CN105065087B - 一种集成式油气分离结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种集成式油气分离结构，包括有缸盖护罩，在所述缸盖护罩的内表面设置有油气分离室；所述油气分离室包括位于进气侧的第一油气分离室和位于排气侧的第二油气分离室；所述第一油气分离室为四级分离结构；所述第二油气分离室为四级分离结构。本发明通过采用四级分离结构，并通过增加旋风分离板组的结构，使得油气混合气体在流经旋风分离板组时，通过曲线板的设置，导致气流产生漩涡，由于油和气的密度不同，油和气在漩涡的作用下产生分离，分离后的大油滴直接掉落在挡油板上，小油滴则撞击在旋风式分离板表面并顺其表面流向孔板，提高了油气分离的效果。

Description

一种集成式油气分离结构

技术领域

本发明属于发动机技术领域，特别是指一种集成式油气分离结构。

背景技术

在发动机运转过程中，会有少量气体从气缸壁与活塞环之间的间隙以及活塞与活塞环之间的间隙窜入曲轴箱中，这些窜气会将活塞和气缸壁表面的机油带走，通过进气系统进入燃烧室再次燃烧。但是由于机油不能完全燃烧，会对排放产生负面影响。因此为满足排放法规要求，必须将机油从窜气里分离出来。

现有汽油发动机为满足排放法规的要求均采用闭式的呼吸系统，早期的发动机通风系统采用外置油气分离器的结构，导致管路复杂，布置臃肿，有悖于发动机集成化轻量化的发展趋势。

现有的集成油气分离结构的缸盖护罩组件一般采用一至三级分离，油气分离的效果基本满足排放法规的需要,但随着排放法规日益严格，急需油气分离效果更好的油气分离器结构来满足排放要求。

如图1至图5所示，为了实现机油与窜气分离，目前油气分离技术方案采用闭式三级分离结构，具体为：油气分离器分为进气侧分离室A与排气侧分离室B，两分离室各有三级分离结构。

进气侧分离室包括有缸盖护罩010、挡油板020、第一隔板组011、第一挡板021、第一孔板023、第一齿形撞击板012、PCV阀013、进气侧出气口I、第一回油部022、进气侧进气口IN1、第二回油部024及凹槽029。

排气侧分离室包括有缸盖护罩010、挡油板020、第二隔板组014、第二挡板025、第二孔板027、第二齿形撞击板015、小管016、排气侧进气口IN2、排气侧出气口I I、第三回油部026、第四回油部028。

现有技术不能满足更高排放限值要求，直接导致整车无法上市销售。为了克服上述的问题，现有技术通过采用发动机缸盖护罩加独立油气分离器来满足排放标准，这样不仅导致管路复杂，布置臃肿，而且增加的成本过多。

另一方面，现技术的油气分离室技术，当发动机在高速度且高负荷工作状态时，因为曲轴箱的窜气增加，且因为进气歧管与进气侧油气分离室出气口处的压差关系，会有部分窜气需要通过排气侧油气分离室来完成油气分离，提高了排气侧油气分离室的负担，导致发动机在高速度且高负荷情况下的排放标准不能达标。

发明内容

本发明的目的是对现发动机油气分离结构提出改进技术方案，通过本技术方案，在有限增加成本的情况下，实现发动机排气满足现法规的排放限值要求。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种集成式油气分离结构，包括有缸盖护罩，在所述缸盖护罩的内表面设置有油气分离室；

