CN102027204B - 用于内燃发动机的油分离器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于内燃发动机的油分离器(1)，以将油至少部分地从离开内燃发动机的曲轴箱的气体中分离，分离器包括壳体(10)，壳体中容纳有：用于含油气体的进入腔室(2)；用于净化气体的排放腔室(3)；至少一个中间抽吸腔室(41、42、43)；以及带有开口(50)的油回收腔室(5)，用于将分离的油返回到发动机。油回收腔室(5)和气体排放腔室(3)之间的连通界面(53)的尺寸(L1)设置成使得在分离器(1)的使用过程中每个所述腔室(3、5)内的压力大致相同，而与所述分离器(1)内的气流速无关。本发明可用于机动车辆的领域。

Description

用于内燃发动机的油分离器

本发明涉及一种用于内燃发动机的油分离器，该油分离器被设置成至少部分地将油从离开内燃发动机的曲轴箱的气体中分离。

本发明更特别地涉及一种包括壳体的分离器，该壳体在其中容纳有：

-用于含油气体的进入腔室；

-用于净化气体的排放腔室；

-至少一个中间抽吸腔室，其位于气体的进入腔室和排放腔室之间，并由位于气体的进入腔室和排放腔室之间的循环路径上的油捕获装置限定；以及

-带有开口的油回收腔室，用于将分离的油返回到发动机，所述开口位于分离器的下部，所述油回收腔室与中间抽吸腔室邻近，所述或每个中间抽吸腔室经由连通装置与所述油回收腔室连通，并且所述回收腔室一方面经由连通装置与气体进入腔室连通，并且另一方面经由其与排放腔室之间的连通界面与排放腔室连通。

图1和2示意地揭示了基于本发明的问题，即，内燃发动机内的含油曲轴箱气体的加载问题，例如汽油或柴油发动机类型的内燃发动机，尤其用于装备在机动车辆上的。

图1以竖向剖视图绘示了内燃发动机M的一部分，该内燃发动机通常包括含有曲轴901的曲轴箱900，曲轴901经由连接杆902与滑动安装在汽缸904中的活塞903配合。曲轴901通过在曲轴箱900内以层的形式延伸的润滑油H润滑。防溅板905也可设置在曲轴箱900内。

安装在汽缸盖911内的凸轮轴910还设置以致动阀(未示出)、以及连接曲轴箱900和汽缸盖911的一个或多个轴912。如图2所示，喷嘴913可以设置在汽缸盖911内侧以将润滑油H喷射到凸轮轴910上，特别是喷射在所述凸轮轴910的轴承914上。

在图1和2中通过箭头示出了在曲轴箱900、轴912和汽缸盖911内的曲轴箱气体的循环流动。在发动机M工作时，每个汽缸904的燃烧和压缩气体从汽缸朝着曲轴箱900流动，活塞903的环没能完全阻止气体。这些气体主要由空气、燃料、少量废气、蒸气和润滑油的混合物形成。它们从曲轴箱900排出，以被重新引入由汽缸904限定的燃烧腔室。

在一个公知的实施例中，为了从曲轴箱900排出气体并将其重新喷射到进入管路930，曲轴箱900凭借所述气体经过的轴912连接到汽缸盖，接着气体被准许进入油分离器920，该油分离器920也称为压缩空气过滤器，其设置以将油与经由汽缸盖911离开曲轴箱900的气体分离。在分离器920的出口处，净化气体重新回到进入管路930，其首先经过止回阀931并经过蝶阀932；特别地当蝶阀932的下游的真空度非常大时，止回阀931关闭。因此，气体可送回到汽缸盖911内，从而在分离器920内的油与气体分离之后，气体被送回到汽缸904内。

分离器920是内燃发动机M的必要元件，其插入在曲轴箱气体的循环路径上，以将气体与润滑油分离，从而能够将气体重新喷射到进入管路930内。

实际上，曲轴箱气体可能在其路径上的不同点处变得加载有油H，这些点特别是：

-汽缸904，其中活塞903的运动从加载气体的汽缸的内壁刮扯油；

-连接杆902，其与油层接触，由此形成挂着的油滴；

-曲轴901，将油喷射到气流中；

-曲轴箱900底部的油层，其中气体在其流动速度的作用下将填充它们的油颗粒扯走；

-轴承914或轴912，尽管被设计成有助于油沉降的展开状或倒圆形状，该上部带有可能扯下油颗粒并与壳体气体混合的油颗粒积累区域。

在油H已经积累在曲轴箱气体的循环区域内的任何支承件上时，在气体的速度的作用下，积累的油离开其支承件，并可因此以油的大液滴或射流或潮涌的形式大量地来到分离器920的进口。

因此，来到分离器内的油主要采取以下二油相中的一种形式：

液油相，对应于连续潮涌、大液滴或射流形式的进口油；

气溶胶油相，对应于少量的进口油、特别为气体内附着的小液滴的形式。

特别从法国专利申请FR2898386和FR2874646中已知公开了特别适用于去除曲轴箱气体中附着的油滴的分离器。现有技术的这些分离器的两个实施例在图3和4的水平剖视图中示意表示。

这些已知的分离器包括长形的壳体810，壳体中容纳有：

-用于含油壳体气体的进入腔室820；

-用于净化气体的排放腔室830；

-位于气体的进入腔室820和排放腔室830之间的三个中间抽吸腔室851、852、853，该三个中间抽吸腔室851、852、853由位于气体进入腔室820和气体排放腔室830之间的循环路径上的障碍分离器861、862、863限定的；以及

