用于曲軸箱強制通風系統的雙流式止回閥的制作方法
【專利摘要】一種雙流式止回閥包括閥本體，閥本體具有內閥容腔、第一閥開口和第二閥開口。雙流式止回閥進一步包括設置在閥本體內的密封件。密封件操作性地聯接在閥本體內，使得密封件構造為在相對于閥本體打開位置和關閉位置之間移動，其中在打開位置，所述密封件允許氣體通過所述內閥容腔在所述第一和第二閥開口之間流動，在關閉位置，所述密封件抑制氣體和液體通過所述內閥容腔從所述第一閥開口流動到所述第二閥開口。
【專利說明】用于曲軸箱強制通風系統的雙流式止回閥
【技術領域】
[0001]本公開涉及用于曲軸箱強制通風系統的雙流式止回閥。
【背景技術】
[0002]內燃機可在氣缸內燃燒空氣和燃料的混合物以驅動轉矩。在發動機運行期間，燃燒氣體可能在氣缸和對應的活塞環之間泄漏并且進入發動機曲軸箱。泄漏的燃燒氣體稱作竄漏氣體并且一般包括進氣空氣、未燃燒的燃料、排出的氣體、油霧和水汽。為了使曲軸箱通風并且使竄漏氣體再次循環至發動機的進氣側，可以使用曲軸箱強制通風(PCV)系統。
【發明內容】
[0003]本公開涉及雙流式止回閥。在實施例中，雙流式止回閥包括閥本體，閥本體具有內閥容腔、引導至內閥容腔的第一閥開口和引導至內閥容腔的第二閥開口。內閥容腔將第一閥開口和第二閥開口流體地聯接。雙流式止回閥進一步包括設置在閥本體內的密封件。密封件構造為當氣體通過內閥容腔在第一閥開口和第二閥開口之間流動時浮在液體中并且相對于閥本體保持靜止。密封件操作性地聯接在閥本體內，使得密封件構造為在打開位置和關閉位置之間相對于閥本體移動，其中在打開位置，密封件允許氣體通過內閥容腔在第一和第二閥開口之間流動，在關閉位置，密封件抑制氣體和液體通過內閥容腔從第一閥開口流動至第二閥開口。
[0004]在實施例中，密封件可構造為浮在油中。密封件可為基本上中空的。例如，密封件可為基本上中空的鋁球。
[0005]在實施例中，雙流式止回閥可進一步包括固定在閥本體內的基座。基座構造為當密封件處于打開位置時支撐密封件。基座可包括限定凹進的基座本體。該凹進可構造為并設計大小為部分地接收密封件。基座本體限定外本體周邊。基座進一步包括沿著外本體周邊聯接至基座本體的邊沿。邊沿聯接至閥本體。基座具有多個孔，每個孔延伸通過該邊沿。每個孔構造為允許氣體在第一和第二閥開口之間通過內閥容腔流動。該邊沿可為基本上碟形的。所述多個孔可沿著邊沿周向地布置。
[0006]在實施例中，雙流式止回閥可進一步包括由基座的一部分(諸如邊沿)支撐的至少一個壁。所述壁設置在閥本體內，諸如用于當密封件在打開位置和關閉位置之間移動時引導密封件的移動。閥本體限定內閥表面，所述內閥表面限定至少內閥容腔。所述壁可設置在內閥表面和密封件之間。
[0007]本公開還涉及發動機組件。在實施例中，發動機組件包括具有燃燒腔室和曲軸箱腔室的發動機。進氣組件包括流體地與燃燒腔室聯接的進氣歧管。發動機組件進一步包括流體地聯接在曲軸箱腔室和進氣歧管之間的雙流式止回閥。雙流式止回閥包括具有內閥容腔的閥本體。內閥容腔設置為與曲軸箱腔室和進氣歧管流通。雙流式止回閥進一步包括設置在閥本體內的密封件。密封件構造為當氣體沿著密封件通過內閥容腔流動時浮在油中并且相對于閥本體保持靜止。密封件操作性地聯接在閥本體內，使得密封件構造為在打開位置和關閉位置之間相對于閥本體移動，其中在打開位置，密封件允許氣體通過內閥容腔在曲軸箱腔室和進氣歧管之間流動，在關閉位置，密封件抑制氣體和油通過內閥容腔從曲軸箱腔室流動進進氣歧管。
[0008]在實施例中,密封件可為基本上中空的金屬球體。
[0009]在實施例中，發動機組件進一步包括設置在閥本體內的基座。基座構造為支撐密封件并且具有多個孔。每個孔構造為允許氣體沿著密封件通過內閥容腔流動。發動機組件可進一步包括設置在閥本體中的多個壁。該壁圍繞密封件設置以將密封件保持為與孔隔開。
