CN114458418B - 一种电控浮动式变截面叶轮的油气分离系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电控浮动式变截面叶轮的油气分离系统。它包括发动机、安装于发动机曲轴箱底部的油底壳和离心式的油气分离器，所述油气分离器的进油口通过高压进油管与发动机的出油口连通，油气分离器的出油口通过回油管与油底壳的进油口连通，油气分离器的进气口通过进气管与发动机的出气口连通，还包括控制器，所述油气分离器叶轮的叶片为变截面叶片，所述油气分离器内部固定有电磁阀，油气分离器叶轮的转轴与电磁阀连接。本发明增加了可上下浮动的变截面叶轮结构以及控制变截面叶轮上下浮动的电磁阀，使得油气分离器的变截面叶轮可根据发动机机油压力及转速进行上下浮动，从而实现油气分离器的转速控制，提升油气了分离器寿命及分离效率。

Description

一种电控浮动式变截面叶轮的油气分离系统

技术领域

本发明属于汽车发动机技术领域，具体涉及一种电控浮动式变截面叶轮的油气分离系统。

背景技术

在发动机工作时，燃烧室的高压可燃混合气或多或少会通过活塞组与气缸之间的间隙漏入曲轴箱内，造成窜气。窜气的成分为未燃的燃油气、水蒸气和废气等，这会稀释机油，降低机油的使用性能，加速机油的氧化、变质。水气凝结在机油中，会形成油泥，阻塞油路；废气中的酸性气体混入润滑系统，会导致发动机零件的腐蚀和加速磨损；窜气还会使曲轴箱的压力过高而破坏曲轴箱的密封，使机油渗漏流失。为防止曲轴箱压力过高，延长机油使用期限，减少零件磨损和腐蚀，防止发动机漏油，必须实行曲轴箱通风。曲轴箱通风的一个关键部件就是油气分离器。油气分离器的作用是将机油与可燃混合气进行分离，分离后的机油回到油底壳重新起到润滑等作用，可燃混合气重新燃烧产生动力。

早期的油气分离器是迷宫式的，后来随着排放加严才有了滤网、滤纸、离心、电动等。其中离心式油气分离器的优点是不用增加额外的驱动和维护，所以被广泛采用。

离心式油气分离器的工作原理是依靠外界输入能量在分离器内形成旋转涡流，具有不同密度的油气混合物在离心力作用下呈圆环状分布，密度大的油滴被甩在壳体内壁上，通过排油口回到油底壳。而密度小的气体经过净化从出气口进入柴油机进气管道内。

离心式油气分离器主要由壳体、碟片、转轴、进出气管等组成，现有方案的油气分离器系统进入油气分离器的机油压力是不可控的，是随发动机转速及负荷而变化，无法保证进入油气分离器的机油压力范围。机油压力大时，叶轮转速快；机油压力小时，叶轮转速慢。但是油气分离器叶轮转速过快会影响油气分离器的寿命，转速过慢会影响油气分离效率。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种电控浮动式变截面叶轮的油气分离系统，使得油气分离器叶轮转速保持在特定转速范围之间，提升油气分离器寿命及分离效率。

本发明采用的技术方案是：一种电控浮动式变截面叶轮的油气分离系统，包括发动机、安装于发动机曲轴箱底部的油底壳和离心式的油气分离器，所述油气分离器的进油口通过高压进油管与发动机的出油口连通，油气分离器的出油口通过回油管与油底壳的进油口连通，油气分离器的进气口通过进气管与发动机的出气口连通，还包括控制器，所述油气分离器叶轮的叶片为变截面叶片，所述油气分离器内部固定有电磁阀，油气分离器叶轮的转轴与电磁阀连接，所述控制器用于控制电磁阀的通断来调节转轴高度实现油气分离器的叶轮转速控制。