-油回收腔室，其包括多个隔室，即：

-主要隔室840，其中返回开口841设置用于朝着发动机的分离的油，所述返回开口841位于分离器的下部并形成虹吸器842的入口，

-位于气体进入腔室820和主要隔室840之间的一个或两个中间隔室843、844，

所述隔室840、843、844与中间抽吸腔室851、852、853相邻，分别经由用于油的流通的连通开口871、872、873与其连通，油主要朝着返回开口841、接着朝着虹吸器842流动。

文氏管880刚好在排放腔室830的上游，该文氏管880经由所述主要隔室840的真空开口881与主要油回收隔室840连通；所述真空开口881位于分离器的上部中。直接位于排放腔室830的上游的中间抽吸腔室853因此经由文氏管880延伸并经由连通开口873与主要隔室840连通，从而实现油主要通过重力在分离器内流通。

进入腔室820经由连通开口845与第一中间隔室843连通。

在图3的实施例中提出了两个中间隔室843、844，第一中间隔室843经由连通开口846与相邻的第二中间隔室844连通，并且第二中间隔室844经由连通开口847与相邻的主要隔室840连通。

在图4的实施例中提出了单一的中间隔室843，所述中间隔室843经由连通开口846与相邻的主要隔室840连通。

虹吸器842确保分离器底部(即在油回收腔室的主要隔室840的下部)处存在足够的油储备，防止未净化的气体经由油返回开口841进入，抵消分别处于压力P1的进入腔室820和处于压力P2的虹吸器842之上的主要隔室840之间的压力降ΔP＝P1-P2。

虹吸器842用来将油从主要隔室840移动到分离器的与发动机连通的外区域，特别是在汽缸盖内，所述分离器位于所述汽缸盖上；主要隔室840相对于所述外区域处于真空。汽缸盖和主要隔室840之间的压力差ΔP＝P1-P2决定了虹吸器842内的油高度H_H，该压力差ΔP对应于油分别在压力P1和小于压力P1的压力P2的两个自由表面之间的液位差，压力P1对应于外部压力，还对应于分离器的入口压力。

因此，该压力差ΔP特别通过虹吸器842的高度Hs来确定，如果该高度Hs越大，压力差ΔP就约大。此压力差ΔP与分离器内的气体速度相关：速度越快，压力降ΔP越显著，并且虹吸器842的高度Hs必须很大以使得油H朝着发动机返回。

此类型的分离器用来连续去除壳体气体内所存在的所有或部分的油。如果在分离器的尺寸设置成不能够处理小油滴的情况下，即从仅初始就存在预定大小的油颗粒的气体中分离油，但是注意到这种类型的分离器当油潮涌或油的多个连续潮涌来到分离器入口时分离器不再起作用；如上所述，特别地在以前积累在积累区域内的油潮涌不再粘着之后，对应于大量溢流的油的潮涌允许进入分离器中。

此外，对于目前的发动机来说，趋势是减小发动机尺寸的同时增加其功率。功率的增加会造成壳体气流流率增加，同时尺寸的减小会造成分离器的可用空间的减小。分离器的问题之一因此在于能够在较小容积内处理更多的壳体气体，换言之，就是更大的气流流率。

可用空间的减小对于发动机的所有元件都具有影响，特别是对于可用来分配的空间。因此，特别是由于气体的抽吸通道的减小以及流率的增加，凸轮轴和凸轮越来越靠近分离器的入口，并且壳体气体速度会增加。此外，润滑这些元件的油量也要增加。

由此，分离器入口处的大液滴、射流或潮涌形式的油的喷射越来越显著。

本申请人注意到抵达分离器入口的大部分由以大液滴、射流和潮涌形式抵达，而只有少量的油是以小液滴形式抵达。为了提供一定数量级，考虑到以全功率运转会磨损发动机，以小液滴形式抵达分离器入口的油的流速在4g/h左右，而以大液滴、射流或潮涌形式抵达的油的数量在1200g/h左右。

在第一种情况下，在大量油不连续地允许进入分离器时，例如以图6所示的油H的连续潮涌的形式，油H趋于接连堵塞连通开口(开口845和871)。油潮涌的进入实际上首先通过第一障碍分离器861来分离，并且开口871将排出最大部分的瞬间堵塞油通道的潮涌。此外，在油经过开口845时，油将瞬间堵塞所述开口845，并同样由于文氏管880内的气体速度增加，使得主要隔室840内的压力P2降低。同样的现象还出现在下面的开口(即开口846和872)以及最后的开口873中的油通道内，但影响较小，这是由于油量在经过每个障碍分离器排862、863之后减小。油H的这种潮涌具有的结果是主要隔室840内的压力P2减小，因此，压力降ΔP增加，使得油高度H_H增加，并且主要隔室840内的油液位H增加。

在出口处时常具有油潮涌H时，虹吸器842不再具有排空周期。主要隔室840完全填充，并且油H停止经过位于主要隔室840和文氏管880之间的真空开口881。此外，连续开口845、846、871、872、873内的大量油H的连续经过在主要隔室840内造成压力不稳定，并且虹吸器842会开始不稳定。实际上，在压力P2足够低时，虹吸器842可以排空，即图7所示的气泡B形式的气体通过虹吸器842。虹吸器842的排空或计划将因此产生气泡B在主要隔室840内的自由油表面H处破裂，形成能够通过进入管路中的主要隔室840中气体循环来驱动油滴。

为了避免连续的油潮涌进入分离器时虹吸器842排空的这种现象，根据简单的方法，因此需要开口、尤其是在最上游的开口845和871尽可能大以避免被油堵塞。

在第二种情况下，在少量油达到分离器入口时，气流动不会由于多个开口845、846、871、872、873处是否有油而受到极大的阻扰。

假设开口845非常大，如图8所示的以上方法建议的那样(这里没有中间隔室)，开口845将形成非常小的压力降，使得分离器入口处的压力P1将等于形成油回收腔室的主要隔室840内的压力P2。中间抽吸腔室851、852和853内的各自压力P11、P12和P13以及文氏管880内的压力P8都将低于压力P1。因此，在开口871、872和873内循环流动的气体将在错误的方向上定向，即从油回收腔室840朝着中间抽吸隔室流动，并且没有油经由这些开口871、872、873被抽吸。

