阅读说明：本技术 增压器前预混燃气发动机的曲轴箱通风系统及其通风方法 (Crankcase ventilation system of premixed gas engine before supercharger and ventilation method thereof ) 是由 唐行辉 马海明 于 2019-10-16 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种增压器前预混燃气发动机的曲轴箱通风系统,与发动机的电控单元ECU配合使用,包括进气歧管、曲轴箱、进气管、空气滤清器、混合器、增压器、中冷器和节气门,空气滤清器与曲轴箱之间连通有进风装置,曲轴箱与进气歧管之间连通有小负荷排风装置,小负荷排风装置上还连接有与进气歧管并联设置的大负荷排风装置,大负荷排风装置的出风端连通于混合器与增压器之间的进气管上,还公开了该系统的通风方法；从混合器前的管路向曲轴箱内引入空气,降低曲轴箱内水气的含量,从而使曲轴箱中油气混合物的露点降低,不会出现冷凝现象,杜绝了水蒸气冷凝汇集到油底壳内的机油中,确保发动机的润滑部件不因机油变质而受损。(The invention discloses a crankcase ventilation system of a premixed gas engine in front of a supercharger, which is matched with an electronic control unit ECU of the engine for use and comprises an air inlet manifold, a crankcase, an air inlet pipe, an air filter, a mixer, the supercharger, an intercooler and a throttle valve, wherein an air inlet device is communicated between the air filter and the crankcase, a small-load exhaust device is communicated between the crankcase and the air inlet manifold, the small-load exhaust device is also connected with a large-load exhaust device which is connected with the air inlet manifold in parallel, and the air outlet end of the large-load exhaust device is communicated with the air inlet pipe between the mixer and the supercharger; air is introduced into the crankcase from a pipeline in front of the mixer, and the content of water vapor in the crankcase is reduced, so that the dew point of an oil-gas mixture in the crankcase is reduced, the condensation phenomenon cannot occur, the condensation of water vapor is prevented from being collected into engine oil in the oil pan, and the lubricating part of the engine is prevented from being damaged due to the deterioration of the engine oil.)

增压器前预混燃气发动机的曲轴箱通风系统及其通风方法

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种增压器前预混燃气发动机的曲轴箱通风系统，还涉及该系统的具体通风方法。

背景技术

在发动机运行时，会有一部分燃烧产生的废气经活塞环窜到曲轴箱内。废气内含有水蒸气和二氧化硫，如果在低温环境运行，曲轴箱内的水蒸气流动至呼吸器时遇冷凝结成水滴，易流入油底壳，液态水与油底壳内的机油混合会导致机油乳化。机油乳化后导致摩擦机构内形成油膜能力变差，加速发动机磨损。而二氧化硫遇水会生产亚硫酸，亚硫酸遇到气体中的氧形成硫酸，为酸性物质会导致机油变质，也会使曲轴箱内的零件受到腐蚀，因此需要设置曲轴箱通风系统来避免上述问题的发生。但曲轴箱通风系统在运行时，如果将废气直接排到大气中，会造成大气污染，不符合目前节能环保的基本国策，因此目前发动机曲轴箱通风系统几乎都采用闭式结构，以降低排放污染。

目前发动机曲轴箱通风系统中，通过采用包裹油气分离器及进出气管路的方法，对油气分离器及进出气管路保温，防止水蒸气冷凝汇流至油底壳，从而防止机油乳化现象的发生。但上述方法在发动机运行环境温度低时，效果较差，如果强制提高保温效果，反而会在油气分离器的出气口处当废气与空气混合时，由于温度骤降更容易出现冷凝结冰的现象，从而造成油气分离器的堵塞，导致发动机曲轴箱内压力升高、油封漏油等故障。因此上述方法并不能从根本上解决曲轴箱内废气安全排放问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够防止曲轴箱内水蒸气冷凝，增强曲轴箱通风效果的增压器前预混燃气发动机的曲轴箱通风系统。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：增压器前预混燃气发动机的曲轴箱通风系统，与发动机的电控单元ECU配合使用，包括发动机上设置的进气歧管和曲轴箱，所述进气歧管连接有进气管，所述进气管上沿燃气行进方向依次安装有空气滤清器、混合器、增压器、中冷器和节气门，所述空气滤清器与所述曲轴箱之间连通有进风装置，所述曲轴箱与所述进气歧管之间连通有小负荷排风装置，所述小负荷排风装置上还连接有与所述进气歧管并联设置的大负荷排风装置，所述大负荷排风装置的出风端连通于所述混合器与所述增压器之间的所述进气管上，所述进风装置、所述小负荷排风装置和所述大负荷排风装置分别连接至所述电控单元ECU。