[0010]本公開還涉及制造發動機組件的方法。在一個示例性實施例中，所述方法包括將發動機的燃燒腔室和進氣組件的進氣歧管流體地聯接。發動機具有曲軸箱腔室。曲軸箱腔室包含油。所述方法進一步包括將雙流式止回閥流體地聯接在曲軸箱腔室和進氣歧管之間。雙流式止回閥構造為允許氣體在曲軸箱腔室和進氣歧管之間的雙向流動，同時還防止油從曲軸箱腔室流入進氣歧管。
[0011]當結合附圖和所附的權利要求時，本發明的上述特征和優勢，以及其他特征和優勢從下面對用于實現如在所附的權利要求中限定的本發明的其他實施例和最佳模式的一些詳細描述中而變得顯見。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是與發動機組件一起運行的曲軸箱強制通風系統的示意性局部剖面圖；
[0013]圖2是圖1所示的曲軸箱強制通風系統的雙流式止回閥的透視圖；
[0014]圖3是圖2所示的雙流式止回閥沿著圖2的剖面線3-3截取的側面剖面圖，描繪了設置為處于打開位置的密封件和基座；
[0015]圖4是圖2所示的雙流式止回閥沿著圖2的剖面線3-3截取的側面剖面圖，描繪了設置為處于關閉位置的密封件和基座；和
[0016]圖5是圖3所不的基座的仰視透視圖。
【具體實施方式】
[0017]參見附圖，其中相似的附圖標記用于識別在多個視圖中相似或相同的部件。圖1示意性地圖解了車輛8，車輛8包括構造為驅動變速器(未示出)的發動機組件10。發動機組件10包括發動機12和設置為與發動機12流通的進氣組件14。進氣組件14可包括例如設置為串聯布置的空氣濾清器組件16、節氣門18和進氣歧管20。節氣門18可設置在空氣濾清器組件16與進氣歧管20之間，并且可構造為選擇性地限制空氣22進入進氣歧管20的流動。空氣濾清器組件16可包括殼體、端口和/或可位于節氣門18上游的導管。在一個構造中，空氣濾清器組件16可包括例如空氣過濾器24，空氣過濾器24具有足夠的孔隙度或其他的構造以在進氣空氣22通道進入進氣歧管20之前從進氣空氣22過濾空氣傳播的碎片。
[0018]發動機12可包括發動機缸體30、汽缸蓋32、油盤34和發動機汽缸蓋罩36。發動機缸體30可具有多個汽缸孔38 (示出了其中一個)，其中每個汽缸孔38包含設置在其中的往復式活塞40。所述多個汽缸孔38可以任何適合的方式布置，諸如但不限于，V型發動機布置、直列式發動機布置、水平對置式發動機布置，以及使用頂置凸輪和缸體中凸輪的構造。
[0019]汽缸蓋32、發動機缸體30和往復式活塞40可協作以為每個相應的汽缸孔38限定燃燒腔室42。此外，汽缸蓋32可提供一個或多個進氣通道44和排氣通道46，所述通道與燃燒腔室42選擇性地流通。進氣通道44可用于將空氣/燃料混合物從進氣歧管20傳送至燃燒腔室42。在空氣/燃料混合物燃燒后(諸如當被火花塞48的火花點燃時)，排氣通道46可將排出氣體運送離開燃燒腔室42。
[0020]在發動機運行期間，活塞40的進氣沖程可吸取通過空氣濾清器組件16、經過節氣門18、通過進氣歧管20和進氣通道44、并且進入燃燒腔室42的進氣空氣22，其中燃料可經由燃料噴射器(未示出)引入燃燒腔室42。在活塞40的動力沖程期間，在空氣/燃料混合物在燃燒腔室42中點燃后，燃燒氣體的部分可能經過活塞40和發動機缸體30之間(即，竄漏氣體50)并且進入曲軸箱腔室52 (曲軸箱腔室52 —般由發動機12經由油盤34和發動機缸體30限定)。因為竄漏氣體50包括一定量的未燃燒的燃料和燃燒的產物(諸如水汽)，所以期望避免這些氣體聚集在曲軸箱腔室52內。相應的，曲軸箱強制通風(PCV)系統6可用于將竄漏氣體50從曲軸箱腔室52清除。
