CN109469531A - 一种曲轴箱通风系统油气分离器总成及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种曲轴箱通风系统油气分离器总成及车辆，涉及车辆技术领域。所述曲轴箱通风系统油气分离器总成包括增压腔，其气体入口与增压器相连通，以用于容纳增压后的新鲜空气；和分离腔，与所述增压腔的气体出口相连通，用于容纳由所述油气分离器分离后的废气；其中，所述增压腔的气体出口的过流面积小于其气体入口的过流面积，以使得增压后的新鲜空气从所述气体出口流出的速度大于从所述气体入口流入的速度，从而带动所述分离腔中的废气一起流出所述分离腔并流向车辆的发动机参与燃烧。本发明还提供了一种车辆，包括上述油气分离器总成。本发明能在增压器刚介入工作或退出工况时提高油气分离器的分离效率。

Description

一种曲轴箱通风系统油气分离器总成及车辆

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，特别是涉及一种曲轴箱通风系统油气分离器总成及车辆。

背景技术

油气分离器是曲轴箱通风系统中最重要的零件，在发动机工作过程中，燃烧室内的废气、未燃混合气及水蒸气等往往会通过活塞与缸壁间隙渗入到曲轴箱。窜到曲轴箱内的燃油蒸汽凝结后将使机油变稀，性能变坏。若流入曲轴箱的废气不排出，则会在曲轴箱内形成高压，使密封件漏油，机油会从曲轴油封、曲轴箱衬垫等处渗出而流失。同时流失到大气中的机油蒸汽会加大对大气的污染。

油气分离器的作用是曲轴箱混合气通过油气分离器后，机油从混合气中分离出来回到油底壳，较为干净的气体经油气分离器的分离后进入燃烧室再次燃烧，如此，则有效保护了曲轴箱的正常性能，同时也在一定程度上减少了对大气的污染。

发明内容

本申请的发明人注意到，撞击式油雾分离因结构简单、成本低且耐久性好而成为常用的使用方案被各大主机厂所采用。其原理为Satoh等人在 SAE2000-01-1234论文中阐述的一种简化的碰壁模型，其中提及：颗粒在碰撞壁面后是否沿着壁面延伸取决于颗粒的直径相对于壁面的垂直速度。图1为颗粒直径与颗粒相对于壁面的垂直速度对颗粒是否相对壁面反弹的影响示意图，其中横坐标为颗粒直径，纵坐标为颗粒相对于壁面的垂直速度。如图1所示， Initial spread line以下表示全部反弹，full spread line以上区域表示壁面吸附，两线之间为为部分反弹部分吸附(其中忽略了油滴蒸发的影响)。在油气分离器工作时，为提高分离效率，混合气中的固体颗粒被壁面吸附的越多越好，因此在颗粒直径一定的情况下，提高颗粒速度保证混合气通过分离模块是设计的关键。

同时，本申请的发明人发现，增压发动机在增压器未工作(称为小负荷工作)时，相当于自然吸气发动机，进气歧管负压较大，可通过PCV阀来调节，保证油气分离器较高的分离效率。当增压器工作(称为大负荷工作)时，空滤后提供足够的负压，也可以保证油气分离器较高的分离效率。但当增压器刚介入工作或退出时(称为过渡工况)，进气歧管为小的正压，空滤后负压较小，因而可能会导致混合气流速较低，进而使得油气分离器的分离效率降低，且此工况在整车为常用工况，若空滤后曲通管位置选择不合理，则会进一步降低油气分离器的分离效率，进而导致机油消耗量增大，引起顾客抱怨。

因此，本发明第一方面的一个目的在于提供一种曲轴箱通风系统油气分离器总成，其能够在增压器刚介入工作或退出时提高混合气的流速从而提高油气分离器的分离效率。

本发明第一方面的另一个目的在于提供一种能够在大负荷工作时降低油气分离器压力损失的曲轴箱通风系统油气分离器总成。

本发明第二方面的一个目的在于提供一种车辆，所述车辆包括上述油气分离器总成，所述车辆的油气分离器总成能够在增压器刚介入工作或退出时提高混合气的流速从而提高油气分离器的分离效率。

根据本发明的第一方面，本发明提供了一种曲轴箱通风系统油气分离器总成，包括：

增压腔，其气体入口与增压器相连通，以用于容纳在所述增压器处于过渡工况时经所述增压器增压后的新鲜空气；和

分离腔，与所述增压腔的气体出口相连通，用于容纳由所述油气分离器分离后的废气；

其中，所述增压腔的气体出口的过流面积小于其气体入口的过流面积，以使得增压后的新鲜空气从所述气体出口流出的速度大于从所述气体入口流入的速度，从而利用从所述气体出口流出的新鲜空气带动所述分离腔中的废气一起流出所述分离腔并流向车辆的发动机参与燃烧。

