一種內燃機曲軸箱呼吸裝置的製作方法

2023-12-07 06:11:41 1

專利名稱：一種內燃機曲軸箱呼吸裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及內燃機技術領域，特別是涉及--種用於內燃機的曲軸箱 呼吸或通風裝置。
眾所周知，內燃機工作時燃料在燃燒室中燃燒，在氣缸中形成高壓氣體 從而推動活塞運動，進而通過連杆驅動曲軸旋轉。
由於氣缸和活塞、.活塞環之間存在著洩漏縫隙，上述帶有燃燒產物的高 壓氣體不可避免地會通過該縫隙少量進入曲軸箱以及與之互通的齒輪室、缸 頭罩、推桿室等腔體內(以下統稱曲軸箱)，引起曲軸箱中氣體壓力升高。不 但破壞曲軸箱各蓋罩結合面和油封等處的密封，導致機油滲漏汙染環境，而 且因為早先的發動機直接通過通風管把曲軸箱和大氣相通，曲軸箱排出的廢 氣還會汙染環境。因此必須設置使曲軸箱與大氣相通，可及時釋放曲軸箱中
的壓力氣體的機'構，或者把釋放的曲軸箱氣體通入進氣管導入汽缸燃燒掉； 通常稱之為曲軸箱通風。
由於內燃機'工作時，曲軸箱內氣體和潤滑油霧相混合，在上述釋放曲軸 箱氣體的過程中，機油往往會被同時排出，這不但會加大機油的損耗，造成 汙染，即使將其通過進氣管進入氣缸燒掉，也會因為機油不易完全燃燒，產 生未燃碳氫化合物而惡化內燃機的排放質量，同樣對大氣造成汙染，因此曲 軸箱通風時必須實現油氣分離。
圖1所示為現有技術中一種典型的多缸內燃機曲軸箱通風裝置的結構示
該內燃機曲軸箱呼吸裝置包括上蓋11、本體12、下蓋13,以及鋼絲絨
帶的油滴^^鋼絲絨濾芯15吸附過濾；去除了油滴的氣體再排入大氣或通過通
背景技術：
濾芯15、隔板14和擋板16。風管17引入內燃機氣缸燃燒。由於該裝置在連續運轉過程中，鋼絲絨濾芯 15上吸附的機油越來越多直至充滿機油，.最終這些機油還是跟著曲軸箱氣體
在現有的單缸內燃機中，利用其只有一個氣缸，活塞往復運動造成曲軸 箱容積的周期變化，導致曲軸箱內壓力脈動劇烈的特點，可採用增加一個浮 球式或簧片式單向閥的通風結構，使曲軸箱內氣體排向大氣，且只出不進以 造成負壓，形成所謂的呼吸器。但由於浮球式呼吸器的浮球通常只能垂直放 置，高度方向上佔用空間較大，布置不方便，且其在內燃機停機時曲軸箱內 油氣的蒸發很容易吹起浮球導致油氣洩漏。而簧片式呼吸器因簧片與簧片座 之間接觸面積大，粘上機油後常分離不清，通風不暢，而且簧片易變形，閉 合效果差，經常失效。更為嚴重的是這些呼吸器或呼吸系統，只把曲軸箱氣 體直接排入大氣，造成大氣汙染和呼吸器出口機油流掛，這就是現有單缸發 動機使用場合地面油跡斑斑的原因。並且，對於多缸內燃沖幾，由於其曲軸箱
內的壓力較為平穩，無法產生使浮球式或簧片式單向閥啟閉的脈動壓力，使 得現有的浮球式或簧片式單向閥通風裝置難以在多缸內燃機中應用。
隨著國內外環境保護的要求快速提高，近年來各國已把內燃機廢氣排放
汙染物控制範圍擴大到氣體蒸發排放，曲軸箱排氣汙染也列入蒸發排放範疇，
所以研究可高效分離機油的曲軸箱通風或呼吸裝置，特別是多缸內燃機的曲
軸箱通風或呼吸裝置已是刻不容緩的課題。

實用新型內容
