CN204646363U - 油气分离器和发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及发动机，提供一种油气分离器和包括所述油气分离器的发动机。所述油气分离器包括具有分离结构的主体，所述主体设置有进气口、出气口以及位于下端的回油口，其中，所述分离结构包括螺旋状通路，所述进气口连接于所述螺旋状通路的入口并通过所述螺旋状通路与所述出气口流体连通，所述螺旋状通路的通流截面为非均匀的。本实用新型所述的油气分离器能够对具有不同直径的油滴进行分离，提高对曲轴箱窜气的油气分离效果。

Description

油气分离器和发动机

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器以及包括所述油气分离器的发动机。

背景技术

内燃发动机工作过程通常为：吸入混合气(包括空气和燃料如汽油、柴油等)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，被压缩的混合气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，从而形成曲轴箱窜气(下文中也称之为“油气”)。

为了对流入曲轴箱中的窜气进行油气分离，当前发动机的曲轴箱通风系统需要设置油气分离器，以满足日益严格的环保、排放、安全等法规要求。传统发动机的油气分离器主要有迷宫挡板式、旋风式、滤芯式等油气分离器。目前，挡板式、旋风式为油气分离器主要采用的结构。现有市场上旋风式油气分离器主要采用如图1所示的结构。 

具体地，参照图1，油气分离器包括中空的主体10，主体10的上部分形成为圆柱形，下部分形成为倒圆锥形，油气从形成在上部分的侧壁上的进气口11进入到油气分离器的主体10内，并且围绕着主体10的中心轴线向下做旋转运动。油气在旋转的过程中其中的油滴在离心力的作用下附着在主体的内壁上，并沿主体的内壁向下流动至位于主体10的下方的回油口12，而分离之后的油气则穿过形成在主体10的上端部分的出气口21进入如PCV阀中，从而达到油气分离的效果。

这种旋风式油气分离器具有特定的结构，因此，在设计之初便已决定了 曲轴箱窜气的量需为设定值，并且当曲轴箱窜气的量为设定值时通过离心力的作用将直径大于或等于特定值的油滴甩向主体10的内壁并附着在内壁上，而直径小于上述特定值的油滴仍然随着曲轴箱窜气做旋转运动直至从出气口21排出。当曲轴箱窜气的量大于设定值时，油气进入到油气分离器的主体10内的速度较大，油气还未来得及旋转就被排出，无法实现油滴与气体的分离。当曲轴箱窜气的量小于设定值时，油气的速度太小，所形成的旋转运动使油滴产生的离心力太小，无法使得油滴与气体分离，达不到理想的分离效果。

一般情况下，这种旋风式油气分离器以单个或多个并联或串联的形式使用，但不论以哪种形式使用旋风式油气分离器，进入主体10的油气都是做匀速率的旋转运动，只能分离具有特定直径的油滴。

综上所述，现有技术中的旋风式油气分离器在对曲轴箱窜气进行油气分离时存在局限性，对曲轴箱窜气的分离效果不好。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种油气分离器，以对具有不同直径的油滴进行分离，提高对曲轴箱窜气的油气分离效果。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种油气分离器，所述油气分离器包括具有分离结构的主体，所述主体设置有进气口、出气口以及位于下端的回油口，其中，所述分离结构包括螺旋状通路，所述进气口连接于所述螺旋状通路的入口并通过所述螺旋状通路与所述出气口流体连通，所述螺旋状通路的通流截面为非均匀的。

进一步的，所述螺旋状通路包括至少三个区域，所述至少三个区域包括至少一个加速区域和至少一个匀速区域，并且所述加速区域和所述匀速区域依次设置。

进一步的，在所述螺旋状通路的所述加速区域中，所述螺旋状通路的通流截面沿油气流动方向逐渐减小；在所述螺旋状通路的所述匀速区域中，所述螺旋状通路的通流截面保持不变。

进一步的，相邻的所述加速区域与所述匀速区域之间光滑过渡，所述至少三个区域中的第一个区域为加速区域。

进一步的，所述主体包括设置有所述出气口的上端部分和连接于所述上端部分的下端部分，所述下端部分包括底板和在所述底板的上表面上螺旋向上延伸的竖立壁，所述竖立壁之间限定形成有所述螺旋状通路，所述底板的中心位置设置有与所述回油口连通的出油口，所述竖立壁与所述底板之间形成有与所述出油口连通的过油通道。

进一步的，所述底板沿油气流动方向向下倾斜。

进一步的，所述底板从外周向所述中心位置凹陷，形成为倒圆锥形状。

进一步的，所述上端部分包括设置有所述出气口的圆周壁和气密地连接在所述圆周壁下端的底壁，所述底壁上设置有穿过所述底壁的中空中心管，所述中空中心管的下端向下延伸至所述分离结构的中央，所述中空中心管的上端连通于所述圆周壁所限定的容纳腔。