同样，假设开口871非常大，如图9所示(这里同样没有中间隔室)，此开口871将形成非常小的压力降，使得第一中间抽吸腔室851内的压力P11将等于形成油回收腔室的主要隔室840内的压力P2。随后中间抽吸腔室852、853内的压力P12和P13以及文氏管880内的压力P8将都分别低于压力P1。因此，在开口872和873内循环流动的气体将在错误的方向上定向，即从油回收腔室840朝着相应的中间抽吸腔室852、853流动，并且没有油经由这些开口872、873抽吸。

因此，对于用于在中间抽吸腔室851、852、853和抽吸油的油回收腔室840之间的连通的所有开口871、872、873来说，不需要过大地增大连通开口845、846、871、872、873。理想地，开口845必须小于开口871，开口871本身小于开口872，...，以至于这些开口具有相同的抽吸流速。然而，在最后的连通开口873上，这种问题特别难以解决，特别是在虹吸器842的高度小的情况下，这是由于处于其体积的原因，它受到了限制。

因此，这种教导与之前的教导不同之处在于提出了在分离器入口处理油的潮涌，这需要连通开口具有大的尺寸。

这种类型的分离器因此具有这样的缺陷，不能以满意的方式处理以下两种情况：

-液油相，对应于连续潮涌、大液滴或射流的形式的进口油；

-气溶胶油相，对应于少量的、特别是气体内附着的小液滴形式的进口油。

此外，应该注意到形成文氏管的气体循环区域的变窄部是难以由塑料材料模制的高成本区域，并且该变窄部还在分离器中提供了例如对于分离器上的冲击来说不牢固的区域。

本发明的目的尤其在于消除全部或部分的以上所述的缺陷，特别旨在通过有效处理液相的油来消除缺陷，并且为此，提供一种用于内燃发动机的油分离器，以至少部分地将油从离开内燃发动机的曲轴箱的气体中分离，该分离器包括壳体，所述壳体内容纳有：

用于含油气体的进入腔室；

用于净化气体的排放腔室；

至少一个中间抽吸腔室，其位于气体的进入腔室和排放腔室之间，并通过定位在气体的进入腔室和排放腔室之间的循环路径上的油捕获装置限定；以及

带有开口的油回收腔室，用于将分离的油返回到发动机，所述开口位于分离器的下部，所述油回收腔室与中间抽吸腔室邻近，所述或每个中间抽吸腔室经由连通装置与所述油回收腔室连通，并且所述回收腔室一方面经由连通装置与气体进入腔室连通，并且另一方面经由两个所述腔室之间的连通界面与排放腔室连通；

分离器的特征在于油回收腔室和气体排放腔室之间的连通界面的尺寸设置成使得在分离器的使用过程中每个所述腔室内的压力大致相同，而与所述分离器内的气体循环流速无关。

本发明因此提出消除形成文氏管的气体循环区域的变窄部并在排放腔室和油回收腔室之间建立压力平衡。

因此，排放腔室和油回收腔室之间的压力是相等的，使得如果油潮涌堵塞连通开口，仅在油返回开口之上的油回收腔室内的压力不变化。油回收腔室内的压力因此与油潮涌来不来无关，从而防止连续的油潮涌在分离器内产生压力不稳定和工作不稳定，例如虹吸器的排空。

根据一个特征，油回收腔室和气体排放腔室之间的连通界面采用与所述腔室的各自底部之间的高度差相关的落差的形式，尤其是与所述腔室的各自底部之间的高度差相关的台阶的类型，以防止油回收腔室内积累的油经由所述连通界面进入气体排放腔室。

在一个特定的实施例中，分离器包括通过油捕获装置彼此分开的多个连续的中间抽吸腔室。

在一个特定的实施例中，油回收腔室包括经由连通装置连通的多个连续的隔室，这些隔室包括：

主要隔室，其中设置分离油返回开口；以及

至少一个中间隔室，其位于气体进入腔室和主要隔室之间，

每个隔室与经由连通装置与其连通的至少一个抽吸腔室邻近。

根据一个特征，直接位于排放腔室上游的中间抽吸腔室或唯一的抽吸腔室经由汇合区域与所述排放腔室连通，该汇合区域用来在分离器的上部聚集循环气流，分离油返回开口位于与分离器的上部相对的下部。

因此，经过中间抽吸腔室的气流(称为主气流)不干扰油回收腔室或其主要隔室，并且更特别的是不干扰分离油返回开口。因此，主气流不干扰油回收腔室内或主要隔室内的压力。

有利地，汇合区域采取在气流的循环方向上朝着分离器的上部定向的水平倾斜的壁的形式。

这种倾斜的壁优选地在排放腔室的底部和所述中间抽吸腔室的底部不位于相同高度时形成所述底部之间的连接壁。

根据另一特征，所有或部分的连通装置包括设置在两个相应隔室或腔室之间的至少一个开口。

理解到这些连通装置涉及油回收腔室或其隔室和中间抽吸腔室之间、油回收腔室的隔室之间、油回收腔室和气体进入腔室之间的连通。

在一个有利的实施例中，所有或部分的连通装置包括设置在两个相应的连通隔室或腔室之间的至少两个开口，所述开口位于不同高度，使得位于分离器下部的开口主要专用于油的通过，而位于分离器上部的开口主要专用于气体通过。