本實用新型的目的是提供一種內燃機曲軸箱呼吸裝置，可以有效降低所 排曲軸箱氣體中機油含量，並保持曲軸箱內負壓，從而降低機油消耗量和汙
染物排放。
為解決上述技術問題，本實用新型提供一種內燃機曲軸箱呼吸裝置，包 括殼體，殼體之中具有用於過濾油滴的迷宮腔'以及與迷宮腔連通的呼吸腔'
呼吸腔通過呼吸部件連接氣體排出的通風管；
所述呼吸部件為包含有呼吸薄膜、中心管、彈簧及彈簧座板的呼吸閥；所迷呼吸薄膜採用耐油橡膠材料或非橡膠的柔性高分子材料，該呼吸薄膜的 為圓形平板，平板的中心有一小平衡孔，平板的底面設有凸起的環形筋；呼 吸薄膜的周邊設有圓環狀曲面的彈性裙邊；中心管懸空設置在所迷殼體頂部 的凸臺中孔內，中心管周邊與凸臺中孔之間有筋條連成一體，筋條之間形成 漏空孔，中心管的進口端面與呼吸薄膜中部底面的環形筋相對應，中心管還 與通風管連接；呼吸薄膜的裙邊外側壓裝於殼體凸臺端面和蓋罩之間，蓋罩 與呼吸薄膜之間構成平衡腔，平衡腔內還設有壓縮彈簧和彈簧座板，彈簧座 板安裝在呼吸薄膜和彈簧之間；
所述迷宮腔和呼吸腔由側壁和底板以及前述殼體凸臺的下半部構成，所 述的側壁大部圍成封閉的呼吸腔輪廓，另有小部形成直角迂迴布置的迷宮腔 通道，迷宮通道的起點和終點分別與曲軸箱和呼吸腔相連，呼吸腔與迷宮通 道的橫截面積比大於5。
所述呼吸薄膜的圓環狀曲面裙邊內側表面承受呼吸腔中曲軸箱氣體壓 力，中部環形筋內側面承受中心管和通風管傳遞的發動機進氣管內氣體壓力， 呼吸薄膜的裙邊外側表面承受平衡腔內通過小平衡孔傳遞的進氣管壓力，其 心部還承受彈簧座板傳遞的彈簧預緊壓力。當呼吸薄膜的外側表面所承受的 各作用力的合力大於其內側表面所受各氣體壓力的合力時，呼吸薄膜的環形 筋壓向中心管的進口端面，所述的呼吸閥關閉；當呼吸薄膜外側表面所受合 力小於內側表面所受合力時，呼吸薄膜的環形筋抬離中心管進口端面，呼吸 閥開啟，發動機曲軸箱〔包括與之連通的缸蓋罩和推桿室)內的氣體通過迷 宮腔除油後，經呼吸閥口的通風管流入發動才幾進氣管。
特別地，所述呼吸薄膜的心部平板外側平面上i殳有定位限位柱，該定位 限位柱穿過彈簧座板上對應位置的通孔；在呼吸薄膜閉合狀態下，定位限位 柱的端點距所述蓋罩內平面形成1 ~ 1. 5mm間隙，從而使呼吸薄膜開啟時的升 起高度限制在上述"i殳定的間隙內。
進一步地，所述呼吸薄膜的頂部具有至少三個限位定位柱。 更進一步的，所述彈簧座板，採用小慣量的輕質金屬薄板材料製成，並帶有固定彈簧的卡腳。
特別地，所述的迷宮腔內的迷宮通道上設有不少於四個狹窄的通道節流口 。
特別地，所述呼吸薄膜的圓環狀曲面裙邊的周邊設有連為一體的o形圈， 嵌入所述殼體的罩蓋凸臺端面上加工的密封槽後壓緊蓋罩，保持有效密封。
特別地，所述的呼吸薄膜的壁厚隨直徑而不同，心部壁厚1. 5 ~ 3咖，圓 環狀曲面的一君邊壁厚0. 5 ~ lram。
本實用新型還提供了 一種所述的內燃機曲軸箱呼吸裝置方案，所述的呼 吸薄膜的裙邊曲面為同心波紋狀的。
本實用新型還提供了另一種內燃機曲軸箱呼吸裝置方案，所述的呼吸薄 膜的彈性裙邊的中部是一平板，平板的底面設有凸起的錐臺，錐臺的錐面與
中心管孔口配合構成所述的呼吸閥，該孔口設有與錐臺錐角匹配的倒角，或 者保留光滑無毛刺的稜邊。
