CN107191304A

CN107191304A - 油气分离装置及其控制方法

Info

Publication number: CN107191304A
Application number: CN201710625030.5A
Authority: CN
Inventors: 满凯; 杨海龙; 王凝露; 翟长辉
Original assignee: Weichai Power Co Ltd
Current assignee: Weichai Power Co Ltd
Priority date: 2017-07-27
Filing date: 2017-07-27
Publication date: 2017-09-22

Abstract

本申请公开的一种油气分离装置，包括油气分离器和电机，其中，油气分离器包括分离器本体、安装在分离器本体内的转轴、以及安装在转轴上的旋转叶片，该转轴的第一端从分离器本体的底部穿出并且与电机连接，在柴油机运行过程中，由电机驱动转轴旋转，以带动旋转叶片旋转，旋转叶片将进入分离器本体内的油气混合物甩向分离器本体的内壁，实现油气分离。本申请公开的油气分离装置，无论柴油机处于何种工况，都具有良好的油气分离效果，而且对柴油机的结构设计的影响很小，不会额外增加柴油机的结构设计的难度。本申请还公开应用于上述油气分离装置的控制方法。

Description

油气分离装置及其控制方法

技术领域

本申请属于柴油机技术领域，尤其涉及油气分离装置及其控制方法。

背景技术

油气分离器用于对油气混合物进行分离。柴油机的曲轴箱漏出的油气混合物进入到油气分离器后，由油气分离器对油气混合物进行分离，经过分离后的气体通过油气分离器的出气口排出，而分离出来的油滴回流至曲轴箱内。

油气分离器包括被动式油气分离器和主动式油气分离器。其中，被动式油气分离器的工作原理为：在油气分离器的内部设置挡板，油气混合物进入油气分离器之后会与挡板发生撞击，油气混合物中的油附着在挡板上，在重力的作用下逐渐形成油滴，最终从挡板上滴下，回流至曲轴箱。主动式油气分离器的工作原理为：在油气分离器的内部设置转子，转子上设置有旋转叶片，利用柴油机提供的具有一定压力的机油驱动转子，以带动旋转叶片旋转，油气混合物进入油气分离器之后，旋转叶片将油气混合物甩向油气分离器的内壁，实现对油气混合物的油气分离。

但是，目前的油气分离器都具有一定的缺陷。被动式油气分离器存在油气分离效率低的缺陷，尤其是当柴油机处于高速工况时，油气分离器无法对曲轴箱排出的油气混合物进行及时、有效的分离；目前的主动式油气分离器是由柴油机中的机油驱动的，在柴油机处于低速工况时，油气分离效率较低，而且由于需要从柴油机中取机油，这给柴油机的结构设计额外增加了难度。如何解决上述问题，是本领域技术人员需要考虑的。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种油气分离装置及其控制方法，该油气分离装置对柴油机的结构设计影响很小，并且无论柴油机处于何种工况都具有较高的油气分离效率。

为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

一方面，本申请提供一种油气分离装置，包括油气分离器和电机；

所述油气分离器包括分离器本体、安装在所述分离器本体内的转轴以及安装在所述转轴上的旋转叶片，其中，所述转轴的第一端从所述分离器本体的底部穿出，所述分离器本体的上部设置有进气口和出气口，所述分离器本体的下部设置有回油口；

所述电机的输出轴与所述转轴的第一端连接，所述电机用于驱动所述转轴旋转，以带动所述旋转叶片旋转。

可选的，上述油气分离装置中，所述电机的转速根据所述柴油机的第一参数确定，所述柴油机的第一参数包括所述柴油机的漏气量和/或所述柴油机的曲轴箱的压力。

可选的，上述油气分离装置中，还包括传动机构，所述电机的输出轴通过所述传动机构与所述转轴的第一端连接。

可选的，上述油气分离装置中，所述传动机构为减速箱或者联轴器。

可选的，上述油气分离装置中，所述电机为无级变速电机。

另一方面，本申请提供一种控制方法，应用于上述的油气分离装置，所述控制方法包括：

检测柴油机的第一参数，所述柴油机的第一参数包括所述柴油机的漏气量和/或所述柴油机的曲轴箱的压力；

根据检测到的第一参数确定所述油气分离装置中电机的目标转速，其中，所述电机的目标转速的大小与所述检测到的第一参数的大小呈正相关关系；

参照所述目标转速调整所述电机的转速。

可选的，所述电机为无级变速电机；上述控制方法中，所述参照所述目标转速调整所述电机的转速，包括：将所述无级电机的转速调整至所述目标转速。

可选的，所述电机为有级变速电机；上述控制方法中，所述参照所述目标转速调整所述电机的转速，包括：根据目标转速确定所述有级变速电机的目标级数；将所述有级变速电机调整至所述目标级数；其中，所述目标级数为：所述有级变速电机的多个级数中额定转速不低于所述目标转速的最低级数。

