CN201851191U - 高度集成的内燃机油气分离器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高度集成的内燃机油气分离器，包括壳体、设置于壳体内的油气分离单元和流量控制单元，还包括：第一管路接口，其被设置于壳体上并与内燃机进气歧管相连通；第二管路接口，其被设置于壳体上并与内燃机空滤和压气机相连通；第三管路接口，其被设置于壳体上用于输入曲轴箱窜气；在内燃机油气分离器内部设有通道，其与第一管路接口、第二管路接口和第三管路接口相连通用以通过新鲜空气和/或曲轴箱窜气，且所述流量控制单元被设置于该通道上。它能在不采用压力调节阀的情况下实现对曲轴箱压力的调节，并可避免极端工况下因结冰而导致通风系统失效的问题。其布置方便、集成度高、结构紧凑且成本低廉，适用于增压和自然吸气的内燃机。

Description

高度集成的内燃机油气分离器

【技术领域】

本实用新型涉及一种油气分离器，尤其涉及一种带有新鲜空气的高度集成的内燃机油气分离器，其适用于自然吸气和增压式内燃机，尤其适用于但不仅限于用在直列增压内燃机上。

【背景技术】

众所周知，例如汽油机、柴油机的现代内燃机都普遍采用强制通风系统来清除曲轴箱窜气，以实现降低排放、保护机油和减少机油消耗的目的。在强制通风系统中的核心部件就是油气分离装置和曲轴箱压力调节装置，对于曲轴箱的压力控制通常采用膜片式压力调节阀，然而它在使用过程中存在着成本高、可靠性差等问题。

另外，为了进一步地保护机油，特别是降低其结冰的风险，通常还会在曲轴箱通风系统中引入新鲜空气。这样，对于采用机械增压、涡轮增加技术的内燃机而言，将存在三路通风通道：到进气歧管的低负荷通道、到压气机进口的高负荷通道和到空滤后的新鲜空气通道。然而，为了实现以上通道就必须配置相应的管路，同时还应在这些管路中装设上较多的流量控制部件(如单向阀等)来引导流体流动方向。而且，为了防止其结冰，可能在某些情况下还需要考虑为这些流量控制部件加设相应的加热装置。因此，有必要针对传统的油气分离装置进行结构改进设计，以便优化内燃机中强制通风系统的现有布置。

【实用新型内容】

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种高度集成的油气分离器，以借助于高度集成的优化结构来减少强制通风系统中管路、控制阀等部件，从而使其结构更紧凑，同时提升了系统可靠性并降低了成本。

为实现上述的实用新型目的，本实用新型采用如下的技术方案：

一种高度集成的内燃机油气分离器，其包括壳体、以及设置于所述壳体内的油气分离单元和流量控制单元，所述内燃机油气分离器还包括：

第一管路接口，其被设置于所述壳体上并与内燃机进气歧管相连通；

第二管路接口，其被设置于所述壳体上并与内燃机空滤和压气机相连通；以及

第三管路接口，其被设置于所述壳体上用于输入曲轴箱窜气；

所述内燃机油气分离器的内部设有通道，其与所述第一管路接口、第二管路接口和第三管路接口相连通用以通过新鲜空气和/或曲轴箱窜气，并且所述流量控制单元被设置于所述通道上。

在上述高度集成的内燃机油气分离器中，优选地，所述流量控制单元包括：

第一单向阀，其被设置于所述壳体上用以防止已经过其进入发动机本体的新鲜空气反窜；

第二单向阀，其被设置于所述壳体上用以防止被所述油气分离单元分离出的油经过所述第二单向阀进入发动机本体后回流；

第三单向阀，其被设置于所述壳体内且位于所述第一管路接口的附近用以控制进入内燃机进气歧管的气体流量；以及

第四单向阀，其被设置于所述壳体内且位于所述第二管路接口的附近用以防止已进入所述壳体内的新鲜空气短路。

在上述高度集成的内燃机油气分离器中，优选地，所述第一单向阀为常开式单向阀，所述第二、第三和第四单向阀均为常闭式单向阀。

在上述高度集成的内燃机油气分离器中，优选地，所述第一、第二、第三和/或第四单向阀内设置有节流孔。

在上述高度集成的内燃机油气分离器中，优选地，所述第一单向阀内的节流孔至少包括并联连接的一个第一节流孔和一个第二节流孔，所述第一节流孔的长度小于所述第二节流孔的长度。

