的压力换能器的提取点和用于出口处的压力换能器的提取点。

235、提供用于入口处和出口处的压力换能器的提取点允许监测气旋式油分离器的入口和出口之间的压差。

236、入口压力换能器提取点和出口压力换能器提取点可以位于分离器的第一端处。

237、入口压力换能器提取点和出口压力换能器提取点一起位于分离器的第一端处允许更紧凑的布置,并且如果需要,更容易允许使用单个压力换能器。

238、入口压力换能器提取点和出口压力换能器提取点可以均限定换能器提取纵向轴线。换能器提取纵向轴线可以基本上彼此平行。

239、入口压力换能器提取点和出口压力换能器提取点彼此平行也有利地导致紧凑的布置。

240、入口压力换能器提取点和出口压力换能器提取点可以彼此相邻。

241、入口压力换能器提取点和出口压力换能器提取点彼此相邻再次有利地允许紧凑的布置。这在可用的空间范围有限的这种类型的系统中特别重要。

242、通风系统可以包括一个或多个压力换能器,用于确定入口处的排出气体的压力与气体出口处的排出气体的压力之间的差。

243、该换能器或每个换能器可以安装至分离器。

244、将该换能器或每个换能器安装至分离器有利地提供了紧凑的布置,并且可以减少所需的部件数量。

245、该换能器或每个换能器可以安装至远离分离器的部件。

246、因此,该换能器或每个换能器可以有利地安装至较少暴露于振动的部件。

247、腔室可以包括圆筒形部分,该圆筒形部分与截锥部分邻接并且限定圆筒形部分纵向轴线。圆筒形部分可以在顶点的远侧。气体出口可以包括在腔室内延伸的管。

248、管可以限定管纵向轴线。管纵向轴线可以与圆筒形部分纵向轴线成10°或更小的角度。

249、管纵向轴线可以与圆筒形部分纵向轴线成5°或更小的角度。

250、管纵向轴线可以基本上平行于圆筒形部分纵向轴线。

251、管纵向轴线可以与圆筒形部分纵向轴线同轴。

252、管可以是基本上圆筒形的管。

253、管外径可以在17mm至45mm的范围内。

254、具有该形状和尺寸的管改善了排出气体通过腔室的流动,并且有助于排出气体从腔室离开。特别地,管的外侧与腔室的圆筒形部分的内侧的对应形状改善了涡流。

255、管可以在腔室内延伸所述圆筒形部分的长度的四分之一与三分之一之间。

256、管可以在腔室内延伸所述腔室的长度的四分之一与三分之一之间。

257、有利地,管的该相对长度有助于排出气体从气旋式油分离器离开。

258、气体出口可以包括由腔室限定的出口孔口。出口孔口可以位于腔室的上端处,远离顶点。

259、出口孔口的该位置有利地辅助排出气体从腔室离开。

260、油分离器的截锥部分可以具有在30mm至80mm的范围内的最大内径。

261、截锥部分可以具有在50mm至200mm的范围内的高度。

262、已经发现气旋式油分离器是有效的,同时相对紧凑,如上述尺寸所示。因此,气旋式油分离器可以有利地安装在紧凑的空间范围中,同时提供油与排出气体的有效有用的分离。

263、截锥部分可以是正圆形截锥部分(right circular truncated cone portion)。

264、截锥部分可以是倾斜圆形截锥部分(oblique circular truncated coneportion)。

265、已经发现任一种圆锥形状均能提供有效的涡流。截锥部分的形状可以调整为适合可用的空间范围。

266、腔室可以包括圆筒形部分,该圆筒形部分与截锥部分邻接并且限定圆筒形部分纵向轴线。截锥部分可以由壁限定。壁与圆筒形部分纵向轴线的角度可以在0°至30°的范围内。

267、壁与圆筒形部分纵向轴线的最大角度可以在15°至30°的范围内。壁与圆筒形部分纵向轴线的最小角度可以在0°至25°的范围内。

268、截锥部分纵向轴线可以与圆筒形部分纵向轴线成0°至30°的角度。

269、已经发现这样的尺寸提供了有效的分离器,同时允许分离器装配到所需的相对小的空间范围中。

270、油分离器可以包括油出口。油出口可以位于顶点处。

271、油出口可以限定油纵向轴线。油出口纵向轴线可以与截锥部分纵向轴线成0°至45°的角度。

272、油出口的这种位置和角度允许油通过重力离开分离器,并因此返回到曲轴箱以重复使用。油出口的角度与截锥部分的角度允许分离器装配到所需的空间范围中,同时保持有效。