所述油气分离室包括位于进气侧的第一油气分离室和位于排气侧的第二油气分离室；

所述第一油气分离室为四级分离结构；所述第二油气分离室为四级分离结构；

所述第一油气分离室包括有第一隔板组、第一挡板、第一挡油板、第一旋风分离板组、第一孔板及第一齿形撞击板；

所述二油气分离室包括有第二隔板组、第二挡板、第二挡油板、第二旋风分离板组、第二孔板及第二齿形撞击板；

所述第一旋风分离板组与所述第二旋风分离板组的结构及形状均相同；

所述第一旋风分离板组包括有顺着油气混合气流动方向设置的至少三个第一异形板；三个所述第一异形板沿垂直于所述油气混合气流动方向等距设置。

所述第一异形板包括有异形板本体、第一分支及第二分支；

所述异形板本体包括有长方体板、第一圆弧体、第二圆弧体、第三圆弧体及第一圆柱体；所述第一圆柱体与第一圆弧体的一端光滑连接，所述第一圆弧体的另一端与所述第二圆弧体的一端光滑连接，所述第二圆弧体的另一端同所述第三圆弧体的一端光滑连接，所述第三圆弧体的另一端与所述长方体板的一端光滑连接；所述第一分支连接于所述第二圆弧体的弧顶外侧；所述第二分支同所述长方体板的侧边连接；所述第一分支与所述第二分支分别位于所述异形板本体的两侧。

所述第一旋风分离板组还包括有第二异形板；所述第二异形板包括有第二圆柱体及与所述第二圆柱体光滑连接的尾板；所述第二异形板与相邻的所述第一异形板的距离约为两个所述第一异形板之间距离的一半。

所述第一隔板组的一个侧边、所述第一旋风分离板组的一个侧边、所述第一齿形撞击板的一个侧边、所述第二隔板组的一个侧边、所述第二旋风分离板组的一个侧边及所述第二齿形撞击板的一个侧边均与所述缸盖护罩的内表面连接；

所述第一挡板及所述第一孔板均与所述第一挡油板中与所述缸盖护罩相对的表面连接；

所述第二挡板及所述第二孔板均与所述第二挡油板中与所述缸盖护罩相对的表面连接。

所述第一挡油板与所述第二挡油板通过连接板连接为一体结构。

在所述第一挡油板上设置有第一回油部和第二回油部；在所述第二挡油板上设置有第三回油部和第四回油部。

所述第一回油部与所述第二回油部位于所述第一挡油板的同一侧；所述第三回油部与所述第四回油部位于所述第二挡油板的同一侧。

所述第一回油部的高度与所述第二回油部的高度不同；所述第三回油部的高度与所述第四回油部的高度不同。

所述第一挡油板及所述第二挡油板均设置有向所述缸盖护罩方向的翻边；在所述翻边上设置有凹槽。

在所述第一油气分离室所对应的缸盖护罩上设置有第一出气孔；所述第一出气孔安装有PCV阀；所述PCV阀通过管路与进气歧管联通；在所述第二油气分离室所对应的缸盖护罩上设置有第二出气孔；所述第二出气孔通过管路与空气滤清器出气端管路联通。

本发明的有益效果是：

本申请通过在缸盖护罩进气侧及排气侧的油气分离室均设置为四级分离结构，提高了油气分离的效果；

通过采用四级分离结构，并通过增加旋风分离板组的结构，使得油气混合气体在流经旋风分离板组时，通过异形板的设置，导致气流产生漩涡，由于油和气的密度不同，油和气在漩涡的作用下产生分离，分离后的大油滴直接掉落在挡油板上，小油滴则撞击在旋风式分离板表面并顺其表面流向孔板，提高了油气分离的效果；

在排气侧油气分离室采用四级分离结构设置，当发动机在高速度且大负荷运转时，部分曲轴箱窜气会通过排气侧油气分离室进行四级分离，提高了发动机在高速度且高负荷时的依然满足排放要求。