由此可见，本申请的有益效果为：

本申请公开的油气分离装置包括油气分离器和电机，其中，油气分离器包括分离器本体、安装在分离器本体内的转轴、以及安装在转轴上的旋转叶片，该转轴的第一端从分离器本体的底部穿出并且与电机连接，在柴油机运行过程中，由电机驱动转轴旋转，以带动旋转叶片旋转，旋转叶片将进入分离器本体内的油气混合物甩向分离器本体的内壁，实现油气分离。

可以看到：本申请公开的油气分离装置是主动式油气分离装置，在电机的驱动下，旋转叶片将进入分离器本体的油气混合物快速地甩向分离器本体的内壁，实现油气混合物的油气分离；本申请公开的油气分离装置中的转轴是通过电机驱动的，因此无论柴油机处于何种工况，都可以通过调整电机的转速保证良好的油气分离效果；而且，本申请公开的油气分离装置仅需将进气口和回油口与柴油机的曲轴箱联通，对柴油机的结构设计的影响很小，不会额外增加柴油机的结构设计的难度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请公开的一种油气分离装置的主视图；

图2为本申请公开的另一种油气分离装置的主视图；

图3为本申请公开的另一种油气分离装置的主视图；

图4为本申请公开的应用于油气分离装置的一种控制方法的流程图；

图5为多种油气分离装置的油气分离效率曲线图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请公开一种油气分离装置，该油气分离装置对柴油机的结构设计的影响很小，而且无论柴油机处于何种工况，都具有较高的油气分离效率。

参见图1，图1为本申请公开的一种油气分离装置的主视图。该油气分离装置包括油气分离器100和电机200。

其中：

油气分离器100包括分离器本体101、安装在分离器本体101内的转轴102、以及安装在转轴102上的旋转叶片103。转轴102的第一端从分离器本体101的底部穿出。分离器本体101的上部设置有进气口1011和出气口1012，分离器本体101的下部设置有回油口1013。可以理解的是，转轴102的第二端以可旋转的方式安装在分离器本体101内部的上侧。

电机200的输出轴与转轴102的第一端连接，电机200用于驱动转轴102旋转，以带动旋转叶片103旋转。

具体应用中，分离器本体101上的进气口1011通过进气管与柴油机的曲轴箱连通，分离器本体101的出气口1012连接有出气管，分离器本体101的回油口1013通过回油管与柴油机的曲轴箱连通。在柴油机运行过程中，从曲轴箱漏出的油气混合物经进气口1011进入分离器本体101，电机200驱动转轴102旋转，由转轴102带动旋转叶片103旋转，旋转叶片103将油气混合物甩到分离器本体101的内壁上，油气混合物中的油附着在分离器本体101的内壁上，之后在重力的作用下逐渐形成油滴，从回油口1013回流至曲轴箱，而油气混合物中的气体从出气口1012排出，从而实现对油气混合物的油气分离。

当柴油机处于高速工况时，通过提高电机200的转速，能够保证良好的油气分离效果。当柴油机处于低速工况时，电机200保持较低的转速，就能够保证良好的油气分离效果。

作为一种实施方式，电机200的转速根据柴油机的第一参数确定。其中，柴油机的第一参数包括柴油机的漏气量和/或柴油机的曲轴箱的压力。

具体的，电机200的转速的大小与柴油机的第一参数的大小呈正相关关系。即：当柴油机的漏气量和/或柴油机的曲轴箱的压力较大时，电机200的转速较大；当柴油机的漏气量和/或柴油机的曲轴箱的压力较小时，电机200的转速较小。

实施中，可以将电机200的输出轴直接与转轴102的第一端连接。

作为一种优选的实施方式，本申请公开的油气分离装置中进一步设置传动机构300，电机200的输出轴通过传动机构300与转轴102的第一端连接，如图2中所示。

实施中，传动机构300可以为减速箱或者联轴器。通过在电机200的输出轴和转轴102的第一端之间设置减速箱或者联轴器，能够起到缓冲、减振的作用。

作为一种优选实施方式，本申请上述公开的油气分离装置中，电机200采用无级变速电机。

需要说明的是，本申请公开的油气分离装置中，旋转叶片103的结构并不限于图1中所示，还可以采用如图3中所示的结构。

本申请还公开一种应用于油气分离装置的控制方法，如图4所示，包括：

步骤S1：检测柴油机的第一参数。其中，柴油机的第一参数包括柴油机的漏气量和/或柴油机的曲轴箱的压力。

柴油机的漏气量是指：在柴油机工作时，从柴油机的气缸进入曲轴箱的混合气体量，用于表征气缸环的密封性。另外，柴油机的曲轴箱的压力越大，油气混合物的含油量越高，两者之间存在正相关的关系。

