專利名稱：用于從發(fā)動(dòng)機(jī)竄漏氣體提取油的空氣-油分離器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大致涉及可以用于從發(fā)動(dòng)機(jī)竄漏氣體提取油的空氣-油分離器。
背景技術(shù)：
在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行期間，燃燒氣體可以在汽缸和對(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竄漏氣體，且常常包括進(jìn)入空氣、未燃燃料、排氣、油霧、和/或水蒸氣。在使曲軸箱通風(fēng)和使竄漏氣體再循環(huán)到發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣側(cè)的努力中，可以使用曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)(PCV)系統(tǒng)
發(fā)明內(nèi)容

一種發(fā)動(dòng)機(jī)組件包括發(fā)動(dòng)機(jī)和進(jìn)氣組件。發(fā)動(dòng)機(jī)限定出燃燒腔室和曲軸箱，進(jìn)氣組件包括進(jìn)氣歧管，所述進(jìn)氣歧管與燃燒腔室流體連通?？諝?油分離器可以與發(fā)動(dòng)機(jī)ー起設(shè)置，并可以限定出分離器容積體、入口和出口，其中入口和出口中的每ー個(gè)可以與分離器容積體流體連通?？諝?油分離器的入口可以設(shè)置為與曲軸箱流體連通，空氣-油分離器的出ロ可以設(shè)置為與進(jìn)氣歧管流體連通?？諝?油分離器進(jìn)一歩包括內(nèi)表面，所述內(nèi)表面鄰接并圍繞分離器容積體，且內(nèi)表面具有大于約75微米的表面粗糙度(Ra)。在另ー實(shí)施例中，內(nèi)表面可以具有大于約125微米的表面粗糙度(Ra)?？諝?油分離器可以進(jìn)一歩包括至少ー個(gè)擋板，所述擋板從分離器的內(nèi)表面延伸到分離器容積體中。擋板可以類似地具有大于約75微米的表面粗糙度(Ra)。發(fā)動(dòng)機(jī)可以還包括發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、汽缸頭、油底盤、和汽缸頭蓋，且空氣-油分離器可以布置在由汽缸頭和汽缸頭蓋部分地限定的容積體內(nèi)。進(jìn)氣組件可以包括與進(jìn)氣歧管流體連通的節(jié)流閥。節(jié)流閥可以配置為選擇性地控制進(jìn)入到進(jìn)氣歧管中的空氣流。另外，進(jìn)氣組件可以包括空氣清潔器，所述空氣清潔器與節(jié)流閥流體連通并位于節(jié)流閥的上游。為了將新鮮空氣提供至曲軸箱，通氣管可以流體地聯(lián)接在進(jìn)氣組件和曲軸箱之間，其中通氣管可以起作用，以允許空氣從進(jìn)氣組件穿過進(jìn)入曲軸箱。通氣管可以包括止回閥，所述止回閥起作用以禁止空氣從曲軸箱穿過進(jìn)入進(jìn)氣組件。本發(fā)明的上述特征和優(yōu)勢及其他特征和優(yōu)勢將從用于實(shí)施本發(fā)明的最佳模式的以下詳細(xì)描述連同附圖時(shí)顯而易見。


圖I是包括空氣-油分離器的發(fā)動(dòng)機(jī)組件的示意圖。
具體實(shí)施例方式參考附圖，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I示意性地示出發(fā)動(dòng)機(jī)組件10，該發(fā)動(dòng)機(jī)組件10可以包括發(fā)動(dòng)機(jī)12和進(jìn)氣組件13。進(jìn)氣組件13可以包括，例如，進(jìn)氣歧管14、節(jié)流閥16、和空氣過濾器18，其中節(jié)流閥16配置為選擇性地控制空氣過濾器18和進(jìn)氣歧管14之間的空氣流動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)12可以包括發(fā)動(dòng)機(jī)缸體20、汽缸頭22、油底盤24、和發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸頭蓋26。發(fā)動(dòng)機(jī)缸體20可以限定出多個(gè)汽缸孔28(示出了其中ー個(gè)汽缸孔)，每ー個(gè)汽缸孔28具有布置在其中的往復(fù)運(yùn)動(dòng)式活塞30。