本實用新型的有益效杲是，有效地保持了曲軸箱內負壓，實現了曲軸箱 內氣體只出不進，並有效地降低了所排曲軸箱氣體中機油含量，降低了機油 消耗量和汙染物的排放，特別適用於多缸內燃機的曲軸箱的通風排氣。


圖1為現有技術中一種典型的內燃機曲軸箱通風裝置的結構示意圖； 圖2為本實用新型一種具體實施方式
所提供的內燃機曲軸箱呼吸裝置的 結構示意圖3為圖2所示內燃機曲軸箱呼吸裝置的呼吸閥開啟狀態的示意圖； 圖4為圖2所示內燃機曲軸箱呼吸裝置的呼吸閥關閉時包括停機狀態的 示意圖5為圖2所示內燃機曲軸箱呼吸裝置的呼吸腔和迷宮腔輪廓形狀的示 意圖6為內燃機曲軸箱呼吸裝置的另 一種方案，採用同心波紋狀裙邊曲面 的呼吸薄膜的示意圖；圖7為內燃機曲軸箱呼吸裝置的又一種方案，採用錐臺作為呼吸閥結構 的示意圖。
具體實施方式

為了使本技術領域的人員更好地理解本實用新型方案，
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步的詳細說明。
請參考圖2和圖5，圖2為本實用新型一種具體實施方式
所提供的內燃 機曲軸箱呼吸裝置的結構示意圖，圖5為圖2所示內燃機曲軸箱呼吸裝置的
呼吸腔和迷宮腔輪廓形狀的示意圖。
在一種具體實施方式
中，本實用新型所提供的內燃機曲軸箱呼吸裝置包 括殼體21,殼體21的側壁"V大部圍成封閉的呼吸腔211輪廓，另有小部 形成直角迂迴布置的迷宮腔215輪廓，側壁214的底部通過螺栓安裝有底板 26,從而將殼體側壁"4圍成的空間分隔為迷宮腔i7J和與所述迷宮腔215 相連通的呼吸腔211。所述的迷宮通道i7f的起點和終點分別與曲軸箱和呼 吸腔211相連，呼吸腔211與迷宮通道216的平均橫截面積比大於5;
特別地，為了增強所述的速宮腔215的分油淨化作用，應卩吏迷宮通道216 內氣流方向改變的同時流動速度也忽快忽慢地變化，本實用新型在迷宮通道 216內設置了多個節流口 217，利用流動路徑上通道的面積急劇變化來達到目 的。較佳的方案是迷宮腔215內的迷宮通道216上設有不少於四個狹窄的通 道節流口 217。
當曲軸箱排氣時，曲軸箱內油滴和氣體的混合物首先進入所述迷宮腔 211。由於迷宮腔211中的迷宮通道216呈直角急彎地不斷改變方向，再加上 迷宮路徑中設有多個狹窄的迷宮節流217形成節流，造成曲軸箱油氣混合物 在迷宮通道216內流動的速度和方向多次劇烈變化。由於曲軸箱油氣混合物 中的油霧的慣性質量遠大於氣體，在急劇改變方向和速度的流動過程中逐漸 與氣流分離，並積聚成較大的油滴吸附在流迷宮通道216壁面上，從而完成 油氣分離的絕大部分工作量。分離了大部油霧的的氣流則繼續穿越迷宮腔2]—5 進入呼吸腔211,由於呼吸腔211的截面積顯著大於迷宮通道216,故氣流速度很慢，剩餘的油霧得到進一步的沉澱分離，基太達到曲軸箱排氣淨化的目 標。吸附在壁面上和沉澱在呼吸腔211內的油則因重力作用流到底板26上， 最終流回曲軸箱。
分離淨化後的氣體進入中心管212後，再進入與發動機進氣管相連接的 通風管i7J,引入氣缸燃燒。當然，所述氣體排出通道的結構不限於此，可 以採用其他結構將所述呼吸腔211中的氣體排出。
