CN109854339A - 油气分离器、发动机和车辆 - Google Patents

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本公开涉及一种油气分离器、发动机和车辆,其中,所述油气分离器包括壳体(1)和设置于所述壳体(1)内的分离模块,所述壳体(1)上形成有进气口(11)、出气口(12)和回油孔(13),所述分离模块包括流体通道(10)和多个上下贯穿于所述流体通道(10)的变轴径的分离柱(2),所述分离柱(2)可上下运动以改变其在所述流体通道(10)内的轴径,来自所述进气口(11)的油气混合流体在流经所述分离柱(2)后,气体从所述出气口(12)流出,液体从所述回油孔(13)流出。这样,本公共提供的油气分离器能够提供不同的分离效率且能够保证压力损失在正常的范围内,保证该油气分离器的正常工作。

Description

油气分离器、发动机和车辆
技术领域
本公开涉及发动机技术领域,具体地,涉及一种油气分离器、发动机和车辆。
背景技术
油气分离器是曲轴箱通风系统中的重要组成部分,对曲轴箱中窜气的机油进行高效分离,保证发动机废气的正常排放和可靠性。相关技术中,油气分离器的形式有:迷宫式、离心式和过滤式等,当前迷宫式油气分离器多为固定的挡板,固定挡板式油气分离器不能保证不同负荷不同流量下分离效率和压力损失的一致性,例如,大负荷气流时分离效率较差,或小负荷气流时压力损失较大等。
发明内容
本公开的第一个目的是提供一种油气分离器,针对不同流量的流体,该油气分离器具有不同的分离效率,同时兼顾压力损失使之达到最好的效果。
本公开第二个目的是提供一种发动机,该发动机使用本公开提供的油气分离器。
本公开的第三个目的是提供一种车辆,该车辆使用本公开提供的发动机。
为了实现上述目的,本公开提供一种油气分离器,包括壳体和设置于所述壳体内的分离模块,所述壳体上形成有进气口、出气口和回油孔,所述分离模块包括流体通道和多个上下贯穿于所述流体通道的变轴径的分离柱,所述分离柱可上下运动以改变其在所述流体通道内的轴径,来自所述进气口的油气混合流体在流经所述分离柱后,气体从所述出气口流出,液体从所述回油孔流出。
可选地,所述分离柱包括第一杆段和第二杆段,所述第一杆段的轴径大于所述第二杆段的轴径,当所述进气口的流体流量不大于第一阈值时,所述第二杆段位于所述流体通道内;当所述进气口的流体流量大于所述第一阈值且小于第二阈值时,所述第一杆段和所述第二杆段均部分位于所述流体通道内;当所述进气口的流体流量不小于所述第二阈值时,所述第一杆段位于所述流体通道内。
可选地,所述流体通道位于所述壳体内部的下方,所述壳体的底部形成为所述流体通道的底壁,所述回油孔开设在所述底壁上对应于所述分离柱的位置,所述流体通道的顶壁上开设有供所述第一杆段穿过的容纳孔。
可选地,所述第一杆段和所述第二杆段为固定连接,当所述分离柱上下运动时,所述第一杆段可穿过所述容纳孔并带动所述第二杆段可脱出或穿过所述回油孔。
可选地,所述分离模块还包括间隔地位于所述顶壁上方的安装板,多个所述分离柱连接在所述安装板上,所述安装板和所述顶壁之间设置有弹性抵顶在二者之间的弹性件,所述进气口开设在所述壳体对应所述安装板上方的位置。
可选地,所述弹性件设置在所述分离柱所形成区域的侧方,所述顶壁和所述底壁之间的对应于所述弹性件的位置还设置有多个固定分离柱,多个所述固定分离柱在所述流体通道内上下延伸。
可选地,所述顶壁上连接有多个间隔设置且向上延伸的第一侧板,所述安装板上连接有多个间隔设置且向下延伸的第二侧板,相邻所述第一侧板之间形成为用于供所述第二侧板上下滑动的滑槽,并且所述滑槽和相应侧板的宽度相同。
可选地,多个所述分离柱呈交错排布。
可选地,所述壳体形成为横置的拱门状结构,包括水平段和弧形段,所述分离模块设置于所述水平段内,所述弧形段形成为用于引导所述油气混合流体流动的半圆弧状导流板。
