一种油气分离结构及其设计方法
【技术领域】
[0001]本发明属于汽车部件技术领域，具体涉及一种油气分离结构及其设计方法。
【背景技术】
[0002]发动机工作时，会有部分可燃混合气和燃烧产物经活塞环由气缸窜入曲轴箱内，这部分活塞窜气将携带部分机油通过曲轴箱通风系统进入气缸燃烧，如果不及时将机油从活塞窜气中分离出来，将导致发动机“烧机油”现象。因此，通常设计有油气分离结构，即于气缸的进气腔与排气腔分别设置挡板，当活塞窜气绕过挡板时，由于油滴质量较大，则其离心力较大，这样，经过挡板后，离心力更大的油滴从窜气中分离出来，并被一些设置的挡油板吸附，从而使得油气得到分离。
[0003]现有的这种油气分离结构，对于一些直径较小的油滴，由于其质量较小，则其离心力较小，绕过挡板时，不易从窜气中分离出来。对于增压机型而言，由于爆压较大，产生的活塞窜气中含有大量的这种颗粒较小的油滴，仅仅通过这种方式进行油气分离，将无法分离这些油滴，从而导致油气分离效率较低，最终导致烧机油等现象，进而导致燃烧室的积碳增加、怠速不稳、加速无力、油耗上升、尾气排放超标等不良后果，严重者发动机润滑不足，使引擎造成难以修复的损伤，甚至报废，增加维修成本，甚至事故隐患。。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种油气分离结构及其设计方法，通过设置第一挡板，能够减少进入燃烧室的油滴，避免“烧机油”现象，保护引擎，提高整车的性能和操控的安全性。
[0005]为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0006]—种油气分离结构，包括分离组件、分别设于所述分离组件的两侧的油气分离系统入口和油气分离系统出口 ；所述分离组件包括第一挡板和回油口，所述第一挡板设有若干个通孔，且其周边与进气腔的进气内腔壁或者排气腔的排气内腔壁完全贴合；所述回油口设于所述第一挡板远离所述油气分离系统入口的一侧。
[0007]优选地，所述通孔分布于所述第一挡板远离地面的一侧。
[0008]优选地，所述第一挡板与所述回油口之间还设有第二挡板，所述第二挡板靠近地面的一侧与所述进气内腔壁或者所述排气内腔壁留有第一间隙。
[0009]优选地，所述第二挡板靠近所述第一挡板的一侧设有齿状结构。
[0010]优选地，所述分离组件还包括第三挡板，所述第三挡板靠近地面的一侧与所述回油口的开口正对，且所述第三挡板远离地面的一侧与所述进气内腔壁或者所述排气内腔壁留有第二间隙。
[0011 ] 优选地，所述第三挡板位于所述回油口的纵截面。
[0012]优选地，所述排气腔沿其腔体通道设有两个所述分离组件。
[0013]优选地，所述排气腔的两个所述分离组件分别为第一分离组件和第二分离组件，且所述第一分离组件较所述第二分离组件靠近所述油气分离系统入口 ；所述第一分离组件的第一通孔的总面积等于所述第二分离组件的第二通孔的总面积。
[0014]本发明还提供上述油气分离结构的设计方法，包括:
[0015]步骤S1:测试曲轴箱压力PO，窜气量Q ;计算第一分离组件的第一压力Pl和第二分离组件的第二压力P2;
[0016]步骤S2:设置所述第一通孔与所述第二通孔均为圆孔，所述第一通孔的直径为预设值d，所述第二通孔的直径为(d-0.2)，且设置直径间隔值为δ ;
[0017]步骤S3:设置所述第一通孔的个数为nl ;
[0018]步骤S4:计算所述第二通孔的个数n2 ;
[0019]步骤S5:利用流体力学软件对油气分离系统的内流场进行CFD计算，边界条件为曲轴箱压力PO，流量为窜气量Q ;计算此时的第一油气分离组件的第三压力P3，第二油气分离组件的第四压力P4;
[0020]步骤S6:比较所述第三压力P3是否大于所述第一压力Pl ;所述第四压力P4是否大于所述第二压力P2，若二者均为是，计算第一通孔的总面积L，执行步骤S8 ;若有一者为否，执行步骤S7;
[0021]步骤S7:nl = nl-1，并返回步骤S4 ;
[0022]步骤S8:利用符合所述第一通孔的直径d、所述第二通孔的直径(d-0.2)、所述第一通孔的个数nl、所述第二通孔的个数n2的所述第一油气分离组件、所述第二油气分离组件进行活塞窜气的含油量试验，测得活塞窜气的含油量；
[0023]步骤S9:若所述含油量不小于期望值，执行步骤SlO ;若所述含油量小于所述期望值，执行步骤S12 ;
[0024]步骤SlO:第一通孔的直径d = d- δ ；
[0025]步骤Sll:第一通孔的总面积L不变，计算第一通孔的个数nl、第二通孔的个数n2，并返回步骤S8 ；
[0026]步骤S12:所述第一通孔的直径=d，所述第二通孔的直径=d-0.2，所述第一通孔的个数=nl ;所述第二通孔的个数=n2。
[0027]优选地，所述进气腔的分离组件的通孔的直径等于所述第一通孔的直径，所述进气腔的分离组件的通孔的个数等于所述第一通孔的个数。
[0028]本发明的有益效果在于:
[0029]本发明通过设置第一挡板，当活塞窜气穿过时，气体仅能够从第一挡板的通孔通过，其携带的油滴在通孔处互相撞击，能聚集成较大的油滴，较大的油滴由于其质量较大，绕过挡板时由于其较大的离心力而更易从窜气中分离出来，更易沉积到排气腔或者进气腔靠近地面的一侧，从而使进入气缸的活塞窜气中的油滴量减小，降低“烧机油”的概率，减少燃烧室的积碳，保证怠速的稳定性，提供充足的动力，保护引擎，提高整车的性能和驾驶的安全性。
【附图说明】
[0030]图1是本发明所提供的油气分离结构一种【具体实施方式】的示意图；
[0031]图2是本发明所提供的油气分离结构一种【具体实施方式】分离组件的结构示意图。
[0032]附图标记:
[0033]在图1-图2中:
[0034]1、护罩本体，2、进气底板，3、排气底板，4、第一分离组件，5、第二分离组件，6、第三分离组件，7、油气分离系统入口，8、第一挡板，9、第二挡板，10、第三挡板，11、回油口。
【具体实施方式】
[0035]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0036]请参考图1-图2，在一种【具体实施方式】中，本发明所提供的油气分离结构，包括分离组件、分别设于分离组件的两侧的油气分离系统入口和油气分离系统出口 ；分离组件包括第一挡板8和回油口 11，第一挡板8设有若干个通孔，且其周边与进气腔的进气内腔壁或者排气腔的排气内腔壁完全贴合；回油口 11设于第一挡板8远离油气分离系统入口的一侧。
[0037]上述实施例通过设置第一挡板8，当活塞窜气穿过时，气体仅能够从第一挡板8的通孔通过，其携带的油滴在通孔处互相撞击，能聚集成较大的油滴，较大的油滴由于其质量较大，绕过挡板时由于其较大的离心力而更易从窜气中分离出来，更易沉积到排气腔或者进气腔靠近地面的一侧，从而使进入气缸的活塞窜气中的油滴量减小，降低“烧机油”的概率，减少燃烧室的积碳，保证怠速的稳定性，提供充足的动力，保护引擎，提高整车的性能和驾驶的安全性。
[0038]发动机的缸盖护罩包括护罩本体1、进气底板2和排气底板3，护罩本体I与进气底板2形成进气腔，与排气底板3形成排气腔。缸盖护罩安装于发动机缸体，回油口 11的高度尺寸根据护罩本体I与发动机缸体的空间设置。
[0039]油气分离结构分别设于进气腔与排气腔，在低负荷时，由于进气歧管的负压较大，活塞窜气均从进气腔进行油气分离；在中高负荷时，由于增压的作用，进气歧管为正压力，活塞窜气均从排气腔进行油气分离。进气腔的回油口 11通常设于进气底板2，且伸向发动机缸体；排气腔的回油口 11设于排气底板3，且伸向发动机缸体；回油口 11与排气底板3或者进气底板2可以为一体成型，也可以为二者分别加工，通过焊接、铆接或者螺钉连接的方式连接为一体，优选二者一体加工成型，即排气腔的回油口 11与排气底板3 —体加工成型，进气腔的回油口 11与进气底板一体加工成型，提高二者的连接强度。
[0040]进气腔的第一挡板8的周边封闭进气腔的通道，排气腔的第一挡板8的周边封闭排气腔的通道。第一挡板8与进气腔或者排气腔的连接方式可以为镶嵌、卡接或者焊接、铆接等方式，优选焊接，方便加工和装配。
[0041]优选第一挡板8的厚度为8mm，具有一定厚度的挡板能够使活塞窜气通过通孔时更易发生碰撞。当然也可以为其他尺寸，如5mm或者10mm，但是厚度太小油滴的碰撞概率太小，厚度太大，油滴碰撞形成较大的油滴后又无法尽快冲出通孔，易造成堵塞。
[0042]通孔可以为圆孔，或者方孔，也可以为其它异型孔，优选圆孔，方便加工。
[0043]通孔分布于第一挡板8远离地面的一侧。由于气体通常较轻，远离地面的一侧设置通孔，有利于气体的通过；且在远离地面的一侧设置通孔，使气体在此区域聚集，更易发生碰撞，有利于形成较大的油滴，以起到更好地油气分离。通孔也可以分布于整个第一挡板8，或者仅分布于靠近地面的一侧
[0044]第一挡板8与回油口 11之间还设有第二挡板9，第二挡板9靠近地面的一侧与进气内腔壁或者排气内腔壁留有第一间隙。增加第二挡板9能够使活塞窜气中的油滴与其发生碰撞，将气体与油滴分离，进一步降低活塞窜气中的油滴；且在靠近地面的一侧设置第一间隙，使分离后的气体能够由此通过。
[0045]通过第一挡板8和/或第二挡板9分离的油滴最后沉积到进气底板或者排气底板，最终通过回油口 11流入油底壳，进行再次利用，节省能源。
[0046]第二挡板9靠近第一挡板8的一侧设有齿状结构。齿状结构能够进一步增大第二挡板9的吸附面积，使活塞窜气中的油滴更容易被吸附出来，起到更好地油气分离作用。第二挡板9的表面可以为光滑面，也可以为其它结构，如波浪结构，或者无规则的凸起与凹坑结构。
[0047]第二挡板9的厚度为2mm，齿形结构的齿形高度为4mm，齿形宽度与圆孔的直径相同，以起到进一步阻碍油滴的目的。
[0048]第二挡板靠近地面的一侧与进气底板2或者排气底板3沿垂直于地面方向的尺寸为 8.5mmο<