CN107701263B - 一种油气分离装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种油气分离装置，包括：旋转分油器、控制器以及与所述控制器电连接的环境温度传感器、鼓风机；所述旋转分油器分别与呼吸器出气管、发动机进气管、发动机油底壳连接，所述旋转分油器对所述呼吸器出气管排出的油气混合气体进行油气分离，分离后的气体输出给所述发动机进气管，分离后的油液输出给所述发动机油底壳；所述控制器根据所述环境温度传感器的信号控制所述鼓风机工作，以使所述鼓风机在环境温度小于设定温度时为所述旋转分油器提供冷却空气。通过本发明，提高了发动机的油气分离效率。

Description

一种油气分离装置
技术领域
本发明涉及一种分离气流中机油或水蒸气的装置，尤其涉及一种油气分离装置。
背景技术
在内燃机压缩和做功冲程中，气缸内燃烧完成的部分高压气体通过活塞环的端隙，活塞环与环槽间的间隙，活塞环与气缸壁的间隙窜入曲轴箱，窜气量随内燃机转速，负荷和状态而变化，并逐渐增加曲轴箱压力；由于曲轴箱与油底壳相通，受高温和飞溅作用，使油雾状机油卷入曲轴箱窜气中，最终形成含油、水蒸气、空气的混合气。由于国家排放要求的升级，排出的混合气不能直接排至大气，目前大部分柴油机为涡轮增压发动机，呼吸器连接管直接与进气混合后经涡轮增压器，中冷器，各连接管路后，进入燃烧室，参与燃烧。如果呼吸系统不能实现油气分离，将会过多的消耗发动机机油，同时机油颗粒会附着在中冷器及管路内壁上，从而影响中冷器的散热性能，严重的会堵塞中冷器，造成飞车。
具体地，现有满足环保排放要求的闭式发动机呼吸系统油气分离器结构如图1所示，油气混合气经呼吸器连接管进入油气分离器的进气口2’，油气混合气与壁面1’接触，机油颗粒吸附在壁面1’上，待机油颗粒聚集到能够克服重力时，机油沿壁面1’滴至油气分离器底部，由出口A流至发动机油底壳。分离出的气体经油气分离器上部进入进气系统，参与燃烧。
现有技术的缺点如下：
1.油气混合气依靠发动机呼吸系统自身压力，撞击壁面1’，油气分离不彻底，部分未吸附的机油颗粒会随气体一同进入进气系统。
2.现有油气分离装置无法分离水蒸气，水蒸气随气体一同流入呼吸器管。在发动机进气与呼吸器出气交汇处，呼出水蒸气遇冷凝结，形成冷凝水。水滴冲击增压器涡轮叶片，导致增压器涡轮叶片局部急速冷却。从而影响增压器实用寿命。当环境温度较低时(比如-20℃以下，发动机进气温度等同于环境温度)，冷凝水结冰，形成冰锥，在发动机振动过程中，冰锥脱落易打坏增压器，并且冷凝水结冰易堵塞发动机呼吸器管，造成机体内缸压过高，损坏凸轮轴及连杆装置。
发明内容
本发明针对现有技术的缺陷和不足，提供了一种油气分离装置，以提高发动机的油气分离效率。
为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种油气分离装置，包括：旋转分油器、控制器以及与所述控制器电连接的环境温度传感器、鼓风机；所述旋转分油器分别与呼吸器出气管、发动机进气管、发动机油底壳连接，所述旋转分油器对所述呼吸器出气管排出的油气混合气体进行油气分离，分离后的气体输出给所述发动机进气管，分离后的油液输出给所述发动机油底壳；所述控制器根据所述环境温度传感器的信号控制所述鼓风机工作，以使所述鼓风机在环境温度小于设定温度时为所述旋转分油器提供冷却空气。
优选地，所述旋转分油器包括：外壳以及位于所述外壳内部的制冷仓、油液分离仓，旋转装置、螺旋冷凝管、集水仓、隔板；
所述制冷仓以及所述集水仓通过所述隔板隔绝；所述制冷仓周向包围所述油液分离仓，所述螺旋冷凝管位于所述制冷仓中并且环绕固定在所述油液分离仓的外壁，所述制冷仓在环境温度小于设定温度时由所述冷却空气分别为所述油液分离仓、所述螺旋冷凝管制冷；
所述旋转装置固定安装在所述油液分离仓中心；
所述螺旋冷凝管的一端位于所述油液分离仓内，所述螺旋冷凝管另一端位于所述集水仓内；