273、通风系统可以包括控制器,该控制器被布置成控制可变输出泵,从而控制排出气体的流量。

274、控制排出气体的流量允许在发动机的整个操作范围中将气体燃料的浓度控制为低于排出气体的可燃性下限。

275、控制器可以被配置为基于发动机的操作参数来控制泵的输出。

276、控制器可以被配置为基于负载/输出扭矩和/或发动机速度来控制泵的输出。

277、有利地,已经发现发动机速度和发动机扭矩都提供了对于流入曲轴箱中的漏气的流量的良好表示。

278、控制器可以被配置为控制所述泵,使得排出气体的最大流量处于1000rpm至2500rpm的发动机速度下。

279、控制器可以被配置为控制所述泵,使得排出气体的最大流量处于1100rpm至1400rpm的发动机速度下。

280、控制器可以被配置为控制所述泵,使得排出气体的最大流量处于1150rpm至1200rpm的发动机速度下。

281、对于本文所述类型的发动机,发动机的最大输出扭矩通常在该范围内的发动机速度下。

282、在流过油分离器的排出气体的流量为每升发动机排量至少30l/min的情况下,可以实现至少10倍的油浓度降低。

283、在流过油分离器的排出气体的流量为每升发动机排量至少60l/min的情况下,可以实现至少10倍的油浓度降低。

284、在流过油分离器的排出气体的流量为每升发动机排量至少30l/min时,可以实现至少20倍的油浓度降低。

285、在流过油分离器的排出气体的流量为每升发动机排量至少60l/min时,可以实现至少20倍的油浓度降低。

286、每升发动机排量的这种流量对于本文所述类型的发动机是典型的。

287、发动机排量可以在每缸0.75l至1.5升的范围内。

288、这种每缸发动机排量对本文所述的用于非公路/作业机器应用的这种类型发动机是典型的。

289、油分离器可以包括第一模制部分和第二模制部分。

290、有利地,油分离器可以模制成所需的形状和尺寸并且易于组装。

291、分离器可以由塑料材料制成。

292、塑料材料容易模制成所需的形状。

293、分离器可以由塑料材料和导电材料的复合材料制成。

294、有利地,这种复合材料允许部件的绝缘,同时仍然提供导电性,以避免连接至油分离器的部件之间的静电差。

295、发动机可以是氢气燃料内燃发动机。发动机可以包括发动机结构,该发动机结构至少包括气缸盖、缸体和曲轴箱。通风系统可以包括直接地或间接地安装至发动机结构的至少一个辅助部件。所述至少一个辅助部件可以由复合材料形成。复合材料可以具有塑料材料和导电材料,使得复合材料被配置为用于耗散电荷。