因此，通过捕获装置回收的主要通过重力流动的油将趋于经由位于下部的开口在油回收腔室或在其隔室之一内经过；而气体将趋于经由位于上部的开口进入油回收腔室或其隔室之一。特别是，油的潮涌或大量连续的液滴(即液相而不是气溶胶相的油)主要在分离器的与分离器基底相对应的下部流动，并且因此主要经过下部内的开口，由此限制堵塞位于上部的气流开口的风险，并限制所产生的分离器工作不稳定的风险。

应该理解到顶部和底部是参考与重力相关的竖向方向以及安装在机动车辆内的分离器的使用位置来使用的。实际上，这里应该联想到分离是多种不易混合相在重力的主要作用下机械分离的操作。

当然，严格来说，连通装置的这种设计(上部和下部内的开口形式)可以是被保护的主题。

有利地，两个开口与两个相应隔室或腔室的分离壁和分离器的壳体之间的自由空间相对应，所述分离壁特别是经由夹紧通过组装而游隙安装在所述壳体内。

因此，限定油回收腔室的腔室和/或隔室的的壁可具有小于分离器壳体的高度，使得所述壁分别在分离器壳体的上部和下部处或低或高地以游隙安装，使得这些游隙形成分别用于分离器的下部和上部内的油或气体通过的开口。

在连通装置的一个特定实施例中，所述或每个开口是椭圆形的，特别是长方形或正方形的。

在连通装置的另一特定实施例中，所述或每个开口采取多个孔的形式，特别是多边形孔的形式，优选为长方形或正方形或圆形的形式。

如上所述，在特别是气溶胶相的少量的油进入分离器时，朝着油回收腔室的第一连通开口应该小到形成压力降，使得随后的开口可以朝着油回收腔室抽吸油。但是，连通开口必须使得油尽可能容易地通过，并且因此很大。这造成了所述的矛盾。

但是申请人注意到气体经过连通开口的流动是紊流的类型(用于此流体的雷诺数在6000附近)，而油经过这些相同开口的流动是层类型的(流体的非常低的流动速度、高粘度和高密度)。对于紊流流动来说，开口的形状对压力降具有大的影响，而对于层流来说，开口的形状具有非常小的影响，只有通道的截面很重要。

因此，连通开口的有利形状是与气流动相对应地使得紊流流动的压力降最大的形状。实际上，对于与以层流的形式排出油的相同能力相对应的相同通道截面或表面来说，使得紊流流动的压力降最大的形状是使其可以最佳地阻止气体的形状。

但是，开口的圆形形状与使得压力降最小的形状相对应，而具有许多使其最大的其它形状，特别是具有显著液压直径Dh的形状，其中：

Dh＝4*s/p

其中S＝开口的通道表面或面积，以及

P＝开口的通道截面的周长。

例如，对于相同的液压直径Dh来说，椭圆形开口(特别是细长的长方形形状)具有比具有圆形形状的开口大的通道表面。

具有给定液压直径Dh的圆形开口具有直径D＝Dh和相应的通道表面Sc。

具有相同液压直径Dh的矩形或方形开口具有大于圆形开口的通道表面Sc的通道表面Sr。

具有相同液压直径Dh并由五个正方形孔构成的开口具有大于圆形开口的通道表面Sc的通道表面Sm。

当然，严格来说，连通开口的形状的这种设计可以是被保护的主题。

在本发明的一个优选实施例中，所有或部分的油捕获装置包括障碍分离器，所述障碍分离器包括与绕开装置相关的至少一个气体通道开口，绕开装置与通道开口相对定位，以使得经过所述通道开口的所有或部分气体偏转。

因此，为了有助于液相油(例如油潮涌或大液滴或射流形式)的排出，有利的是所有或部分分离器只变成主要气流的一部分，以使得分离器产生小的压力降，同时保持液相油有效分离。通过减小中间抽吸腔室内的压力降，例如可以减小虹吸器的尺寸，以便满足体积的限制。

以此方式，分离器主要工作处理液相油，其中气流速和压力降低，以能够经由虹吸器连续排出油。

这种分离器使其可以处理抵达入口的最大量的油，这是由于大量的油以大液滴、射流和潮涌的形式达到；以小液滴形式的油(气溶胶相)少量地抵达抵达。

根据另一特征，在分离器具有多个连续的中间抽吸腔室时，设置在连续中间抽吸腔室之间的连续的油捕获装置各自包括障碍分离器、两个连续障碍分离器，第一分离器和放置在第一分离器下游的第二分离器被设计成使得第一分离器比第二分离器偏转较少的气流。

因此，第一分离器比第二分离器产生较少的压力降。

根据另一特征，设置在气体进入腔室和直接位于下游的中间抽吸腔室之间的油捕获装置包括用于气体的至少一个通道开口。有利地，在所述通道开口的上游没有设置气体绕开装置。

本发明还涉及一种用于内燃发动机的油分离装置，该装置用于将油至少部分地从离开内燃发动机的曲轴箱的气体中分离，该装置包括如上所述的分离器和放置在所述分离器下游之后的旋风分离器，用以回收离开所述分离器的气体内保留的所有或部分的油。

因此，该分离器主要用来处理液相的进入油(构成该装置内的大多数进入油)，同时特别紧凑、牢固和便宜。此分离器的功能因此不再使得排出的气体完全没有油，而是使得气体只具有以小附着颗粒形式保留的少量油，该颗粒接着通过放置在所述分离器出口的旋风分离器处理。

通过用主要处理液相油的一个分离器和主要处理气溶胶相的油的旋风分离器来分开处理油，可以提供特别是在分离器的虹吸器处不具有任何不稳定问题的分离器装置，，并且具有小尺寸，特别减小了压力降，并在内燃发动机工作过程中使得油排出分离器外。