[0021]PCV系統6可利用導管、通路和/或腔室，它們可強制將竄漏氣體50從曲軸箱腔室52通風進入進氣系統14中，竄漏氣體50可最終經由排氣通道46被排出。更具體地，PCV系統6可包括第一流體導管60，其可流體地將曲軸箱腔室52和由汽缸蓋罩36限定的凸輪軸腔室62聯接。凸輪軸腔室62可包含構造為使一個或多個閥平移的一個或多個旋轉凸輪軸64。
[0022]接近凸輪軸腔室62，PCV系統6可包括大體上限定了分離器腔室68的氣-油分離器66。在一個構造中，分離器腔室68可通過多個端口 70與凸輪軸容積62流體地聯接。分離器腔室68可通過第二流體導管72與進氣歧管20流體地聯接。此外，曲軸箱腔室52可通過第三流體導管74與空氣濾清器組件16聯接。止回閥82可定位為與第三流體導管74串聯，以防止從曲軸箱腔室52到進氣組件14的回流。根據發動機12的構造，第一流體導管60可例如是發動機12內的孔洞或通道，或者是在曲軸箱腔室52和分離器66之間延伸的管道。
[0023]當發動機12以中等的發動機速度和負載運行時，由于節氣門18部分地阻擋進氣氣流22，發動機12的進氣沖程可在進氣歧管20中產生真空。該真空可吸取來自于曲軸箱腔室52、通過凸輪軸腔室62和分離器腔室68兩者并經由第一和第二流體導管60、72進入進氣歧管20的竄漏氣體50。這樣，跨過節氣門18的壓差可產生可使曲軸箱腔室52強制地通風的原動力。在當發動機12運行于低負載或怠速情況下，曲軸箱腔室52與燃燒腔室42之間的壓差導致PCV系統6吸取來自于空氣濾清器組件16并通過第二流體導管72進入分離器腔室68和凸輪軸腔室62，以此將過濾的環境空氣22與竄漏氣體50混合。在發動機12以高的發動機速度和高的負載運行的情況期間，由于打開的節氣門18吸取高的進氣空氣氣流22，進氣歧管20中將存在降低的真空。來自曲軸箱腔室52的竄漏氣體50將通過凸輪軸腔室62和分離器腔室68分別經由第一和第二流體導管60、72進入進氣歧管20和空氣濾清器組件16。這樣，曲軸箱腔室52中的高壓可產生使曲軸箱腔室52強制通風的原動力。
[0024]在燃料不再被提供至發動機12的情況中(例如，在諸如制動以降低燃料消耗的極度減速期間、在混合動力車輛中的電力運行期間或停缸期間)，活塞40可仍然在汽缸孔38中泵氣。沒有相關聯的燃燒的泵氣可在曲軸箱腔室52和燃燒腔室42之間產生壓差，該壓差可導致油91從曲軸箱腔室52流入進氣歧管20。此外，發動機12的振動和突然的移動(例如，在賽車情況下)可導致油91從曲軸箱腔室52流入進氣歧管20。期望防止或至少抑制油91到達進氣歧管20。還期望允許氣體(諸如空氣22和竄漏氣體50)在進氣歧管20和曲軸箱腔室52之間在任何方向上流動，以減少曲軸箱腔室52中的壓力。為了防止或至少阻礙油或其他適用的液體91從曲軸箱腔室52流入進氣歧管20，一個或多個雙流式止回閥80可定位為與第二流體導管72或在進氣歧管20 (或進氣組件14的任何其他部分)和曲軸箱腔室52之間流體地聯接的任何其他的導管串聯。
[0025]參見圖2-4，雙流式止回閥80包括限定內閥容腔86的閥本體84。閥本體84具有外閥表面88和與外閥表面88相反的內閥表面90。內閥表面90限定內閥容腔86。內閥容腔86可包括沿著第一閥軸線V為細長的第一容腔部分92和沿著第二閥軸線O為細長的第二容腔部分94。第一閥軸線V可為基本上垂直于第二閥軸線O。內閥容腔86可進一步包括設置在第一容腔部分92和第二容腔部分94之間的第三或中間容腔部分118。因而，第三容腔部分118流體地聯接第一容腔部分92和第二容腔部分94。