进一步地，所述增压腔的气体出口与所述分离腔的气体出口相对设置。

进一步地，还包括发动机缸盖内通道，位于所述发动机缸盖上，其一端与所述车辆的进气歧管连通，另一端与所述增压腔连通，所述新鲜空气经所述增压器增压后从所述进气歧管流经所述发动机缸盖内通道进入所述增压腔。

进一步地，还包括气体容纳腔，位于所述发动机缸盖内通道与所述增压腔之间，所述气体容纳腔配置成在所述增压器处于过渡工况时可操作地与所述增压腔连通以使得所述增压后的新鲜空气从所述发动机缸盖内通道流经所述气体容纳腔进入所述增压腔、在增压器不工作工况下可操作地与所述增压腔相阻隔。

进一步地，所述气体容纳腔上设置有单向阀，在增压器不工作工况下，所述单向阀开启，由所述油气分离器分离后的废气通过所述单向阀流经所述气体容纳腔和所述发动机缸盖内通道进入所述进气歧管参与所述车辆的发动机的燃烧。

进一步地，所述气体容纳腔上还设置有PCV阀，所述气体容纳腔通过所述PCV阀与所述增压腔连通或阻隔。

进一步地，所述分离腔配置成在所述车辆的增压器稳定工作工况下，位于所述分离腔内的所述废气单独从所述分离腔的气体出口流出并流入车辆的空滤后管路参与所述车辆的发动机的燃烧。

进一步地，还包括混合腔，与所述分离腔通过所述分离腔的气体出口连通，流出所述分离腔的气体流经所述混合腔流入车辆的空滤后管路参与所述车辆的发动机的燃烧。

进一步地，所述混合腔为由所述油气分离器向外凸出的锥形腔体，流出所述分离腔的气体流经所述混合腔后由所述锥形腔体的顶部流出；

其中，所述增压腔的气体出口、所述分离腔的气体出口与所述锥形腔体的顶部位于同一直线上。

根据本发明的第二方面，本发明提供了一种车辆，包括曲轴箱通风系统，还包括上述所述的位于曲轴箱通风系统的通道中的油气分离器总成。

本发明的油气分离器总成及车辆，通过设置增压腔和分离腔，同时所述增压腔和所述分离腔通过增压腔的气体出口连通且增压腔的气体出口的过流面积小于其气体入口的过流面积，当位于增压腔内的增压新鲜空气通过增压腔的气体出口进入分离腔时，所述增压新鲜空气高速流动，因而会在高速流动新鲜空气的周围产生较大的负压，从而带动分离腔中的废气一起从分离腔的气体出口流出并流入车辆的空滤后管路参与所述车辆的发动机的燃烧，这在一定程度上极大增加了混合气的流速，因而能够有效提高油气分离器的分离效率。

进一步地，通过将分离腔配置成当所述车辆的增压器稳定工作工况时，位于所述分离腔内的所述废气单独从所述分离腔的气体出口流出并流入车辆的空滤后管路参与所述车辆的发动机的燃烧，相较于现有技术中的油气分离器，其多出了一条废气进入发动机参与燃烧的路径，因而增加了混合气的流通截面积，从而能够有效降低油气分离器的压力损失以保证曲轴箱在合理的压力范围之内。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1为颗粒直径与颗粒相对于壁面的垂直速度对颗粒是否相对壁面反弹的影响示意图；

图2是根据本发明一个实施例的油气分离器的立体示意图；

图3是图2中A区域沿B-B线的剖面示意图；

图4是根据本发明一个实施例的油气分离器与发动机缸盖集成的立体示意图；

图5是图2的仰视示意图。

具体实施方式

图2是根据本发明一个实施例的油气分离器的立体示意图，图3是图2中 A区域沿B-B线的剖面示意图。参见图3，还可以参见图2，本实施例以图3 为主加以说明。所述曲轴箱通风系统油气分离器总成包括增压腔1和分离腔2。所述增压腔1的气体入口与增压器相连通，以用于容纳在所述增压器处于过渡工况时经所述增压器增压后的新鲜空气。所述分离腔2与所述增压腔1的气体出口3相连通，用于容纳由所述油气分离器分离后的废气。其中，所述增压腔 1的气体出口3的过流面积小于其气体入口的过流面积，以使得增压后的新鲜空气从所述气体出口3流出的速度大于从所述气体入口流入的速度，从而利用从所述气体出口3流出的新鲜空气带动所述分离腔2中的废气一起流出所述分离腔2并流向车辆的发动机参与燃烧。在这里，此时新鲜空气和废气的流向适用于增压器刚介入工作或退出时的工况(即所述过渡工况)，新鲜空气通过增压器的增压作用进入增压腔1，废气由所述油气分离器分离后进入分离腔2。