作为优选的技术方案，所述进风装置包括连接在所述空气滤清器与所述曲轴箱之间的进风管，所述进风管上沿送风方向依次安装有进风控制阀和进风加热器，所述进风控制阀和所述进风加热器分别连接至所述电控单元ECU。

作为优选的技术方案，所述小负荷排风装置包括连接在所述曲轴箱与所述进气歧管之间的小负荷排风管，所述小负荷排风管上沿气体排出方向依次安装有油气分离器和小负荷排风控制阀，所述小负荷排风控制阀连接至所述电控单元ECU。

作为优选的技术方案，所述油气分离器与所述曲轴箱之间的所述小负荷排风管上还安装有微型抽气泵，所述微型抽气泵连接至所述电控单元ECU。

作为优选的技术方案，所述大负荷排风装置包括大负荷排风管，所述大负荷排风管的进风端连接在所述油气分离器与所述小负荷排风控制阀之间的所述小负荷排风管上，所述大负荷排风管的出风端连接在所述混合器出气侧的所述进气管上，且所述大负荷排风管上安装有大负荷排风控制阀，所述大负荷排风控制阀连接至所述电控单元ECU。

本发明还公开了增压器前预混燃气发动机的曲轴箱通风系统的方法，包括以下步骤，

步骤一、通风模式选择

发动机启动运行，所述电控单元ECU判断发动机的运行负荷，当所述电控单元ECU判定发动机为小负荷运行时，进入步骤二；当所述电控单元ECU判定发动机为大负荷运行时，进入步骤三；

步骤二、小负荷通风模式

所述电控单元ECU控制所述进风控制阀和所述小负荷排风控制阀开启，同时控制所述大负荷排风控制阀关闭，外部空气通过所述空气滤清器、所述进风管进入至所述曲轴箱，所述曲轴箱内的废气通过所述油气分离器和所述小负荷排风控制阀进入至所述进气歧管内；

步骤三、大负荷通风模式

所述电控单元ECU控制所述进风控制阀和所述大负荷排风控制阀开启，同时控制所述小负荷排风控制阀关闭，外部空气通过所述空气滤清器、所述进风管进入至所述曲轴箱，所述曲轴箱内的废气通过所述油气分离器和所述大负荷排风控制阀进入至所述混合器与所述增压器之间的所述进气管内。

作为优选的技术方案，所述步骤二和所述步骤三还分别包括，在所述电控单元ECU内设定启动所述进风加热器的温度监控值T_监控，所述电控单元ECU实时检测发动机运行环境的温度，记为温度检测值T_检测，并与所述温度监控值T_监控进行比较，当所述温度检测值T_检测＜所述温度监控值T_监控时，所述电控单元ECU控制所述进风加热器启动，对所述曲轴箱的进风加热。

作为优选的技术方案，所述步骤一中，所述电控单元ECU判断发动机运行负荷的方法为，所述电控单元ECU实时检测所述进气歧管的压力MAP和发动机运行环境的当地大气压P_空，并将两压力值进行比较，当所述进气歧管的压力MAP≤当地大气压P_空时，则判断为小负荷运行，否则为大负荷运行。

作为优选的技术方案，所述步骤二和所述步骤三还分别包括，在所述电控单元ECU内设置所述进风管与所述曲轴箱的压差标定值P_标定，所述电控单元ECU控制所述进风控制阀的开度，使所述进风管与所述曲轴箱的压差实际值P_实际≥所述压差标定值P_标定，所述空气滤清器内的空气自然流动至所述曲轴箱内，随着发动机的运行，所述曲轴箱内的漏气量增加，所述进气歧管内压也升高，当所述压差实际值P_实际≤所述压差标定值P_标定时，所述电控单元ECU控制所述微型抽气泵启动，将所述曲轴箱内的废气辅助泵出。