步骤S2：根据检测到的第一参数确定油气分离装置中电机的目标转速。其中，电机的目标转速的大小与检测到的第一参数的大小呈正相关关系。

步骤S3：参照目标转速调整电机的转速。

现有的主动式油气分离器是通过柴油机中的机油驱动的。当柴油机处于高速工况时，柴油机的机油压力很高，主动式油气分离器中的转子以很高的转速运转，会造成能耗的损失。当柴油机处于低速工况时，柴油机的机油压力很低，无法驱动主动式油气分离器的转子达到完全分离油气的转速，导致无法对油气混合物进行完全的分离。

申请人发现：柴油机的漏气量和曲轴箱的压力，与曲轴箱排出的油气混合物的含油量成正相关关系。因此，当柴油机的漏气量和曲轴箱的压力较高时，控制电机以较高的转速运转，当柴油机的漏气量和曲轴箱的压力较低时，控制电机以较低的转速运转，不仅能够保证较好的油气分离效果，而且能够避免电机在油气混合物的含油量较低时也处于高速运转状态，从而避免电机产生不必要的能耗，能够达到较好的节能效果。

请参见图5，图5示出了现有的被动式油气分离器、现有的主动式油气分离器以及本申请公开的油气分离装置的的油气分离效率曲线。具体的：A1为现有的被动式油气分离器的油气分离效率曲线，A2为现有的主动式油气分离器的油气分离效率曲线，A3为本申请公开的油气分离装置的的油气分离效率曲线。

本申请公开的应用于油气分离装置的控制方法，根据柴油机的漏气量和/或曲轴箱的压力确定电机的目标转速，之后参照该目标转速调整电机的转速。由于柴油机的漏气量和曲轴箱的压力与曲轴箱排出的油气混合物的含油量成正相关关系，因此根据柴油机的漏气量和/或曲轴箱的压力动态地调整电机的转速，能够保证较佳的油气分离效果，而且具有较好的节能效果。

实施中，在柴油机的第一参数为柴油机的漏气量的情况下，预先建立柴油机的漏气量与电机的转速的对应关系，在检测到柴油机的漏气量之后，查找该对应关系，即可确定电机的目标转速。

在柴油机的第一参数为曲轴箱的压力的情况下，预先建立曲轴箱的压力与电机的转速的对应关系，在检测到曲轴箱的压力之后，查找该对应关系，即可确定电机的目标转速。

在柴油机的第一参数为柴油机的漏气量和曲轴箱的压力的情况下，预先建立柴油机的漏气量和曲轴箱的压力与电机的转速的对应关系，在检测到柴油机的漏气量和曲轴箱的压力之后，查找该对应关系，即可确定电机的目标转速。

实施中，在油气分离装置中的电机采用有级变速电机的情况下，上述控制方法中参照目标转速调整电机的转速，包括：根据目标转速确定有级变速电机的目标级数；将该有级变速电机调整至该目标级数。其中，该目标级数为：有级变速电机的多个级数中额定转速不低于该目标转速的最低级数。

例如：有级变速电机具有级数1、级数2、级数3和级数4，并且从级数1至级数4对应的额定转速逐个升高，如果该有级变速电机的级数2、级数3和级数4对应的额定转速均高于目标转速，那么将级数2确定为目标级数，将有机变速电机调整至级数2。

作为一种优选方案，油气分离装置中的电机采用无级变速电机。相应的，上述控制方法中参照目标转速调整电机的转速，包括：将电机的转速调整至目标转速。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种油气分离装置，其特征在于，包括油气分离器和电机；

2.根据权利要求1所述的油气分离装置，其特征在于，所述电机的转速根据所述柴油机的第一参数确定，所述柴油机的第一参数包括所述柴油机的漏气量和/或所述柴油机的曲轴箱的压力。

3.根据权利要求1或2所述的油气分离装置，其特征在于，还包括传动机构，所述电机的输出轴通过所述传动机构与所述转轴的第一端连接。

4.根据权利要求3所述的油气分离装置，其特征在于，所述传动机构为减速箱或者联轴器。

5.根据权利要求1或2所述的油气分离装置，其特征在于，所述电机为无级变速电机。

6.一种控制方法，应用于如权利要求1所述的油气分离装置，其特征在于，所述控制方法包括：

参照所述目标转速调整所述电机的转速。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述电机为无级变速电机；所述参照所述目标转速调整所述电机的转速，包括：将所述无级电机的转速调整至所述目标转速。

8.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述电机为有级变速电机；所述参照所述目标转速调整所述电机的转速，包括：根据目标转速确定所述有级变速电机的目标级数；将所述有级变速电机调整至所述目标级数；

其中，所述目标级数为：所述有级变速电机的多个级数中额定转速不低于所述目标转速的最低级数。