进一步地，所述油气分离器叶轮的叶片为宽度由上至下依次增大的变截面叶片。

进一步地，所述油气分离器叶轮的叶片的顶部宽度a与底部宽度b的比为0.1＜a\b＜1。

进一步地，所述油气分离器叶轮的叶片为宽度由上至下依次减小的变截面叶片。

进一步地，所述油气分离器叶轮的叶片的顶部宽度a与底部宽度b的比为1＜a\b＜3。

进一步地，所述油气分离器叶轮的叶片为两端宽度大中间宽度小的变截面叶片。

进一步地，所述油气分离器叶轮的叶片为两端宽度小中间宽度大的变截面叶片。

进一步地，所述电磁阀包括衔铁、线圈、弹簧和电子接插件，所述衔铁固定于油气分离器内部且位于叶轮下方，线圈围绕衔铁外侧布置，弹簧一端与衔铁固定连接、另一端与叶轮的转轴底部固定连接，所述电子接插件与线圈电连接，控制器与电子接插件电连接。

进一步地，所述进气管上设有加热器，所述加热器与控制器连接，用于对进入油气分离器的气体进行加热。

更进一步地，所述控制器判断发动机水温小于等于水温设定值时，控制开启加热器；控制器判断发动机水温大于水温设定值时，控制关闭加热器。

本发明增加了可上下浮动的变截面叶轮结构以及控制变截面叶轮上下浮动的电磁阀，叶轮通过弹簧与电磁阀连接，电磁阀连接控制器，通过控制器控制电磁阀的通断，使得油气分离器的变截面叶轮可根据发动机机油压力及转速进行上下浮动，从而实现油气分离器的转速控制，提升了油气分离器寿命及分离效率；另外，还可以按需供油，减少机油泵负荷，降低附件功。

附图说明

图1为本发明油气分离系统的结构原理图。

图2为本发明油气分离系统叶轮的一种结构原理图。

图3为本发明油气分离系统叶轮叶片的一种结构原理图。

图4为本发明油气分离系统叶轮的另一种的结构原理图。

图5为本发明油气分离系统叶轮的一种的结构原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在使用本说明书中描述的“包括”、“具有”和“包含”的情况下，除非使用否则还可以具有另一部分或其他部分，所用的术语通常可以是单数但也可以表示复数形式。

应该指出，尽管在本说明书可能出现并使用术语“第一”、“第二”、“顶部”、“底部”、“一侧”、“另一侧”、“一端”、“另一端”等来描述各种不同的组件，但是这些成分和部分不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个成分和部分和另一个成分和部分。例如，在不脱离本说明书的范围的情况下，第一部件可以被称为第二部件，并且类似地，第二部件可以被称为第一部件，顶部和底部的部件在一定情况下，也可以彼此对调或转换；一端和另一端的部件可以彼此性能相同或者不同。

此外，在构成部件时，尽管没有其明确的描述，但可以理解必然包括一定的误差区域。

在描述位置关系时，例如，当位置顺序被描述为“在...上”、“在...上方”、“在...下方”和“下一个”时，除非使用“恰好”或“直接”这样的词汇或术语，此外则可以包括它们之间不接触或者接触的情形。如果提到第一元件位于第二元件“上”，则并不意味着在图中第一元件必须位于第二元件的上方。所述部件的上部和下部会根据观察的角度和定向的改变而改变。因此，在附图中或在实际构造中，如果涉及了第一元件位于第二元件“上”的情况可以包括第一元件位于第二元件“下方”的情况以及第一元件位于第二元件“上方”的情况。在描述时间关系时，除非使用“恰好”或“直接”，否则在描述“之后”、“后续”、“随后”和“之前”时，可以包括步骤之间并不连续的情况。

本发明的各种实施方案的特征可以部分地或全部地彼此组合或者拼接，并且可以如本领域技术人员可以充分理解的以各种不同地构造来执行。本发明的实施方案可以彼此独立地执行，或者可以以相互依赖的关系一起执行。