作为对上述技术方案的改进，所述温度监控值T_监控设定为10℃；所述压差标定值P_标定设定为2kpa。

由于采用了上述技术方案，本发明具有以下有益效果：通过设置进风装置，利用低负荷时进气管的负压以及高负荷时混合器前后的压差，实现曲轴箱的强制通风，即从混合器前的管路向曲轴箱内引入大量的空气，降低了曲轴箱混合气内水气的百分比含量，从而使曲轴箱中油气混合物的露点降低，即使在低温环境下，也不会出现冷凝现象，杜绝了水蒸气冷凝汇集到油底壳内的机油中，从而防止机油乳化，确保发动机的润滑部件不因机油变质而受损。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是本发明实施例工作流程图；

图中：1-进气歧管；2-曲轴箱；3-进气管；4-空气滤清器；5-混合器；6-增压器；7-中冷器；8-节气门；9-进风管；10-进风控制阀；11-进风加热器；12-小负荷排风管；13-油气分离器；14-小负荷排风控制阀；15-微型抽气泵；16-大负荷排风管；17-大负荷排风控制阀。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。

如图1所示，增压器前预混燃气发动机的曲轴箱通风系统，与发动机的电控单元ECU配合使用，包括发动机上设置的进气歧管1和曲轴箱2，所述进气歧管1连接有进气管3，所述进气管3上沿燃气行进方向依次安装有空气滤清器4、混合器5、增压器6、中冷器7和节气门8，通过所述空气滤清器4、所述混合器5、所述增压器6、所述中冷器7、所述节气门8和所述进气歧管1将空气和天然气混合并送入发动机中，以供发动机运行使用。

所述空气滤清器4与所述曲轴箱2之间连通有进风装置，所述曲轴箱2与所述进气歧管1之间连通有小负荷排风装置，所述小负荷排风装置上还连接有与所述进气歧管1并联设置的大负荷排风装置，所述大负荷排风装置的出风端连通于所述混合器5与所述增压器6之间的所述进气管3上，所述进风装置、所述小负荷排风装置和所述大负荷排风装置分别连接至所述电控单元ECU。在所述电控单元ECU的控制下，通过所述小负荷排风装置和所述大负荷排风装置的配合，实现发动机不同负荷下所述曲轴箱2的分别强制通风，将所述曲轴箱2内废气的排出，避免废气中的水蒸气在所述曲轴箱2内冷凝而影响机油的品质。

具体地，所述进风装置包括连接在所述空气滤清器4与所述曲轴箱2之间的进风管9，所述进风管9上沿送风方向依次安装有进风控制阀10和进风加热器11，所述进风控制阀10和所述进风加热器11分别连接至所述电控单元ECU。通过所述电控单元ECU对所述进风控制阀10控制，可以实现其开度控制，以便于根据发动机实际运行状态，调节进入至所述曲轴箱2内的空气量。当发动机的运行环境温度较低时，所述电控单元ECU控制所述进风加热器11开启，对送入所述曲轴箱2的空气进行加热，从而防止废气中的水蒸气在排出的过程中凝结。所述进风加热器11可以设置为电热式结构，也可以利用发动机冷却系统中的热媒换热，实现所述进风管9内空气的加热，为本技术领域普通技术人员所熟知的内容，在此不再详细描述。

本实施例中，在发动机运行于小负荷状态时，通过所述小负荷排风装置实现所述曲轴箱2的小负荷通风。所述小负荷排风装置包括连接在所述曲轴箱2与所述进气歧管1之间的小负荷排风管12，所述小负荷排风管12上沿气体排出方向依次安装有油气分离器13和小负荷排风控制阀14，所述小负荷排风控制阀14连接至所述电控单元ECU，通过所述电控单元ECU根据发动机的运行负荷控制所述小负荷排风控制阀14的开启与关闭。

在所述油气分离器13与所述曲轴箱2之间的所述小负荷排风管12上还安装有微型抽气泵15，所述微型抽气泵15连接至所述电控单元ECU。当单纯通过调节所述进风控制阀10开启度的大小，不能满足所述曲轴箱2通风需求时，所述电控单元ECU控制所述微型抽气泵15启动，加强所述小负荷排风管12内的气体流动速度，从而达到增强所述曲轴箱2通风的效果，实现所述曲轴箱2通风的可控性。