根据本公开的第二个方面,还提供一种发动机,该发动机上设置有上述的油气分离器。
根据本公开的第三个方面,还提供一种车辆,该车辆上设置有上述的发动机。
通过上述技术方案,由进气口流入的油气混合流体在流经多个分离柱时,能够强制改变流体的流动方向,使油滴在惯性力的作用下从混合流体中分离出来,气体从出气口排出,液体从回油孔流出,实现气液分离。而进行气液分离的流体通道中多个分离柱的轴径可变,即相邻分离柱之间的间隙可变,能够改变油滴碰到分离柱外壁上的概率,进而调整该油气分离器的分离效率。针对不同流量的流体,通过对流体通道内分离柱的轴径进行调整,使之具有较高的分离效率,同时在本公开提供的油气分离器中,当流体流量较大时,由于气源本身的压力就很大,在混合流体流经分离柱时,即使造成一定的压力损失,但也能满足自身的要求。综上所述,本公共提供的油气分离器能够提供不同的分离效率且能够保证压力损失在正常的范围内,保证该油气分离器的正常工作。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本公开,但并不构成对本公开的限制。在附图中:
图1是本公开提供的油气分离器的结构示意图;
图2是本公开提供的油气分离器的剖视图;
图3是本公开提供的油气分离器中分离模块的结构示意图;
图4是本公开提供的油气分离器进气口油气混合流体流量不大于第一阈值时流体流向的结构示意图;
图5是本公开提供的油气分离器进气口油气混合流体流量不大于第一阈值时另一视角流体流向的结构示意图;
图6是本公开提供的油气分离器进气口油气混合流体流量大于第一阈值且小于第二阈值时流体流向的结构示意图;
图7是本公开提供的油气分离器进气口油气混合流体流量大于第一阈值且小于第二阈值时另一视角流体流向的结构示意图;
图8是本公开提供的油气分离器进气口油气混合流体流量不小于第二阈值时流体流向的结构示意图;
图9是本公开提供的油气分离器进气口油气混合流体流量不小于第二阈值时另一视角流体流向的结构示意图。
附图标记说明
1 壳体 11 进气口
12 出去口 13 回油孔
14 水平段 15 弧形段
10 流体通道 2 分离柱
21 第一杆段 22 第二杆段
3 顶壁 31 第一侧板
4 弹性件 5 安装板
51 第二侧板 6 固定分离柱
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开,并不用于限制本公开。
在本公开中,在未作相反说明的情况下,使用的方位词如“上、下”通常是指在本公开提供的油气分离器正常工作的情况下定义的,具体可参考图1和图2中所示的图面方向,“内、外”是指相应部件轮廓的内和外。此外,本公开中使用的术语“第一”“第二”等是为了区别一个要素和另一个要素,不具有顺序性和重要性。
如图1和图2所示,本公开提供一种油气分离器,包括壳体1和设置于壳体1内的分离模块,其中,壳体1上形成有进气口11、出气口12和回油孔13,分离模块包括流体通道10和多个上下贯穿于流体通道10的变轴径的分离柱2,如图4至图9所示,分离柱2可上下运动以改变其在流体通道10内的轴径,来自进气口11的油气混合流体在流经分离柱2后,如图中实线箭头所示,气液分离后的气体由出气口12排出,如图中虚线箭头所示,液体,即机油沿分离柱的外壁由回油孔13排出。这里,需要说明的是,变轴径的分离柱2可以为该分离柱具有不同轴径的多段,并且可以为由上至下逐渐递增或递减或者具有任意不同轴径的多段,以保证分离柱2在上下运动时,流体通道10内分离柱的直径可变。