在上述高度集成的内燃机油气分离器中，优选地，所述第一、第二、第三和/或第四单向阀内设置有针阀。

在上述高度集成的内燃机油气分离器中，优选地，所述内燃机油气分离器上设置有安装部，用以将所述内燃机油气分离器装设在内燃机本体上。

在上述高度集成的内燃机油气分离器中，优选地，所述内燃机油气分离器被装设在内燃机气缸盖或凸轮轴罩盖上。

在上述高度集成的内燃机油气分离器中，优选地，所述第一管路接口和第二管路接口被分别设置于所述壳体的两个不同表面上。

在上述高度集成的内燃机油气分离器中，优选地，所述第三管路接口、第一单向阀和第二单向阀被设置于所述壳体的同一表面上。

本实用新型的有益效果在于：通过采用结构优化设计，本高度集成的内燃机油气分离器具有布置方便、结构紧凑且成本低廉等优点，使用其可以显著减少强制通风系统中的管路、控制阀等部件数量，提高整个系统的可靠性。在不采用压力调节阀的情况下，可以使用本实用新型实现对曲轴箱压力的调节，并能避免在极端工况下由于结冰而导致的通风系统失效的问题，可将本实用新型用于增压和自然吸气的内燃机。

【附图说明】

以下将结合附图和实施例，对本实用新型的技术方案作进一步的详细描述。其中：

图1是本实用新型一个较佳实施例的立体结构示意图；

图2是图1的较佳实施例的底部结构示意图；

图3是图1的较佳实施例处于低负荷运行状态下的横截面示意图；

图4是图1的较佳实施例处于低负荷运行状态下的纵截面示意图；

图5是图1的较佳实施例处于高负荷运行状态下的横截面示意图；

图6是图1的较佳实施例中第一单向阀的节流孔结构示意图。

附图标记说明：

1  第一管路接口    2  第二管路接口

3  第一单向阀      4  第二单向阀

5  第三管路接口    6  油气分离单元

7  第三单向阀      8  第四单向阀

9  第一节流孔      10 第二节流孔

11 安装部

【具体实施方式】

本实用新型的内燃机油气分离器是一种高度集成装置，它主要包括壳体以及被设置在壳体内的油气分离单元和流量控制单元，并且还包括一些设置在壳体上的管路接口，下面将通过本实用新型的若干实施例来对以上这些组成部分进行详细描述。

请首先参阅图1和图2，在它们中示意性地显示出了本实用新型的一个较佳实施例的基本结构。在该实施例中，内燃机油气分离器具有第一管路接口1、第二管路接口2和第三管路接口5，该第一管路接口1是被设置用于与内燃机进气歧管相连通，而第二管路接口2被设置成与内燃机空滤和压气机相连通，第三管路接口5则是用于输入曲轴箱窜气。如图1和2所示，在本较佳实施例中，将第一管路接口1和第二管路接口2分别设置于壳体的两个不同表面上，而将第三管路接口5与流量控制单元中的一些部件(例如，在后文将详细介绍的第一单向阀3和第二单向阀4)设置在壳体的同一表面上。当然，在未示出的其他一些实施例中，完全可以根据实际情形的需要而将上述的这些部件灵活地组合配置在壳体的同一或不同的表面上，例如侧面或底面等。

再结合参考图3、4和5，在上述实施例的内燃机油气分离器内部设有通道，该通道与第一管路接口1、第二管路接口2和第三管路接口5相连通用以通过新鲜空气和/或曲轴箱窜气，而且将流量控制单元设置在通道上来实现对其内的流体进行例如流动方向、流量大小等方面的控制。这样的流量控制单元可以包括用来防止已进入发动机本体的新鲜空气反窜的第一单向阀3、用来防止被油气分离单元6分离出的油进入发动机本体后回流的第二单向阀4、设置在第一管路接口1的附近用来控制进入内燃机进气歧管的气体流量的第三单向阀7、以及设置在第二管路接口2附近用来防止已进入壳体内的新鲜空气短路的第四单向阀8。通常，第一单向阀3采用常开式单向阀，以防止在极端天气下出现由于阀体结冰而导致通风系统失效。第二、第三和第四单向阀均采用常闭式单向阀，以防止流体短时失控。

此外，还可以在第一、第二、第三和/或第四单向阀内集成节流孔和/或针阀，以便更有效地实行流体控制。另外，在第一单向阀内设置的节流孔，可以至少包括并联连接的一个第一节流孔和一个第二节流孔，而第一节流孔的长度小于第二节流孔的长度，以实现对新鲜空气流量的更好控制。例如，如图6所示，在第一单向阀3中集成了第一节流孔9和第二节流孔10，第一节流孔9为短孔或薄壁小孔，而第二节流孔10呈细长孔状，这种并联的节流孔布置方式可以实现复杂的流量特性控制，并且能够有效防止结冰。

以上仅是示例性地说明了流量控制单元的组成和设置情形，下面将通过阐述本实用新型的工作情形来进一步介绍它的上述各组成部分，以便于能够更好地理解本实用新型的结构特点、工作原理及其优势。

如图3、4和6所示，在它们中图示出了本内燃机油气分离器的低负荷工作模式。新鲜空气从内燃机空滤和压气机(未示出)间引入，沿着图3和图4中的箭头A所示方向从第二管路接口2进入油气分离器，并通过第一单向阀3进入内燃机本体，与在图3和图4中沿箭头B所示方向的曲轴箱窜气进行混合，以便提高它的进气温度并稀释窜气，同时还可以降低水分和油气浓度，防止出现结冰并提高油气分离效率。此时，第四单向阀8被关闭，新鲜空气无法经过第三单向阀7直接进入进气歧管(未示出)，因而不会由于形成短路而造成提升温度和稀释功能的丧失。混合后的气体从第三管路接口5再次进入油气分离器，并通过油气分离单元6从第三单向阀7和第一管路接口1沿箭头B所示方向进入内燃机进气歧管。被分离出来的机油从第二单向阀4回到内燃机本体。第三单向阀7、第一节流孔9和第二节流孔10共同完成对窜气和新鲜空气的流量进行控制，从而可以在不同的进气歧管压力下(例如从30kPa到100kPa)将曲轴箱压力调节到设定的目标(例如从-5kPa到4kpa)。在图4中还显示出了沿着箭头C的液态润滑油流动方向。

再如图5所示，它显示出了本内燃机油气分离器的高负荷工作模式。请参考该图，曲轴箱窜气顺着图中箭头A所示方向从第三管路接口5进入油气分离器，并通过油气分离单元6、第四单向阀8和第二管路接口2进入到压气机。被分离出来的机油则从第二单向阀4返回到内燃机本体。此时，第三单向阀7被关闭，在进气歧管中增压后的高压气体无法进入油气分离器。

在极端的天气情况下，当将车辆隔夜停放后，第三单向阀7可能因为截面小而被水或者机油乳化物冻住而无法工作，此时因为第一单向阀3的开口大并为常开式，所以通常不会被冻结住。在车辆启动后，即使本内燃机油气分离器先是处于低负荷工作模式，它也将会随后自动转入高负荷工作模式。如图1和图2所示，由于在本内燃机油气分离器上设置有安装部11，以便通过其将油气分离器安装在内燃机本体上，并且优选的情形下是将它贴合内燃机本体上的气缸盖或凸轮轴罩盖进行安装以完成气体交换和不间断的受热。这样一旦内燃机启动，油气分离器迅速受热后将使得第三单向阀7解冻，油气分离器就可以恢复正常工作了，从而避免通风系统失效而造成内燃机受损。

综上所述，在本内燃机油气分离器中，通过采用使高负荷和低负荷工作模式复用一套油气分离单元、新鲜空气和高负荷窜气通道共享一个管路接口、将低负荷窜气通道设置为管路接口等结构优化措施，实现了高度集成的新型油气分离器，从而减少了管路、降低了成本，同时也提升了系统的可靠性。

以上以列举若干具体实施例的方式来详细阐明本实用新型的高度集成的内燃机油气分离器，这些个例仅供说明本实用新型的原理及其实施方式之用，而非对本实用新型的限制，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，本领域的普通技术人员还可以做出各种变形和改进，如将前述的第二单向阀更改为非对称U型回油孔、将低负荷窜气通道集成在内燃机气缸盖和/或进气歧管中等等。因此，这些及其他的所有等同技术方案均应属于本实用新型的范畴并为本实用新型的各项权利要求所限定。

Claims (10)

1.一种高度集成的内燃机油气分离器，其包括壳体、以及设置于所述壳体内的油气分离单元和流量控制单元，其特征在于，所述内燃机油气分离器还包括：

第一管路接口，其被设置于所述壳体上并与内燃机进气歧管相连通；

第二管路接口，其被设置于所述壳体上并与内燃机空滤和压气机相连通；以及

第三管路接口，其被设置于所述壳体上用于输入曲轴箱窜气；

所述内燃机油气分离器的内部设有通道，其与所述第一管路接口、第二管路接口和第三管路接口相连通用以通过新鲜空气和/或曲轴箱窜气，并且所述流量控制单元被设置于所述通道上。

2.根据权利要求1所述的高度集成的内燃机油气分离器，其特征在于，所述流量控制单元包括：

第一单向阀，其被设置于所述壳体上用以防止已经过其进入发动机本体的新鲜空气反窜；

第二单向阀，其被设置于所述壳体上用以防止被所述油气分离单元分离出的油经过所述第二单向阀进入发动机本体后回流；

第三单向阀，其被设置于所述壳体内且位于所述第一管路接口的附近用以控制进入内燃机进气歧管的气体流量；以及

第四单向阀，其被设置于所述壳体内且位于所述第二管路接口的附近用以防止已进入所述壳体内的新鲜空气短路。

3.根据权利要求2所述的高度集成的内燃机油气分离器，其特征在于，所述第一单向阀为常开式单向阀，所述第二、第三和第四单向阀均为常闭式单向阀。

4.根据权利要求2或3所述的高度集成的内燃机油气分离器，其特征在于，所述第一、第二、第三和/或第四单向阀内设置有节流孔。

5.根据权利要求4所述的高度集成的内燃机油气分离器，其特征在于，所述第一单向阀内的节流孔至少包括并联连接的一个第一节流孔和一 个第二节流孔，所述第一节流孔的长度小于所述第二节流孔的长度。

6.根据权利要求2或3所述的高度集成的内燃机油气分离器，其特征在于，所述第一、第二、第三和/或第四单向阀内设置有针阀。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的高度集成的内燃机油气分离器，其特征在于，所述内燃机油气分离器上设置有安装部，用以将所述内燃机油气分离器装设在内燃机本体上。

8.根据权利要求7所述的高度集成的内燃机油气分离器，其特征在于，所述内燃机油气分离器被装设在内燃机气缸盖或凸轮轴罩盖上。

9.根据权利要求1-3中任一项所述的高度集成的内燃机油气分离器，其特征在于，所述第一管路接口和第二管路接口被分别设置于所述壳体的两个不同表面上。

10.根据权利要求2-3中任一项所述的高度集成的内燃机油气分离器，其特征在于，所述第三管路接口、第一单向阀和第二单向阀被设置于所述壳体的同一表面上。 

Images