多個(gè)汽缸孔28可以以任何合適的方式設(shè)置，諸如但不限干，V型發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)置、直列式發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)置、和水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)置，以及使用頂置凸輪和缸體中凸輪配置兩者。汽缸頭22和發(fā)動(dòng)機(jī)缸體20以及往復(fù)式活塞30可以配合以限定出每ー個(gè)相應(yīng)汽缸孔28的燃燒腔室32。另外，汽缸頭22可以提供一個(gè)或多個(gè)進(jìn)氣通道34和排氣通道36，所述進(jìn)氣通道34和排氣通道36與燃燒腔室32選擇性地流體連通。進(jìn)氣通道34可以用于將空氣/燃料混合物從進(jìn)氣歧管14傳送到燃燒腔室32。在空氣/燃料混合物燃燒之后(諸如當(dāng)被來自火花塞38的火花點(diǎn)燃吋)，排氣通道36可以將排氣運(yùn)送出燃燒腔室32。在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行期間，活塞30的進(jìn)氣沖程可以抽取進(jìn)入空氣40通過空氣過濾器18、節(jié)流閥16、進(jìn)氣歧管14和進(jìn)氣通道34，并進(jìn)入燃燒腔室32。在活塞30的動(dòng)カ沖程期間， 在空氣/燃料混合物點(diǎn)火之后，一部分燃燒氣體可以在活塞30和發(fā)動(dòng)機(jī)缸體20之間穿過(即，竄漏氣體42)，并進(jìn)入曲軸箱44 (曲軸箱44由油底盤24和發(fā)動(dòng)機(jī)缸體20大致限定)。由于竄漏氣體42包括一定量的未燃燃料和燃燒產(chǎn)物，可能希望避免使這些氣體積聚在曲軸箱44內(nèi)。因此，進(jìn)入空氣40 (在經(jīng)由空氣過濾器18過濾后)可以經(jīng)由與曲軸箱入口端ロ 46聯(lián)接的通氣管45提供，以將竄漏氣體42從曲軸箱44清除。曲軸箱44內(nèi)的進(jìn)入空氣40和竄漏氣體42可以隨后經(jīng)由曲軸箱出ロ端ロ 48排出。由于發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)、車輛的運(yùn)動(dòng)、活塞30的往復(fù)運(yùn)動(dòng)、和/或曲軸52的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，保持在曲軸箱44內(nèi)的油50可在曲軸箱44的整個(gè)容積內(nèi)潑濺、起泡沫、霧化、成薄霧和/或噴濺。該霧化的/顆?；挠?0可以隨后連同進(jìn)入空氣40和竄漏氣體42 —起經(jīng)由曲軸箱出口端ロ 48被抽出曲軸箱44。為了防止該油抽到進(jìn)氣歧管14中和返回進(jìn)入燃燒腔室32，可以使排出的竄漏氣體42穿過空氣-油分離器60，所述空氣-油分離器60可以特別配置為從流動(dòng)的氣體中分離和移除油50?？諝?油分離器60可以限定出分離器容積體61，并可以進(jìn)ー步限定出入口 62和至少ー個(gè)出口 64，所述入口 62和出口 64每ー個(gè)都與分離器容積體61流體連通?？諝?油分離器60可以位于靠近發(fā)動(dòng)機(jī)12或在發(fā)動(dòng)機(jī)12內(nèi)，例如在汽缸頭蓋26內(nèi)。在實(shí)施例中，空氣-油分離器60可以包括鑄鋁或注模的部件，并可以布置在由汽缸頭蓋26限定的容積體內(nèi)。在另ー實(shí)施例中，空氣-油分離器60可以是汽缸頭蓋26的完全集成部分。在又一實(shí)施例中，空氣-油分離器60可以位于遠(yuǎn)離汽缸頭蓋26之處，諸如在曲軸箱44內(nèi)、在汽缸頭22內(nèi)、或在發(fā)動(dòng)機(jī)外部。至空氣-油分離器60的入ロ 62可以與曲軸箱出ロ端ロ 48流體連通，諸如通過合適的溝道或管66。溝道或管66可以是例如發(fā)動(dòng)機(jī)12內(nèi)的孔或溝道，或可以是例如在曲軸箱44和分離器入口 62之間延伸的耐熱管。ー個(gè)或多個(gè)出口 64可以與空氣進(jìn)氣組件13流體連通，以允許曲軸箱44的竄漏氣體42經(jīng)由進(jìn)氣歧管14重新進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)12?？諝?油分離器60可以包括一個(gè)或多個(gè)排放道(未示出)，所述排放道可以允許從穿過的空氣中抽取的油流回到曲軸箱44中。分離器60可以進(jìn)ー步包括ー個(gè)或多個(gè)直立擋板(例如，擋板68)或鰭狀物，其可以幫助將油從空氣中分離，諸如通過改變流動(dòng)方向，或通過建立沿流動(dòng)路徑變化的壓力。