通过上述技术方案,由进气口11流入的油气混合流体在流经多个分离柱2时,能够强制改变流体的流动方向,使油滴在惯性力的作用下从混合流体中分离出来,气体从出气口12排出,液体从回油孔13流出,实现气液分离。而进行气液分离的流体通道10中多个分离柱2的轴径可变,即相邻分离柱2之间的间隙可变,能够改变油滴碰到分离柱2外壁上的概率,进而调整该油气分离器的分离效率。针对不同流量的流体,通过对流体通道10内分离柱2的轴径进行调整,使之具有较高的分离效率,同时在本公开提供的油气分离器中,当流体流量较大时,由于气源本身的压力就很大,在混合流体流经分离柱2时,即使造成一定的压力损失,但也能满足自身的要求。综上所述,本公共提供的油气分离器能够提供不同的分离效率且能够保证压力损失在正常的范围内,保证该油气分离器的正常工作。
在本公开中,分离柱2包括第一杆段21和第二杆段22,第一杆段21的轴径大于第二杆段22的轴径,这样,当进气口11的流体流量不大于第一阈值时,为描述方便,下文称之为小负荷流量时,如图4和图5所示,第二杆段22位于流体通道10内,流体通道10内全部为轴径较小的分离柱2,相邻分离柱2之间的间隙大,油滴碰到分离柱2的概率小,压力损失较小,同时能够满足小负荷流量下的分离效率;当进气口11的流体流量大于第一阈值且小于第二阈值时,为描述方便,下文称之为中大负荷流量时,如图6和图7所示,第一杆段21和第二杆段22均部分位于流体通道10内,流体通道10内部分为轴径较小的分离柱,部分为轴径较大的分离柱,相邻分离柱2间的间隙减小,有效增加流体的流动路径,油滴碰到分离柱2的概率相应增加,即分离效率提高;当进气口11的流体流量不小于第二阈值时,为描述方便,下文称之为全负荷流量时,如图8和图9所示,第一杆段21位于流体通道10内,流体通道10内全部为轴径较大的分离柱,相邻分离柱2间的间隙进一步减小,油滴碰到分离柱2的概率进一步增加,以保证该油气分离器具有最大的分离效率,此时仍能够保证压力损失正常范围内。综上,该油气分离器通过改变流体通道10内分离柱的轴径可具有不同的分离效率,满足不同工况的设计需求。
根据分离模块的不同形式,分离柱2上下运动的方式可以为多种。例如在一个实施方式中,分离柱2可以通过控制器电子驱动,控制器内存储有根据进气口11处流体流量试验测得的预设阈值,并在进气口11处设置流量检测器,根据不同时刻进气口11处的流量,控制器控制多个分离柱2上下运动。在另一个实施方式中,分离柱2的上下运动由进气口11处的流体施加向下的作用力实现的,在小负荷流量下,流体推动分离柱2向下运动的作用力小,分离柱2向下运动的距离小,只有轴径较小的第二杆段22位于流体通道内;随着流体流量的增大,在中大负荷流量下,在流体的作用力下,分离柱2继续向下运动,第一杆段21和第二杆段22均部分位于流体通道10内;接着,流体流量继续增大,在全负荷流量下,分离柱的第一杆段21位于流体通道内,此时流体通道内分离柱的轴径最大,分离效率最高。
在本公开中,流体通道10位于壳体1内部的下方,壳体1的底部形成为流体通道10的底壁,回油孔13开设在底壁上对应于分离柱2的位置,流体通道10的顶壁3上开设有供第一杆段21穿过的容纳孔,这样,分离柱2可穿过容纳孔上下运动,以改变流体通道10内分离柱的轴径。具体地,作为本公开的一示例性实施方式,第一杆段21和第二杆段22可以为固定连接,当分离柱2上下运动时,第一杆段21可穿过容纳孔并带动第二杆段22可脱出或穿过回油孔13,更具体地,当分离柱2向下运动时,第一杆段21穿过容纳孔,第二杆22穿过回油孔13实现向下的位移,以改变所述流体通道10内分离柱的轴径;相反地,当分离柱向上运动时,第一杆段21穿过容纳孔向上运动,并带动第二杆段22向上运动便可由回油孔13中脱出。作为本公开的另一示例性实施方式,分离柱2可以为伸缩杆,即第二杆段22可以由第一杆段21中抽出,在本实施方式中,仅需要第一杆段21上下运动,这样,第二杆段22不用穿过回油孔13便可实现流体通道10内分离柱的轴径可变。