附图说明

图1为现技术缸盖护罩去除挡油板后结构示意图；

图2为现技术缸盖护罩带挡油板的内部结构示意图；

图3为现技术挡油板的结构示意图；

图4为现技术挡油板另一个角度的结构示意图；

图5为图4的E-E剖视图；

图6为本发明缸盖护罩去除挡油板后的结构示意图；

图7为本发明缸盖护罩去除挡油板后的主视图；

图8为图7的F-F剖视图；

图9为本发明挡油板结构示意图；

图10为本发明旋风分离板组结构示意图；

图11为本发明旋风分离板组正视图。

附图标记说明

A 进气侧分离室，B 排气侧分离室，010 缸盖护罩，011 第一隔板组，012 第一齿形撞击板，013 PCV阀，014 第二隔板组，015 第二齿形撞击板，016 小管，020 挡油板，021第一挡板，022 第一回油部，023 第一孔板，024 第二回油部，025 第二挡板，026 第三回油部，027 第二孔板，028 第四回油部，029 凹槽，100 缸盖护罩，200 第一油气分离室，300第二油气分离室，400 第一挡油板，500 第二挡油板，600 连接板，700翻边，800 凹槽，900小孔，101 凸筋，201 第一隔板组，202 第一挡板，203 第一旋风分离板组，204 第一孔板，205 第一齿形撞击板，206 PCV阀，207 第一出气孔，208 第一回油部，209 第二回油部，301第二隔板组，302 第二挡板，303 第二孔板，304 第二齿形撞击板，305 第二出气孔，306 第三回油部，307 第四回油部，308 第二旋风分离板组，2031 第一异形板，2032 第二异形板，2033 第一圆柱体，2034 第一分支，2035 第二分支，2036 长方体板，2037 第三圆弧体，2038 第二圆弧体，2039 第一圆弧体，2040 第二圆柱体，2041 尾板。

具体实施方式

以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方案的限制。

本发明提供一种集成式油气分离结构，如图6至图11所示，包括有缸盖护罩100，在所述缸盖护罩100的内表面设置有油气分离室；本申请的缸盖护罩是指集成有油气分离器的缸盖护罩，而不包括没有集成有油气分离器的缸盖护罩。在本申请的技术方案中，仅与缸盖护罩上的油气分离器结构有关，而在缸盖护罩上设置的其它结构均为现有技术，并不在本申请的保护范围内。

所述油气分离室包括位于进气侧的第一油气分离室200和位于排气侧的第二油气分离室300；

所述第一油气分离室200为四级分离结构；所述第二油气分离室300为四级分离结构。

所述第一油气分离室200包括有第一隔板组201、第一挡板202、第一挡油板400、第一旋风分离板组203、第一孔板204及第一齿形撞击板205；第一孔板204上靠近缸盖护罩侧分布有两行若干个小孔900。第一隔板组、第一旋风式分离板组、第一齿形撞击板与第一挡油板面对缸盖护罩的表面均一定间隙；小孔900的个数及直径、第一隔板组、第一旋风分离板组及第一齿形撞击板与第一挡油板的间隙、第一挡板与缸盖护罩顶板的间隙根据油气混合气流量来合理设置。

所述二油气分离室300包括有第二隔板组301、第二挡板302、第二挡油板500、第二旋风分离板组308、第二孔板303及第二齿形撞击板304；第二孔板303上靠近缸盖护罩侧分布有两行若干个小孔900。第二隔板组、第二旋风分离板组、第二齿形撞击板与第二挡油板面对缸盖护罩的表面均一定间隙；小孔个数及直径、第二隔板组、第二旋风分离板组及第二齿形撞击板与第二挡油板的间隙、第二挡板与缸盖护罩顶板的间隙根据油气混合气流量来合理设置。

所述第一隔板组的一个侧边、所述第一旋风分离板组的一个侧边及所述第一齿形撞击板的一个侧边、所述第二隔板组的一个侧边、所述第二旋风分离板组的一个侧边及所述第二齿形撞击板的一个侧边均与所述缸盖护罩的内表面连接。

所述第一挡板及所述第一孔板均与所述第一挡油板中与所述缸盖护罩相对的表面连接。

所述第二挡板及所述第二孔板均与所述第二挡油板中与所述缸盖护罩相对的表面连接。

所述第一旋风分离板组203与第二旋风分离板组308的结构及形状均相同能够互换，因此，在本实施例中，仅对第一旋风分离板组的结构进行详细的描述；第二旋风分离板组的结构同第一旋风分离组板的结构完全相同，在此不进行重复说明。

所述第一旋风分离板组203包括有顺着油气混合气流动方向设置的至少三个第一异形板2031；三个所述第一异形板沿垂直于所述油气混合气流动方向等距设置，在图10中，带箭头的线条I2为油气混合气的流动方向。