[0026]閥本體84可具有第一閥開口 96和第二閥開口 98，兩者都引導至內閥容腔86。具體地，第一閥開口 96直接引導到第一容腔部分92，而第二閥開口 98直接引導到第二容腔部分94。因而，內閥容腔86流體地聯接第一閥開口 96和第二閥開口 98。第一閥開口 96構造為接收第二流體導管72的一部分以將第二流體導管72 (或任何其他流體導管)與第一容腔部分92流體地聯接。第二閥開口 98構造為接收第二流體導管72的一部分以將第二流體導管72 (或任何流體導管)流體地聯接到第二容腔部分94。具體地，第一閥開口 96構造為接收第二流體導管72的更靠近曲軸箱腔室52的部分(圖1)，而第二閥開口 98構造為接收第二流體導管72的更靠近進氣歧管20的部分(圖1)。密封構件100 (諸如O形環)可設置在內閥容腔86中以在第二流體導管72的一部分與第一容腔部分92流體地聯接時防止或至少阻礙流體泄漏。密封構件100可設置在第一容腔部分92中。
[0027]閥本體84進一步包括臺肩、座或頸部120，其至少部分地包圍第三容腔部分118。頸部120在內閥容腔86的第三容腔部分118中限定頸部開口 122。頸部開口 122的橫截面尺寸或直徑可沿著第一閥軸線V變化。例如，頸部開口 122的橫截面尺寸或直徑可在由箭頭A指示的第一方向上減小。在描繪的實施例中，頸部開口 122可具有最小的頸部橫截面尺寸或直徑D3。
[0028]雙流式止回閥80包括設置在內閥容腔86內的基體104。基體104固定在閥本體84內并且包括限定凹進108的基體本體106 (圖4)。凹進108構造并使其形狀和大小為接收密封件102的至少部分。雖然附圖描繪了具有基本上錐形形狀的基體本體106，但基體本體106可具有其他適合的形狀。不考慮基體本體106的形狀，基體本體106限定外本體周邊110。給定描繪的基體本體106是基本上錐形的，外本體周邊110是圓周。
[0029]此外，基體104包括沿著基體本體106的外本體周邊110設置的唇狀部、凸出部或邊沿112。邊沿112從基體本體106在遠離凹進108的方向上延伸。基體104的一部分(諸如邊沿112)可為基本上碟形的。由于閥本體84與邊沿112之間的連接，基體104相對于閥本體84保持靜止。
[0030]參見圖5，基體104具有一個或多個從其延伸通過的孔116。具體地，孔116可延伸通過邊沿112。孔116可沿著基體104周向地布置。特別地，孔116可沿著邊沿112周向地布置。盡管附圖示出了四個孔116，基體104可具有更多或更少的孔116。孔116可定位為彼此等距。每個孔116構造為允許流體流動通過基體104。例如,每個孔106構造為允許氣體(諸如竄漏氣體50)在第一容腔部分92和第二容腔部分94之間流動(圖3)。
[0031]再次參見圖2-4，雙流式止回閥80進一步包括密封件102，密封件102構造為并且大小設計為阻擋頸部開口 122，以防止或至少阻礙流體在第一容腔部分92和第二容腔部分94之間流動。密封件102設置在第一容腔部分92和第二容腔部分94之間的閥本體84內并且構造為通過內閥容腔86并沿著第一或打開位置(圖3)與第二或關閉位置(圖4)之間的第一閥軸線V移動。在打開位置，密封件102允許氣體(諸如空氣22和竄漏氣體52)從第一閥開口 96流動至第二閥開口 98，反之亦然。換句話說，當密封件102處于打開位置時，氣體(諸如空氣22和竄漏氣體52)能夠在由箭頭A指示的第一方向和在由箭頭B指示的第二方向上流動通過內閥容腔86。在關閉位置，密封件102防止或至少阻礙流體從第一閥開口 96流動至第二閥開口 98。