所述油气混合气体通过第一进气管进入所述油液分离仓，所述旋转装置带动所述油气混合气体在所述油液分离仓中高速旋转，分离出的油液通过出油口进入所述发动机油底壳，分离出的气体进入所述螺旋冷凝管，所述第一进气管穿过所述制冷仓进入所述油液分离仓；
所述螺旋冷凝管中的气体在所述冷却空气的作用下，分离出水与空气，水进入所述集水仓，空气通过位于所述集水仓的分离气出气口进入所述发动机进气管。
优选地，所述旋转装置包括：
外部动力源、叶片传动装置以及叶轮；所述叶轮与所述叶片传动装置连接，所述外部动力源驱动所述叶片传动装置旋转。
优选地，所述油液分离仓包括：制油仓以及集油仓；
所述旋转装置固定安装在所述制油仓中心，所述集油仓位于所述制油仓下部。
优选地，所述油气分离装置还包括：位于所述制油仓与所述集油仓之间的挡板；
所述挡板上设置有过滤孔，所述分离出的油液从所述制油仓通过所述过滤孔进入所述集油仓。
优选地，所述制油仓的内壁为吸附壁。
优选地，所述吸附壁表面设置有凸点。
优选地，所述制冷仓上具有冷却空气进气口以及冷却空气出气口，所述冷却空气进气口位于所述制冷仓的底部；所述冷却空气出气口位于所述制冷仓的上部，所述冷却空气通过冷却空气进气口进入所述制冷仓，通过冷却空气出气口排出所述制冷仓。
优选地，所述集水仓底部设置有排水口以及与所述排水口配合安装的排水螺栓。
本发明的有益效果在于：
本发明实施例提供的油气分离装置，控制器控制旋转分油器对呼吸器出气管排出的油气混合气体进行油气分离，分离后的气体输出给所述发动机进气管，分离后的油液输出给所述发动机油底壳；所述控制器根据所述环境温度传感器的信号控制所述鼓风机工作，以使所述鼓风机在环境温度小于设定温度时为所述旋转分油器提供冷却空气。通过本发明，提高了发动机的油气分离效率。
附图说明
图1是现有技术中油气分离器结构。
图2是本发明实施例油气分离装置的一种结构示意图。
图3是本发明实施例中旋转分油器的一种结构示意图。
图4是本发明实施例中旋转分油器的一种剖视图。
图5是本发明实施例中旋转分油器的立体图。
附图中标号：
1’、壁面 2’、进气口 A、出口 M、鼓风机 1、第一进气管 2、冷却空气进气口 3、外壳 4、冷却空气出气口 5、罩壳 6、分离器出气口 7、排水螺栓 8、出油口 9、叶片传动装置10、叶轮 11、冷凝管进气口 12、油液分离仓 13、螺旋冷凝管 14、挡板 15、集油仓 16、集水仓 17、冷凝管出气口 18、隔板 19、制冷仓 20、制油仓 21、排水口
具体实施方式
为了使本领域技术人员能更进一步了解本发明的特征及技术内容，下面结合附图和实施方式对本发明实施例作详细说明。
如图2所示是本发明实施例油气分离装置的一种结构示意图，包括：旋转分油器、控制器以及与所述控制器电连接的环境温度传感器、鼓风机M；所述旋转分油器分别与呼吸器出气管、发动机进气管、发动机油底壳连接，所述旋转分油器对所述呼吸器出气管排出的油气混合气体进行油气分离，分离后的气体输出给所述发动机进气管，分离后的油液输出给所述发动机油底壳；所述控制器根据所述环境温度传感器的信号控制所述鼓风机工作，以使所述鼓风机在环境温度小于设定温度时为所述旋转分油器提供冷却空气。
需要说明的是，设定温度由不同型号的车辆处于不同的外部环境时标定确定，比如，设定温度为-20℃。
需要说明的是，本发明实施例中，所述呼吸器出气管与所述旋转分油器的第一进气管1连接，以使所述旋转分油器接收所述呼吸器出气管呼出的油气混合气；所述发动机油底壳与旋转分油器的出油口8连接，以使所述发动机油底壳接收所述旋转分油器分离出的油液；所述发动机进气管与所述旋转分油器的分离器出气口6连接，以使所述发动机进气管接收所述旋转分油器分离后的气体；鼓风机M在环境温度小于设定温度时鼓动冷空气，该冷空气通过所述旋转分油器的冷却空气进气口2进入(如图2中进气)，从所述旋转分油器的冷却空气出气口4输出，从而为所述旋转分油器提供冷却空气。