所述第一异形板2031包括有异形板本体、第一分支2034及第二分支2035；

所述异形板本体包括有长方体板2036、第一圆弧体2039、第二圆弧体2038、第三圆弧体2037及第一圆柱体2033；所述第一圆柱体与第一圆弧体的一端光滑连接，所述第一圆弧体的另一端与所述第二圆弧体的一端光滑连接，所述第二圆弧体的另一端同所述第三圆弧体的一端光滑连接，所述第三圆弧体的另一端与所述长方体板的一端光滑连接；所述第一分支连接于所述第二圆弧体的弧顶外侧；所述第二分支同所述长方体板的侧边连接；所述第一分支与所述第二分支分别位于所述异形板本体的两侧。在本实施例中，第一圆弧体的曲率大于第三圆弧体的曲率，第一圆弧体的曲率小于第二圆弧体的曲率。

所述第一旋风分离板组203还包括有第二异形板2032；所述第二异形板2032包括有第二圆柱体2040及与所述第二圆柱体光滑连接的尾板2041；所述第二异形板与相邻的所述第一异形板的距离约为两个所述第一异形板之间距离的一半。

在本实施例中，第二异形板设置于与第二圆弧体相对处，即第二异形板与第一分支分别位于异形板本体的两侧，其中，第二异形板的第二圆柱体远离异形板本体，尾板接近于异形板本体；即第二圆柱体与异形板本体之间的间隙大于尾板端部与异形板本体之间的间隙。

在本实施例中，第一异形板的高度相同，且第一异形板本体所包括的长方体板2036、第一圆弧体2039、第二圆弧体2038、第三圆弧体2037及第一圆柱体2033的高度也相同；同时，第二异形板与第一异形板的高度相同。第二异形板中的第二圆柱体位于气流的下游，其放置的方向大致与第三圆弧体同向。

本申请中在缸盖护罩的进气侧及排气侧均增加设置旋风分离板组是本申请的关键技术方案。并且油气混合气从第一圆柱体方向进入旋风分离板组，从长方体板侧流出。

所述第一挡油板400与所述第二挡油板500通过连接板600连接为一体结构。连接板的长度不仅小于第一挡油板的长度也小于第二挡油板的长度；在本实施例中，连接板600的两端均为弧形。

在所述第一挡油板400上设置有第一回油部208和第二回油部209；在所述第二挡油板500上设置有第三回油部306和第四回油部307。为防止油气未经分离直接从回油部窜入分离室，第一回油部的高度与第二回油部的高度根据位置不同而不同；第三回油部的高度与第四回油部的高度根据位置不同而不同。

所述第一回油部与所述第二回油部位于所述第一挡油板的同一侧；所述第三回油部与所述第四回油部位于所述第二挡油板的同一侧。在本实施例中，第一回油部与第二回油部位于靠近连接板的一侧；第三回油部与第四回油部位于远离连接板的一侧。

所述第一挡油板400及所述第二挡油板500均设置有向所述缸盖护罩方向的翻边700。在所述翻边700上设置有凹槽800。凹槽800与缸盖护罩上一定高度凸筋101之间焊接连接，从而形成进气侧第一油气分离室或排气侧的第二油气分离室。

在所述第一油气分离室200所对应的缸盖护罩上设置有第一出气孔207；所述第一出气孔207安装有PCV(positive crankcase ventilation曲轴箱强制通风)阀206；所述PCV阀206通过管路与进气歧管联通；在所述第二油气分离室300所对应的缸盖护罩上设置有第二出气孔305；所述第二出气孔通过管路与空气滤清器出气端管路联通；第二出气孔同时兼有将新鲜空气导入曲轴箱功能。

