CN107489485A - 发动机油气分离装置及具有其的发动机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种发动机油气分离装置及具有其的发动机，发动机油气分离装置包括：凸轮轴(10)，凸轮轴(10)具有贯穿其两端并用于油气混合气通过的通孔(11)；分离部(20)，分离部(20)安装于凸轮轴(10)的端部且凸轮轴(10)的端部延伸至分离部(20)内，分离部(20)包括：外壳(21)，外壳(21)安装于凸轮轴(10)的端部；端盖(23)，端盖(23)连接于外壳(21)上，端盖(23)上设置有通气通道(231)；分离腔(27)，分离腔(27)为外壳(21)与端盖(23)围绕形成，分离腔(27)的中心与通气通道(231)的中心相对应设置。本发明的技术方案有效地解决了现有技术中没有成本低且分离效果好的油气分离器的问题。

Description

发动机油气分离装置及具有其的发动机

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，具体而言，涉及一种发动机油气分离装置及具有其的发动机。

背景技术

随着发动机的发展，国内对发动机排放要求一再提高，人们对发动机的油气分离系统越来越重视，对油气分离器分离效果要求越来越苛刻，油气分离器在满足法规排放要求的同时，在提高发动机的性能和提高燃油经济性发挥着不可磨灭的作用。

现有技术中，发动机的油气分离器形式多样化，主要分类有迷宫挡板式结构、旋风式结构、滤纸结构、粒子电离结构等。

现有技术中的发动机的油气分离器存在空间布置困难，外接管路长有结冰风险，而且低成本油气分离器分离效果差，如迷宫挡板式，而分离效果较好的油气分离器相对成本较高，如粒子电离结构。兼顾低成本、结构简单、加工制造简易、易布置而分离效果较好的油气分离器是目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种发动机油气分离装置及具有其的发动机，以解决现有技术中没有成本低且分离效果好的油气分离器的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种发动机油气分离装置，包括：凸轮轴，凸轮轴具有贯穿其两端并用于油气混合气通过的通孔；分离部，分离部安装于凸轮轴的端部且凸轮轴的端部延伸至分离部内，分离部包括：外壳，外壳安装于凸轮轴的端部；端盖，端盖连接于外壳上，端盖上设置有通气通道；分离腔，分离腔为外壳与端盖围绕形成，分离腔的中心与通气通道的中心相对应设置。

进一步地，端盖的内侧上设有导向板，导向板的远离端盖的表面朝向通孔凸出形成导向面。

进一步地，导向板通过连接环连接在端盖上，通气通道位于连接环内，连接环的周面上设有连通孔，连通孔连通分离腔和通气通道。

进一步地，端盖的内侧上设有挡油环，挡油环位于连接环内并与导向板之间具有间隙，挡油环对应于连通孔的设置位置。

进一步地，连接环的外径沿通孔内的油气混合气的流动方向从与导向板连接的一端向另一端逐渐减小。

进一步地，外壳的周面上设有与分离腔连通的第一回油孔，分离部还包括设置在外壳内的内环，内环的周面上设有与第一回油孔连通的第二回油孔。

进一步地，第一回油孔和第二回油孔错开设置，外壳的内壁与内环的外壁之间具有间隙，内环上设有弹性阀片，弹性阀片盖设在第二回油孔处并位于外壳和内环之间，弹性阀片具有打开第二回油孔的打开位置及关闭第二回油孔的关闭位置，弹性阀片处于打开位置时，第二回油孔与第一回油孔连通。

进一步地，第一回油孔和第二回油孔均为多个，内环上设有止转件，止转件插入部分第一回油孔中。

进一步地，内环的内径和/或外径从两端向中部逐渐增大，外壳的内径和/或外径从两端向中部逐渐增大，第一回油孔设置在外壳的中部，第二回油孔设置在内环的中部。

根据本发明的另一方面，提供了一种发动机，具有油气分离装置，油气分离装置为上述的发动机油气分离装置。

应用本发明的技术方案，发动机内部的油气混合气经过凸轮轴上的通孔进入到分离部中的分离腔中，由于分离部随着凸轮轴旋转，混合气在离心力的作用下进行油气分离，相对空气较重的油滴被甩到外壳的内壁上，气体通过通气通道流出。上述结构利用离心力的作用进行分离，分离过程与凸轮轴旋转同步，随发动机工况进行实时分离，分离效果好，结构简单，生产成本较低。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的发动机油气分离装置的实施例的剖视示意图；