如图3、图4以及图5所示，所述旋转分油器包括：外壳3以及位于所述外壳3内部的制冷仓19、油液分离仓12，旋转装置、螺旋冷凝管13、集水仓16、隔板18；所述制冷仓19以及所述集水仓16通过所述隔板18隔绝；所述制冷仓19周向包围所述油液分离仓12，所述螺旋冷凝管13位于所述制冷仓19中并且环绕固定在所述油液分离仓12的外壁，所述制冷仓19在环境温度小于设定温度时由所述冷却空气分别为所述油液分离仓12、所述螺旋冷凝管13制冷；所述旋转装置固定安装在所述油液分离仓12中心；所述螺旋冷凝管13的一端位于所述油液分离仓内，所述螺旋冷凝管13另一端位于所述集水仓16内；所述油气混合气体通过第一进气管1进入所述油液分离仓，所述旋转装置带动所述油气混合气体在所述油液分离仓12中高速旋转，分离出的油液通过出油口8进入所述发动机油底壳，分离出的气体进入所述螺旋冷凝管13，所述第一进气管1穿过所述制冷仓19进入所述油液分离仓；当环境温度小于设定温度时，所述螺旋冷凝管13中的气体在制冷仓19中冷却空气的作用下，分离出水与空气，水进入所述集水仓16，空气通过位于所述集水仓的分离气出气口6进入所述发动机进气管。
需要说明的是，当环境温度大于或等于设定温度时，所述鼓风机不工作，所述制冷仓中无冷却空气流动，螺旋冷凝管不起分离水蒸气作用，水汽混合气经螺旋冷凝管从所述分离器出气口6流出，进入发动机进气管。
具体地，所述旋转装置包括：
外部动力源(图中未示)、叶片传动装置9以及叶轮10；所述叶轮10与所述叶片传动装置9连接，所述外部动力源驱动所述叶片传动装置9旋转。
进一步，本发明实施例中，所述外部动力源可由机械、电力或压力流体提供。
具体地，所述油液分离仓包括：制油仓20以及集油仓15；
所述旋转装置固定安装在所述制油仓20中心，所述集油仓15位于所述制油仓20下部。
进一步，所述油气分离装置还包括：位于所述制油仓20与所述集油仓15之间的挡板14；
所述挡板上设置有过滤孔，所述分离出的油液从所述制油仓通过所述过滤孔进入所述集油仓。
较佳地，作为一种实施例，所述制油仓的内壁为吸附壁。所述吸附壁可以方便地吸附所述油气混合气体中的油液。
较佳地，作为一种实施例，所述吸附壁表面设置有凸点。通过凸点的设置可以增大油液的吸附面积。
较佳地，作为一种实施例，所述外壳3上部具有与壳体配合安装的罩壳5，以方便旋转装置的拆卸。
具体地，本发明的实施例中，所述制冷仓上具有冷却空气进气口2以及冷却空气出气口4，所述冷却空气进气口2位于所述制冷仓的底部；所述冷却空气出气口4位于所述制冷仓的上部，所述冷却空气通过冷却空气进气口2进入所述制冷仓19，通过冷却空气出气口4排出所述制冷仓19。
具体地，本发明另一个实施例中，所述集水仓底部设置有排水口21以及与所述排水口配合安装的排水螺栓7。
下面结合图3至图5中的旋转分油器对本发明的实施例进行具体介绍：油气混合气经第一进气管1进入制油仓20，在外部动力源的驱动下，叶片传动装置9带动叶轮10高速旋转，叶轮10带动油气混合气在制油仓20内高速旋转，由于油液颗粒质量大于水蒸气颗粒质量大于空气质量，受离心力作用，油液颗粒被甩至制油仓20的吸附壁上，吸附壁表面设计凸点，增大吸附面积。被吸附颗粒聚集到能够克服重力时，沿吸附壁流至挡板14，挡板14设计有过滤孔，油液沿过滤孔流至集油仓15内，集油仓15内机油通过出油口8流回发动机油底壳，从而完成油气混合气中油液的分离。油液分离后，混合气中水蒸气和空气经冷凝管进气口11进入螺旋冷凝管13，螺旋冷凝管13外部通入冷却空气，冷却空气同时冷却螺栓管与油液分离仓仓壁，冷却后的仓壁更加有利于油液的析出，提高了油液的分离效率。水蒸气在螺旋冷凝管13内，由于环境温度的降低，水的饱和蒸气压降低，水蒸气预冷冷凝。冷凝后的水滴由于重力沿螺旋冷凝管13流下经冷凝管出气口17流至集水仓16，通过分离水出水口21排出发动机外。
常温环境下，控制器检测到环境温度大于或等于设定温度值，鼓风机M不工作，无冷却空气流动，螺旋冷凝管不起分离水蒸气作用，水汽混合气经螺栓冷凝管至分离器出气口6流出，从发动机进气管进入发动机进气系统。
