CN117266967A - 一种用于高速柴油机的集成式曲轴箱呼吸器及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于高速柴油机的集成式曲轴箱呼吸器及其工作方法，属于柴油机呼吸器领域，包括设置在气门室盖内的呼吸器板总成、设置在气门室盖内的迷宫式结构、设置在气门室盖顶端的放气阀结构以及设置在气门室盖本体右侧壁上的废气出口；呼吸器板总成包括底板、设置在底板下端的废气进口、设置在底板上端的与废气进口相连通的导流板、设置在导流部上端的阻气板、设置在阻气板右侧的第一撞击板和设置在第一撞击板右侧的第二撞击板；底板的左端还设置有机油回油口；放气阀结构盖板、橡胶膜片和弹簧。本发明将呼吸器集成在柴油机气门室盖中，满足了柴油机废气过滤的要求，降低了柴油机的故障风险，提高了柴油机的结构紧凑性和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及柴油机呼吸器技术领域，尤其是一种用于高速柴油机的集成式曲轴箱呼吸器及其工作方法。
背景技术
柴油机工作时，燃烧室的少量高压可燃混合气和已燃气体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；窜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性，使机油渗漏流失。另外，曲轴箱部分零部件的润滑方式为飞溅润滑，飞溅润滑产生的机油油雾与气缸的高温窜气混合会形成颗粒极小的特细气溶胶，这就是曲轴箱废气的主要成分。若废气直接排放进大气中不仅会造成机油的大量损耗，还会大大的污染环境，影响排放指标。若废气输送入柴油机进气管进行二次燃烧，由于废气中含有大量机油成分，会造成柴油机烧机油现象，因此柴油机曲轴箱均配备有通风装置。本发明就是用于柴油机曲轴箱上，对曲轴箱内的废气进行排放，调节曲轴箱内的压力在合适的范围内，并且将废气中的机油成分进行分离回收，使多余的机油流回油底壳，清洁的废气排出曲轴箱。与本发明功能相近的技术实现方案包括自然通风式、迷宫式、旋风式、滤芯式、撞击式等，这些技术方案大多为外置部件，独立于柴油机本体，附着在柴油机外辅助支架上，可能会造成柴油机整体外型尺寸过大，外围管路机构复杂，而且过长的连接导管还会增加呼吸器的前后压差，造成曲轴箱压力偏大，从而导致曲轴箱油封等漏油情况。
现有柴油机曲轴箱呼吸器如自然通风式、迷宫式、旋风式、滤芯式、撞击式等，大多为独立零部件，通过柴油机外围辅助固定支架安装在柴油机合适位置，其存在以下缺点：第一，外置呼吸器会影响柴油机整机空间尺寸，降低柴油机的结构紧凑性；第二，外置呼吸器需设计曲轴箱废气连接管路，同样会降低柴油机的结构紧凑性，并且柴油机工作振动原因，管路故障会使柴油机可靠性大大降低；第三，曲轴箱废气连接管路会增加呼吸器前后压力差，造成曲轴箱压力偏大，从而导致曲轴箱油封漏油等情况。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种用于高速柴油机的集成式曲轴箱呼吸器及其工作方法，将呼吸器集成在柴油机气门室盖中，不仅满足了柴油机废气过滤的要求，还大大提高了柴油机的结构紧凑性，并且减少的曲轴箱废气连接管，降低了柴油机故障风险，提高了柴油机的可靠性。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种用于高速柴油机的集成式曲轴箱呼吸器，包括设置在气门室盖内的呼吸器板总成、设置在气门室盖内的迷宫式结构、设置在气门室盖顶端的放气阀结构以及设置在气门室盖本体右侧壁上的废气出口；所述呼吸器板总成包括底板、设置在底板下端的废气进口、设置在底板上端的与废气进口相连通的导流板、设置在导流部上端的阻气板、设置在阻气板右侧的第一撞击板和设置在第一撞击板右侧的第二撞击板；所述底板的左端还设置有机油回油口；所述迷宫式结构包括与气门室盖本体顶端相连的第一挡板、与气门室盖本体右侧壁相连的第二挡板和垂直设置在第二挡板上的第三挡板；所述第一挡板的左侧与第一撞击板右侧形成上导引空间；所述放气阀结构包括盖板、橡胶膜片和弹簧。