需要更大压力降以处理气溶胶相的油的旋风分离器可一方面在内燃发动机的工作时间内、在发动机停止时例如经由适当的止回阀排出发动机内的油之前存储被处理的油。只处理少量油的旋风分离器可因此具有适用于发动机组固有体积的尺寸。

根据一个特征，旋风分离器包括具含有待回收油的正切气体入口，所述正切入口与分离器的气体排放腔室直接连通。

参考附图，在阅读以下多个实施例的详细描述后，将明白本发明的其它特征和优点，附图中：

图1是可以装备根据本发明的分离器或分离装置的内燃发动机部分的竖向剖视图；

图2是在分离器入口处的图1所示的内燃发动机的汽缸盖的详细的竖向剖视图；

图3和4是现有技术的两种分离器的水平剖视图；

图5是图4所示的分离器沿着线V-V的竖向剖视图；

图6是与图4相同的视图，其中在分离器内示出了油的潮涌；

图7是图6所示的分离器沿着线VII-VII的竖向剖视图，该分离器处于由于油的潮涌造成的不稳定状态；

图8和9是图4所示的分离器的两个变型的水平剖视图，示出了设置开口尺寸以处理油的潮涌的问题；

图10是根据本发明的分离器的第一实施例的水平剖视图；

图11是图10所示的分离器沿着线XI-XI的竖向剖视图；

图12是根据本发明的分离器的第二实施例的水平剖视图；

图13是图12所示的分离器沿着线XIII-XIII的竖向剖视图；

图14是适用于装备根据本发明的分离器的障碍分离器的水平剖视图；

图15a、15b和15c示出了设置在根据本发明的分离器内的腔室或隔室之间的三种类型的连通开口；

图16是与图12相同的视图，其中在分离器内示出了油的潮涌；

图17a和17b是图16所示的分离器的两个变型沿着线XVII-XVII的竖向剖视图；

图18-20是根据本发明的分离器的三个其它实施例的水平剖视图；

图21是包括与旋风分离器串联的分离器的根据本发明的分离装置的水平剖视图；

图22是图21所示的旋风分离器沿着线XXII-XXII的竖向剖视图。

根据本发明的分离器1的第一实施例在图10中表示，分离器1的其它实施例特别在构成图10所示的分离器1的变型的图12、18、19和20内表示。

分离器1包括具有长形的壳体10，其形成限定内部空间的外壳或封壳，在一端设有用于含油气体的入口11，并在相对端设置用于净化气体的出口12。

分离器1的壳体10在其中包括：

用于含油气体的进入腔室2，入口11在所示进入腔室2内直接露出；

用于净化气体的排放腔室3，其中设有出口12；

三个中间抽吸腔室41、42、43，位于气体的进入腔室2和排放腔室3之间，并通过位于气体的进入腔室2和排放腔室3之间的循环路径上的油捕获装置61、62、63、64(随后详细描述)限定；以及

带有开口的油回收腔室5，用于将分离的油50返回到发动机，所述开口50位于分离器1的下部14，并形成虹吸器51的入口，如图11所示。

油回收腔室5与三个中间抽吸腔室41、42、43邻近，每个所述中间抽吸腔室41、42、43分别经由连通装置71、72、73(随后详细描述)与所述油回收腔室5连通。

此外，回收腔室5一方面经由连通装置52(随后详细描述)与气体进入腔室2连通，并且另一方面经由两个所述腔室3和5之间的连通界面53(随后详细描述)与排放腔室3连通。

油回收腔室5被分成经由连通装置56(随后详细描述)彼此连通的两个连续的隔室54、55：

所谓的第一中间隔室54，其经由连通装置52与气体进入腔室2连通；

所谓的第二主要隔室55，其中设有分离油返回开口50，第二主要隔室55并经由连通界面53与气体排放腔室3连通。

中间抽吸腔室41经由连通装置71与中间隔室54连通，而第二和第三中间抽吸腔室42和43分别经由连通装置72和73与主要隔室55连通。

此外，第一中间抽吸腔室41一方面通过第一油捕获装置61与进入腔室2分离，并且另一方面通过第二油捕获装置62与随后的第二中间抽吸腔室42分离。接着，所述第二中间抽吸腔室42通过第三油捕获装置63与随后的第三中间抽吸腔室43分离。最后，所述第三中间抽吸腔室43通过第四油捕获装置64与排放腔室3分离。

第一61、第二62和第三的连续的捕获装置各自通过一排障碍分离器形成；障碍分离器的一个实施例在图14中详细绘示。障碍分离器包括至少一个用于气体的通道开口69，该通道开口与和所述通道开口69相对定位的绕开装置65连接，以使经过所述通道开口69的所有或部分气体偏转。通道开口69可以通过彼此隔开的两个同平面的壁66限定，并且绕开装置65由绕开板形成，该绕开板与通道开口69相对、平行于壁66、相对应所述壁66偏转距离d且至少部分覆盖通道开口69以使经过所述通道开口69的至少一部分气流偏转；绕开板65因此能够使得间隔67保留在所述绕开65板的任一侧，与不被绕开板65覆盖的通道开口69的一部分相对应。可以在绕开板65的边缘上设置适合的几何形状，例如斜面的形式，以有助于绕开作用。因此注意到如箭头F1所示抵达间隔67的气流由箭头F2所示的被绕开板65直接偏转的气流而偏转。

返回图10，进入分离器1的含油气流特别分成位于入口11(或者进入腔室2)和出口12(或排放腔室3)之间的两股流，即：

主流Fp，经过第一排障碍分离器61，由此进行油的第一分离，该油可主要通过重力经由连通装置71在中间隔室54内流动，接着主流Fp经过第二排障碍分离器62，由此进行油的第二分离，该油可主要通过重力经由连通装置72在油回收腔室5的主要隔室55内流动，接着主流Fp经过第三排障碍分离器63，由此进行油的第三分离，该油可主要通过重力经由连通装置73在油回收腔室5的主要隔室55内流动，最后主流Fp经过第四捕获装置64而进入排放腔室3；