本发明的油气分离器总成，通过设置增压腔1和分离腔2，同时所述增压腔1和所述分离腔2通过增压腔1的气体出口3连通且增压腔1的气体出口3 的过流面积小于其气体入口的过流面积，当位于增压腔1内的增压新鲜空气通过增压腔1的气体出口3进入分离腔时，所述增压新鲜空气高速流动，因而会在高速流动新鲜空气的周围产生较大的负压，从而带动分离腔2中的废气一起从分离腔2的气体出口9流出并流入车辆的空滤后管路参与所述车辆的发动机的燃烧。这在一定程度上极大增加了混合气的流速，因而能够有效提高油气分离器的分离效率。

同时，在增压器刚介入工作或退出时的工况下，提高油气分离器的分离效率，也就是加大了曲轴箱内废气的排出量，因而能减小曲轴箱内油封等密封面的压力，保证各处的密封，减小三漏的风险。同时将更多的混合气进行分离，可以有效减少混合气对机油的污染，同时能减低机油中水分，避免出现机油乳化等现象。

具体地，如图3所示，所述增压腔1的气体出口3与所述分离腔2的气体出口9相对设置。如此，则更好的提高了混合气的流速，进一步提高油气分离器的分离效率。

进一步地，图4是根据本发明一个实施例的油气分离器与发动机缸盖集成的立体示意图，图5是图2的仰视示意图。如图4所示，所述油气分离器总成还包括发动机缸盖内通道4，位于所述发动机缸盖5上，其一端与所述车辆的进气歧管(图中未示出)连通，另一端与所述增压腔1连通，所述新鲜空气经所述增压器增压后从所述进气歧管流经所述发动机缸盖内通道4进入所述增压腔1。如图4所示，油气分离器与发动机缸盖的集成度较高。更具体地，如图 2所示，所述油气分离器总成还包括气体容纳腔6，位于所述发动机缸盖内通道4与所述增压腔1之间，所述气体容纳腔6配置成在所述增压器处于过渡工况时可操作地与所述增压腔1连通以使得所述增压后的新鲜空气从所述发动机缸盖内通道4流经所述气体容纳腔6进入所述增压腔1、在增压器不工作工况下可操作地与所述增压腔相阻隔。具体地，所述气体容纳腔6上设置有PCV 阀(位于图2中气体容纳腔6的内部)，所述气体容纳腔6通过所述PCV阀与所述增压腔1连通或阻隔。

同时，所述气体容纳腔6上还设置有单向阀(位于图2中气体容纳腔6的内部)，在增压器不工作工况下，所述气体容纳腔6与所述增压腔1阻隔(也就是PCV阀关闭)，所述单向阀开启，由所述油气分离器分离后的部分废气通过所述单向阀流经所述气体容纳腔6和所述发动机缸盖内通道4进入所述进气歧管参与所述车辆的发动机的燃烧。在这里，当车辆的增压器不工作时，如前所述，相当于自然吸气发动机，进气歧管负压较大，因此，由所述油气分离器分离后的部分废气可以进入气体容纳腔6并流经发动机缸盖内通道4，最终被吸入进气歧管以参加发动机的燃烧。同时，如图2所示，所述油气分离器上本身还具备一膜片式PCV阀7，在增压器不工作时，由油气分离器分离后的其他废气还会经过该膜片式PCV阀7进入进气歧管参与燃烧，并且曲轴箱内的压力也通过该膜片式PCV阀7进行调节，如此，则使曲轴箱压力保持在一个合理的范围内。

进一步地，所述分离腔2还配置成在所述车辆的增压器稳定工作工况下，此时，气体容纳腔6内的PCV阀和单向阀均关闭，位于所述分离腔2内的所述废气单独从所述分离腔2的气体出口9流出并流入车辆的空滤后管路参与所述车辆的发动机的燃烧。同时，如上所述，如图2所示，所述油气分离器上本身还具备一膜片式PCV阀7，在增压器稳定工作工况下，由油气分离器分离后的部分废气还会经过该膜片式PCV阀7进入空滤后管路参与发动机的燃烧。因此，通过将分离腔2配置成在所述车辆的增压器稳定工作工况下，位于所述分离腔2内的所述废气单独从所述分离腔2的气体出口9流出并流入车辆的空滤后管路参与所述车辆的发动机的燃烧，相较于现有技术中的油气分离器只有经过膜片式PCV阀这一条通路，其多出了一条废气进入发动机参与燃烧的路径，因而增加了混合气的流通截面积，从而能够有效降低油气分离器的压力损失以保证曲轴箱在合理的压力范围之内。