本公开将以分离柱2的上下运动是由混合流体驱动的实施方式为例进行详细介绍。为实现对分离模块的固定,保证在进气口11处流体流量一定时,分离柱2可以稳定地固定在流体通道10中,在本公开中,分离模块还包括间隔地位于顶壁3上方的安装板5,多个分离柱2连接在安装板5上,安装板5和顶壁3之间设置有弹性抵顶在二者之间的弹性件4,进气口11开设在壳体1对应安装板5上方的位置。首先,弹性件4可以对分离模块起到一定的支撑作用,保证其稳定地固定在壳体1内,在混合流体的作用下,推动安装板5向下运动,混合流体穿过壳体内部流经分离柱2进行气液分离;而当进气口11处不再供应混合流体时,在弹性件4的作用下,安装板5带动其上的多个分离柱2向上运动,便可恢复至初始位置。另外,进气口11开设在壳体1对应安装板5上方的位置,能够保证由进气口11流入的混合流体全部作用于安装板5上,施加作用力推动安装板5向下压缩弹性件4,在进气口11处的流体流量达到相应阈值后,保证该油气分离器的分离效率能够满足要求,保证发动机的正常工作。
进一步地,在本公开中,如图2所示,弹性件4设置在分离柱2所形成区域的侧方,顶壁3和底壁之间的对应于弹性件4的位置还设置有多个固定分离柱6,多个固定分离柱6在流体通道10内上下延伸。这样,既不会影响分离柱2的上下运动,同时设置在弹性件下方的固定分离柱6可以先对横向流经液体流道的混合流体先进行第一步气液分离,避免混合流体未经过分离柱就流入回油孔13内,进一步提高该油气分离器的分离效率。
安装板5相对于顶壁3实现上下运动的方式可以为多种。在本公开中,顶壁3上连接有多个间隔设置且向上延伸的第一侧板31,安装板5上连接有多个间隔设置且向下延伸的第二侧板51,相邻第一侧板31之间形成为用于供第二侧板51上下滑动的滑槽,并且滑槽和相应的侧板的宽度相同。在本实施方式中,设置侧板的目的主要有两个:第一,相邻侧板形成滑槽,侧板可在滑槽内上下滑动,更加稳定可靠;第二,侧板可对滑槽的间隙进行遮挡,阻止由进气口11流入的混合气液流体流至安装板5和顶壁3之间的分离柱,从而保证由进气口11流入的混合流体均流入壳体1下方的流体通道10内,保证该油气分离器气液分离的效率。另外,如图6所示,在本实施方式中,顶壁3的一侧可以固定至壳体1的内壁上,安装板5的一侧紧贴壳体1的内壁上下运动,这样,在相对的另一侧第一侧板31和第二侧板51可相对运动,实现分离模块的上下运动,同时还能够为该侧流体的流动提供更多的空间,保证流体顺利进入流体通道10内。
为进一步改变流体的流动方向,延长流动路径,多个分离柱2呈交错排布,在本实施方式中,可综合考虑分离效率和压力损失两方面的因素,对分离柱2的数量以及排布方式进行设计,以满足不同客户的设计要求。
另外,在本公开中,如图2所示,壳体1可以形成为横置的拱门状结构,包括水平段14和弧形段15,分离模块设置于水平段14内,弧形段15形成为用于引导油气混合流体流动的半圆弧状导流板。在弧形段15的位置对混合流体进行引导,保证流体横向经过流体通道内的多个分离柱2,进行气液分离。更具体地,在本实施方式中,进气口11可以形成于拱门状结构上部的水平段,出气口12可以形成于拱门状结构的侧壁的下部,即流体通道10的顶壁和底壁之间的位置形成为出气口,多个回油孔13形成于拱门状结构下部的水平段,这样,由进气口11流入的混合气液流体在弧形段15的引导作用下进入壳体1下方的流体通道10内,并在流经多个分离柱2时进行气液分离,气体由出气口12排出,液体,即机油沿分离柱由回油孔13排出,保证气液分离后的气体和液体尽快排出。
根据本公开的第二个方面,还提供一种发动机,该发动机上设置有上述的油气分离器,能够将窜入曲轴箱内的燃烧废气顺利排出,同时还不会携带曲轴箱内的机油,防止机油的消耗,保证发动机废气的正常排放和工作的可靠性。