次流Fs，经过第一开口52以进入油回收腔室5的中间隔室54，经由连通装置71的流体与其混合，接着次流Fs经过开口56以进入油回收腔室5的主要隔室55，经由连通装置72和73进入的流体与其混合，并且最后次流Fs经过连通界面53以与排放腔室3内的主流Fp混合，大部分油经由被分离油返回开口50排出分离器1。

如图10所示，特别是防止油从第三中间抽吸腔室43到排放腔室3，第四捕获装置64可采取与这两个腔室3和43的各自底部之间的高度差相关的落差形式，尤其是与这两个腔室3和43的各自底部之间的高度差相关的台阶的类型。这种落差64因此在主流Fp中形成障碍，与前面成排的障碍分离器61、62、63的方式相同，由此允许主流Fp中的油的最终分离。落差64可在分离器1的壳体10内采取内部肋的形式形成。

同样，特别是防止油从主要隔室55到排放腔室3，连通界面53采取与所述腔室的各自底部之间的高度差相关的落差的形式，尤其是与这两个腔室3和55的各自底部之间的高度差相关的台阶的类型。此落差界面53还在次流Fs中形成障碍，由此使得次流Fs中的油最终分离。此外，此界面53的尺寸设置成在主要隔室55和排放腔室3之间实现压力平衡，而与分离器1内的气体循环流速无关。因此，主要隔室55内的压力基本上与进入的液相油无关(特别是潮涌或射流或大液滴的形式)。落差53可在分离器1的壳体10内采取内部肋的形式形成。

参考图10和11，界面53采取大致矩形的形状，其长度L1对应于壳体10的纵向长度，并且其高度H1对应于其竖向高度。作为所述界面53的适合尺寸以平衡所需压力的实例，长度L1大于或等于10mm，并且高度H1大于或等于10mm。作为分离器1内气体流速的实例，流速大致在0和5升/分钟之间，并且可甚至达到200升/分钟左右的数值。

根据本发明的分离器1的第二实施例在图12中表示，其不同于第一实施例之处在于捕获装置64采取汇合区域的形式，该汇合区域设计成在第三中间抽吸腔室43和排放腔室3之间将主流Fp集中在分离器1的上部13内。作为90度台阶的替代，这里具有在主流Fp的循环方向上朝着分离器1的上部13定向的斜面或倾斜壁64的方式。因此，这种倾斜壁64使得主流Fp加速，并且使其与形成虹吸器51的入口的分离油返回开口50相对地汇合。因此，在分离器1的上部13上定向的同时，主流Fp没有干扰虹吸器51上游的油存储和回收区域的危险。

如图13所示，此倾斜壁64形成排放腔室3的底部(或基底)和第三中间抽吸腔室43的底部之间的连接壁；当然所述底部并没有位于相同高度处，以防止油从第三中间抽吸腔室43到排放腔室3。

图15a-15c表示连通装置52、56、71、72和73的不同实施例。这些连通装置可包括：

圆形开口，如图15a所示，和/或

优选的矩形开口，如图15b所示，从而使得紊流中的压力降最大，和/或

同样优选的是多个方形或矩形孔形式的开口，如图15c所示，从而使得紊流中的压力降最大；方形或矩形孔例如在相同高度对齐，即都位于相同高度上，并固定间隔。

当然，开口的形状不局限于所述的那些，并且所述开口的数量和/或尺寸必须作为将要通过分离器1处理的含有液体的气流的函数来确定。

图16表示根据第二实施例的分离器，其中油潮涌H朝着连通装置52定向，以便使得进入腔室2和油回收腔室5的中间隔室54连通。图17a和17b表示这些连通装置52的两个实施例，这当然可适用于其它的连通装置56、71、72和73。

在图17a中，连通装置52包括设置在进入腔室和油回收腔室的中隔室之间的两个开口521、522，所述开口521、522位于不同高度，使得位于分离器1的下部14(例如其基底)的开口522主要专用于油H通过，并且位于分离器1的上部13的开口521主要专用于气体次流Fs通过。当然，多个开口可设置在不同高度或位置，所述开口还能够将要参照图15a、15b和15c描述的多种形状。在图17a中，开口521、522是矩形的，并且形成在进入腔室2和中间隔室54之间的分离壁523的拐角内。

在图17b中，两个开口521、522分别对应于分离壁523与分离器的壳体10的上部13和下部14之间的自由空间。这些自由空间521、522通过分离壁523的配合和间隙来设计，由此有助于分离器1的设计和制造。分离壁523可以特别通过夹紧来组装，在分离器1的壳体10内具有游隙，使得上部和下部游隙分别形成开口521和522。

分离器1实质上设置成排出液相油，可以考虑到通过调整所述捕获装置61、62.63的几何形状来减小第一组三个连续的捕获装置61、62和63造成的压力降，使其具有减小的主流Fp的绕开作用，当然同时保持其回收液相油的能力。图18、19和20所示的三个实施例构成根据图12所示第二实施例的分离器1的变型，其中唯一的变化涉及第一组三个连续捕获装置61、62和63。

在图18所示的实施例中，捕获装置61、62、63包括至少一个参照图14所述的障碍分离器，其中对于每个分离器61、62和63来说，绕开板65的尺寸设置成小于由两个同平面的壁66限定的通道开口69，使得间隔67很大，例如具有比得上绕开板65的面积。这种分离器61、62、63形成小的压力降，同时还有效地分离大液滴或油潮涌。