进一步地，如图2和图3所示，所述油气分离器总成还可以包括混合腔8，与所述分离腔2通过所述分离腔2的气体出口9连通，流出所述分离腔2的气体流经所述混合腔8流入车辆的空滤后管路参与所述车辆的发动机的燃烧。具体地，如图2和图3所示，所述混合腔8为由所述油气分离器向外凸出的锥形腔体，流出所述分离腔2的气体流经所述混合腔8后由所述锥形腔体的顶部流出。其中，为更好的提高混合气的流速，如图3所示，所述增压腔1的气体出口3、所述分离腔2的气体出口9与所述锥形腔体的顶部位于同一直线上。

特别的，本发明还提供了一种车辆，包括曲轴箱通风系统，还包括上述所述的位于曲轴箱通风系统的通道中的油气分离器总成。

由于所述车辆包含上述油气分离器总成，因此通过设置增压腔1和分离腔 2，同时所述增压腔1和所述分离腔2通过增压腔1的气体出口3连通且增压腔1的气体出口3的过流面积小于其气体入口的过流面积，当位于增压腔1内的增压新鲜空气通过增压腔1的气体出口3进入分离腔时，所述增压新鲜空气高速流动，因而会在高速流动新鲜空气的周围产生较大的负压，从而带动分离腔2中的废气一起从分离腔2的气体出口9流出并流入车辆的空滤后管路参与所述车辆的发动机的燃烧，这在一定程度上极大增加了混合气的流速，因而能够有效提高油气分离器的分离效率。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种曲轴箱通风系统油气分离器总成，其特征在于，包括：

增压腔，其气体入口与增压器相连通，以用于容纳在所述增压器处于过渡工况时经所述增压器增压后的新鲜空气；和

分离腔，与所述增压腔的气体出口相连通，用于容纳由所述油气分离器分离后的废气；

其中，所述增压腔的气体出口的过流面积小于其气体入口的过流面积，以使得增压后的新鲜空气从所述气体出口流出的速度大于从所述气体入口流入的速度，从而利用从所述气体出口流出的新鲜空气带动所述分离腔中的废气一起流出所述分离腔并流向车辆的发动机参与燃烧。

2.根据权利要求1所述的油气分离器总成，其特征在于，所述增压腔的气体出口与所述分离腔的气体出口相对设置。

3.根据权利要求1所述的油气分离器总成，其特征在于，还包括发动机缸盖内通道，位于所述发动机缸盖上，其一端与所述车辆的进气歧管连通，另一端与所述增压腔连通，所述新鲜空气经所述增压器增压后从所述进气歧管流经所述发动机缸盖内通道进入所述增压腔。

4.根据权利要求3所述的油气分离器总成，其特征在于，还包括气体容纳腔，位于所述发动机缸盖内通道与所述增压腔之间，所述气体容纳腔配置成在所述增压器处于过渡工况时可操作地与所述增压腔连通以使得所述增压后的新鲜空气从所述发动机缸盖内通道流经所述气体容纳腔进入所述增压腔、在增压器不工作工况下可操作地与所述增压腔相阻隔。

5.根据权利要求4所述的油气分离器总成，其特征在于，所述气体容纳腔上设置有单向阀，在增压器不工作工况下，所述单向阀开启，由所述油气分离器分离后的废气通过所述单向阀流经所述气体容纳腔和所述发动机缸盖内通道进入所述进气歧管参与所述车辆的发动机的燃烧。

6.根据权利要求4所述的油气分离器总成，其特征在于，所述气体容纳腔上还设置有PCV阀，所述气体容纳腔通过所述PCV阀与所述增压腔连通或阻隔。

7.根据权利要求1所述的油气分离器总成，其特征在于，所述分离腔配置成在所述车辆的增压器稳定工作工况下，位于所述分离腔内的所述废气单独从所述分离腔的气体出口流出并流入车辆的空滤后管路参与所述车辆的发动机的燃烧。

8.根据权利要求1所述的油气分离器总成，其特征在于，还包括混合腔，与所述分离腔通过所述分离腔的气体出口连通，流出所述分离腔的气体流经所述混合腔流入车辆的空滤后管路参与所述车辆的发动机的燃烧。

9.根据权利要求8所述的油气分离器总成，其特征在于，所述混合腔为由所述油气分离器向外凸出的锥形腔体，流出所述分离腔的气体流经所述混合腔后由所述锥形腔体的顶部流出；

其中，所述增压腔的气体出口、所述分离腔的气体出口与所述锥形腔体的顶部位于同一直线上。

10.一种车辆，包括曲轴箱通风系统，其特征在于，还包括如权利要求1-9中任一项所述的位于曲轴箱通风系统的通道中的油气分离器总成。