低温环境下，控制器检测到环境温度小于设定温度值，鼓风机M工作，冷却空气进入制冷仓，从而冷却油液分离仓与螺旋冷凝管，经分离油液颗粒后的混合气进入螺旋冷凝管，实现水蒸气的分离，冷却后的吸附壁可加速机油颗粒的聚集，提高了油液分离效率。
综上所述，本发明提供的油气分离装置，可以实现：1)常温环境下，利用不同颗粒高速旋转产生离心力不同实现油气混合气中油液与气体的分离。2)低温环境下，利用旋转装置离心油气混合气，利用环境温度冷却螺旋冷凝管与油液分离仓的吸附壁，使油气混合气中油液颗粒经离心与冷凝双重分离，提高了发动机油液的分离效率。3)低温环境下，螺旋冷凝管分离油气混合气中水蒸气，保护发动机与增压器。
以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体实施方式对本发明进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的系统及方法；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种油气分离装置，其特征在于，包括：旋转分油器、控制器以及与所述控制器电连接的环境温度传感器、鼓风机；所述旋转分油器分别与呼吸器出气管、发动机进气管、发动机油底壳连接，所述旋转分油器对所述呼吸器出气管排出的油气混合气体进行油气分离，分离后的气体输出给所述发动机进气管，分离后的油液输出给所述发动机油底壳；所述控制器根据所述环境温度传感器的信号控制所述鼓风机工作，以使所述鼓风机在环境温度小于设定温度时为所述旋转分油器提供冷却空气。
2.根据权利要求1所述的油气分离装置，其特征在于，所述旋转分油器包括：外壳以及位于所述外壳内部的制冷仓、油液分离仓，旋转装置、螺旋冷凝管、集水仓、隔板；
所述制冷仓以及所述集水仓通过所述隔板隔绝；所述制冷仓周向包围所述油液分离仓，所述螺旋冷凝管位于所述制冷仓中并且环绕固定在所述油液分离仓的外壁，所述制冷仓在环境温度小于设定温度时由所述冷却空气分别为所述油液分离仓、所述螺旋冷凝管制冷；
所述旋转装置固定安装在所述油液分离仓中心；
所述螺旋冷凝管的一端位于所述油液分离仓内，所述螺旋冷凝管另一端位于所述集水仓内；
所述油气混合气体通过第一进气管进入所述油液分离仓，所述旋转装置带动所述油气混合气体在所述油液分离仓中高速旋转，分离出的油液通过出油口进入所述发动机油底壳，分离出的气体进入所述螺旋冷凝管，所述第一进气管穿过所述制冷仓进入所述油液分离仓；
所述螺旋冷凝管中的气体在所述冷却空气的作用下，分离出水与空气，水进入所述集水仓，空气通过位于所述集水仓的分离气出气口进入所述发动机进气管。
3.根据权利要求2所述的油气分离装置，其特征在于，所述旋转装置包括：
外部动力源、叶片传动装置以及叶轮；所述叶轮与所述叶片传动装置连接，所述外部动力源驱动所述叶片传动装置旋转。
4.根据权利要求3所述的油气分离装置，其特征在于，所述油液分离仓包括：制油仓以及集油仓；
所述旋转装置固定安装在所述制油仓中心，所述集油仓位于所述制油仓下部。
5.根据权利要求4所述的油气分离装置，其特征在于，所述油气分离装置还包括：位于所述制油仓与所述集油仓之间的挡板；
所述挡板上设置有过滤孔，所述分离出的油液从所述制油仓通过所述过滤孔进入所述集油仓。
6.根据权利要求5所述的油气分离装置，其特征在于，所述制油仓的内壁为吸附壁。
7.根据权利要求6所述的油气分离装置，其特征在于，所述吸附壁表面设置有凸点。
8.根据权利要求7所述的油气分离装置，其特征在于，所述制冷仓上具有冷却空气进气口以及冷却空气出气口，所述冷却空气进气口位于所述制冷仓的底部；所述冷却空气出气口位于所述制冷仓的上部，所述冷却空气通过冷却空气进气口进入所述制冷仓，通过冷却空气出气口排出所述制冷仓。
9.根据权利要求8所述的油气分离装置，其特征在于，所述集水仓底部设置有排水口以及与所述排水口配合安装的排水螺栓。
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