[0032]在運行中，孔116允許氣體(諸如空氣22和竄漏氣體52)在第一閥開口 96和第二閥開口 98之間在由箭頭A指示的第一方向和由箭頭B指示的第二方向上流動。當處于打開位置時，密封件102停靠在基體104上而不阻擋孔116。具體地，密封件102的至少一部分設置在凹進108中，同時保持密封件102的部分不側向地延伸以遮蓋孔116并由此阻止流體流動通過孔116。的確，密封件102可限定最大密封件橫截面尺寸或直徑D1，其等于或小于由基體本體106的外本體周邊110限定的最大本體橫截面尺寸或直徑D2，使得密封件102不延伸超過孔116。
[0033]密封件102能夠構造成基本上中空的金屬球或球體。因此，密封件102可具有基本上球體的形狀。例如，密封件102可被構造為基本上中空的鋁球。然而，可想象的是，密封件102可具有其他合適的形狀并且能夠由其他合適的材料制成。不考慮其形狀和構造，密封件102具有高于流動通過內閥容腔86的氣體的氣體密度的密封件密度，由此允許密封件102相對于閥本體84基本上保持靜止，而同時氣體通過孔116并且沿著密封件102在任意方向上(例如，在由箭頭A指示的第一方向上或者由箭頭B指示的第二方向上)流動。因此，密封件的密度大于空氣22、竄漏氣體50或者它們的混合物的氣體密度。
[0034]當液體(諸如油91)在由箭頭A指示的第一方向上流動通過孔116，密封件102沿著閥軸線V從第一或打開位置(圖3)朝向第二或關閉位置(圖4)移動。為了易于密封件102的移動，密封件102構造為浮在在內閥容腔86中流動的液體(諸如油91)中。因此，密封件密度小于流動通過閥本體84的液體的液體密度。換句話說，液體密度大于密封件密度。例如，密封件密度小于油的密度。換句話說，密封件102的密度小于油91或通過內閥容腔86的任意其他液體。因而，當液體(諸如油91)流動通過孔116時，密封件102浮在這個液體上，并且液體驅使密封件102在由箭頭A指示的第一方向上移動。液體(諸如油91)通過孔116的連續流動導致密封件102朝向頸部開口 122移動直到密封件102到達關閉位置(圖4)。在關閉位置，密封件102基本上關閉頸部開口 122，由此防止或至少阻礙氣體或液體流動通過頸部開口 122。因此，在關閉位置，密封件102防止或至少抑制流體在第一閥開口 96和第二閥開口 98之間流動。密封件102能夠關閉閥開口 122，因為最大密封件橫截面尺寸或直徑Dl大于最小頸部橫截面尺寸或直徑D3。通過止擋油91從第一閥開口96流動到第二閥開口 98，雙流式止回閥80防止油91到達進氣歧管20或進氣組件14的任何其他部分。
[0035]當液體(諸如油91)朝向第一閥開口 96后退時，密封件102能夠從關閉位置(圖4)移動到打開位置(圖4)，因為液體不再朝著頸部開口 122推動密封件102。偏置構件(諸如彈簧124)可設置在第三內容腔118中以使密封件102朝著打開位置偏置。彈簧124可在內閥表面90和密封件102之間連接。在描繪的實施例中，彈簧124包括聯接到內閥表面90的上表面部128的第一彈簧端126和聯接到密封件102的第二彈簧端130。因而，彈簧124構造為使密封件102在由箭頭B指示的第二方向上朝著打開位置偏置。一旦密封件102處于打開位置，氣體能夠通過孔116并且在由箭頭A和B分別指示的第一和第二方向上在第一閥開口 96和第二閥開口 98之間流動。
[0036]為了引導密封件102在打開位置和關閉位置之間的運動，雙流式止回閥80可包括設置在內閥表面90和密封件102之間的一個或多個壁。壁132可由閥本體84內的基體104(諸如邊沿112)的部分支撐并且可圍繞密封件130設置。盡管邊沿112支撐壁132，壁132沒有任何部分阻擋延伸通過邊沿112的孔116。壁132可沿著邊沿112周向地設置而不阻擋孔116。例如，一個壁132可設置在每對孔116之間。此外，壁132保持密封件102與孔116隔開，使得密封件102不阻塞流體流動通過孔116。
