曲轴箱通风结构、发动机系统、车辆及发动机内压控制方法

技术领域

本发明属于发动机内压控制技术领域，具体涉及一种曲轴箱通风结构、发动机系统、车辆及发动机内压控制方法。

背景技术

在发动机工作时，燃烧室的高压可燃混合气体和已然气体或多或少会漏入曲轴箱内，造成窜气，窜气的气体成分包括未燃的燃油气、水蒸气和废气等，这些气体会稀释机油，降低机油的性能，加速机油的氧化变质；气体中的水蒸气凝结在机油中会形成油泥，阻塞油路；气体中的酸性物质进入润滑系统会导致发动机零件的腐蚀，并加速磨损；窜气本身还会导致曲轴箱压力过高从而破坏曲轴箱的密封，使机油渗漏流失。为了避免上述问题的发生，需要对窜气进行引导，实行曲轴箱通风。

现有的通风方式为强制通风，当配气机构内的压力大于外界压强时，配气机构内的高温气体通过曲轴箱通风管送入进气管内；当配气机构内的压力小于外界压强时，进气管内冷空气通过曲轴箱通风管进入配气机构内部。但是，一冷一热气体在曲轴箱通风管内相遇会产生液化现象，当外界气温过低时，液化水会在曲轴箱通风管内结冰，结冰现象严重的情况下会导致配气机构内压力失衡。

发明内容

本发明实施例提供一种曲轴箱通风结构、发动机系统、车辆及发动机内压控制方法，旨在避免曲轴箱通风管道结冰。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

第一方面，提供一种曲轴箱通风结构，包括：

第一管体，具有与配气机构缸盖上的通气口连接的第一端，以及与进气管连接的第二端；以及

第二管体，具有与所述通气口连接的第三端，以及与所述进气管连接的第四端，所述第二端位于所述第四端的上游。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述曲轴箱通风结构还包括控制阀，所述控制阀设于所述通气口处，所述控制阀具有第一状态、第二状态和第三状态；

当所述控制阀处于所述第一状态时，所述第一管体与所述配气机构缸盖中的出气道连通，且所述第二管体与所述配气机构缸盖中的进气道连通；

当所述控制阀处于所述第二状态时，所述第一管体和所述第二管体均与所述配气机构缸盖中的进气道连通；

当所述控制阀处于所述第三状态时，所述第一管体和所述第二管体均与所述配气机构缸盖中的出气道连通。

本申请提供的曲轴箱通风结构，将传统的单管路曲轴箱通风管改为双管路，第一管体能将配气机构内部的高压气体(冷气流)送入进气管内，第二管体将外部空气送进配气机构内部，由于第二管体的进气端(第四端)靠近相比第一管体的第二端更加靠近增压器接口，因此第二管体送入气体的温度较高，避免冷/热气流在同一管路相遇液化，进而能有效避免通风管道内、节气门处结冰的问题发生。

第二方面，本发明实施例还提供了一种发动机系统，包括上述的曲轴箱通风结构。

本申请提供的发动机系统，通过采用上述的曲轴箱通风结构，将曲轴箱通风管路中的冷热气流相互分隔，从而有效避免了通风管道内结冰的问题，提升了发动机运行的可靠性和稳定性。