图2示出了图1的发动机油气分离装置的局部结构示意图；

图3示出了图1的发动机油气分离装置的A-A向剖面示意图；

图4示出了图1的发动机油气分离装置的外壳的结构示意图；

图5示出了图1的发动机油气分离装置的内环的结构示意图；

图6示出了图5的内环的B-B向剖面示意图；

图7示出了图1的发动机油气分离装置的端盖、连接环、挡油环及连接管配合的结构示意图；

图8示出了图1的发动机油气分离装置的弹性阀片的结构示意图；以及

图9示出了图8的弹性阀片的C-C向剖视示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、凸轮轴；11、通孔；20、分离部；21、外壳；211、第一回油孔；22、内环；221、第二回油孔；222、安装凸柱；223、止转件；23、端盖；231、通气通道；24、导向板；241、导向面；25、连接环；251、连通孔；26、挡油环；27、分离腔；28、连接管；30、弹性阀片；31、安装孔。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1和图2所示，本实施例的发动机油气分离装置包括：凸轮轴10和分离部20，凸轮轴10具有贯穿其两端并用于油气混合气通过的通孔11；分离部20安装于凸轮轴10的端部且凸轮轴10的端部延伸至分离部20内，分离部20包括：外壳21、端盖23及分离腔27，外壳21安装于凸轮轴10的端部；端盖23连接于外壳21上，端盖23上设置有通气通道231；分离腔27为外壳21与端盖23围绕形成，分离腔27的中心与通气通道231的中心相对应设置。

应用本实施例的发动机油气分离装置，发动机内部的油气混合气经过凸轮轴10上的通孔11进入到分离部20中的分离腔27中，由于分离部20随着凸轮轴10旋转，混合气在离心力的作用下进行油气分离，相对空气较重的油滴被甩到外壳21的内壁上，气体通过通气通道231流出(图2中的箭头是气体流动路径)。上述结构利用离心力的作用进行分离，分离过程与凸轮轴旋转同步，随发动机工况进行实时分离，分离效果好，结构简单，生产成本较低。

如图7所示，端盖23的内侧上设有导向板24，导向板24的远离端盖23的表面朝向通孔11凸出形成导向面241。导向板24可以改变混合气的流动方向。当油气混合气从通孔11进入分离腔27后，随着导向板24的导向面241流动，在离心力的作用下，油气混合气沿着导向面241流动并旋转，达到油气分离。导向板24主要起到导流的作用。

如图2所示，优选地，导向面241为锥面，锥面的顶点在凸轮轴10的轴线上。这样使得导向面相对凸轮轴10的轴线对称设置，在凸轮轴旋转的过程中，油气沿着导向面241流动并旋转，达到更好地油气分离，分离效果更好。

导向板24通过连接环25连接在端盖23上，通气通道231位于连接环25内，连接环25的周面上设有连通孔251，连通孔251连通分离腔27和通气通道231。分离后的 气体经过旋转的连通孔251后通过通气通道231流出，起到二次分离的效果，使得分离效果达到更佳。连通孔251的孔径为2mm，分离后的气体必须通过连通孔251才能流出，起到二次分离的效果，得分离效果达到更佳。

当发动机停机时，部分油滴可能随着气体通过连通孔251流出，针对上述问题，端盖23的内侧上设有挡油环26，挡油环26位于连接环25内并与导向板24之间具有间隙，挡油环26对应于连通孔251的设置位置。在发动机停机时，油滴通过连通孔251滴落至挡油环26上，并不流出，发动机再次启动时，在凸轮轴的旋转作用下，挡油环26上的油滴通过连通孔251被甩出来，有效地防止发动机停机时油滴随着气体流出的情况。

如图3、图4及图5所示，外壳21的周面上设有与分离腔27连通的第一回油孔211。混合气在离心力的作用下进行油气分离，相对空气较重的油滴被甩到外壳21的内壁上并通过分离部20的周面上的第一回油孔211流出。分离部20还包括设置在外壳21内的内环22，内环22的周面上设有与第一回油孔211连通的第二回油孔221。油滴依次通过第二回油孔221和第一回油孔211流出。

为了防止外部气体通过回油孔进入分离部的内部，如图3所示，外壳21的内壁与内环22的外壁之间具有间隙，内环22上设有弹性阀片30，弹性阀片30盖设在第二回油孔221处并位于外壳21和内环22之间，弹性阀片30具有打开第二回油孔221的打开位置及关闭第二回油孔221的关闭位置，弹性阀片30处于打开位置时，第二回油孔221与第一回油孔211连通。发动机油气分离装置不工作时，弹性阀片30关闭第二回油孔221，这时外部气体不能通过回油孔进入到分离部的内部；发动机油气分离装置工作时，在离心力和油滴的重力的作用下，弹性阀片30打开，油滴依次通过第二回油孔221、外壳21和内环22之间的间隙及第一回油孔211流出。