如图1-5所示，本发明提供一种电控浮动式变截面叶轮的油气分离系统，包括发动机1、安装于发动机曲轴箱底部的油底壳2和离心式的油气分离器6，油气分离器6包含变截面的叶轮6a和分离叶片6b，所述油气分离器6的进油口通过高压进油管3与发动机1的出油口连通，油气分离器6的出油口通过回油管4与油底壳2的进油口连通，油气分离器6的进气口通过进气管8与发动机1的出气口连通，油气分离器6还连接有出气管7，还包括控制器(图中未显示)，所述油气分离器6叶轮10的叶片11为宽度沿转轴轴向方向渐变的变截面叶片，所述油气分离器6内部固定有电磁阀5，油气分离器叶轮的转轴10与电磁阀5连接，所述控制器用于控制电磁阀5的通断电来调节转轴(即叶轮)高度实现油气分离器6的叶轮转速控制，通过调整叶片11两端之间或两端与中间之间的宽度比例能实现转速的变换速率控制。

本发明电控浮动式变截面叶轮的油气分离系统的工作原理为：针对上宽下窄的变截面叶轮结构，当高压进油管3内的机油压力高时，转速升高，控制电磁阀5接受信号，开始工作，推动叶轮6a上浮，这时驱动的机油通过高压机油管3喷射叶轮6a小截面叶片，转速不再上升。当机油压力低，转速下降，电磁阀5断开连接，叶轮6a受弹簧5c拉力下降，驱动的机油可以喷射到叶轮6a大截面叶片，使叶轮转速可以保持在一个相对稳定的转速。

上述方案中，如图2、图3所示，所述油气分离器4叶轮的叶片11为宽度由上至下依次均匀增大的变截面叶片，叶片边缘为可以直线或弧线，具体叶片的顶部宽度a与底部宽度b的比为0.1＜a\b＜1，优选为0.3或0.5或0.7。

上述方案中，所述油气分离器叶轮的叶片11为宽度由上至下依次均匀减小的变截面叶片，叶片边缘为可以直线或弧线，具体叶片的顶部宽度a与底部宽度b的比为1＜a\b＜3，优选为1.5或2或2.5。

上述方案中，如图4、图5所示，所述油气分离器叶轮的叶片为两端宽度小中间宽度大的变截面叶片。

上述方案中，所述油气分离器叶轮的叶片为两端宽度大中间宽度小的变截面叶片。

上述方案中，所述电磁阀包括衔铁5a、线圈5b、弹簧5c和电子接插件5d，所述衔铁5a固定于油气分离器内部且位于叶轮下方，线圈5b围绕衔铁5a外侧布置，弹簧5c一端与衔铁5a固定连接、另一端与叶轮的转轴底部固定连接，所述电子接插件5d与线圈5b电连接，控制器与电子接插件5d电连接。当控制器接收到发动机机油压力高，即转速升高的信号时，电磁阀5开始工作，控制电子接插件5d、线圈5b通电，衔铁5a产生磁力推动叶轮6a上浮，弹簧5c拉伸，当接收到发动机机油压力低，即转速降低的信号时，控制电磁阀5断开连接，叶轮6a受弹簧5c拉力下降。

上述方案中，所述油气分离器4的进油口的直径为6-12mm，合适的进油口的直径能保证油气分离器效率及油气分离器最低要求转速。

上述方案中，所述进气管8上设有加热器9，所述加热器9与控制器连接，用于对进入油气分离器的气体进行加热。所述发动机1内设有温度传感器，用于检测发动机水温并发送至控制器。所述控制器判断发动机水温小于等于水温设定值时，控制开启加热器；控制器判断发动机水温大于水温设定值时，控制关闭加热器，所述水温设定值为4℃。

应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。

为了使本揭示内容的叙述更加详尽与完备，上文针对本发明的实施方式与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本发明具体实施例的唯一形式。实施方式中涵盖了多个具体实施例的特征以及用以建构与操作这些具体实施例的方法步骤与其顺序。然而，亦可利用其它具体实施例来达成相同或均等的功能与步骤顺序。

在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要比清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。

为使本领域内的任何技术人员能够实现或者使用本发明，上面对所公开实施例进行了描述。对于本领域技术人员来说；这些实施例的各种修改方式都是显而易见的，并且本文定义的一般原理也可以在不脱离本公开的精神和保护范围的基础上适用于其它实施例。因此，本公开并不限于本文给出的实施例，而是与本申请公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。

上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。

本领域技术人员还可以了解到本发明实施例列出的各种说明性逻辑块(illustrative logical block)，单元，和步骤可以通过电子硬件、电脑软件，或两者的结合进行实现。为清楚展示硬件和软件的可替换性(interchangeability)，上述的各种说明性部件(illustrative components)，单元和步骤已经通用地描述了它们的功能。这样的功能是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个系统的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用，可以使用各种方法实现所述的功能，但这种实现不应被理解为超出本发明实施例保护的范围。

本发明实施例中所描述的各种说明性的逻辑块，或单元都可以通过通用处理器，数字信号处理器，专用集成电路(ASIC)，现场可编程门阵列或其它可编程逻辑装置，离散门或晶体管逻辑，离散硬件部件，或上述任何组合的设计来实现或操作所描述的功能。通用处理器可以为微处理器，可选地，该通用处理器也可以为任何传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以通过计算装置的组合来实现，例如数字信号处理器和微处理器，多个微处理器，一个或多个微处理器联合一个数字信号处理器核，或任何其它类似的配置来实现。

上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种电控浮动式变截面叶轮的油气分离系统，包括发动机、安装于发动机曲轴箱底部的油底壳和离心式的油气分离器，所述油气分离器的进油口通过高压进油管与发动机的出油口连通，油气分离器的出油口通过回油管与油底壳的进油口连通，油气分离器的进气口通过进气管与发动机的出气口连通，其特征在于：还包括控制器，所述油气分离器叶轮的叶片为变截面叶片，所述油气分离器内部固定有电磁阀，油气分离器叶轮的转轴与电磁阀连接，所述控制器用于控制电磁阀的通断来调节转轴高度实现油气分离器的叶轮转速控制；

所述电磁阀包括衔铁、线圈、弹簧和电子接插件，所述衔铁固定于油气分离器内部且位于叶轮下方，线圈围绕衔铁外侧布置，弹簧一端与衔铁固定连接、另一端与叶轮的转轴底部固定连接，所述电子接插件与线圈电连接，控制器与电子接插件电连接。

2.根据权利要求1所述的电控浮动式变截面叶轮的油气分离系统，其特征在于：所述油气分离器叶轮的叶片为宽度由上至下依次增大的变截面叶片。

3.根据权利要求2所述的电控浮动式变截面叶轮的油气分离系统，其特征在于：所述油气分离器叶轮的叶片的顶部宽度a与底部宽度b的比为0.1＜a\b＜1。

4.根据权利要求1所述的电控浮动式变截面叶轮的油气分离系统，其特征在于：所述油气分离器叶轮的叶片为宽度由上至下依次减小的变截面叶片。

5.根据权利要求4所述的电控浮动式变截面叶轮的油气分离系统，其特征在于：所述油气分离器叶轮的叶片的顶部宽度a与底部宽度b的比为1＜a\b＜3。

6.根据权利要求1所述的电控浮动式变截面叶轮的油气分离系统，其特征在于：所述油气分离器叶轮的叶片为两端宽度大中间宽度小的变截面叶片。

7.根据权利要求1所述的电控浮动式变截面叶轮的油气分离系统，其特征在于：所述油气分离器叶轮的叶片为两端宽度小中间宽度大的变截面叶片。

8.根据权利要求1所述的电控浮动式变截面叶轮的油气分离系统，其特征在于：所述进气管上设有加热器，所述加热器与控制器连接，用于对进入油气分离器的气体进行加热。

9.根据权利要求8所述的电控浮动式变截面叶轮的油气分离系统，其特征在于：所述控制器判断发动机水温小于等于水温设定值时，控制开启加热器；控制器判断发动机水温大于水温设定值时，控制关闭加热器。

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