第三方面，本发明实施例还提供了一种车辆，包括上述的发动机系统。

本申请提供的车辆，通过采用上述的发动机系统，避免发动机因曲轴箱通风管道结冰导致的安全隐患，提升了整车运行的稳定性和可靠性。

第四方面，本发明另提供一种发动机内压控制方法，基于上述的曲轴箱通风结构实现，所述发动机内压控制方法包括如下策略：

检测油门开度；

检测发动机转速；

检测进气歧管压力值；

控制模块接收油门开度信号、发动机转速信号和进气歧管压力信号，并根据所述油门开度、所述发动机转速和所述进气歧管压力值控制控制阀的工作状态。

结合第四方面，在一种可能的实现方式中，若油门开度处于第一开度范围，则判断转速是否处于第一转速范围；

若转速处于所述第一转速范围，则控制阀处于第一状态。

结合第四方面，在一种可能的实现方式中，

若油门开度处于第二开度范围，则判断转速是否处于第二转速范围；

若转速处于所述第二转速范围，则判断进气歧管压力是否高于第一压力值；

若进气歧管压力高于所述第一压力值，则所述控制阀以第一交替模式在第二状态和第三状态之间交替运行；

其中，所述第二开度范围的最小值大于所述第一开度范围的最大值，所述第二转速范围的最小值大于所述第一转速范围的最大值。

结合第四方面，在一种可能的实现方式中，当所述控制阀以所述第一交替模式在所述第二状态和所述第三状态之间交替运行时，所述控制阀在所述第二状态下持连续运行的第一预设时长与在所述第三状态下连续运行的第二预设时长相同。

结合第四方面，在一种可能的实现方式中，

若油门开度处于第三开度范围，则判断转速是否处于第三转速范围；

若转速处于所述第三转速范围，则判断进气歧管压力是否低于第二压力值；

若进气歧管压力低于所述第二压力值，则所述控制阀以第二交替模式在所述第二状态和所述第三状态之间交替运行；

所述第三开度范围的最小值大于所述第二开度范围的最大值，所述第三转速范围的最小值大于所述第二转速范围的最大值。

结合第四方面，在一种可能的实现方式中，当所述控制阀以所述第二交替模式在所述第二状态和所述第三状态之间交替运行时，所述控制阀在所述第二状态下持连续运行的第三预设时长与在所述第三状态下连续运行的第四预设时长相同。

结合第四方面，在一种可能的实现方式中，所述发动机内压控制方法方法还包括：

检测排放污染物浓度；

若排放污染物浓度超过浓度预设值超过浓度预设值，则所述控制阀以第三交替模式在所述第二状态和所述第三状态之间交替运行。

结合第四方面，在一种可能的实现方式中，当所述控制阀以第三交替模式在所述第二状态和所述第三状态之间交替运行时，所述控制阀在所述第二状态下持连续运行的第六预设时长大于在所述第三状态下连续运行的第七预设时长。

结合第四方面，在一种可能的实现方式中，所述发动机内压控制方法方法还包括：

检测发动机是否熄火；

若发动机熄火，则所述控制阀切换至所述第三状态，并在第五预设时长内维持所述第三状态。

本申请提供的发动机内压控制方法，基于上述的曲轴箱通风结构实现，由于控制阀具有多种状态，针对不同的工况，控制阀切换不同的状态，在第一状态下，可以适应低负荷的工况；在第二状态下，出气道关闭，配气机构内的高压气体无法排除，配气机构内部进气量加大(配气机构扫气)，进气歧管处的高压气体通过节气门快速排出(降压)，平衡发动机内部压力，此状态可以适应中负荷工况；在第三状态下，进气道关闭，外部空气无法通过第二管体进入配气机构内部，高压气体大量排入进气管，进而进入发动机内部(加大进气量)，此状态可以适应高负荷工况。本申请的发动机内压控制方法，在避免曲轴箱通风管道结冰的同时，还能够根据不同的工况调整控制阀的状态，进而维持发动机内压平衡。

附图说明

图1为本发明实施例提供的曲轴箱通风结构的装配示意图；

图2为本发明实施例采用的控制阀的第一状态图；

图3为本发明实施例采用的控制阀的第二状态图；

图4为本发明实施例采用的控制阀的第三状态图；

图5为本发明实施例提供的发动机内压控制方法的工作模块示意图。

附图标记说明：

1、第一管体；2、第二管体；3、配气机构缸盖；301、出气道；302、进气道；4、进气管；5、增压器；6、控制阀；7、油门踏板；8、温度压力传感器；9、曲轴箱位置传感器；10、氧传感器；11、控制模块。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请一并参阅图1至图4，现对本发明提供的曲轴箱通风结构进行说明。所述曲轴箱通风结构，包括第一管体1和第二管体2；第一管体1具有与配气机构缸盖3上的通气口连接的第一端，以及与进气管4连接的第二端；第二管体2具有与通气口连接的第三端，以及与进气管4连接的第四端，第二端位于第四端的上游。