參考圖3和圖4,呼吸腔2U的出口與所迷氣體排出通道的中心管212 之間設置呼吸部件，圖3是呼吸裝置的呼吸閥開啟狀態的示意圖，圖4是呼 吸裝置的呼吸閥關閉狀態的示意所述呼吸部件由呼吸薄膜"、中心管i7麼彈簧W及彈簧座板Z5組成 的單向呼吸閥，所述呼吸薄膜"採用耐油橡膠材料製成，該呼吸薄膜23為 圓形平板235，平板235的周邊設有圓環狀曲面的彈性裙邊"厶平板的底面 設有凸起的環形筋2";所迷中心管i7厶懸空設置在所述殼體21頂部的凸臺 中孑L"》內，中心管周邊與凸臺中孔之間有筋條Z/義連成一體，筋條219之 間形成漏空孔，中心管的進口端面2121與呼吸薄膜23平板235底面的環形 筋"J相對應，中心管的另一端218與通風管i7丄連接；呼吸薄膜23的裙邊 外側作為密封墊壓裝於殼體凸臺端面和蓋罩22之間；呼吸薄膜23的平板235 中部開有平衡孔237，蓋罩22與呼吸薄膜23之間構成平衡腔"厶平衡腔 221內設有壓縮彈簧J^和彈簧座板iJ，彈簧座板安裝在呼吸薄膜"和彈簧 W之間。並且，為保持平衡腔211周邊的密封，所述的呼吸薄膜B周邊設 有一體的0形圈義 6在殼體21頂面的凸臺上設置環槽，0形圏21嵌入環 槽後略高出平面，蓋罩22直接用螺釘壓裝在0形圈236上。
如前現有技-術所述，單缸發動機曲軸箱內的氣體壓力隨著單個活塞的往 復運動而脈動，可以利用曲軸箱壓力的脈動設置單向閥，使曲軸箱內氣體只 出不進，從而達到保持曲軸箱負壓，降低對曲軸箱密封面密封效果的破壞。 但大多數多缸發動機因為活塞總是成對地反向運動，故曲軸箱容積基本不變， 導致曲軸箱內壓力基本穩定於正壓，難以使用單向閥結構排出氣體形成負壓。本實用新型利用發動機進氣管內壓力脈動效應，把連接發動機進氣管的通風 管213抽吸技術以及具單向效果的呼吸閥技術相組合，並通過所設的呼吸薄
膜23中心的小平衡孔237，把發動機進氣管內脈動的壓力引進平衡腔221， 巧妙地利用呼吸薄膜23內外側面積差控制呼吸閥的啟閉。這裡所說的面積 差，是由於呼吸薄膜23內側承受曲軸箱氣體壓力的面積要減去中心管212進 口端面的面積、。
當發動機進氣管內壓力處於正壓狀態且高於曲軸箱壓力時，通過呼吸薄 膜23中心所設的小平衡孔237，使平衡月空221與進氣管內壓力相同，加上彈 簧24所施加的預緊力，呼吸薄膜23外側所受的氣體壓力已大於內側所受的 曲軸箱壓力，壓差再加上彈簧力，推動呼吸薄膜23下行，底部的環形筋233 壓緊在中心管212的進口端面上，呼吸閥處於關閉狀態。當發動機進氣管內 壓力處於負壓狀態，呼吸薄膜23外側的平衡腔"1氣壓作用力和彈簧力低於 內側的曲軸箱氣壓作用力時，呼吸薄膜23升起，呼吸閥開啟。這樣可以有效 地防止氣體倒流入曲軸箱內，以利實現曲軸箱'內的負壓。
平衡腔221內的彈簧24,可以在不工作時使呼吸薄膜23的環形筋233 壓緊在中心管212端面上，在工作時起阻尼作用防止呼吸薄膜23出現不需要 的振動。彈簧24的剛度和預緊力一般應設計得較小，達到功能即可。