为了便于安装弹性阀片30，如图6、图8及图9所示，内环22上设有用于安装弹性阀片30的安装凸柱222，弹性阀片30设有供安装凸柱222穿过的安装孔31。弹性阀片30的安装孔31套设在安装凸柱222上，安装简便，固定简便。

第一回油孔211和第二回油孔221正对设置时，当弹性阀片开启过大时，容易卡在第一回油孔211中，这时弹性阀片就失效了，针对上述问题，如图3所示，第一回油孔211和第二回油孔221错开设置。弹性阀片打开时不会正对第一回油孔211，弹性阀片打开时会受到外壳的内壁的止挡作用，防止弹性阀片开启过大，有效地防止弹性阀片开启过大无回弹力而失效的情况。优选地，外壳21的内壁和内环22的外壁之间的间隙在1mm～2mm的范围内，这样也可以防止弹性阀片开启过大无回弹力而失效的情况。

如图3和图6所示，第一回油孔211和第二回油孔221均为多个，内环22上设有止转件223，止转件223插入部分第一回油孔211中。止转件223可以防止外壳和内环之间发生相对转动的情况。优选地，止转件223包括相对设置的两个止转片，两个止转片与第一回油孔211的相对的两侧壁配合。

如图2所示，内环22的内径从两端向中部逐渐增大，外壳21的内径从两端向中部逐渐增大，第一回油孔211设置在外壳21的中部，第二回油孔221设置在内环22的中部。在分离的过程中，油滴顺着内环的内壁流向内环的中部，并从第二回油孔221流出，当油滴流入外壳和内环之间的间隙时，油滴被甩至外壳的内壁上，并顺着外壳的内壁流向外壳的中部，并从第一回油孔211。为了便于制造内环和外壳，内环22的外径也从两端向中部逐渐增大，外壳21的外径也从两端向中部逐渐增大，制造简便，降低加工成本。当然，也可以仅设置内环22的内径从两端向中部逐渐增大或内环22的外径从两端向中部逐渐增大，也可以仅设置外壳21的内径从两端向中部逐渐增大或外壳21的外径从两端向中部逐渐增大，需要根据具体情况进行设置。

如图7所示，连接环25的外径沿通孔11内的油气混合气的流动方向从与导向板24连接的一端向另一端逐渐减小。也就是说，连接环25的外周面平行于内环的一端的内周面。

弹性阀片为弧形结构。弧形结构可以与内环的外周面配合，在发动机油气分离装置不工作时，弹性阀片可以密封住第二回油孔，保证密封性能，防止外部气体进入分离腔中。

如图2所示，通气通道231处设有连接管28，便于将气体导出。在本实施例中，如图7所示，端盖23、导向板24、连接环25、挡油环26及连接管28为一体结构并形成外部焊接管结构，外部焊接管结构与外壳采用摩擦焊接，焊接面为端盖23的内表面。挡油环26的内外径和连接管28内外径相同。

在本实施例中，外壳选用金属材料，并与凸轮轴采用摩擦焊接结构，外壳的内周面和外周面设置成拱形，便于收集机油，在外壳上设有八个第一回油孔。内环选用塑料材质，易于集成弹性阀片以及安装弹性阀片，在内环上设有八个第二回油孔，用弹性阀片密封，与外壳上的第一回油孔相错开，止转片共有四对，与外壳的四个第一回油孔相配合安装，

图4中的第一回油孔211的两侧的线是分形线，分形线是在注塑的过程中形成的，由于在注塑的过程中，有静模和动模，静模和动模之间微小的间隙，注塑完成后静模和动模之间微小的间隙就形成了分形线，图2和图5中也出现类似的情况。

发动机油气分离装置的工作原理如下：

发动机内部油气混合气，经中空凸轮轴，进入到离心腔中，由于发动机运转时凸轮轴随之旋转，分离部也随之旋转；气体进入分离腔后，随外部焊接管结构的导向面流动，外部焊接管结构带动混合气体流动旋转达到离心的分离效果。即利用粒子离心力的作用进行油气分离。

本申请还提供了一种发动机，根据本申请的发动机的实施例具有发动机油气分离装置，发动机油气分离装置为上述的发动机油气分离装置。发动机内部的油气混合气经过凸轮轴10上的通孔11进入到分离部20中的分离腔27中，由于分离部20随着凸轮轴10旋转，混合气在离心力的作用下进行油气分离，相对空气较重的油滴被甩到外壳21的内壁上，气体通过通气通道231流出(图2中的箭头是气体流动路径)。上述结构利用离心力的作用进行分离，分离过程与凸轮轴旋转同步，随发动机工况进行实时分离，分离效果好，结构简单，生产成本较低。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