进一步的，所述用于发动机的油气分离器还包括用于平衡所述主体的内部气压与外部气压的柔性件，所述柔性件由弹性件支撑在所述底壁上，并且由可拆卸安装的壳盖封装在所述容纳腔中，所述壳盖上设置有通孔。

相对于现有技术，本实用新型所述的油气分离器具有以下优势：

本实用新型所述的油气分离器通过设置螺旋状通路引导油气的流动路径，并且通过将螺旋状通路的通流截面设置为非均匀的方式，改变油气在沿螺旋状通路流动的旋转运动的过程中的速度，从而使得油气中不同的油滴在流经螺旋状通路的过程中在离心力的作用下被甩出旋转路径，粘附在螺旋状通路的壁(即下文中提到的竖立壁)上并沿螺旋状通路的壁流下，最终汇集 并通过回油口回收。此外，由于螺旋状通路的通流截面在变化，因此，油气中的油滴之间也会发生相对运动，引起油滴的碰撞汇聚，进一步地提高油气分离效果。

本实用新型的另一目的在于提出一种发动机，以提高曲轴箱窜气的油气分离效果。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种发动机，其中，所述发动机设置有上述油气分离器。

所述发动机与上述油气分离器相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

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为现有技术中的旋风式油气分离器的结构原理示意图；

图2为本实用新型实施例所述的油气分离器的立体示意图；

图3为本实用新型实施例所述的油气分离器侧视的立体分解示意图；

图4为本实用新型实施例所述的油气分离器俯视的立体分解示意图；

图5为本实用新型实施例所述的油气分离装置中分离结构的工作原理示意图

图6为本实用新型的一个实施例所述的油气分离器的剖视图；

图7为本实用新型的另一实施例所述的油气分离器的剖视图；

图8为图7中所述的油气分离器的分离结构的立体示意图；

图9为本实用新型的另一个实施例所述的油气分离器的剖视图；

图10为图9中所述的油气分离器的分离结构的立体示意图。

附图标记说明：

10主体；11进气口；12回油口；13螺旋状通路；14底板；15竖立壁；16回油结构；17出油口；21出气口；22圆周壁；23底壁；24中空中心管；25容纳腔；26柔性件；27弹性件；30壳盖；31通孔。

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，在本实用新型的实施例中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右，也是指油气分离器处于安装状态时的上、下、左、右；“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，如图提供一种油气分离器，所述油气分离器包括具有分离结构的主体，所述主体设置有进气口11、出气口21以及位于下端的回油口12，其中，所述分离结构包括螺旋状通路13，所述进气口11连接于所述螺旋状通路13的入口并通过所述螺旋状通路13与所述出气口21流体连通，所述螺旋状通路13的通流截面为非均匀的。

一般地，气体所流动的通道的截面面积减小时，气体的流动速度会相应变大，相反地，当通道的截面面积增大时，气体的流动速度会相应变小。本实用新型基于此原理，特别设计了其通流截面为非均匀的螺旋状通路13，在通过分离结构将油气的流动限制在螺旋状通路13中的基础上，将螺旋状通路13的通流截面设计为不均匀的，也就是说，螺旋状通路13某一处的横截 面面积较大，另一处的横截面积较小，这种情况下，当油气由横截面面积较大的位置流向横截面较小的位置时，油气的速度会增大，那么质量较大，也就是直径较大的油滴，在离心力的作用下被甩出，并粘附到形成螺旋状通路的壁(即下文中将要提到的竖立壁)上，在重力的作用下向下流动并汇集在回油口12处以回收。此外，不同直径的油滴之间会发生相对运动并产生碰撞，进而合并为较大直径的油滴，一部分较大直径的油滴可以在自身的重力下向下低落以回收，另一部分较大直径的油滴可以继续沿螺旋状通路13流动。因此，本实用新型提供的油气分离器可以根据实际情况设计螺旋状通路13的长度和各处通流截面的面积，从而对油气中不同直径的油滴进行分离，增大油气分离效率，提高燃料的回收利用率。

下面参考图2至图10详细描述本实用新型的具体实施方式，其中，图5中的箭头代表油气流动的方向。

如图5中所示，一般情况下，为了保证分离效果，所述螺旋状通路13包括至少三个区域，以延长油气的运动路径，从而使得油气在螺旋状通路13有足够的分离时间，所述至少三个区域包括至少一个加速区域和至少一个匀速区域，并且所述加速区域和所述匀速区域依次设置，这种情况下，油气能够得到持续的加速，并且油气在经过加速区域时，油滴得到提速，使得更多的油滴能够开始离心运动，促进油气的分离。油气在经过位于上述加速区域之后的匀速区域时，以增大后的速度运动，在离心力的作用下按照上述描述的方式发生油气分离现象。

继续参考图5，在上述具体实施方式中，在所述螺旋状通路13的所述加速区域中，所述螺旋状通路13的通流截面可以沿油气流动方向逐渐减小，以使得油气获得加速度；在所述螺旋状通路13的所述匀速区域中，所述螺旋状通路13的通流截面保持不变，以使得油气匀速运动。优选地，为了降低在油气加速的过程中的压力损失，螺旋状通路13的通流截面可以沿油气 流动方向均匀地减小，以使得油气获得恒定的加速度。

为了减小油气在经过相邻区域交界处损失的压力，相邻的所述加速区域与所述匀速区域之间光滑过渡；由于螺旋状通路13需要与进气口11相接，而进气口11都较大，因此，所述至少三个区域中的第一个区域为加速区域，即与进气口11相连的第一个区域为加速区域，在该区域，气体的速度由最慢开始加速，在气体速递较低时，较大直径的油滴在自身的重力作用下低落，完成初步的油气分离。

在本实用新型提供的油气分离器的具体实施方式中，主体有多种设置方式，只要能够满足上述目的即可。优选地，参考图3至图10，所述主体包括设置有所述出气口21的上端部分和连接于所述上端部分的下端部分，所述下端部分包括底板14和在所述底板14的上表面上螺旋向上延伸的竖立壁15，所述竖立壁15之间限定形成有所述螺旋状通路13，所述底板14的中心位置设置有与所述回油口12连通的出油口17，所述竖立壁15与所述底板14之间形成有与所述出油口17连通的过油通道。在此需要说明的是，此处仅仅给出了螺旋状通路13的一种具体实施方式，本领域技术人员可以根据具体应用选择其他实施方式的螺旋状通路13，例如，由多个竖立壁15沿螺旋方向延伸形成，或者形成为沿螺旋方向向下延伸的螺旋状通路13。对此，本实用新型并不进行具体限制。此外，在不同的具体实施方式中，过油通道有多种不同的实施方式，下面将对此进行具体描述。

在上述具体实施方式中，粘附在竖立壁15上的被分离出来的油滴沿竖立壁15向下流动，通过过油通道流向回油口12。为了便于油滴的流动，有多种方式能够实现该目的，例如，如图7和图8中所示，所述底板14可以设置为沿油气流动方向向下倾斜，在这种情况下，过油通道可以是顺着底板14的上表面沿螺旋通路13中油气流动方向朝向出油口17延伸；或者，如图9和图10中所示，所述底板14可以从外周向所述中心位置凹陷，形成为倒 圆锥形状，在这种情况下，过油通道可以有至少两种设置方式，其中一种为：竖立壁15的下端全部焊接在底板14的上表面时(如图9中所示)，过油通道可以以过油孔(未示出)的形式设置在竖立壁15与底板14之间，使得位于螺旋状通路13的外层部分中回收的油滴能够穿过过油孔流向出油口17，另外一种设置方式为：螺旋状通路13的外层部分焊接于底板14的上表面(该种实施方式未示出)，而内层部分与底板14的上表面之间有间隙，该间隙形成上述过油通道。当然，考虑到油滴的流动性，底板14也可以不进行倾斜设置，如图6中所示，在这种情况下，过油通道可以以上述过油孔的形式设置在竖立壁15与底板14之间。此外，为了便于回收分离出的油滴，在所述分离结构的下端设置有回油结构16，回油结构16可以连接在底板14的下表面上，也可以与底板14形成为一体，回油结构16的下端形成为倒圆锥形形状，回油口12形成在倒圆锥形形状的最下端。

在本实用新型提供的具体实施方式中，所述上端部分可以有多种实施方式实现出气口21与螺旋状通路13的连通，从而将分离后的油气排出。优选地，参考图3和图4，所述上端部分包括设置有所述出气口21的圆周壁22和气密地连接在所述圆周壁22下端的底壁23，所述底壁23上设置有穿过所述底壁23的中空中心管24，所述中空中心管24的下端向下延伸至所述分离结构的中央，所述中空中心管24的上端连通于所述圆周壁22所限定的容纳腔25，这种情况下，中空中心管24的下端连通螺旋状通路13的出口，上端连通出气口21，分离后的油气通过中空中心管24的下端进入中空中心管24，之后从中空中心管24的上端进入容纳腔25，并最后通过出气口21排出。由此可以看出，容纳腔的设置有助于减小分离后的油气排出时的速度。

此外，所述用于发动机的油气分离器还可以包括用于平衡所述主体的内部气压与外部气压的柔性件26，所述柔性件26由弹性件27支撑在所述底壁23上，并且由可拆卸安装的壳盖30封装在所述容纳腔25中，所述壳盖30 上设置有通孔31。当外部气压大于主体的内部气压时，柔性件26在外部气压的压力作用下向下压缩弹性件，直至内部气压等于外部气压，反之亦然。在此需要注意的是，柔性件26的另一作用是密封主体的内部环境。

在本实用新型提供的具体实施方式中，柔性件26可以有多种实施方式，只要能够实现上述作用即可。优选地，如图3和图4中所示，所述柔性件26为圆形橡胶片，所述弹性件27为弹簧，所述中空中心管24内形成有台阶(例如由底壁23形成)，所述弹簧设置于所述中空中心管24内，并且所述弹簧的下端支撑在所述台阶上。弹簧为圆形橡胶片提供弹性支撑力，以满足圆形橡胶片在不同位置时的所需支撑。

此外，在本实用新型提供的油气分离器的具体实施方式中，考虑到密封性问题和强度问题，各部件之间的连接通常情况下采用焊接的形式，例如分竖立壁15的上端焊接在底壁23的下表面，圆周壁22焊接在底壁23的上表面，空心中心管24穿过并焊接在底壁23的中央，竖立壁15的下端焊接在底板14的上表面。而壳盖30可以通过卡扣连接的方式可拆卸地连接于圆周壁22。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还提供一种发动机，其中，所述发动机设置有本实用新型提供的油气分离器。在此，可以理解的是，本实用新型提供的发动机可以应用于不同的机械领域中，尤其是汽车领域，由于本实用新型提供的油气分离器具有很好地油气分离效果，因此，发动机的燃油利用率得到明显的提升，同时，发动机的动力性能也有所改善，进而提高了车辆的使用性能。

综上所述，本实用新型提供的油气分离器具有较好的油气分离效果，同时，其结构简单、体积较小，具有较好的实用性。本实用新型提供的发动机设置有上述油气分离器，因此，其同样具有较好的油气分离效果，同时具备较好的动力性能和燃料利用率。

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)

1.一种油气分离器，所述油气分离器包括具有分离结构的主体，所述主体设置有进气口(11)、出气口(21)以及位于下端的回油口(12)，其特征在于，所述分离结构包括螺旋状通路(13)，所述进气口(11)连接于所述螺旋状通路(13)的入口并通过所述螺旋状通路(13)与所述出气口(21)流体连通，所述螺旋状通路(13)的通流截面为非均匀的。

2.根据权利要求1所述的油气分离器，其特征在于，所述螺旋状通路(13)包括至少三个区域，所述至少三个区域包括至少一个加速区域和至少一个匀速区域，并且所述加速区域和所述匀速区域依次设置。

3.根据权利要求2所述的油气分离器，其特征在于，在所述螺旋状通路(13)的所述加速区域中，所述螺旋状通路(13)的通流截面沿油气流动方向逐渐减小；在所述螺旋状通路(13)的所述匀速区域中，所述螺旋状通路(13)的通流截面保持不变。

4.根据权利要求2所述的油气分离器，其特征在于，相邻的所述加速区域与所述匀速区域之间光滑过渡，所述至少三个区域中的第一个区域为加速区域。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的油气分离器，其特征在于，所述主体包括设置有所述出气口(21)的上端部分和连接于所述上端部分的下端部分，所述下端部分包括底板(14)和在所述底板(14)的上表面上螺旋向上延伸的竖立壁(15)，所述竖立壁(15)之间限定形成有所述螺旋状通路(13)，所述底板(14)的中心位置设置有与所述回油口(12)连通的出油口(17)，所述竖立壁(15)与所述底板(14)之间形成有与所述出油口 (17)连通的过油通道。

6.根据权利要求5所述的油气分离器，其特征在于，所述底板(14)沿油气流动方向向下倾斜。

7.根据权利要求5所述的油气分离器，其特征在于，所述底板(14)从外周向所述中心位置凹陷，形成为倒圆锥形状。

8.根据权利要求5所述的油气分离器，其特征在于，所述上端部分包括设置有所述出气口(21)的圆周壁(22)和气密地连接在所述圆周壁(22)下端的底壁(23)，所述底壁(23)上设置有穿过所述底壁(23)的中空中心管(24)，所述中空中心管(24)的下端向下延伸至所述分离结构的中央，所述中空中心管(24)的上端连通于所述圆周壁(22)所限定的容纳腔(25)。

9.根据权利要求8所述的油气分离器，其特征在于，所述用于发动机的油气分离器还包括用于平衡所述主体的内部气压与外部气压的柔性件(26)，所述柔性件(26)由弹性件(27)支撑在所述底壁(23)上，并且由可拆卸安装的壳盖(30)封装在所述容纳腔(25)中，所述壳盖(30)上设置有通孔(31)。

10.一种发动机，其特征在于，所述发动机设置有根据权利要求1-9中任意一项所述的油气分离器。