這樣，顆?；偷膽T性可以使得油與分離器60的壁或擋板68中的一個(gè)碰撞。一旦與壁接觸,油的表面張カ可以使其依附在壁上,并可以之后朝向排放道排出(經(jīng)由重力)。盡管圖I中示意性地示出的空氣-油分離器60僅具有單個(gè)腔室，但實(shí)際上分離器60可以包括多個(gè)腔室，所述腔室可以通過各個(gè)流動(dòng)約束和/或流動(dòng)擴(kuò)張?zhí)卣鞑窟B結(jié)。在運(yùn)行期間，當(dāng)節(jié)流閥16部分地阻塞進(jìn)入空氣流40吋，發(fā)動(dòng)機(jī)12可以在進(jìn)氣歧管14中產(chǎn)生真空壓力。該真空壓カ可以從曲軸箱44抽取竄漏氣體42通過空氣-油分離器60，并進(jìn)入進(jìn)氣歧管14。進(jìn)氣歧管14可以通過對(duì)應(yīng)的通風(fēng)管路72與分離器60的出口端ロ 64聯(lián)接。為了防止竄漏氣體42直接進(jìn)入空氣進(jìn)入系統(tǒng)，諸如在跨節(jié)流閥16沒有顯著壓カ梯度存在的敞開節(jié)流閥條件下，止回閥74可以與通氣管45 —起設(shè)置在管路中。還可以將ー個(gè)或多個(gè)噴嘴或閥(未示出)沿通風(fēng)管路72設(shè)置，并可以用于在各種發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行條件下提供大致上恒定的流動(dòng)。如可意識(shí)到的，該系統(tǒng)可以適于用在各種汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中，諸如渦輪增壓式、增壓運(yùn)行式、汽油式、和/或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。因此，各種閥配置和 /或出ロ端ロ 64或通風(fēng)布置可以用于確保大致恒定的空氣流穿過分離器60。盡管跨空氣-油分離器60的大的壓降可以在促進(jìn)有效的空氣-油分離中有益，但這可能在一些發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)中由于在進(jìn)氣歧管14處的潛在有限量的真空壓カ而不可行。這樣，可能希望使跨分離器60的總壓降保持小于約100帕斯卡。如在此使用的，壓降可以計(jì)算為經(jīng)由入口 62進(jìn)入分離器60的氣體的絕對(duì)壓力和通過出口 64離開的氣體的絕對(duì)壓力之間的差值。為了提高分離器60的效率同時(shí)最小化跨分離器60的壓カ梯度，空氣-油分離器60的內(nèi)表面80(8卩，圍繞/面向/鄰接分離器容積體61和配置為接觸竄漏氣體42的表面)可以紋理化具有粗糙表面光潔度。例如，大于約75-125微米的表面粗糙度Ra可以設(shè)置在所有內(nèi)表面80上，以促進(jìn)顆?；蛷牧鲃?dòng)的竄漏氣體的有效分離。如本領(lǐng)域中已知的，粗糙度Ra是經(jīng)測量的絕對(duì)表面幅度減去經(jīng)計(jì)算的平均表面幅度在幅度的統(tǒng)計(jì)采樣上的算術(shù)平均值。在ー種配置中，鄰接分離器容積體61的所有表面80，包括任何設(shè)置的擋板68的面向外的表面，可以紋理化有大于約75-125微米的表面粗糙度Ra。在另ー種配置中，僅鄰接分離器容積體61的表面80的子集可以紋理化有大于約75-125微米的表面粗糙度RA。盡管通常希望保持光滑的表面光潔度(例如，小于約10微米)以促進(jìn)高效的層流的空氣流，通過紋理化分離器容積體61的內(nèi)表面80，空氣-油分離器60的效率可以由于壁的増加的表面積、在邊界層氣流中產(chǎn)生的増加的表面湍流、和/或增加數(shù)量的用于空中和/或顆?；透竭B到其的成核位置而改迸。例如，實(shí)驗(yàn)測試數(shù)據(jù)已顯示，當(dāng)表面粗糙度Ra從小于約10微米(即光滑)増加到約100微米(即粗糙)時(shí)，分離效率有約20%的改進(jìn)。盡管已經(jīng)對(duì)執(zhí)行本發(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、豎直或水平)僅用于識(shí)別目的，以幫助讀者理解本發(fā)明，且不產(chǎn)生限制，特別是對(duì)于本發(fā)明的位置、取向或使用的限制。目的是，包含在上述描述或附圖中所示的所有事物應(yīng)該解釋為僅說明性且非解釋為限制性。
權(quán)利要求