特別地，所述呼吸薄膜22的心部外側平面上設有定位限位柱232，該定 位限位柱232穿過彈簧座板25上對應位置的通孔，在呼吸薄膜23閉合狀態 下，定位限位柱232的端點距所述蓋罩22內平面形成1 ~ 1. 5i咖間隙，從而 使呼吸薄膜23開啟時的升起高度限制在上述設定的間隙內。呼吸薄膜23的 升程過大，則呼吸薄膜23的反應不靈敏，升程過小則通風效果較差。實驗表 明，1 1. 5mm的升程是最優的。
所述呼吸薄膜23的頂部具有至少三個限位定位柱"2。在一個圓周上有 三個以上均布的限位定位柱232,可以保證呼吸薄膜23不致歪斜扭曲。
所述的呼吸薄膜23的壁厚隨直徑而不同，心部壁厚O,, 5 ~ 3mm，圓環狀 曲面的裙邊231壁厚0. 3 ~ lmm。薄的裙邊231有利於呼吸薄膜23對兩側壓差的靈敏響應，心部亦即環形筋233直徑範圍內的厚度較厚，可以防止呼吸 薄膜23的環形筋233部位的橈曲，保證呼吸閥的可靠啟閉。
所述彈簧座板25所起作用是均勻傳遞彈簧24的壓力，保持呼吸薄膜23 中部呼吸閥部位的平整，同時利用其所帶有的固定彈簧24的卡腳，以固定彈 簧24的位置。由於呼吸薄膜23的運動要求很快，彈簧座板25過重則因慣量 過大而會影響呼吸薄膜23的響應速度。因此既要求有一定的剛度，又不能過 重，應採用小慣量的輕質金屬薄板材料製成，如材料過薄剛度不夠，可以衝 壓出淺盆形的翻邊。
仔細調整平衡孔a7的直徑、彈簧W的預緊力，可以控制呼吸閥的啟閉 壓力門榲，從而調整優化曲軸箱內部的氣體壓力。
參見附圖6。本實用新型的另一結構方案，即以本實用新型為基礎，在 所述的呼吸薄膜23的圓環狀曲面還可以用同心的波紋狀曲面2311替代，該 波紋面的橫截面可以是尖角的，也可以是圓角的。
參見附圖7。本實用新型的又一結構方案，即以本實用新型為基礎，在 呼吸薄膜23的中部平板235的底面設置錐臺""取代環形筋ZU，錐臺的 錐面"W與中心管孔口 WW配合構成所述的呼吸閥，該中心管孔口 2122可 以設有與錐臺2331錐角匹配的倒角，也可以保留光滑無毛刺的稜邊。
本實用新型還有另一結構方案，即以本實用新型為基礎，當呼吸薄膜23 設計成自由狀態下，所述的呼吸閥環形筋233低於周邊，使其在裝配狀態下 呼吸薄膜2 3帶有預變形，其變形力導致環形筋2 3 3壓緊在中心管212端面上， 同時增加並調整呼吸薄膜23周邊曲面的彈性，也可以取消彈簧24。
以上對本實用新型所提供的內燃機曲軸箱呼吸裝置進行了詳細介紹。本 文中應用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以上實施
例的說明只是用於幫助理解本實用新型的方法及其核心思想。應當指出，對 於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還 可以對本實用新型進行若千改進和修飾，這些改進和修飾也落入本實用新型 權利要求的保護範圍內。