在图19所示的实施例中，第一分离器61和第二分离器62之间以及第二分离器62和第三分离器63之间的间隔67减小。因此，应该注意到第一分离器61不包括绕开板，使得该间隔最大，这是由于他完全与通道开口69相结合。但是，第二分离器62包括与通道开口69相对的绕开板65，其尺寸使其限定具有面积S1的间隔67。第三分离器63还包括与通道开口69相对的绕开板65，其尺寸使其限定具有面积S2的间隔67，其中S2小于S1；与第三分离器63相比，间隔67对于第二分离器62更明显。例如，对于相对于两个分离器62、63具有相同尺寸的通道开口69来说，相应的绕开板65对中在所示开口69上，而第二分离器62的绕开板小于第三分离器63的绕开板。

在图20所示的实施例中，其原理与以上所述相同，其中分离器61到63之间的间隔67减小。在此实施例中，差别在于通道开口69不通过两个同平面的壁66限定，而是通过单个壁66并通过分离器1的壳体10限定，以特别减小分离器1的总体尺寸，并简化其设计和制造，特别是在通过塑料材料模制来制造的情况下简化剥离步骤。相关的绕开板65构成从壳体10伸出、平行于壁66并相对其偏移的板，从而与相应的通道开口69相对定位；第二分离器62的绕开板65比第三分离器63的绕开板65短。

如上所述，根据本发明的分离器1实质上用来分离特别以潮涌或大液滴的形式进入的液相油。为了处理离开分离器1并含有附着的油颗粒(换言之处于气溶胶相)的气体，设置成如图21所示将旋风分离器7定位在所述分离器1之后，以便回收离开所述分离器1的气体内的所有或部分的残存的油(气溶胶相)。

如图22更准确所示，旋风分离器7包括限定内部空间的壳体700，该空间包括：

旋风器710，被设计成根据通过离心作用分离的原理经由出口12将以附着颗粒的型式的油与离开分离器1的气体分离；

存储区域720，形成由旋风器710收集的油H的存储容积；

出口管道730，将净化气体排出到壳体700之外，所述出口管道730与入口管路连通，以将气体返回到汽缸盖。

旋风器710本身从顶部到底部包括：

含有将被去除的附着油滴的气体的正切入口740，所述正切入口740在分离器1的出口12的延伸方向上，定位在所述旋风器710的上部；

由汽缸壁形成的捕获区域750，其中，油滴被喷溅在所述汽缸壁上；

油回收区域760，通过捕获区域750延伸部的锥形壁形成，并止于带有下部中心开口的小直径的下部。

旋风器710还包括上部中心开口780，净化气流的一部分经过其中从捕获区域750和存储区域720轴向流出，以进入出口管道730。

下部中心开口770在存储区域720露出，使得油通过重力从旋风器710朝着存储区域720排出。出口管道730有利地为水平的，其起到净化气体的抽吸管道的作用，从上中心开口740开始直到旋风分离器7的壳体700之外。

一方面在存储区域720的上部并且另一方面在出口管道730处之间是通过形成在使其分离的壁内的抽吸开口790形成连通。

在工作过程中，经由正切开口740进入旋风器710的气体被分成：

主流Ep，首先以螺旋形式降低，接着升高并经由上部中心开口780轴向离开，以便重新回到出口管道730；以及

次流Es，经由下部中心开口770离开，接着经过存储区域720并经过抽吸开口790，并最终回到出口管道730，并进入主流Ep。

存储区域720内提供的存储容积的尺寸被设置成贯穿在内燃发动机的整个工作方向上存储油，因此在所述发动机停止时，发动机中存储的油被排出。例如，对于以全功率工作的磨损发动机来说，这种尺寸设置可用来允许存储四个小时的以气溶胶相的小液滴形式达到的油。作为提醒，以全功率工作的磨损发动机使得小液滴形式油的流速为4g/h左右，而以大液滴、射流或潮涌形式抵达的油的流速为1200g/h左右。因此，作为预防措施，旋风分离器7的存储区域720的尺寸可以设置成收集大约16g的油，或甚至更多。

在存储区域720的底部可设置止回阀(未示出)，止回阀只在止回阀每侧上的压力相同时打开，即在内燃发动机停止时打开，由此使得被存储的油朝着发动机返回。

当然，可以考虑其它类型的旋风分离器，类似于法国专利申请FR2922126描述的那些，如该专利申请的前序部分及其具体实施方式中描述那样。

此外，这种旋风分离器与分离器的组合可考虑到装备油文氏管的现有技术分离器，类似于图3、4、8和9所示那些。

当然，以上描述的实施例是非限制性的，并且可以对根据本发明的分离器进行其它的细节变化和改进，而不超出所附权利要求的范围，特别是例如通过将附加这些腔室或隔室提供中间抽吸腔室和/或油回收腔室的隔室的其它数量、形状和设置，和/或在不同腔室和/或隔室之间提供其它形式的连通，和/或提供油捕获装置的其它形状、数量、设置和尺寸。

Claims (18)

1.一种用于内燃发动机的油分离器（1），用于至少部分地将油从离开内燃发动机的曲轴箱的气体中分离，该分离器包括壳体（10），该壳体（10）中容纳有：

用于含油气体的进入腔室（2）；

用于净化气体的排放腔室（3）；

至少一个中间抽吸腔室（41、42、43），该至少一个中间抽吸腔室位于气体的进入腔室（2）和排放腔室（3）之间，并通过定位在气体的进入腔室（2）和排放腔室（3）之间的循环路径上的油捕获装置（61、62、63）限定；以及