296、有利地,这种复合材料允许部件的绝缘,同时仍然提供导电性,以避免连接至油分离器的部件之间的静电差。因此降低了由静电放电产生火花的可能性。

297、所述至少一个辅助部件可以包括油预分离器、油分离器、歧管、导管和/或泵壳体。

298、用复合材料制造一个或多个这些部件改善了导电性,同时提供了绝缘,因此降低了产生火花的可能性。

299、复合材料可以是导电材料嵌入在塑料材料内。

300、这种材料可以被模制以提供所需的部件。这种材料具有所需程度的固有导电性,同时提供绝缘。有利地,不需要另外的步骤来提供导电性。

301、复合材料可以包括20%与40%之间的导电材料。

302、复合材料可以包括25%与35%之间的导电材料。

303、复合材料可以包括基本上30%的导电材料。

304、已经发现这种百分比范围的导电材料提供了所需的导电性,同时还提供了绝缘。

305、导电材料可以由股线形成,例如,其中,导电材料是丝状(filamentary)或导线部分(wire portion)。

306、导电材料(诸如碳纤维)可以以这种股线形式嵌入塑料材料中以提供复合材料。

307、导电材料可以是粉末的形式。

308、对于诸如例如石墨的导电材料,粉末形式可以有利地用于将导电材料嵌入塑料材料内。

309、塑料材料可以至少部分地涂覆有导电材料。

310、塑料材料可以在其内表面处至少部分地涂覆有导电材料。

311、至少部分地涂覆的塑料材料提供了提供导电性以及绝缘性的替代手段。

312、导电材料可以是碳纤维。

313、导电材料可以是石墨。

314、导电材料可以是金属导电材料。

315、一系列导电材料可以嵌入塑料材料内或用于涂覆塑料材料以提供复合材料。

316、通风系统可以在整个通风系统中具有电连续性。

317、有利地,降低了由于静电放电而产生火花的可能性。

318、内燃发动机可以包括电导率(electrical conductivity,导电性)监测系统,该电导率监测系统被配置为监测通风系统的电导率。

319、电导率监测系统可以包括至少一个传感器。

320、提供电导率监测系统有利地允许监测整个系统的电导率,使得如果在系统中的某个点处出现静电电荷积聚并且产生火花的可能性增加,则可以提供警告。

321、根据本教导的第二方面,提供了一种用于包括曲轴箱的内燃发动机的曲轴箱通风系统,该系统可选地包括:入口,用于供应通风气体以稀释从发动机的一个或多个燃烧室进入曲轴箱的漏气;和/或电动泵(electrically driven pump,电力驱动泵),用于将气体移动通过系统到达出口;和/或泵控制系统,用于根据发动机漏气产生水平来调节通过系统的气体流量,以将可燃漏气的浓度保持在可燃性下限以下;和/或油分离器,用于从出口上游的漏气中去除油;和/或压差测量装置,用于泵控制和/或系统诊断和/或系统功能监测。

322、泵可以位于曲轴箱下游的系统中,以便在曲轴箱中产生相对于大气压的负压。

323、泵可以位于曲轴箱上游的系统中,以便在曲轴箱中产生相对于大气压的正压。

324、出口可以与通向发动机的一个或多个燃烧室的空气入口流体流动连通,使得包括通风气体和漏气的排出气体被引入到空气入口中。

325、出口可以将包括通风气体和漏气的排出气体释放到大气。

326、泵控制系统可以包括控制器,该控制器被配置为从发动机的一个或多个确定的操作参数中导出漏气产生水平。

327、所述一个或多个确定的操作参数可以包括发动机速度和发动机扭矩中的一个或多个。

328、控制器可以被配置为基于所述一个或多个确定的操作参数来确定设定点泵输出,并且将泵的输出控制为基本上对应于设定点泵速度。

329、控制器可以被配置为基于曲轴箱下游的排出气体或曲轴箱上游的通风气体的设定点流量或者基于表示曲轴箱下游的排出气体或曲轴箱上游的通风气体的流量的设定点参数来控制泵输出。

330、压差测量装置可以被布置成测量油分离器上的压差。

331、泵可以是侧通道泵。

332、侧通道泵可以具有第一入口和第二入口,并且第一涡流发生器和第二涡流发生器可以紧邻相应的第一入口和第二入口的上游设置。

333、曲轴箱通风系统还可以包括通风路径,该通风路径包括在入口与曲轴箱之间延伸的流入部分。流入部分可以从入口经由气缸盖延伸到曲轴箱。

334、流入部分可以包括气缸盖和/或曲轴箱中的一个或多个气流通路,用于将通风空气从气缸盖输送到曲轴箱。

335、流入部分可以包括横跨曲轴箱分布的多个气流通路。

336、曲轴箱通风系统还可以包括安装至气缸盖的摇杆盖。通风路径可以穿过摇杆盖到达气缸盖。

337、出口可以包括通风路径的流出部分,并且流出部分的部段可以被布置在发动机的齿轮箱、缸体、气缸盖和摇杆盖中的一个或多个中。

338、流出部分可以终止于发动机的一个或多个气缸上方。

339、油分离器可以是气旋式油分离器。

340、油分离器可以包括具有截锥部分的室。截锥部分可以限定截锥部分纵向轴线。截锥部分可以包括顶点和远离顶点的顶盖。顶盖可以限定顶盖平面。油分离器可以包括分离器入口,排出气体通过该分离器入口被引入到室中。入口可以限定入口纵向轴线。入口纵向轴线可以相对于顶盖平面以非零角度定向。入口纵向轴线可以朝向顶点定向,使得通过入口的排出气体流被引导朝向顶点。