權利要求1、一種內燃機曲軸箱呼吸裝置，包括殼體，殼體中具有用於過濾油滴的迷宮腔，以及與迷宮腔連通的呼吸腔，呼吸腔通過呼吸部件連接氣體排出的通風管；其特徵在於，所述呼吸部件為包含有呼吸薄膜、中心管、彈簧及彈簧座板的呼吸閥；所述呼吸薄膜採用耐油橡膠材料或非橡膠高分子材料，該呼吸薄膜的中部為圓形平板，平板的中心有一小平衡孔，平板的底面設有凸起的環形筋；呼吸薄膜的周邊設有圓環狀曲面的彈性裙邊；中心管懸空設置在所述殼體頂部的凸臺中孔內，中心管周邊與凸臺中孔之間有筋條連成一體，筋條之間形成漏空孔，中心管的進口端面與呼吸薄膜中部底面的環形筋相對應，中心管還與通風管連接；呼吸薄膜的裙邊外側壓裝於殼體凸臺端面和蓋罩之間，蓋罩與呼吸薄膜之間構成平衡腔，平衡腔內還設有壓縮彈簧和彈簧座板，彈簧座板安裝在呼吸薄膜和彈簧之間；所述迷宮腔和呼吸腔由側壁和底板以及前述殼體凸臺的下半部構成，所述的側壁大部圍成封閉的呼吸腔輪廓，另有小部形成直角迂迴布置的迷宮腔通道，迷宮通道的起點和終點分別與曲軸箱和呼吸腔相連，呼吸腔與迷宮通道的橫截面積比大於5。
2、 如權利要求1所述的一種內燃機曲軸箱呼吸裝置，其特徵在於，所述 呼吸薄膜的心部平板外側平面上設有定位限位柱，該定位限位柱穿過彈簧座 板上對應位置的通軋；在呼吸薄膜閉合狀態下，定位限位柱的端點距所述蓋 罩內平面形成1 ~ 1. 5mm間隙。
3、 如權利要求2所述的一種內燃機曲軸箱呼吸裝置，其特徵在於，所述 呼吸薄膜的心部平板外側平面上具有至少三個限位定位柱。
4、 如權利要求1或2所述的一種內燃機曲軸箱呼吸裝置，其特徵在於， 所述彈簧座板為小慣量的輕質金屬薄板材料製成，並帶有固定彈簧的卡腳。
5、 如權利要求l所述的一種內燃機曲軸箱呼吸裝置，其特徵在於，所述 的迷宮腔內的迷宮通道上設有不少於四個狹窄的通道節流口 。
6、 如權利要求1所述的一種內燃機曲軸箱呼吸裝置，其特徵在於，所述呼吸薄膜的圓環狀曲面裙邊的周邊設有連為一體的0形圈，嵌入所述殼體管 狀凸臺端面上加工的密封槽後壓緊蓋罩。
7、 如權利要求1所述的一種內燃機曲軸箱呼吸裝置，其特徵在於，所述的呼吸薄膜的壁厚隨直徑而不同，心部壁厚1. 5 ~ 3,,圓環狀曲面,的裙邊壁 厚0. 5 - lmm。
8、 如權利要求1所述的一種內燃機曲軸箱呼吸裝置，其特徵在於，所述 的呼吸薄膜的^t邊曲面為同心波紋狀的。
9、 如權利要求1所述的一種內燃機曲軸箱呼吸裝置，其特徵在於，所述 的呼吸薄膜中部的平板底面設有凸起的錐臺，錐臺的錐面與中心管孔口相配 合配合，該孔口設有與錐臺錐角匹配的倒角，或者保留光滑無毛刺的稜邊。
專利摘要本實用新型提供一種內燃機曲軸箱呼吸裝置。在殼體之中具有用於過濾油滴的迷宮腔，以及與迷宮腔連通的呼吸腔，呼吸腔通過呼吸部件連接氣體排出的通風管；呼吸部件為包含有呼吸薄膜、中心管、彈簧及彈簧座板的呼吸閥；呼吸薄膜帶有彈性裙邊，中部有平衡孔，底面設有中心管端面相對應的凸起；呼吸薄膜和蓋罩間構成平衡腔並設有彈簧和彈簧座板。當呼吸薄膜內側氣體綜合壓力大於外側壓力及彈簧預緊力時，呼吸薄膜抬起開啟呼吸閥通風。本實用新型利用進氣管內脈動壓力控制呼吸閥的間歇開閉、各腔間截面積劇烈變化導致氣流速度變化以及迷宮通道的三重除油效果，有效降低了曲軸箱排出氣體的含油量，保證了曲軸箱內獲得負壓，特別適用於多缸內燃機。
文檔編號F01M13/04GK201358829SQ20092014510
公開日2009年12月9日 申請日期2009年3月9日 優先權日2009年3月9日
發明者丁洪春, 劉廣智, 包成榮, 王天鑄, 羅福強, 謝曙光, 陳衛鋒 申請人:鹽城興動機械有限公司