在本申请中，第一油气分离室内自曲轴箱油气的进气侧进气孔至第一出气孔方向，依次设置有第一隔板组、第一挡板、第一旋风分离板组、第一回油部、第一孔板、第一齿形撞击板及第二回油部；从进气侧进气孔进入的油气混合气首先撞击第一隔板组，初步分离出较大的油滴，实现第一级油气分离；然后油气混合气流在前进过程中与第一挡板撞击实现第二级油气分离；经过二级油气分离的油气混合气以一定的速度流向第一旋风分离板组，由于第一旋风分离板组中曲线板设计，导致气流经过时产生漩涡，由于油和气的密度不同，油和气在漩涡的作用下产生分离，分离后的大油滴直接掉落在第一挡油板上，小油滴则撞击在曲线板表面并顺其表面流向第一孔板，完成第三级油气分离；经过第三级油气分离后的油气混合气以一定速度流向第一孔板及第一孔板后的第一齿形撞击板，第一孔板与第一齿形撞击板实现第四级油气分离。

第一孔板的分离作用分三方面：一是油气混合气直接与孔板非孔壁面碰撞分离出油气，二是油气临近孔板流入孔前以孔轴线为旋转轴产生漩涡，轻的气体被甩出实现油气分离，三是流入小孔的混合气经小孔汇聚加速，将小油滴汇聚成较大油滴并与齿形板发生较激烈碰撞分离出机油。

这样经过上述四级分离后油气混合气中的机油含量大大降低，分离后的气体流过PCV阀进入进气歧管进而进入燃烧室燃烧。

第二油气分离室内自曲轴箱油气的排气侧进气孔至第二出气孔方向，依次设置有第二隔板组、第二挡板、第二旋风分离板组、第三回油部、第二孔板、第二齿形撞击板及第四回油部；从排气侧进气孔进入的油气混合气首先撞击第二隔板组，初步分离出较大的油滴，实现第二级油气分离；然后油气混合气流在前进过程中与第二挡板撞击实现第二级油气分离；经过二级油气分离的油气混合气以一定的速度流向第二旋风分离板组，由于第二旋风分离板组中曲线板设计，导致气流经过时产生漩涡，由于油和气的密度不同，油和气在漩涡的作用下产生分离，分离后的大油滴直接掉落在第二挡油板上，小油滴则撞击在曲线板表面并顺其表面流向第二孔板，完成第三级油气分离；经过第三级油气分离后的油气混合气以一定速度流向第二孔板及第二孔板后的第二齿形撞击板，第二孔板与第二齿形撞击板实现第四级油气分离。

第二孔板的分离作用分三方面：一是油气混合气直接与孔板非孔壁面碰撞分离出油气，二是油气临近孔板流入孔前以孔轴线为旋转轴产生漩涡，轻的气体被甩出实现油气分离，三是流入小孔的混合气经小孔汇聚加速，将小油滴汇聚成较大油滴并与齿形板发生较激烈碰撞分离出机油。

油气分离原理如下：

由于曲轴箱与进气歧管或空气滤清器出气管压力差不同，发动机不同工况下曲轴箱通风路径不一样。

发动机低速小负荷时，此处一般是指发动机转速低于2000转时，曲轴箱窜气通过进气侧第一油气分离室进行分离，窜气首先从进气侧进气孔流入，同时，在发动机低速小负荷时，由于压差的原因，空滤后的新鲜空气会通过排气侧第一油气分离室第二出气口逆着油气流动方流入第二油气分离室和曲轴箱，进一步将曲轴箱内油气混合气扫入进气侧第一油气分离室进行油气分离，防止油底壳机油变质。

在高速大负荷时，此处一般是指发动机转速在2000转以上时，进气歧管压力较高，由于PCV阀单向导通，进气侧第一油气分离室混合气体流动受到阻碍，此时，会有部分曲轴箱窜气通过排气侧第二油气分离室进行分离，窜气首先从排气侧进气孔流入，经过上述四级分离后大幅度降低油气混合气中的机油含量，分离后的气体通过第二出气口流入空气滤清器的出气管，再依次流入进气歧管和燃烧室燃烧。

经过油气分离，被分离出的机油流向挡油板回油部，由此处回到油底壳。这样，无论发动机运行在何种工况，曲轴箱中油气混合气都能得到有效的油气分离，并保持曲轴箱能得到有效通风，有效地降低了排放污染同时避免油底壳机油变质。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (10)