在发动机运行于大负荷状态时，通过所述大负荷排风装置实现所述曲轴箱2的大负荷通风。所述大负荷排风装置包括大负荷排风管16，所述大负荷排风管16的进风端连接在所述油气分离器13与所述小负荷排风控制阀14之间的所述小负荷排风管12上，所述大负荷排风管16的出风端连接在所述混合器5出气侧的所述进气管3上，且所述大负荷排风管16上安装有大负荷排风控制阀17，所述大负荷排风控制阀17连接至所述电控单元ECU。当通过所述大负荷排风装置进行排风时，所述电控单元ECU控制所述小负荷排风控制阀14关闭，所述曲轴箱2小负荷通风时，所述电控单元ECU控制所述大负荷排风控制阀17关闭，两者不能同时工作，通过所述电控单元ECU根据模式选择两者的开启与关闭控制。

如图2所示，本发明还公开了增压器6前预混燃气发动机的曲轴箱2通风系统的方法，包括以下步骤，

步骤一、通风模式选择

发动机启动运行，所述电控单元ECU判断发动机的运行负荷，当所述电控单元ECU判定发动机为小负荷运行时，进入步骤二；当所述电控单元ECU判定发动机为大负荷运行时，进入步骤三。

在本步骤一中，所述电控单元ECU判断发动机运行负荷的方法为，所述电控单元ECU实时检测所述进气歧管1的压力MAP和发动机运行环境的当地大气压P_空，并将两压力值进行比较，当所述进气歧管1的压力MAP≤当地大气压P_空时，则判断为小负荷运行，否则为大负荷运行。

步骤二、小负荷通风模式

所述电控单元ECU控制所述进风控制阀10和所述小负荷排风控制阀14开启，同时控制所述大负荷排风控制阀17关闭，外部空气通过所述空气滤清器4、所述进风管9进入至所述曲轴箱2，所述曲轴箱2内的废气通过所述油气分离器13和所述小负荷排风控制阀14进入至所述进气歧管1内。

由此可见，在发动机小(低)负荷运行时，所述小负荷排风控制阀14开启，所述大负荷排风控制阀17关闭。而所述进气歧管1的压力MAP≤当地大气压P_空，也可以认为所述进气歧管1相对于外部大气压来说为负压，因为所述空气滤清器4与大气连通，其输出压力相当于外部大气压力，所述进气歧管1的压力明显低于所述空气滤清器4的压力，在所述空气滤清器4与所述进气歧管1之间会形成压差，而所述曲轴箱2与所述进气歧管1之间通过管路连通，则所述曲轴箱2内压力较所述空气滤清器4内的压力小，因此空气能顺利地从所述进风管9自然地流入到所述曲轴箱2内；随着发动机负荷增大，所述曲轴箱2内进入的漏气量增加，同时所述进气歧管1内的压力也会升高，则所述曲轴箱2与所述空气滤清器4之间的压差逐渐减少，进入所述曲轴箱2的风速降低，风量随之减少，仅靠所述电控单元ECU对所述进风控制阀10开度大小的控制已经不能满足进气量的需求，此时有必要启动所述微型抽气泵15，增加进入至所述曲轴箱2内的空气量，因此本实施例通过上述技术手段实现了所述曲轴箱2的自然通风和强制通风，并且通过对所述进风控制阀10开度大小的控制和所述微型抽气泵15的控制，实现了发动机下负荷运行状态下通风量的自动可控性。

基于对所述微型抽气泵15的可控性，本步骤特增置了以下过程，在所述电控单元ECU内设置所述进风管9与所述曲轴箱2的压差标定值P_标定，如所述压差标定值P_标定设定为2kpa，所述电控单元ECU控制所述进风控制阀10的开度，使所述进风管9与所述曲轴箱2的压差实际值P_实际≥所述压差标定值P_标定，所述空气滤清器4内的空气自然流动至所述曲轴箱2内，随着发动机的运行，所述曲轴箱2内的漏气量增加，所述进气歧管1内压也升高，当所述压差实际值P_实际≤所述压差标定值P_标定时，所述电控单元ECU控制所述微型抽气泵15启动，将所述曲轴箱2内的废气辅助泵出。其中所述进风管9与所述曲轴箱2的压差，可以通过对应设置的压力传感器检测压力信号，并与所述电控单元ECU连接，由所述电控单元ECU接收并处理压力信号，计算出两者之间形成的所述压差实际值P_实际。