341、曲轴箱通风系统还可以包括位于油分离器上游的油预分离器。

342、油预分离器可以安装至曲轴箱的壁。

343、发动机还可以包括齿轮箱,并且油预分离器可以安装至齿轮箱的壁。

344、油预分离器可以包括用于通过曲轴箱的壁或齿轮箱的壁从曲轴箱或齿轮箱抽取气体的嘴部。油预分离器可以包括板,所述板与嘴部轴向间隔开并覆盖嘴部。

345、泵可以被定位在油分离器的上游和油预分离器的下游。

346、曲轴箱通风系统还可以包括发动机结构。发动机结构可以至少包括曲轴箱、缸体和齿轮箱。泵可以被定位成与发动机结构相邻。出口通路可以包括导管,该导管从曲轴箱和齿轮箱之一延伸到泵。

347、泵可以被定位成在齿轮箱的前方与发动机结构的一侧相邻,例如与缸体的一侧相邻。

348、齿轮箱可以横向延伸比至少缸体更大的距离。泵可以被至少部分地定位在由齿轮箱前方的虚拟纵向投影限定的空间范围内。

349、泵可以完全安装在该范围内。

350、泵可以占据这样的空间范围:在纵向方向(x)上小于或等于200mm,和/或在竖直方向(z)上(小于或等于)240mm,和/或在横向方向(y)上(小于或等于)175mm。

351、曲轴箱通风系统可以包括由复合材料形成的至少一个部件。复合材料可以由塑料材料和导电材料构成,使得复合材料被配置用于耗散电荷。

352、根据本教导的第三方面,提供了一种氢气燃料内燃发动机,其包括根据第二方面的曲轴箱通风系统。

353、根据本教导的第四方面,提供了一种控制从气体燃料内燃发动机的曲轴箱输送的排出气体的流量的方法,排出气体包括气体燃料,发动机包括泵,该泵被布置成将排出气体从曲轴箱输送到出口,所述方法包括以下步骤:

354、确定发动机的一个或多个操作参数;以及可选地

355、基于所述一个或多个确定的操作参数来控制泵输出。

356、所述方法还可以包括以下步骤:

357、确定表示曲轴箱下游的排出气体或曲轴箱上游的通风气体的流量的实际参数;

358、基于所述一个或多个确定的操作参数来确定表示曲轴箱下游的排出气体或曲轴箱上游的通风气体的流量的设定点参数;以及

359、控制所述泵输出,使得表示流量的实际参数基本上对应于表示流量的设定点参数。

360、根据本教导的第五方面,提供了一种泵组件,该泵组件包括:

361、侧通道泵,包括:

362、壳体,包括第一入口、第二入口和出口;以及

363、叶轮,能够在壳体内围绕旋转轴线旋转,以便使入口处的流体移动到出口;

364、其中,第一入口和第二入口被布置在叶轮的旋转平面的任一侧,其中,泵组件还包括与入口流体连通的涡流发生器。涡流发生器可以被配置为在分别移动到第一入口和第二入口中的流体中产生至少第一反向涡流和可选地第二反向涡流。如果有两个涡流,则这些涡流可以是反向旋转涡流。

365、有利地,在移动到泵的第一入口和第二入口中的流体中产生反向旋转涡流可以有助于提高泵的效率,因为可以减少泵用于在从入口移动到出口的流体中引起反向旋转涡流所需的功。

366、涡流发生器可以包括被配置为分别产生第一涡流和第二涡流的第一涡流腔室和第二涡流腔室。涡流发生器可以包括与涡流腔室流体连通的入口。涡流发生器可以被配置为使得流体分别经由第一涡流腔室和第二涡流腔室从入口行进到泵的第一入口和第二入口。

367、有利地,涡流发生器的这种配置使得能够从在入口处接收的单个流体流中产生第一涡流和第二涡流。

368、涡流发生器可以被配置为使得第一涡流腔室和第二涡流腔室接收来自入口的周向入口流。

369、有利地,涡流发生器的这种配置可以使得涡流腔室能够在不需要任何移动部件的情况下产生第一涡流和第二涡流。

370、涡流发生器可以包括第一出口和第二出口,所述第一出口和第二出口将相应的第一涡流腔室和第二涡流腔室流体地连接到泵的相应的第一入口和第二入口。涡流发生器可以被配置为使得第一涡流和第二涡流分别行进通过第一出口和第二出口。