本实施例提供的曲轴箱通风结构，与现有技术相比，将传统的单管路曲轴箱通风管改为双管路，第一管体1能将配气机构内部的高压气体(冷气流)送入进气管内，第二管体2将外部空气送进配气机构内部，由于第二管体2的进气端(第四端)靠近相比第一管体1的第二端更加靠近增压器5接口，因此第二管体2送入气体的温度较高，避免冷/热气流在同一管路相遇液化，进而能有效避免通风管道内结冰的问题发生，还能避免节气门处结冰。

传统技术中，为延缓曲轴箱的结冰速度，会在进气管路上增设积冰盒，但是无法从根本上解决结冰的问题，只能延缓结冰速度。本实施例的曲轴箱通风结构，由于能够避免管道内结冰的问题，进而能使进气管4上的积冰盒容积缩小，不仅有利于降低生产成本，还有利于优化进气系统的谐振腔，最终达到优化进气系统NVH性能的效果。

在具有上述第一管体1和第二管体2的基础上，还可增设更多的管体，例如，在临近第一管体1的位置增设第三管体，在临近第二管体2的位置增设第四管体，通过第一管体1和第三管体实现冷空气的排放，通过第二管体2和第四管体实现热空气的流入，能实现冷/热气体分流即可，在此不再一一列举。

在一些实施例中，参阅图2至4，曲轴箱通风结构还包括控制阀6，控制阀6设于通气口处，控制阀6具有第一状态、第二状态和第三状态。

当控制阀处于第一状态时，第一管体1与配气机构缸盖3中的出气道301连通，且第二管体2与配气机构缸盖3中的进气道302连通；当控制阀6处于第二状态时，第一管体1和第二管体2均与配气机构缸盖3中的进气道302连通，此时处于全进模式；当控制阀处于第三状态时，第一管体1和第二管体2均与配气机构缸盖3中的出气道301连通，此时处于全排模式。

本实施例在能实现冷/热气体分流的前提下增设控制阀6，进而能控制第一管体、第二管体2、出气道301和进气道302的连通状态，进而能控制配气机构缸盖3处的通气模式，通过调节通气模式，有利于调节发动机的内压，是发动机内压维持平衡，避免高压气体无法排出造成密封件损坏。

具体的，控制阀6为压力阀。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种发动机系统，包括上述的曲轴箱通风结构。

本实施例提供的发动机系统，与现有技术相比，通过采用上述的曲轴箱通风结构，将曲轴箱通风管路中的冷热气流相互分隔，从而有效避免了通风管道内结冰的问题，提升了发动机运行的可靠性和稳定性。

在一些实施例中，参阅图1，曲轴箱通风结构中，第二管体2的第四端与增压器5接口之间的间距小于150mm。控制好第四端与增压器5接口之间的间距，保证进气的气流温度较高。

可选的，第二管体2的第四端与增压器5接口之间的间距≤100mm。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种车辆，包括上述的发动机系统。

本实施例提供的车辆，与现有技术相比，通过采用上述的发动机系统，避免发动机因曲轴箱通风管道结冰导致的安全隐患，提升了整车运行的稳定性和可靠性。

本申请实施例还提供一种发动机内压控制方法，参阅图5，基于上述的曲轴箱通风结构实现，适用于内燃机动力设备，所述发动机内压控制方法包括如下策略：

检测油门开度；

检测发动机转速；

检测进气歧管压力值；

控制模块11接收油门开度信号、发动机转速信号和进气歧管压力信号，并根据油门开度、发动机转速和进气歧管压力值控制控制阀的工作状态。

发动机内具有高压区和低压区，例如，曲轴箱属于高压区，配气机构缸盖、进气歧管等位置属于低压区，根据空气动力学原理，高压区的气体会向低压区窜动，如果不对高压气体进行疏导排放，会导致曲轴箱通风管送出和吸入的气体流量不平衡，加快曲轴箱通风管的结冰速度，影响发动机的正常运行，因此，需要对发动机内部气压进行平衡控制，以期将发动机内部高压气体快速排出。