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述第一撞击板和所述第二撞击板均为倒置的U型孔状板。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述第二撞击板的U型高度小于所述第一撞击板的U型高度；所述第二撞击板的U型宽度大于所述第一撞击板的U型宽度。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述第一撞击板与第二撞击板相邻的一侧立板上不设置孔洞，所述第一撞击板与阻气板相邻一侧的立板上设置有孔洞。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述第二撞击板与第一撞击板相邻的一侧立板上不设置孔洞，所述第二撞击板与气门室盖本体右侧壁相邻的一侧立板上设置有孔洞。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述废气出口设置在第二挡板的上端。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述第一挡板的底端设置在第二撞击板的左侧上端。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述第一撞击板与底板之间的夹角α为93゜。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述阻气板正对着设置在导流板的上方，有一段距离；所述阻气板的四周为开放结构。
一种用于高速柴油机的集成式曲轴箱呼吸器的工作方法，当柴油机工作时，曲轴箱内废气通过缸盖气门室体空间由废气进口经过导流板进入呼吸器内部，经过阻气板，降低废气流速，改变废气流通方向，向四周扩散；后经过第一撞击板，此时废气流速进一步降低，并将废气中较大粒径的油滴进行碰撞吸附，同时在此改变废气流通方向；后通过上导引空间的通道将废气引导至第二撞击板，此时废气流速再一次降低，废气中较小粒径的油滴被碰撞吸附在第二撞击板上；后废气向上绕过橡胶膜片和弹簧进入废气出口排出曲轴箱；吸附在第一撞击板和第二撞击板上的油滴在重力作用下由机油回油口流回柴油机油底壳，工作过程结束；
橡胶膜片上方与盖板连通大气，当曲轴箱被废气压力低于大气压800Pa时，大气压通过橡胶膜片压缩弹簧，将废气出口通道封闭，废气不再排出，保证曲轴箱内压力平衡。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：
本发明通过结合迷宫式和撞击式两种过滤形式，将包括导流板、阻气板、第一撞击板、废气进口、底板和第二撞击板的呼吸器板总成设置在气门室盖内，并在气门室盖内设置上导引空间、盖板、橡胶膜片、弹簧和废气出口等结构，将呼吸器集成在柴油机气门室盖中，不仅满足了柴油机废气过滤的要求，还减少了外置呼吸器的管路连接等问题，大大提高了柴油机的结构紧凑性；并且减少的曲轴箱废气连接管，降低了柴油机故障风险，提高了柴油机的的经济性和可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；
图1是本发明实施例中提供的高速柴油机集成式曲轴箱呼吸器结构原理示意图；
图2是本发明实施例中呼吸器板总成的俯视图；
图3是本发明实施例中呼吸器板总成的侧视图；
图4是本发明实施例中呼吸器板总成的立体图；
其中，1、气门室盖；1-1、第一挡板；1-2、第二挡板；1-3、第三挡板；2、导流板；3、阻气板；4、第一撞击板；5、上导引空间；6、盖板；7、橡胶膜片；8、弹簧；9、废气出口；10、第二撞击板；11、底板；11-1、螺栓孔；12、废气进口；13、机油回油口。
具体实施方式
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语 “包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