371、有利地,第一出口和第二出口可以使得第一涡流和第二涡流能够在进入泵的相应入口之前分离。

372、出口可以基本上正交于周向入口流的方向。

373、有利地,出口的这种配置可以有助于使得流入到泵的相应入口中的第一涡流和第二涡流的强度最大化。

374、第一涡流腔室和第二涡流腔室中的每一个均可以基本上是碗形的。

375、有利地,涡流腔室的这种配置可以有助于使得其中产生的第一涡流和第二涡流的强度最大化。

376、涡流发生器可以包括第一涡流腔室和第二涡流腔室共用的壁,该壁被成形为将从入口朝向壁流动的流体分成对应于第一涡流和第二涡流的两个反向旋转涡流。

377、有利地,涡流发生器的这种配置可以使得涡流腔室能够在不需要任何移动部件的情况下产生第一涡流和第二涡流。

378、壁可以包括经由脊形部分接合的两个弓形部分。脊形部分的顶点可以划分第一涡流腔室和第二涡流腔室。

379、第一入口和第二入口可以彼此相邻。

380、有利地,泵的这种配置可以有助于最小化涡流发生器的尺寸。

381、涡流发生器可以安装至泵的壳体。

382、有利地,将涡流发生器安装至泵使得能够预组装泵组件。

383、叶轮可以经由电动马达旋转。

384、有利地,使叶轮经由电动马达旋转可以有助于精确地控制叶轮的速度。

385、根据本教导的第六方面,提供了一种作业机器,该作业机器包括根据第一方面的发动机。

386、作业机器可以被配置为当监测系统提供警报输出时向作业机器的操作员产生视觉和/或听觉警告。

387、有利地,发动机的这种配置可以有助于防止曲轴箱中的气体燃料的浓度升高到其可燃性下限以上。

388、根据本教导的第七方面,提供了一种气旋式油分离器,该气旋式油分离器被配置为在其入口部分与出口部分之间行进的气体中形成涡流,以降低其中的油的浓度,气旋式油分离器在入口部分与出口部分之间产生压降。入口部分可以包括用于压力换能器的压力提取点,并且出口部分可以包括用于压力换能器的压力提取点,使得可以确定压差。

389、根据本教导的第八方面,提供了一种内燃发动机,该内燃发动机能够以根据第一方面作为气体燃料(例如氢气动力发动机)的第一配置和作为液体燃料(例如柴油或汽油动力发动机)的第二配置中的选定一种操作。在第二种配置中,取代用于从曲轴箱排出包括通风气体和漏气的排出气体的泵,将燃料注入泵安装成与发动机结构相邻,位于原本由用于输送排出气体的泵占据的空间中。

390、通过为可配置成与气体燃料和液体燃料一起使用的内燃发动机提供这样的空间,所述空间供液体燃料所需的燃料注入泵使用,但是燃料注入泵对于气体燃料来说冗余,因而替代地所述空间供曲轴箱通风泵使用,因此可以使零件库存最小化,两种发动机可以潜在地构建在同一生产线上,和/或在作业机器上需要同一安装空间,从而节省成本。

391、在齿轮箱的壁中可以设置孔口,用于在第一配置中将导管连接到泵以输送排出气体,并且在第二配置中用于从齿轮箱到燃料注入泵的驱动。

392、将孔口设置于在两种配置中都有用的单个位置中可以进一步简化发动机的构造。

393、根据本教导的第九方面,提供了一种用于安装在内燃发动机的油和气体容纳腔室内的油预分离器。预分离器可以包括:抽取导管,限定用于通过腔室的壁从腔室中抽取气体的嘴部;并且可以包括板,所述板与嘴部轴向间隔开并覆盖嘴部。

394、使用预分离器使得向下游流动且可能与排出气体一起排出的油最小化。

395、板可以包括成角度部分,该成角度部分被布置成从轴向间隔位置延伸并终止于边缘处,该边缘至少与嘴部轴向对准或轴向交叠。边缘可以与嘴部横向间隔开。

396、已经发现该布置在从气体中分离油方面特别有效。

397、板可以包括覆盖嘴部的平坦部分。成角度部分可以围绕平坦部分的周边延伸。

398、嘴部可以终止于向外翻的唇部。

399、这进一步增强了油与排出气体的分离。

400、预分离器可以包括分流器,该分流器围绕抽取导管的至少一部分延伸,以使沿腔室的壁向下流动的油转向远离抽取导管的嘴部。

401、这进一步增强了油与排出气体的分离。

402、板的直径或最小宽度与抽取导管的直径之间的比率可以在约4:1至2.5:1之间,例如约3:1。

403、已经发现该布置在从排出气体中分离油方面是有效的。

404、板的成角度部分可以终止于在轴向上距相邻壁(例如,分流器的壁)约5-6mm处。

405、与成角度部分相比,向外翻的唇部距对应壁可以具有更大的间隔,例如至少8mm。

406、向外翻的唇部可以横向突出至少2mm,例如约4mm。

407、根据本教导的第十方面,提供了一种用于安装在氢气动力内燃发动机的油和气体容纳腔室内的油预分离器。所述预分离器包括抽取导管和挡板装置,所述抽取导管限定用于从腔室抽取排出气体的嘴部。