1.一种集成式油气分离结构，其特征在于：包括有缸盖护罩，在所述缸盖护罩的内表面设置有油气分离室；

所述油气分离室包括位于进气侧的第一油气分离室和位于排气侧的第二油气分离室；

所述第一油气分离室为四级分离结构；所述第二油气分离室为四级分离结构；

所述第一油气分离室包括有第一隔板组、第一挡板、第一挡油板、第一旋风分离板组、第一孔板及第一齿形撞击板；

所述第二油气分离室包括有第二隔板组、第二挡板、第二挡油板、第二旋风分离板组、第二孔板及第二齿形撞击板；

所述第一旋风分离板组与所述第二旋风分离板组的结构及形状均相同；

所述第一旋风分离板组包括有顺着油气混合气流动方向设置的至少三个第一异形板；三个所述第一异形板沿垂直于所述油气混合气流动方向等距设置。

2.根据权利要求1所述的集成式油气分离结构，其特征在于：所述第一异形板包括有异形板本体、第一分支及第二分支；

所述异形板本体包括有长方体板、第一圆弧体、第二圆弧体、第三圆弧体及第一圆柱体；所述第一圆柱体与第一圆弧体的一端光滑连接，所述第一圆弧体的另一端与所述第二圆弧体的一端光滑连接，所述第二圆弧体的另一端同所述第三圆弧体的一端光滑连接，所述第三圆弧体的另一端与所述长方体板的一端光滑连接；所述第一分支连接于所述第二圆弧体的弧顶外侧；所述第二分支同所述长方体板的侧边连接；所述第一分支与所述第二分支分别位于所述异形板本体的两侧。

3.根据权利要求1所述的集成式油气分离结构，其特征在于：所述第一旋风分离板组还包括有第二异形板；所述第二异形板包括有第二圆柱体及与所述第二圆柱体光滑连接的尾板；所述第二异形板与相邻的所述第一异形板的距离约为两个所述第一异形板之间距离的一半。

4.根据权利要求1所述的集成式油气分离结构，其特征在于：所述第一隔板组的一个侧边、所述第一旋风分离板组的一个侧边、所述第一齿形撞击板的一个侧边、所述第二隔板组的一个侧边、所述第二旋风分离板组的一个侧边及所述第二齿形撞击板的一个侧边均与所述缸盖护罩的内表面连接；

所述第一挡板及所述第一孔板均与所述第一挡油板中与所述缸盖护罩相对的表面连接；

所述第二挡板及所述第二孔板均与所述第二挡油板中与所述缸盖护罩相对的表面连接。

5.根据权利要求1所述的集成式油气分离结构，其特征在于：所述第一挡油板与所述第二挡油板通过连接板连接为一体结构。

6.根据权利要求1或5所述的集成式油气分离结构，其特征在于：在所述第一挡油板上设置有第一回油部和第二回油部；在所述第二挡油板上设置有第三回油部和第四回油部。

7.根据权利要求6所述的集成式油气分离结构，其特征在于：所述第一回油部与所述第二回油部位于所述第一挡油板的同一侧；所述第三回油部与所述第四回油部位于所述第二挡油板的同一侧。

8.根据权利要求6所述的集成式油气分离结构，其特征在于：所述第一回油部的高度与所述第二回油部的高度不同；所述第三回油部的高度与所述第四回油部的高度不同。

9.根据权利要求1所述的集成式油气分离结构，其特征在于：所述第一挡油板及所述第二挡油板均设置有向所述缸盖护罩方向的翻边；在所述翻边上设置有凹槽。

10.根据权利要求1所述的集成式油气分离结构，其特征在于：在所述第一油气分离室所对应的缸盖护罩上设置有第一出气孔；所述第一出气孔安装有PCV阀；所述PCV阀通过管路与进气歧管联通；在所述第二油气分离室所对应的缸盖护罩上设置有第二出气孔；所述第二出气孔通过管路与空气滤清器出气端管路联通。