带有开口（50）的油回收腔室（5），用于将分离的油返回到发动机，所述开口（50）位于分离器（1）的下部（14），所述油回收腔室（5）与所述中间抽吸腔室（41、42、43）邻近，每个所述中间抽吸腔室（41、42、43）经由中间-油回收腔室连通装置（71、72、73）与所述油回收腔室（5）连通，并且所述油回收腔室（5）一方面经由进入-油回收腔室连通装置（52）与气体进入腔室（2）连通，并且另一方面经由所述排放腔室（3）和所述油回收腔室（5）之间的连通界面（53）与排放腔室（3）连通；

其特征在于，所述油回收腔室（5）和所述气体排放腔室（3）之间的连通界面（53）的尺寸（L1、H1）设置成使得所述排放腔室（3）和所述油回收腔室（5）中的每个内的压力在分离器（1）的使用过程中相同，而与所述分离器（1）内的气体循环流速无关。

2.如权利要求1所述的分离器（1），其特征在于，所述油回收腔室（5）和所述气体排放腔室（3）之间的连通界面（53）采用与所述排放腔室（3）和所述油回收腔室（5）的各自底部之间的高度差相关的落差的形式，以防止油回收腔室（5）内积累的油经由所述连通界面（53）进入气体排放腔室（3）。

3.如权利要求1所述的分离器（1），其特征在于，所述油回收腔室（5）和所述气体排放腔室（3）之间的连通界面（53）采用与所述排放腔室（3）和所述油回收腔室（5）的各自底部之间的高度差相关的台阶的类型。

4.如权利要求1所述的分离器（1），其特征在于，所述油回收腔室（5）包括经由油回收腔室连通装置（56）连通的多个连续的隔室（54、55），这些隔室包括：

主要隔室（55），其中设有分离油返回开口（50）；以及

至少一个中间隔室（54），位于所述气体进入腔室（2）和所述主要隔室（55）之间，

每个隔室（54、55）与至少一个中间抽吸腔室（41、42、43）邻近，并经由中间-油回收腔室连通装置（71、72、73）与所述至少一个中间抽吸腔室（41、42、43）连通。

5.如权利要求4所述的分离器（1），其特征在于，当中间抽吸腔室为多个时，直接位于排放腔室（3）上游的所述中间抽吸腔室（43）经由汇合区域（64）与所述排放腔室（3）连通，当中间抽吸腔室为一个时，所述唯一的中间抽吸腔室经由汇合区域（64）与所述排放腔室（3）连通，该汇合区域（64）用来在分离器（1）的上部（13）聚集循环气流，所述分离油返回开口（50）位于与所述分离器（1）的上部（13）相对的下部（14）。

6.如权利要求5所述的分离器（1），其特征在于，所述汇合区域（64）采取在气流的循环方向上朝着分离器（1）的上部（13）定向的在水平面上倾斜的壁的形式。

7.如权利要求5所述的分离器（1），其特征在于，所述汇合区域（64）采取在气流的循环方向上朝着分离器（1）的上部（13）定向的在水平面上倾斜的壁的形式，并且在所述排放腔室（3）的底部和所述中间抽吸腔室（43）的底部不位于相同高度时形成了所述底部之间的连接壁。

8.如权利要求1-7中任一项所述的分离器（1），其特征在于，所有或部分的连通装置（52、56、71、72、73）包括设置在两个相应的连通隔室或腔室之间的至少一个开口。

9.如权利要求8所述的分离器（1），其特征在于，所有或部分的连通装置（52）包括设置在两个相应的连通隔室或腔室之间的至少两个开口（521、522），所述至少两个开口（521、522）位于不同高度（522），使得位于分离器（1）的下部（14）的开口（522）主要专用于油的通过，而位于分离器（1）的上部（13）的开口（521）主要专用于气体通过。

10.如权利要求9所述的分离器（1），其特征在于，所述两个开口（521、522）与两个相应隔室或腔室的分离壁（523）和分离器（1）的壳体（10）之间的自由空间相对应，所述分离壁（523）通过夹紧通过组装在所述壳体（10）内游隙安装。

11.如权利要求8所述的分离器（1），其特征在于，所述开口（52、56、71、72、73）是椭圆形的，是长方形的或者是正方形的。

12.如权利要求8所述的分离器（1），其特征在于，所述开口（52、56、71、72、73）采取多个孔的形式。

13.如权利要求8所述的分离器（1），其特征在于，所述开口（52、56、71、72、73）采取多个多边形孔的形式。

14.如权利要求8所述的分离器（1），其特征在于，所述开口（52、56、71、72、73）采取长方形孔或正方形孔的形式。

15.如权利要求1-7或9-10中任一项所述的分离器（1），其特征在于，所有或部分的油捕获装置（61、62、63）包括障碍分离器，所述障碍分离器包括与绕开装置（65）相关的至少一个气体通道开口（69），绕开装置（65）与所述通道开口（69）相对定位，以使得通过所述通道开口（69）的所有或部分气体偏转。

16.如权利要求15所述的分离器（1），包括通过油捕获装置（62、63）彼此分离的多个连续的中间抽吸腔室（41、42、43），油捕获装置（62、63）各自分别包括一个障碍分离器或两个连续的障碍分离器，第一障碍分离器（61、62）和放置在第一障碍分离器下游的第二障碍分离器（62、63）被设计成使得第一障碍分离器比第二障碍分离器偏转较少的气流。

17.如权利要求16所述的分离器（1），其特征在于，设置在气体进入腔室（2）和直接位于下游的中间抽吸腔室（41）之间的油捕获装置（61）包括至少一个气体通道开口（69）。

18.一种用于内燃发动机的油分离装置，该装置用于至少部分地将油从离开内燃发动机的曲轴箱的气体中分离，该装置包括如权利要求1-7或9-10或16-17中任一项所述的分离器（1）和放置在所述分离器（1）下游的旋风分离器（7），旋风分离器用于回收保留在离开所述上游的分离器（1）的气体内的所有或部分的油。