1.ー種發(fā)動(dòng)機(jī)組件，包括 發(fā)動(dòng)機(jī)，限定出燃燒腔室和曲軸箱； 進(jìn)氣組件，包括進(jìn)氣歧管，所述進(jìn)氣歧管與燃燒腔室流體連通；和 空氣-油分離器，限定出分離器容積體并進(jìn)ー步限定出與所述分離器容積體流體連通的入口和出口，空氣-油分離器的入ロ與曲軸箱流體連通，空氣-油分離器的出ロ與進(jìn)氣歧管流體連通；且 其中，空氣-油分離器包括內(nèi)表面，所述內(nèi)表面鄰接并圍繞分離器容積體；且 其中，內(nèi)表面具有大于約75微米的表面粗糙度(Ra)。
2.如權(quán)利要求I所述的發(fā)動(dòng)機(jī)組件，其中，發(fā)動(dòng)機(jī)包括發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、汽缸頭、油底盤、和發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸頭蓋；和 其中，空氣-油分離器布置在由汽缸頭和汽缸頭蓋部分地限定的容積體內(nèi)。
3.如權(quán)利要求I所述的發(fā)動(dòng)機(jī)組件，其中，進(jìn)氣組件包括與進(jìn)氣歧管流體連通的節(jié)流閥，所述節(jié)流閥配置為選擇性地控制進(jìn)入進(jìn)氣歧管中的空氣流。
4.如權(quán)利要求3所述的發(fā)動(dòng)機(jī)組件，其中，進(jìn)氣組件包括空氣清潔器，所述空氣清潔器與節(jié)流閥流體連通并位于節(jié)流閥的上游。
5.如權(quán)利要求I所述的發(fā)動(dòng)機(jī)組件，其中，通氣管可以與進(jìn)氣組件和曲軸箱流體地聯(lián)接，通氣管起作用以允許空氣從進(jìn)氣組件穿過進(jìn)入曲軸箱。
6.如權(quán)利要求5所述的發(fā)動(dòng)機(jī)組件，其中，通氣管包括止回閥，所述止回閥起作用以禁止空氣從曲軸箱穿過進(jìn)入進(jìn)氣組件。
7.如權(quán)利要求I所述的發(fā)動(dòng)機(jī)組件，其中，空氣-油分離器包括擋板，該擋板從內(nèi)表面延伸到分離器容積體中。
8.如權(quán)利要求7所述的發(fā)動(dòng)機(jī)組件，其中，擋板具有大于約75微米的表面粗糙度(Ra)。
9.如權(quán)利要求I所述的發(fā)動(dòng)機(jī)組件，其中，內(nèi)表面具有大于約125微米的表面粗糙度(Ra)0
10.ー種發(fā)動(dòng)機(jī)組件,包括 發(fā)動(dòng)機(jī)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、汽缸頭、油底盤、和發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸頭蓋，發(fā)動(dòng)機(jī)缸體和油底盤部分地限定出曲軸箱； 進(jìn)氣組件，包括進(jìn)氣歧管，所述進(jìn)氣歧管與燃燒腔室流體連通；和 空氣-油分離器，布置在由汽缸頭和汽缸頭蓋部分地限定的容積體內(nèi)，空氣-油分離器限定出分離器容積體并進(jìn)ー步限定出與所述分離器容積體流體連通的入口和出口，空氣-油分離器的入口與曲軸箱流體連通，空氣-油分離器的出口與進(jìn)氣歧管流體連通；且 其中，空氣-油分離器包括內(nèi)表面，所述內(nèi)表面鄰接并圍繞分離器容積體；且 其中，內(nèi)表面具有大于約75微米的表面粗糙度(Ra)。
全文摘要
一種用于從發(fā)動(dòng)機(jī)竄漏氣體提取油的空氣-油分離器。一種發(fā)動(dòng)機(jī)組件包括發(fā)動(dòng)機(jī)和進(jìn)氣組件。發(fā)動(dòng)機(jī)限定出燃燒腔室和曲軸箱，進(jìn)氣組件包括進(jìn)氣歧管，所述進(jìn)氣歧管與燃燒腔室流體連通?？諝?油分離器與發(fā)動(dòng)機(jī)一起設(shè)置，并限定出分離器容積體、入口和出口，其中入口和出口中的每一個(gè)都與分離器容積體流體連通。空氣-油分離器的入口設(shè)置為與曲軸箱流體連通，空氣-油分離器的出口設(shè)置為與進(jìn)氣歧管流體連通?？諝?油分離器進(jìn)一步包括內(nèi)表面，所述內(nèi)表面鄰接并圍繞分離器容積體，且內(nèi)表面具有大于約75微米的表面粗糙度(RA)。
文檔編號(hào)F01M13/04GK102865122SQ20121023429
公開日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月6日
發(fā)明者T.A.斯皮克斯, A.E.賴斯 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司