[0037]再次參見圖1，如上所述，期望防止或至少阻礙油91到達進氣歧管20，同時允許氣體(諸如空氣22和竄漏氣體50)在進氣歧管20和曲軸箱腔室52之間在任何方向上流動。雙流式止回閥80允許在第二流體導管72中的雙向氣流，由此最小化在曲軸箱腔室52中的壓力。換句話說，雙流式止回閥80構造為允許在進氣組件14的進氣歧管20和曲軸箱腔室52之間的雙向氣流，同時防止或至少抑制油91 (或任何其他適當的液體)到達進氣組件14。因此，雙流式止回閥80構造為防止或至少妨礙油91(或其他任何適當的液體)從曲軸箱腔室52流動進入進氣歧管20。
[0038]本公開還涉及制造發動機組件10的方法。該制造方法可包括流體地將發動機12的燃燒腔室42和進氣組件14的進氣歧管20聯接。如上所述，發動機12包括可包含油91的曲軸箱腔室52。制造方法進一步包括將雙流式止回閥80流體地聯接在曲軸箱腔室52和進氣歧管20之間。如上所詳細描述的，雙流式止回閥80構造為允許氣體在曲軸箱腔室52和進氣歧管20之間的雙向流動，同時防止油91從曲軸箱腔室52流動到進氣歧管20。
[0039]這些詳細的描述和示圖或圖形對于本發明來說是支持性的和描述性的，而本發明的范圍僅由權利要求限定。雖然已經詳細描述了用于實現要求保護的本發明的最佳模式的一些和其他實施例，但是存在有用于實踐在附加的權利要求中限定的本發明的多種替換設計和實施例。
【權利要求】
1.一種雙流式止回閥，包括: 閥本體，其具有內閥容腔、引導至所述內閥容腔的第一閥開口和引導至所述內閥容腔的第二閥開口，其中所述內閥容腔將所述第一閥開口流體地聯接至所述第二閥開口 ；和 密封件，其設置在所述閥本體內，所述密封件構造為浮在液體中，所述密封件構造為在氣體在所述第一閥開口和所述第二閥開口之間通過所述內閥容腔流動時相對于所述閥本體保持靜止； 其中所述密封件操作性地聯接在閥本體內，使得所述密封件構造為相對于所述閥本體在打開位置和關閉位置之間移動，其中在所述打開位置，所述密封件允許氣體在所述第一和第二閥開口之間通過所述內閥容腔流動，在所述關閉位置，所述密封件抑制氣體和液體通過所述內閥容腔從所述第一閥開口流動到所述第二閥開口。
2.如權利要求1所述的雙流式止回閥，其中所述液體是油，并且所述密封件構造為浮在油中。
3.如權利要求1所述的雙流式止回閥，其中所述密封件是基本上中空的。
4.如權利要求3所述的雙流式止回閥，其中所述密封件是基本上中空的鋁球。
5.如權利要求1所述的雙流式止回閥，進一步包括固定在所述閥本體內的基體，其中所述基體構造為在所述密封件處于打開位置時支撐所述密封件。
6.如權利要求1所述的雙流式止回閥，其中所述基體具有多個孔，每個孔延伸通過所述基體，每個孔構造為允許所述氣體通過所述內閥容腔在所述第一和第二閥開口之間流動。
7.如權利要求6所述的雙流式止回閥，其中所述基體的一部分是基本上碟形的。
8.如權利要求7所述的雙流式止回閥，其中所述多個孔沿著所述基體周向地布置。
9.如權利要求1所述的雙流式止回閥，進一步包括至少一個壁，所述壁由所述基體的一部分支撐，所述至少一個壁設置在所述閥本體內，從而在所述密封件在所述打開位置和所述關閉位置之間移動時引導所述密封件的移動。
10.如權利要求9所述的雙流式止回閥,其中所述閥本體限定內閥表面,所述內閥表面限定了至少所述內閥容腔，并且所述至少一個壁設置在所述內閥表面和所述密封件之間。
【文檔編號】F01M13/00GK104295340SQ201410338768
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年7月16日 優先權日:2013年7月16日
【發明者】A.E.賴斯, S.G.布賴德 申請人:通用汽車環球科技運作有限責任公司