408、预分离器可以被配置为在内燃发动机的每升排量至少30l/min的流量下,例如在30l/min-80l/min的流量下,将排出气体中的油浓度降低至少2.5倍,优选地降低至少4倍。

409、根据本教导的第十一方面,提供了一种用于安装在氢气内燃发动机曲轴箱通风系统的排出气体的流出路径中的油分离系统。所述油分离系统包括根据第九方面的油预分离器和位于预分离器下游的气旋式油分离器。

410、预分离器和分离器可以将分离器下游的排出气体流动路径中的油携带减少至小于或等于发动机操作的1g/hr、可选地小于或等于发动机操作的0.5g/hr。

411、根据本教导的第十二方面,提供了一种用于被配置为从曲轴箱中排出包含在其内的漏气的曲轴箱通风系统的气旋式油分离器,该分离器用于接收包括漏气的排出气体,并且该分离器被配置为使得通过其的排出气体流形成涡流,通过该涡流,由排出气体携带的油与排出气体分离。油分离器可以包括具有截锥部分的腔室,其中截锥部分限定截锥部分纵向轴线。截锥部分的最大内径可以在30mm至80mm的范围内。

412、有利地,为了降低待提供的排出气体中的油的浓度,使用气旋式油分离器且由于油分离器作为无源部件,因此降低了系统的复杂性,并且避免了对外部电源的需要。由于与例如柴油发动机相比气体燃料发动机具有较高的气体流量,因此当用在气体燃料发动机中时气旋式油分离器特别有效。

413、在示例性实施例中,截锥部分包括顶点和远离顶点的顶盖,其中顶盖限定顶盖平面。气旋式油分离器包括分离器入口,排出气体通过该分离器入口被引入腔室中,入口限定入口纵向轴线。入口纵向轴线被定向成与顶盖平面成非零角度,并且其中入口纵向轴线被定向成朝向顶点,使得流过入口的气体流朝向顶点被引导。

414、已经发现,气旋式油分离器的入口朝向分离器的顶点定向有利地改善排出气体通过分离器的流动。

415、在示例性实施例中,气旋式油分离器的入口纵向轴线被定向成与所述平面成1°与45°之间的角度。

416、在示例性实施例中,入口纵向轴线被定向成与所述平面成10°与35°之间的角度。

417、已经发现,入口以这些范围内的角度定向有利地引起涡流的改善,并且因此改善油与排出气体的分离。

418、在示例性实施例中,气旋式油分离器包括气体出口,排出气体通过该气体出口在涡流的下游离开腔室。

419、在示例性实施例中,腔室的气旋式油分离器包括圆筒形部分,该圆筒形部分与截锥部分邻接并且限定圆筒形部分纵向轴线,其中圆筒形部分在顶点的远侧。气体出口包括在腔室内延伸的管。

420、在示例性实施例中,管限定管纵向轴线,并且管纵向轴线与圆筒形部分纵向轴线成10°或更小的角度。

421、在示例性实施例中,管纵向轴线与圆筒形部分纵向轴线成5°或更小的角度。

422、在示例性实施例中,管纵向轴线基本上平行于圆筒形部分纵向轴线。

423、在示例性实施例中,管纵向轴线与圆筒形部分纵向轴线同轴。

424、在示例性实施例中,管是基本上圆筒形的管。

425、在示例性实施例中,管外径在17mm至45mm的范围内。

426、具有该形状和尺寸的管改善了排出气体通过腔室的流动,并且辅助排出气体从腔室离开。特别地,管的外侧和室的圆筒形部分的内侧的对应形状改善了涡流。

427、在示例性实施例中,管在腔室内延伸所述圆筒形部分的长度的四分之一与三分之一之间。

428、在示例性实施例中,管在腔室内延伸所述腔室的长度的四分之一与三分之一之间。

429、有利地,管的该相对长度有助于排出气体从气旋式油分离器离开。

430、在示例性实施例中,气旋式油分离器的气体出口包括由所述腔室限定的出口孔口,并且出口孔口位于所述腔室的上端处,远离顶点。

431、出口孔口的该位置有利地辅助排出气体从腔室离开。

432、在示例性实施例中,气旋式油分离器的任一个分离器截锥部分的高度在50mm至200mm的范围内。

433、已经发现气旋式油分离器是有效的,同时相对紧凑,如上述尺寸所示。因此,气旋式油分离器可以有利地安装在紧凑的空间范围中,同时提供油与排出气体的有效有用的分离。