此外，在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。
另，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“若干个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
下面结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明：
高速柴油机为V型8缸结构，每侧设置有4个气缸，高速柴油机工作时，燃烧室的少量高压可燃混合气和已燃气体会通过活塞组与气缸之间的间隙漏入曲轴箱内，造成窜气。由于曲轴箱内有些部件的润滑采用的是飞溅润滑，当曲轴箱中因飞溅润滑产生的机油油雾和高温下蒸发的机油蒸汽与气缸窜气混合就会形成大部分粒子粒径小于 1μm 的特细气溶胶，这就是曲轴箱废气的主要成分。为了实现柴油机废气过滤，减少外置呼吸器的管路连接，提高柴油机的结构紧凑性，降低柴油机故障风险，提高柴油机的的经济性和可靠性；本申请发明人在每侧4个气缸中的一个气门室盖中设置呼吸器板总成、增加设置气门室盖中的迷宫式结构、并在气门室盖顶端设置放气阀结构，将呼吸器集成在柴油机气门室盖中，每台高速柴油机共设置2个集成式曲轴箱呼吸器，实现了上述功能。具体结构如下：
如图1-4所示，一种用于高速柴油机的集成式曲轴箱呼吸器，包括设置在气门室盖1内的呼吸器板总成、设置在气门室盖1内的迷宫式结构、设置在气门室盖1顶端的放气阀结构以及设置在气门室盖1本体右侧壁上的废气出口9；所述呼吸器板总成包括底板11、设置在底板下端的废气进口12、设置在底板11上端的与废气进口12相连通的导流板2、设置在导流部上端的阻气板3、设置在阻气板3右侧的第一撞击板4和设置在第一撞击板3右侧的第二撞击板10；所述底板11的左端还设置有机油回油口13；所述迷宫式结构包括与气门室盖1本体顶端相连的第一挡板1-1、与气门室盖1本体右侧壁相连的第二挡板1-2和垂直设置在第二挡板1-2上的第三挡板1-3；所述第一挡板的左侧与第一撞击板3右侧形成上导引空间5；所述放气阀结构包括盖板6、橡胶膜片7和弹簧8。
进一步的，所述第一撞击板3和所述第二撞击板10均为倒置的U型孔状板。
进一步的，所述第二撞击板10的U型高度小于所述第一撞击板3的U型高度；所述第二撞击板10的U型宽度大于所述第一撞击板3的U型宽度。
进一步的，如图4所示，所述第一撞击板3与第二撞击板10相邻的一侧立板上不设置孔洞，所述第一撞击板3与阻气板3相邻一侧的立板上设置有孔洞。
进一步的，如图4所示，所述第二撞击板10与第一撞击板3相邻的一侧立板上不设置孔洞，所述第二撞击板10与气门室盖1本体右侧壁相邻的一侧立板上设置有孔洞。
进一步的，所述废气出口9设置在第二挡板1-2的上端。
进一步的，所述第一挡板1-1的底端设置在第二撞击板10的左侧上端。
进一步的，所述第一撞击板3与底板11之间的夹角α为93゜。所述底板11为上宽下窄的不规则形状，并在底板11上设置有若干个安装固定用螺栓的螺栓孔11-1。
进一步的，所述阻气板3正对着设置在导流板2的上方，有一段距离；所述阻气板3的四周为开放结构。气流通过导流板2，直吹到阻气板3上，以减缓气流速度。
一种用于高速柴油机的集成式曲轴箱呼吸器工作方法：
当柴油机工作时，曲轴箱内废气通过缸盖气门室体等空间由呼吸器废气进口经过导流板2进入呼吸器内部，经过阻气板3，降低废气流速，改变废气流通方向，向四周扩散；后经过第一撞击板4，此时废气流速进一步降低，并将废气中较大粒径的油滴进行碰撞吸附，同时在此改变废气流通方向；后通过上导引空间5的通道将废气引导至第二撞击板10，此时废气流速再一次降低，废气中较小粒径的油滴被碰撞吸附在第二撞击板10上；后废气向上绕过橡胶膜片7和弹簧8进入废气出口9排出曲轴箱。吸附在第一撞击板3和第二撞击板10上的油滴在重力作用下由机油回油口13流回柴油机油底壳，工作过程结束。橡胶膜片7上方与盖板6连通大气，当曲轴箱被废气压力低于大气压800Pa时，大气压通过橡胶膜片7压缩弹簧8，将废气出口9通道封闭，废气不再排出，保证曲轴箱内压力平衡。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种用于高速柴油机的集成式曲轴箱呼吸器，其特征在于：包括设置在