本实施例提供的发动机内压控制方法，与现有技术相比，基于具有控制阀6和两个通风管体的曲轴箱通风结构实现，由于控制阀6具有多种状态，根据油门开度、发动机转速和进气歧管压力值进行综合判断，进而能使控制模块控制控制阀的工作状态，最终通过对配气机构缸盖3区域(低压区)的气体压力进行控制，达到对发动机内部压力平衡的控制，避免压力过高，造成密封组件损坏。

另外，本申请实施例提出的发动机内压控制方法的控制策略接单，故障率低，故障后排查较为方便，无需增设额外的辅助硬件、系统组件，节约成本，不仅适用于新车型，还有利于旧车型的升级，能缩短整个生产线的整改周期。

在一些实施例中，若油门开度处于第一开度范围，则判断转速是否处于第一转速范围；

若转速处于第一转速范围，则控制阀6处于第一状态。

本实施例适于低负荷的工况，曲轴箱内部的高压气体通过发动机缸体大量进入配气机构。在此前提下，控制阀6处于第一状态，出气道301与第一管体1相连，以排出发动机内部高压气体，高压气体排出后，配气机构内部形成负压区，此时与进气管4相连的第二管体2通过进气道302将外部气体吸入配气机构，以平衡内部压力，以满足发动机低负荷运转下的内部压力平衡。

可选的，第一开度范围为(0％，40％)，第一转速范围(0，2000)。

具体的，第一开度范围为(0％，38％)，第一转速范围(0，1900)。

可选的，将第一状态作为控制阀6的初始状态，在调节时，若油门开度处于第一开度范围，且转速处于第一转速范围时，控制阀6不动作；若检测到油门开度和转速处于其他数值范围时，可直接从第一状态切换至其他状态。这种设置最大程度的减少了控制阀6不同状态的切换时间，提高了控制阀6的响应速度。

当然，也可以将控制阀6的其他状态(例如第一管体1和第二管体2既不与进气道302连通，也不与出气道301连通的状态)作为初始状态，若油门开度处于第一开度范围，且转速处于第一转速范围时，还需要从该初始状态切换至第一状态。

在一些实施例中，若油门开度处于第二开度范围，则判断转速是否处于第二转速范围；

若转速处于第二转速范围，则判断进气歧管压力是否高于第一压力值；

若进气歧管压力高于第一压力值，则控制阀6以第一交替模式在第二状态和第三状态之间交替运行；

其中，第二开度范围的最小值大于第一开度范围的最大值，第二转速范围的最小值大于第一转速范围的最大值。

本实施例适于中负荷的工况，曲轴箱内部的高压气体不仅能进入配气机构内部，还会通过燃烧室进入进气歧管，当进气歧管压力高于第一压力预设值时，此时控制阀6开始动作，在第二状态/第三状态之间交替运作，且在第二状态下持连续运行的第一预设时长与在第三状态下连续运行的第二预设时长相同，以满足中等负荷运转下的内部压力平衡，避免局部气压过低或过高。

可选的，第二开度范围为(30％，65％)，第二转速范围(1600，3200)。

具体的，第二开度范围为(32％，63％)，第二转速范围(1700，3100)。

在上述实施例的基础上，控制阀6在第二状态下持连续运行的第一预设时长与在第三状态下连续运行的第二预设时长相同。本实施例使两种状态(即全进、全排)的时长相同，使进气量和出气量能基本维持平衡，避免局部气压过低或过高。

当然，第一预设时长和第二预设时长也可以不完全相同，能满足内压调控的需求即可，在此不做唯一限定。

具体的，第二状态和第三状态之间的切换的间隙时间约为0.3s～1.5s。可选的，间隙时间约为0.4s～1.2s。需要说明的是，该间隙时间可根据发动机内压进行标定，在此不做唯一限定。

在一些实施例中，若油门开度处于第三开度范围，则判断转速是否处于第三转速范围；

若转速处于第三转速范围，则判断进气歧管压力是否低于第二压力值；

若进气歧管压力低于第二压力值，则控制阀6以第二交替模式在第二状态和所述第三状态之间交替运行；

第三开度范围的最小值大于第二开度范围的最大值，第三转速范围的最小值大于第二转速范围的最大值。

此时发动机属于高负荷运转，此时曲轴箱、配气机构属于高压区，在高负荷状态下，节气门的开度增加，气体大量进入发动机内参与燃烧，因而造成进气歧管处压力降低。当进气歧管压力低于第二压力预设值，此时控制阀6开始动作，在第二状态/第三状态之间交替运作，且在第二状态下持连续运行的第三预设时长与在第三状态下连续运行的第四预设时长相同，以满足高负荷运转下的内部压力平衡。

需要说明的是，第一压力值和第二压力值是根据发动机的不同工况分别标定的，两者之间没有没有必然联系。

可选的，第三开度范围为(50％，100％]，第三转速范围为2800转以上。

具体的，第三开度范围为(55％，100％]，第三转速范围为2900转以上。

在油门开度处于第三开度范围，且转速处于第三转速范围的基础上，控制阀6在第二状态下持连续运行的第三预设时长与在第三状态下连续运行的第四预设时长相同。在高负荷状态下，节气门的开度增加，气体大量进入发动机内参与燃烧，因而造成进气歧管处压力降低，使两种状态(即全进、全排)的时长相同，使进气量和出气量能基本维持平衡，避免局部气压过低或过高。

当然，第三预设时长和第四预设时长也可以不完全相同，能满足内压调控的需求即可，在此不做唯一限定。

具体的，第二状态和第三状态之间的切换的间隙时间约为0.8s～2.5s。可选的，间隙时间约为0.9s～2.2s。需要说明的是，该间隙时间可根据发动机内压进行标定，在此不做唯一限定。

在一些实施例中，发动机内压控制方法方法还包括：

检测排放污染物浓度；

若排放污染物浓度超过浓度预设值超过浓度预设值，则控制阀以第三交替模式在第二状态和第三状态之间交替运行；

其中，浓度预设值是根据国家相关的排放标准设定的。

需要说明的是，在油门开度处于第一开度范围，且转速处于第一转速范围时，或者，在油门开度处于第三开度范围，且转速处于第三转速范围时，若检测到排放污染物浓度超过浓度预设值超过浓度预设值，则优先以第三交替模式使控制阀6在第二状态和第三状态之间交替运行。

另外，在油门开度处于第二开度范围，且转速处于第二转速范围时，即使检测到排放污染物浓度超过浓度预设值超过浓度预设值，控制阀也以第一交替模式在第二状态和第三状态之间交替运行。

在一些实施例中，当控制阀6以第三交替模式在第二状态和第三状态之间交替运行时，控制阀在第二状态下持连续运行的第六预设时长大于在第三状态下连续运行的第七预设时长。控制阀6处于第二状态时，可以增加发动机的进气压力，提升发动机的燃烧效率，因此，使第二状态的时间更长有利于避免因燃烧不充分产生浓度过高的污染物。

在一些实施例中，发动机内压控制方法方法还包括：

检测发动机是否熄火；

若发动机熄火，则控制阀切换至第三状态，并在第五预设时长内维持第三状态。

本实施例的策略可将发动机内的高压气体充分排出，避免熄火后发动机内气压过高。

可选的，第五预设时长为15s～25s。具体的，第五预设时长可为18s、21s，具体不做限定，可根据发动机的性能进行标定。

本申请的发动机内压控制方法所能实现的系统架构主要包括油门踏板7、温度压力传感器8、曲轴箱位置传感器9、氧传感器10、控制模块(ECU)11和控制阀6，其中，油门踏板7采集油门开度，温度压力传感器8采集进气歧管内压强，曲轴箱位置传感器9采集发动机转速，前级催化器上的氧传感器10采集排放污染物浓度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。