1、生产成本较低，结构简单，易集成。

2、油气分离粒子大小范围广(直径0.4um以上粒子均能分离)。

3、自身机械功能进行分离，适应发动机不同工况，使发动机不同工况下均能满足分离需求。

4、利用离心力进行油气分离，分离部与凸轮轴同步，随发动机工况进行实时分离。

5、内环的塑料材质易集成弹簧阀片，减轻结构重量。

6、外壳和内环采用拱形设计，易于分离后机油汇集分离。

7、外部焊接管结构设计多个进气孔，在旋转过程中对油滴进行二次分离，使分离效果更加。

8、永久免维护，耐腐蚀，不会出现堵塞等问题，而且发动机转速越大效果越明显。

9、内环上的弹性阀片主要是防止外部气体通过内环的回油孔进入，内环与外壳之间的间隙1mm能防止弹性阀片开启过大无回弹力而失效。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种发动机油气分离装置，其特征在于，包括：

凸轮轴(10)，所述凸轮轴(10)具有贯穿其两端并用于油气混合气通过的通孔(11)；

分离部(20)，所述分离部(20)安装于所述凸轮轴(10)的端部且所述凸轮轴(10)的端部延伸至所述分离部(20)内，所述分离部(20)包括：

外壳(21)，所述外壳(21)安装于所述凸轮轴(10)的端部；

端盖(23)，所述端盖(23)连接于所述外壳(21)上，所述端盖(23)上设置有通气通道(231)；

分离腔(27)，所述分离腔(27)为所述外壳(21)与所述端盖(23)围绕形成，所述分离腔(27)的中心与所述通气通道(231)的中心相对应设置。

2.根据权利要求1所述的发动机油气分离装置，其特征在于，所述端盖(23)的内侧上设有导向板(24)，所述导向板(24)的远离所述端盖(23)的表面朝向所述通孔(11)凸出形成导向面(241)。

3.根据权利要求2所述的发动机油气分离装置，其特征在于，所述导向板(24)通过连接环(25)连接在所述端盖(23)上，所述通气通道(231)位于所述连接环(25)内，所述连接环(25)的周面上设有连通孔(251)，所述连通孔(251)连通所述分离腔(27)和所述通气通道(231)。

4.根据权利要求3所述的发动机油气分离装置，其特征在于，所述端盖(23)的内侧上设有挡油环(26)，所述挡油环(26)位于所述连接环(25)内并与所述导向板(24)之间具有间隙，所述挡油环(26)对应于所述连通孔(251)的设置位置。

5.根据权利要求3所述的发动机油气分离装置，其特征在于，所述连接环(25)的外径沿所述通孔(11)内的油气混合气的流动方向从与所述导向板(24)连接的一端向另一端逐渐减小。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的发动机油气分离装置，其特征在于，所述外壳(21)的周面上设有与所述分离腔(27)连通的第一回油孔(211)，所述分离部(20)还包括设置在所述外壳(21)内的内环(22)，所述内环(22)的周面上设有与所述第一回油孔(211)连通的第二回油孔(221)。

7.根据权利要求6所述的发动机油气分离装置，其特征在于，所述第一回油孔(211)和所述第二回油孔(221)错开设置，所述外壳(21)的内壁与所述内环(22)的外壁之间具有间隙，所述内环(22)上设有弹性阀片(30)，所述弹性阀片(30)盖设在所述第二回油孔(221)处并位于所述外壳(21)和所述内环(22)之间，所述弹性阀片(30)具有打开所述第二回油孔(221)的打开位置及关闭所述第二回油孔(221)的关闭位置，所述弹性阀片(30)处于所述打开位置时，所述第二回油孔(221)与所述第一回油孔(211)连通。

8.根据权利要求6所述的发动机油气分离装置，其特征在于，所述第一回油孔(211)和所述第二回油孔(221)均为多个，所述内环(22)上设有止转件(223)，所述止转件(223)插入部分所述第一回油孔(211)中。

9.根据权利要求6所述的发动机油气分离装置，其特征在于，所述内环(22)的内径和/或外径从两端向中部逐渐增大，所述外壳(21)的内径和/或外径从两端向中部逐渐增大，所述第一回油孔(211)设置在所述外壳(21)的中部，所述第二回油孔(221)设置在所述内环(22)的中部。

10.一种发动机，具有油气分离装置，其特征在于，所述油气分离装置为权利要求1至9中任一项所述的发动机油气分离装置。