气门室盖（1）内的呼吸器板总成、设置在气门室盖（1）内的迷宫式结构、设置在气门室盖（1）顶端的放气阀结构以及设置在气门室盖（1）本体右侧壁上的废气出口（9）；所述呼吸器板总成包括底板（11）、设置在底板下端的废气进口（12）、设置在底板（11）上端的与废气进口（12）相连通的导流板（2）、设置在导流部上端的阻气板（3）、设置在阻气板（3）右侧的第一撞击板（4）和设置在第一撞击板（3）右侧的第二撞击板（10）；所述底板（11）的左端还设置有机油回油口（13）；所述迷宫式结构包括与气门室盖（1）本体顶端相连的第一挡板（1-1）、与气门室盖（1）本体右侧壁相连的第二挡板（1-2）和垂直设置在第二挡板（1-2）上的第三挡板（1-3）；所述第一挡板的左侧与第一撞击板（3）右侧形成上导引空间（5）；所述放气阀结构包括盖板（6）、橡胶膜片（7）和弹簧（8）。
2.根据权利要求1所述的一种用于高速柴油机的集成式曲轴箱呼吸器，其特征在于：所述第一撞击板（3）和所述第二撞击板（10）均为倒置的U型孔状板。
3.根据权利要求2所述的一种用于高速柴油机的集成式曲轴箱呼吸器，其特征在于：所述第二撞击板（10）的U型高度小于所述第一撞击板（3）的U型高度；所述第二撞击板（10）的U型宽度大于所述第一撞击板（3）的U型宽度。
4.根据权利要求2所述的一种用于高速柴油机的集成式曲轴箱呼吸器，其特征在于：所述第一撞击板（3）与第二撞击板（10）相邻的一侧立板上不设置孔洞，所述第一撞击板（3）与阻气板（3）相邻一侧的立板上设置有孔洞。
5.根据权利要求2所述的一种用于高速柴油机的集成式曲轴箱呼吸器，其特征在于：所述第二撞击板（10）与第一撞击板（3）相邻的一侧立板上不设置孔洞，所述第二撞击板（10）与气门室盖（1）本体右侧壁相邻的一侧立板上设置有孔洞。
6.根据权利要求1所述的一种用于高速柴油机的集成式曲轴箱呼吸器，其特征在于：所述废气出口（9）设置在第二挡板（1-2）的上端。
7.根据权利要求1所述的一种用于高速柴油机的集成式曲轴箱呼吸器，其特征在于：所述第一挡板（1-1）的底端设置在第二撞击板（10）的左侧上端。
8.根据权利要求1所述的一种用于高速柴油机的集成式曲轴箱呼吸器，其特征在于：所述第一撞击板（3）与底板（11）之间的夹角α为93゜。
9.根据权利要求1所述的一种用于高速柴油机的集成式曲轴箱呼吸器，其特征在于：所述阻气板（3）正对着设置在导流板（2）的上方，有一段距离；所述阻气板（3）的四周为开放结构。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的用于高速柴油机的集成式曲轴箱呼吸器的工作方法，其特征在于：当柴油机工作时，曲轴箱内废气通过缸盖气门室体空间由废气进口（12）经过导流板（2）进入呼吸器内部，经过阻气板（3），降低废气流速，改变废气流通方向，向四周扩散；后经过第一撞击板（4），此时废气流速进一步降低，并将废气中较大粒径的油滴进行碰撞吸附，同时在此改变废气流通方向；后通过上导引空间（5）的通道将废气引导至第二撞击板（10），此时废气流速再一次降低，废气中较小粒径的油滴被碰撞吸附在第二撞击板（10）上；后废气向上绕过橡胶膜片（7）和弹簧（8）进入废气出口（9）排出曲轴箱；吸附在第一撞击板（3）和第二撞击板（10）上的油滴在重力作用下由机油回油口（13）流回柴油机油底壳，工作过程结束；
橡胶膜片（7）上方与盖板（6）连通大气，当曲轴箱被废气压力低于大气压800Pa时，大气压通过橡胶膜片（7）压缩弹簧（8），将废气出口（9）通道封闭，废气不再排出，保证曲轴箱内压力平衡。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |