CN204552883U - 用于发动机的油气分离装置和车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及发动机领域，提供一种用于发动机的油气分离装置和车辆。其中，所述用于发动机的油气分离装置包括：具有容纳腔的壳体，壳体的下端形成有回油口，且壳体上设置有出气口和用于连接发动机的曲轴箱通风口的进气口；以及冷却装置，所述冷却装置包括由彼此流体连通且相互间隔的多层冷却通路构成的冷却结构，所述冷却结构设置在所述容纳腔中，所述多层冷却通路中的相邻的冷却通路之间的间隔形成流体通路，在所述容纳腔内所述进气口通过流体通路与出气口流体连通。本实用新型的所述用于发动机的油气分离装置能够改善对曲轴箱中的窜气的分离效果，提高机油的回收率，特别是其能够适用于汽油预混柴油引燃发动机的油气分离。

Description

用于发动机的油气分离装置和车辆

技术领域

本实用新型涉及发动机，具体地，涉及一种用于发动机的油气分离装置。此外，本实用新型还涉及一种车辆。

背景技术

目前几乎所有的内燃发动机工作都是靠吸入混合气后压缩，然后点燃或压燃混合气，从而驱动活塞做功产生动力，从混合气的压缩到燃烧中都会产生很高压力，被压缩的气体会从活塞和缸体的缝隙、活塞环开口、活塞环和缸体的缝隙等地方窜出去进入曲轴箱，形成曲轴箱窜气。

随着发动机工作时间增长，窜气会越来越多，为了不影响发动机动力和保护发动机不被损坏，必须将窜气从曲轴箱中排放出去。而由于曲轴箱窜气中含有汽油、柴油等燃料，因此，为了降低燃料的损耗，需要将曲轴箱窜气管从吸入燃烧室再燃烧。具体地，由于曲轴箱中含有用于润滑各零部件的大量高温发动机润滑油(下文中简称“机油”)和机油蒸汽，因此，窜气容易溶解到机油中使得机油被稀释，并且同时，窜气中的水气会凝结在机油中形成油泥，容易阻塞油路，而当窜气中包括酸性气体时，酸性气体容易混入润滑系统，很容易导致腐蚀发动机零件甚至加速磨损，使得机油变质、老化。为了避免汽油、柴油等混入机油中影响机油的作用，在将窜气引入燃烧室进行重新燃烧之前，需要对曲轴箱窜气进行有效分离，使机油尽量少的进入燃烧系统以减少机油的消耗，同时使燃油(如汽油、柴油等)尽量少的进入润滑系统，从而最大程度地避免机油变质。因此，需要增加油气分离装置以对流入曲轴箱中的窜气进行蒸汽(汽油蒸汽和/或柴油蒸汽)与机油分离，将机油留在曲轴箱内，避免机油蒸汽与混合气一同被吸入燃烧室再燃烧，降低机 油消耗。

目前发动机领域中所使用的油气分离装置主要分为以下五种：迷宫式、旋风式、滤芯式、离心式、静电式油气分离器。其中，迷宫式油气分离器的工作原理是：流速较高的油雾进入迷宫式分离器会撞击在迷宫挡板上，渐渐汇集成比较重的机油油滴，在重力作用下油滴沉淀到管壁上并在机油回流管中聚集，流回曲轴箱。迷宫式油气分离器的效率相对较低，并且使用这种油气分离器需要特定形状的缸盖罩，制造较为不便。旋风式油气分离器工作原理是：当含油雾气体沿轴向进入旋风分离管后，气流受导向叶片的导流作用而产生强烈旋转，气流沿筒体呈螺旋形向下进入旋风筒体，密度大的油滴在离心力作用下被甩向分离器壁，并在重力作用下，沿分离器壁下落流出旋风管排油口至油底壳中。旋转的气流在筒体内收缩向中心流动，向上形成二次涡流经导气管至顶部出口流出。旋风式油气分离器具有安装方便、价格便宜、寿命长等优点，但分离效率较低。滤芯式油气分离器利用特制的滤芯来分离混合气中的油雾，分离效率高，但滤芯的更换周期较短。离心式油气分离器的工作原理与旋风式油气分离器的工作原理相似，气流本身能够旋转之外，分离结构也高速旋转从而给气流提供外力作为离心力，在加强的离心力作用下，离心式油气分离器的分离效率高、使用寿命长，但其价格较为昂贵。静电式分离器通过吸引机油电离子的原理将油雾分离出来，对微小油液的吸附能力极强，此种分离效率最高，但目前仅处于技术预研阶段，还很不成熟。

通过以上描述，总体来看，现有技术中的用于发动机的油气分离装置存在结构复杂、分离效率低、成本高昂、技术不成熟等缺点，容易影响发动机的排放以及机油消耗。

特别是对于汽油预混柴油引燃发动机来说，由于其使用的燃料为汽油、柴油和空气的混合气，因此，窜气中存在汽油和柴油蒸汽，由于汽油对机油的影响较大，如果分离效果不理想，容易造成机油稀释、燃油耗高、排放水 平降低等不良后果。另外，对于汽油预混柴油引燃发动机来说，由于发动机曲轴箱内有汽油、柴油、机油的混合气，上述现有的油气分离器并不能有效地适于这种发动机的油气分离。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种用于发动机的油气分离装置，所述油气分离装置能够改善对曲轴箱中的窜气的分离效果，提高机油的回收率，并且一定程度上能够适用于汽油预混柴油引燃发动机的油气分离。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种用于发动机的油气分离装置，其中，所述用于发动机的油气分离装置包括：具有容纳腔的壳体，所述壳体的下端形成有回油口，且所述壳体上设置有出气口和用于连接所述发动机的曲轴箱通风口的进气口；以及冷却装置，所述冷却装置包括由彼此流体连通且相互间隔的多层冷却通路构成的冷却结构，所述冷却结构设置在所述容纳腔中，所述多层冷却通路中的相邻的冷却通路之间的间隔形成流体通路，在所述容纳腔内所述进气口通过所述流体通路与所述出气口流体连通。

进一步地，所述用于发动机的油气分离装置还包括加热装置，所述加热装置的加热元件设置在所述容纳腔中，以能够对所述容纳腔的内部空间加热。

进一步地，所述壳体上设置有进水口和出水口，所述冷却结构能够通过所述进水口和所述出水口连接于外部冷却液供给系统。

进一步地，所述多层冷却通路彼此同轴设置，各层所述冷却通路各自形成为环形冷却通路，且相邻的所述冷却通路之间通过连通管流体连通。

进一步地，所述油气分离装置还设置有用于控制所述加热装置和所述冷却装置工作的控制单元，所述进气口处设置有温度传感器，所述进水口处或 者所述进水口所连接的管道上设置有用于控制冷却液供应的进水阀，所述控制单元分别与所述温度传感器、所述加热装置和所述进水阀电连接。

进一步地，所述容纳腔形成为圆柱状，所述进气口沿所述容纳腔的切线方向延伸。

进一步地，所述容纳腔内设置有环形的内隔板和外隔板，所述冷却结构设置在所述内隔板和所述外隔板之间，所述内隔板和所述外隔板上均设置有多个气孔。

进一步地，所述内隔板的下端通过底板连接于所述外隔板的下端，所述底板上设置有回油孔，所述回油孔处设置有单向节流装置。

进一步地，所述底板的连接于所述外隔板的一端向下倾斜，所述回油孔靠近所述外隔板设置。

相对于现有技术，本实用新型所述的用于发动机的油气分离装置具有以下优势：

发动机工作时，曲轴箱的窜气经由进气口进入容纳腔中，并且通过流体通路从出气口流出并最终进入发动机的燃烧室再次燃烧，本申请提供的用于发动机的油气分离装置，其通过冷却装置的冷却作用在窜气流经流体通路时改变窜气中的机油的物理状态，即将机油由气态冷却为液态，变为液态的机油附着在冷却结构的壁上，不断地积聚成油流沿冷却结构的壁向下流向回油口以进行机油的回收利用，而通过对冷却装置的冷却温度的合理设置和控制，能够实现在将机油冷却至液态时汽油和/或部分或全部的柴油仍然保持气态，使得机油以液态的形式回收，同时将包括汽油和/或柴油的剩余的混合气通过出气口导入燃烧室中进行燃烧，从而达到较好的机油与汽油和/或柴油的分离效果，大大改善了窜气对机油的影响。此外，由多层冷却通路中的相邻的冷却通路之间的间隔形成的流体通路能够增大窜气与冷却装置的接触面积和延长冷却时间，进一步提高了分离效率。另外，本实用新型提供的用于 发动机的油气分离装置还具有较为简单但却结实耐用的结构，并且其制造成本低廉。

本实用新型的另一目的在于提出一种车辆，以通过改善窜气的分离效率而改善发动机的排放性能和降低机油消耗。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种车辆，所述车辆设置有发动机，其中，所述车辆还设置有本实用新型提供的用于发动机的油气分离装置，所述油气分离装置的所述进气口连接于所述曲轴箱的通风口，所述出气口连接于所述发动机的增压器的压气机入口、进气歧管处或者进气总管上。

相对于现有技术，本实用新型所述的车辆具有以下优势：

由于本实用新型提供的车辆包括本实用新型提供的用于发动机的油气分离装置，因此，其同样具有上述优点。此外，由于通过用于发动机的油气分离装置大大改善了发动机窜气的分离效果，因此，对于发动机来说，能够较为明显地降低机油消耗改善发动机的排放性能，延长发动机和机油的使用寿命。

本实用新型的其它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

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的用于发动机的油气分离装置的立体图；

图2为本实用新型实施例所述的用于发动机的油气分离装置的剖视图；

图3为沿图2中A-A线剖切的剖视图；

图4为沿图2中B-B线剖切的剖视图。

附图标记说明：

1壳体；11容纳腔；12回油口；13进气口；14出气口；15进水口；16出水口；17上盖；2加热装置；31冷却结构；32流体通路；33连通管；41内隔板；42外隔板；43底板；44回油阀片；45铆钉。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

另外，为便于理解和描述，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指参考附图所示的上、下；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本实用新型。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

根据本实用新型的具体实施方式，提供一种用于发动机的油气分离装置，其中，所述用于发动机的油气分离装置包括：具有容纳腔11的壳体1，壳体1的下端形成有回油口12，且壳体1上设置有出气口14和用于连接发动机的曲轴箱通风口的进气口13；以及冷却装置，冷却装置包括由彼此流体连通且相互间隔的多层冷却通路构成的冷却结构31，冷却结构31设置在容纳腔11中，多层冷却通路中的相邻的冷却通路之间的间隔形成流体通路32，在容纳腔11内进气口13通过流体通路32与出气口14流体连通。

通过上述技术方案，来自曲轴箱的窜气通过进气口13进入容纳腔11之后，在经由流体通路32时，由冷却结构31进行冷却，因此，窜气中的气态的高温机油被冷却并且变为液态油滴附着在冷却结构31的壁上，当积聚到一定程度时机油油滴在重力的作用下沿壁向下流动至回油口以回收利用，在此需要说明，此处所述的“向下”指沿重力的方向，在图1至图4中所示的 实施方式中与下文中的方位名词“下”的方向相同，但在其他的实施方式中可以不同，本实用新型对此不作具体限制。此外，由多层冷却通路中的相邻的冷却通路之间的间隔形成的流体通路32增大了窜气的冷却面积和延长了对窜气的冷却时间，能够最大程度地将窜气中的机油分离。

对于进气口13和出气口14，可以根据需要设置其具有一定的长度以便于连接。而为了便于回收的机油在重力的作用下流向回油口12，可以将壳体的下端设置为锥形形状，回油口12位于锥形的尖端。此外，上述多层冷却通路可以根据实际需要设置具体的层数，例如可以设置为七层冷却通路等。

根据上述的设置，有益的是，控制冷却装置的冷却温度以提高窜气中机油的分离效果。考虑到机油由气态变为液态的临界温度大于柴油和汽油由气态变为液态的临界温度，因此，冷却装置的冷却温度的范围可以设置为大于柴油和汽油由气态变为液态的临界温度且小于机油由气态变为液态的临界温度，例如冷却装置的冷却温度的范围设置为75℃-80℃，在该温度范围内，大部分甚至全部汽油和/或柴油仍为气态并通过出气口14进入发动机的增压器的压气机入口、进气歧管处或者进气总管(如下文中所述)上，进而进入燃烧室燃烧，而机油则由气态转变为液态并附着在冷却结构31的壁上，并积聚至成股向下流向回油口12。

对于发动机来说，在其启动之后首先处于暖机状态直到其达到工作温度之后进入热机状态，在暖机状态，窜气经由进气口通过流体通路从出气口流出进入燃烧室，当发动机处于暖机状态时，发动机温度较低，通过加热装置的加热作用，加速汽油的挥发，实现机油与汽油和/或柴油的分离；当发动机处于暖机状态时，窜气的温度较低，因此，在这种情况下当冷却装置未达到适于分离的温度范围时，为了保证对窜气的分离效果，用于发动机的油气分离装置还可以包括加热装置2，加热装置2的加热元件设置在容纳腔11中，以能够对容纳腔11的内部空间加热。因此，当发动机处于暖机状态时，可 以使用加热装置2对窜气进行加热，从而加速汽油和/或柴油的蒸发，加速暖机状态下汽油和/或柴油的分离。在此，需要说明的是，由于汽油易挥发易燃易爆，因此为了安全起见，加热装置2需要在较短的时间(例如0.5秒)内加热到上述冷却温度的范围(75℃-80℃)。而当发动机进入热机状态时，来自曲轴箱的窜气的温度较高，因此，可以使用冷却装置对窜气继续进行冷却和分离。

在上述的实施方式中，为了便于加热装置2的安装，壳体1可以设置有用于可拆卸地连接加热装置2的上盖17，如图2中所示。在此，需要说明的是，针对不需要设置加热装置2的实施方式，可以使用螺塞与上盖17上的用于加热装置2的安装孔配合，以密封容纳腔11。此外，为了更好地密封容纳腔11，安装孔可以形成为锥形形状以与加热装置2相应的连接部分形成锥形密封面。

在本实用新型提供的具体实施方式中，冷却装置可以采用多种方式实现冷却。优选地，使用冷却液在冷却通路中流动的方式对窜气进行热交换，因此，壳体1上可以设置有进水口15和出水口16，冷却结构31能够通过进水口15和出水口16连接于外部冷却液供给系统。在这种情况下，冷却结构31可以由不锈钢板制成。

而对于作为发动机的附加结构来说，考虑到上述的冷却温度范围与发动机处于热机状态时其冷却系统中的冷却液的温度接近，因此，可以将进水口15和出水口16连通发动机的冷却系统，使用该冷却系统作为上述外部冷却液供给系统，这样一来，不仅无需设置额外的冷却液供给系统，而且节省了额外设置冷却液供给系统时所需的安装空间，这对于车辆来说是尤其有利的。

此外，考虑到冷却液的流动性，多层冷却通路可以彼此同轴设置，各层冷却通路各自形成为环形冷却通路，且相邻的冷却通路之间通过连通管33 流体连通，以使得冷却液在多层冷却通路中平稳流动。

由于内层的冷却通路的周长小于外层的冷却通路的周长，因此，考虑到冷却通路中的液体压力，进水口15可以连接于最内层的冷却通路，相应地，出水口16可以连接于最外层的冷却通路。

当用于发动机的油气分离装置使用外部冷却液供给系统向冷却装置提供冷却液时，尤其是当使用发动机冷却系统作为外部冷却液供给系统时，为了保证对窜气的分离效果，可以在发动机处于暖机状态时使用加热装置2对窜气进行分离，而在发动机处于热机状态时使用冷却装置对窜气进行分离，因此，油气分离装置还可以设置有用于控制加热装置2和冷却装置工作的控制单元，在进气口13处设置有温度传感器，在进水口15处或者进水口15所连接的管道上设置有用于控制冷却液供应的进水阀，控制单元分别与温度传感器、加热装置和进水阀电连接。在这种情况下，控制单元可以设置为：当温度传感器感应到将要来自曲轴箱的窜气的温度t小于设定值t₀时，控制单元判定发动机处于暖机状态，控制进水口阀门关闭进水口15，同时控制加热装置通电以加热至预定温度；当温度传感器感应到的温度t大于设定值t₀时，控制单元判定发动机处于热机状态，控制进水阀打开进水口15，同时控制所述加热装置2断电。当本实用新型提供的用于发动机的油气分离装置用于车辆时，控制单元可以为车辆的电子控制单元(简称为“ECU(Electronic Control Unit)”)，同时油气分离装置使用发动机的冷却系统，在这种情况下，进水口13可以连接到发动机的热管理系统，电子控制单元电连接热管理系统以控制进水口阀门的开闭。

此外，为了增强窜气中机油的分离效果，容纳腔11可以形成为圆柱状，进气口13沿容纳腔11的切线方向延伸，在这种情况下，窜气由进气口13进入容纳腔11后，沿容纳腔11的内壁高速旋转，在离心力的作用下能够对质量较大的油滴进行预分离。

为了增大窜气到达冷却装置时的速度，容纳腔11内设置有环形的内隔板41和外隔板42，冷却结构31设置在内隔板41和外隔板42之间，内隔板41和外隔板42上均设置有多个气孔。因此，窜气能够通过内隔板41和外隔板42上的气孔进入冷却通路。另外，窜气穿过气孔不仅能够提高速度，而且窜气中的机油油滴颗粒还能够得到进一步地预分离。

此外，在本实用新型提供的用于发动机的油气分离装置中，为了汇集冷却结构31的壁上所回收的机油，内隔板41可以通过底板43连接于外隔板42的下端，在底板43上设置有回油孔，从而使得冷却结构31上成股流下的机油汇聚在回油孔。此外，为了防止窜气经由回油孔进入内隔板41和外隔板42之间的冷却通路，影响机油的回收，回油孔处可以设置有单向节流装置，该单向节流装置可以是图3中具体示出的回油阀片44，该回油阀片44具有弹性并且一端通过紧固件(例如铆钉45)固定于底板43，因此，当汇聚在回油孔处的机油汇聚到一定程度之后，在重力的作用下，回油阀片44被压弯从而打开回油孔，回收的机油从回油孔流出并流向回油口12。在本实用新型提供的具体实施方式中，回油口12可以连接机油收集装置以回收机油，从而降低机油的消耗，避免浪费。

此外，为了更好地汇集由冷却装置分离的机油，底板43的连接于外隔板42的一端可以向下倾斜，在这种情况下，回油孔靠近外隔板42设置。可以想到的是，也可以设置为底板43连接于内隔板41的一端向下倾斜，相应地，回油孔靠近内隔板41设置，同样能够改善机油的汇集效果。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还提供一种车辆，所述车辆设置有发动机，其中，所述车辆还设置有本实用新型提供的用于发动机的油气分离装置，油气分离装置的进气口13连接于曲轴箱的通风口，出气口14连接于发动机的增压器的压气机入口、进气歧管处或者进气总管上。

综上所述，本实用新型提供用于发动机的油气分离装置，通过设置冷却 装置和流体通路32能够高效地分离窜气中的汽油和/或柴油与机油，使得窜气中大部分的汽油/和柴油与机油分离并进入燃烧室燃烧，提高了燃油利用率，降低了燃油消耗，同时，窜气中的大部分机油以液态的形式被回收，降低了机油消耗，提高了机油的利用率。通过以上描述可知，本实用新型提供的用于发动机的油气分离装置不仅能够适用于汽油发动机，而且还能够适用于柴油发动机，特别是一定程度上能够适用于汽油预混柴油引燃发动机，另外，本实用新型提供的用于发动机的油气分离装置还具有简单且可靠的结构，其成本相对低廉，具有较高的经济价值和实用价值。此外，本实用新型提供的车辆设置有本实用新型提供的用于发动机的油气分离装置，因此其同样具有上述优点，同时，基于上述优点，车辆的排放也得到了相应的改善，因此，车辆的性能同样有所提高。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于发动机的油气分离装置，其特征在于，所述用于发动机的油气分离装置包括：

具有容纳腔(11)的壳体(1)，所述壳体(1)的下端形成有回油口(12)，且所述壳体(1)上设置有出气口(14)和用于连接所述发动机的曲轴箱通风口的进气口(13)；以及

冷却装置，所述冷却装置包括由彼此流体连通且相互间隔的多层冷却通路构成的冷却结构(31)，所述冷却结构(31)设置在所述容纳腔(11)中，所述多层冷却通路中的相邻的冷却通路之间的间隔形成流体通路(32)，在所述容纳腔(11)内所述进气口(13)通过所述流体通路(32)与所述出气口(14)流体连通。

2.根据权利要求1所述的用于发动机的油气分离装置，其特征在于，所述用于发动机的油气分离装置还包括加热装置(2)，所述加热装置(2)的加热元件设置在所述容纳腔(11)中，以能够对所述容纳腔(11)的内部空间加热。

3.根据权利要求2所述的用于发动机的油气分离装置，其特征在于，所述壳体(1)上设置有进水口(15)和出水口(16)，所述冷却结构(31)能够通过所述进水口(15)和所述出水口(16)连接于外部冷却液供给系统。

4.根据权利要求3所述的用于发动机的油气分离装置，其特征在于，所述多层冷却通路彼此同轴设置，各层所述冷却通路各自形成为环形冷却通路，且相邻的所述冷却通路之间通过连通管(33)流体连通。

5.根据权利要求3所述的用于发动机的油气分离装置，其特征在于， 所述油气分离装置还设置有用于控制所述加热装置(2)和所述冷却装置工作的控制单元，所述进气口(13)处设置有温度传感器，所述进水口(15)处或者所述进水口(15)所连接的管道上设置有用于控制冷却液供应的进水阀，所述控制单元分别与所述温度传感器、所述加热装置(2)和所述进水阀电连接。

6.根据权利要求1所述的用于发动机的油气分离装置，其特征在于，所述容纳腔(11)形成为圆柱状，所述进气口(13)沿所述容纳腔(11)的切线方向延伸。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的用于发动机的油气分离装置，其特征在于，所述容纳腔(11)内设置有环形的内隔板(41)和外隔板(42)，所述冷却结构(31)设置在所述内隔板(41)和所述外隔板(42)之间，所述内隔板(41)和所述外隔板(42)上均设置有多个气孔。

8.根据权利要求7所述的用于发动机的油气分离装置，其特征在于，所述内隔板(41)的下端通过底板(43)连接于所述外隔板(42)的下端，所述底板(43)上设置有回油孔，所述回油孔处设置有单向节流装置。

9.根据权利要求8所述的用于发动机的油气分离装置，其特征在于，所述底板(43)的连接于所述外隔板(42)的一端向下倾斜，所述回油孔靠近所述外隔板(42)设置。

10.车辆，所述车辆设置有发动机，其特征在于，所述车辆还设置有根据权利要求1-9中任意一项所述的用于发动机的油气分离装置，所述油气分离装置的所述进气口(13)连接于所述发动机的曲轴箱的通风口，所述出气 口(14)连接于所述发动机的增压器的压气机入口、进气歧管处或者进气总管上。