根据本公开的第三个方面,还提供一种车辆,该车辆上设置有上述的发动机,该车辆具有上述油气分离器和发动机的所有有益效果,此处不做过多赘述。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式,但是,本公开并不限于上述实施方式中的具体细节,在本公开的技术构思范围内,可以对本公开的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外,本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本公开的思想,其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (11)

1.一种油气分离器,包括壳体(1)和设置于所述壳体(1)内的分离模块,所述壳体(1)上形成有进气口(11)、出气口(12)和回油孔(13),其特征在于,所述分离模块包括流体通道(10)和多个上下贯穿于所述流体通道(10)的变轴径的分离柱(2),所述分离柱(2)可上下运动以改变其在所述流体通道(10)内的轴径,来自所述进气口(11)的油气混合流体在流经所述分离柱(2)后,气体从所述出气口(12)流出,液体从所述回油孔(13)流出。
2.根据权利要求1所述的油气分离器,其特征在于,所述分离柱(2)包括第一杆段(21)和第二杆段(22),所述第一杆段(21)的轴径大于所述第二杆段(22)的轴径,
当所述进气口(11)的流体流量不大于第一阈值时,所述第二杆段(22)位于所述流体通道(10)内;
当所述进气口(11)的流体流量大于所述第一阈值且小于第二阈值时,所述第一杆段(21)和所述第二杆段(22)均部分位于所述流体通道(10)内;
当所述进气口(11)的流体流量不小于所述第二阈值时,所述第一杆段(21)位于所述流体通道(10)内。
3.根据权利要求2所述的油气分离器,其特征在于,所述流体通道(10)位于所述壳体(1)内部的下方,所述壳体(1)的底部形成为所述流体通道(10)的底壁,所述回油孔(13)开设在所述底壁上对应于所述分离柱(2)的位置,所述流体通道(10)的顶壁(3)上开设有供所述第一杆段(21)穿过的容纳孔。
4.根据权利要求3所述的油气分离器,其特征在于,所述第一杆段(21)和所述第二杆段(22)为固定连接,当所述分离柱(2)上下运动时,所述第一杆段(21)可穿过所述容纳孔并带动所述第二杆段(22)可脱出或穿过所述回油孔(13)。
5.根据权利要求3所述的油气分离器,其特征在于,所述分离模块还包括间隔地位于所述顶壁(3)上方的安装板(5),多个所述分离柱(2)连接在所述安装板(5)上,所述安装板(5)和所述顶壁(3)之间设置有弹性抵顶在二者之间的弹性件(4),所述进气口(11)开设在所述壳体(1)对应所述安装板(5)上方的位置。
6.根据权利要求5所述的油气分离器,其特征在于,所述弹性件(4)设置在所述分离柱(2)所形成区域的侧方,所述顶壁(3)和所述底壁之间的对应于所述弹性件(4)的位置还设置有多个固定分离柱(6),多个所述固定分离柱(6)在所述流体通道(10)内上下延伸。
7.根据权利要求5所述的油气分离器,其特征在于,所述顶壁(3)上连接有多个间隔设置且向上延伸的第一侧板(31),所述安装板(5)上连接有多个间隔设置且向下延伸的第二侧板(51),相邻所述第一侧板(31)之间形成为用于供所述第二侧板(51)上下滑动的滑槽,并且所述滑槽和相应侧板的宽度相同。
8.根据权利要求1所述的油气分离器,其特征在于,多个所述分离柱(2)呈交错排布。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的油气分离器,其特征在于,所述壳体(1)形成为横置的拱门状结构,包括水平段(14)和弧形段(15),所述分离模块设置于所述水平段(14)内,所述弧形段(15)形成为用于引导所述油气混合流体流动的半圆弧状导流板。
10.一种发动机,其特征在于,包括根据权利要求1-9中任一项所述的油气分离器。
11.一种车辆,其特征在于,包括根据权利要求10所述的发动机。
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