在本步骤中还可以设置以下控制过程，以满足发动机的低温环境运行。在所述电控单元ECU内设定启动所述进风加热器11的温度监控值T_监控，如所述温度监控值T_监控设定为10℃，所述电控单元ECU实时检测发动机运行环境的温度，记为温度检测值T_检测，并与所述温度监控值T_监控进行比较，当所述温度检测值T_检测＜所述温度监控值T_监控时，所述电控单元ECU控制所述进风加热器11启动，对所述曲轴箱2的进风加热，使所述曲轴箱2内废气不至于温度太低而凝结。

步骤三、大负荷通风模式

所述电控单元ECU控制所述进风控制阀10和所述大负荷排风控制阀17开启，同时控制所述小负荷排风控制阀14关闭，外部空气通过所述空气滤清器4、所述进风管9进入至所述曲轴箱2，所述曲轴箱2内的废气通过所述油气分离器13和所述大负荷排风控制阀17进入至所述混合器5与所述增压器6之间的所述进气管3内。

由此可见，在发动机大(高)负荷运行时，所述小负荷排风控制阀14关闭，所述大负荷排风控制阀17开启。所述进气歧管1压力大于当地大气压，所述进气歧管1的压力MAP＞当地大气压P_空，所述空气滤清器4侧压力为大气压力，所述混合器5后的压力由于所述增压器6的吸力作用下，会形成较大负压，这样所述空气滤清和所述混合器5后的压力形成压力差，会导致通过所述进风管9流入所述曲轴箱2内的空气量减少，甚至导致流入所述曲轴箱2内的空气量不能满足通风要求，仅靠所述电控单元ECU对所述进风控制阀10开度大小的控制已经不能满足进气量的需求，此时有必要启动所述微型抽气泵15。

基于上述原因，本步骤特增置了以下过程，在所述电控单元ECU内设置所述进风管9与所述曲轴箱2的压差标定值P_标定，如所述压差标定值P_标定设定为2kpa，所述电控单元ECU控制所述进风控制阀10的开度，使所述进风管9与所述曲轴箱2的压差实际值P_实际≥所述压差标定值P_标定，所述压差实际值P_实际即附图中的压差Dp，所述空气滤清器4内的空气自然流动至所述曲轴箱2内，随着发动机的运行，所述曲轴箱2内的漏气量增加，所述进气歧管1内压也升高，当所述压差实际值P_实际≤所述压差标定值P_标定时，所述电控单元ECU控制所述微型抽气泵15启动，将所述曲轴箱2内的废气辅助泵出，使所述曲轴箱2内的压力始终为负压，从而保证空气能顺利从所述进风管9流入所述曲轴箱2内，实现了发动机大负荷运行状态下所述曲轴箱2的自然通风与强制通风，具体好处与步骤二相似，在此不再详细描述。

在本步骤中还可以设置以下控制过程，以满足发动机的低温环境运行。在所述电控单元ECU内设定启动所述进风加热器11的温度监控值T_监控，如所述温度监控值T_监控设定为10℃，所述电控单元ECU实时检测发动机运行环境的温度，记为温度检测值T_检测，并与所述温度监控值T_监控进行比较，当所述温度检测值T_检测＜所述温度监控值T_监控时，所述电控单元ECU控制所述进风加热器11启动，对所述曲轴箱2的进风加热，使所述曲轴箱2内废气不至于温度太低而凝结。

本发明中设置的各种控制阀可均设置为电磁阀，以便于与所述电控单元ECU的控制端连接，实现阀门开启或开启度的调节控制。通过设置进风装置，利用低负荷时进气管3的负压以及高负荷时混合器5前后的压差，实现曲轴箱2的强制通风，即从混合器5前的管路向曲轴箱2内引入大量的空气，降低了曲轴箱2混合气内水气的百分比含量，从而使曲轴箱2中油气混合物的露点降低，即使在低温环境下，也不会出现冷凝现象，杜绝了水蒸气冷凝汇集到油底壳内的机油中，从而防止机油乳化，确保发动机的润滑部件不因机油变质而受损。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。