434、在示例性实施例中,气旋式油分离器的截锥部分是正圆形截锥部分。

435、在示例性实施例中,截锥部分是倾斜圆形截锥部分。

436、已经发现任一种圆锥形状均能提供有效的涡流。截锥部分的形状可以调整为适合可用的空间范围。

437、在示例性实施例中,所述气旋式油分离器的任一个腔室包括圆筒形部分,该圆筒形部分与截锥部分邻接并且限定圆筒形部分纵向轴线,其中截锥部分由壁限定,并且其中壁与圆筒形部分纵向轴线的角度在0°至30°的范围内。

438、在示例性实施例中,壁与圆筒形部分纵向轴线的最大角度在15°至30°的范围内,并且壁与圆筒形部分纵向轴线的最小角度在0°至25°的范围内。

439、在示例性实施例中,截锥部分纵向轴线与圆筒形部分纵向轴线成0°至30°的角度。

440、已经发现这样的尺寸提供了有效的分离器,同时允许分离器安装到所需的相对小的空间范围中。

441、在示例性实施例中,气旋式油分离器包括油出口,并且油出口位于顶点处。

442、在示例性实施例中,油出口限定油出口纵向轴线,并且油出口纵向轴线与截锥部分纵向轴线成0°至45°的角度。

443、油出口的这种位置和角度允许油通过重力离开分离器,并因此返回到槽(sump,底壳)以重复使用。油出口的角度与截锥部分的角度允许分离器装配到所需的空间范围中,同时保持有效。

444、在示例性实施例中,分离器的气旋式油分离器包括第一模制部分和第二模制部分。

445、有利地,油分离器可以模制成所需的形状和尺寸并且易于组装。

446、在示例性实施例中,分离器由塑料材料制成。

447、塑料材料容易模制成所需的形状。

448、在示例性实施例中,分离器由塑料材料和导电材料的复合材料制成。

449、有利地,这种复合材料允许部件绝缘,同时仍然提供导电性,以避免连接至油分离器的部件之间的静电差。

450、在示例性实施例中,在流过油分离器的排出气体的流量为每升发动机排量至少30l/min的情况下,实现了至少10倍的油浓度降低。

451、在示例性实施例中,在流过油分离器的排出气体的流量为每升发动机排量至少60l/min的情况下,实现了至少10倍的油浓度降低。

452、在示例性实施例中,在流过油分离器的排出气体的流量为每升发动机排量至少30l/min的情况下,实现了至少20倍的油浓度降低。

453、在示例性实施例中,在流过油分离器的排出气体的流量为每升发动机排量至少60l/min的情况下,实现了至少20倍的油浓度降低。

454、流量可以在每升发动机排量30l/min至80l/min的范围内,在该流量下,实现了至少10倍、可选地至少20倍的油浓度降低。

455、每升发动机排量的这种流量对于本文所述类型的发动机是典型的。

456、在流过分离器的排出气体的流量为至少130l/min;可选地,在260l/min的流量下,可以实现至少10倍的油浓度降低;可选地,可以实现至少20倍的油浓度降低。

457、根据本教导的第十三方面,提供了一种电导率监测系统,其被配置为监测根据第一方面的内燃发动机的通风系统的电导率。

458、根据本教导的第十四方面,提供了一种气体燃料内燃发动机,其包括根据第五方面的泵组件。

459、发动机可以包括根据第五方面的泵组件中的至少两个。

460、叶轮的旋转轴线可以被布置成在发动机的正常操作定向上是基本竖直的。

461、有利地,叶轮的该定向可以辅助油从泵排出。

462、叶轮的旋转轴线可以基本上平行于发动机的一个或多个气缸的轴线。

463、应当理解,第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十、第十一、第十二、第十三和/或第十四方面的特征可以与其他方面的特征组合。

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