带有喷射增强撞击的气油分离器及其相关方法
【专利说明】带有喷射増强撞击的气油分离器及其相关方法
[0001] 与相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2013年3月28日提交的申请序列号为61/806,040的美国临时专 利的利益和优先权，其通过全部引用被包含于此。
技术领域
[0003] 本发明涉及在曲轴箱通风系统中使用的气油分离器及其它气液分离应用中用于 惯性撞击的系统和方法。
【背景技术】
[0004] 惯性气液分离器从气液流移除并聚结液体粒子。在曲轴箱通风应用中，希望从发 动机的曲轴箱排出燃烧窜气。未经处理的这些气体含有油雾和油烟形式的微粒物质。因此 存在着控制污染物的浓度的需求，特别是在如果窜气将再循环回到发动机的进气系统的情 况下。油雾滴一般直径小于5微米，因此难以使用常规的纤维性过滤介质来去除同时保持 低流阻作为介质收集并充满油和污染物。
[0005] 曲轴箱通风应用中的气液分离器可用作气油分离器。气油分离器包括一个外壳， 该外壳具有用于从发动机曲轴箱接收气油流的入口，和用于向例如空气进气歧管排放空气 流的出口。外壳中的喷嘴结构具有多个喷嘴（孔）接收来自所述入口的气油流，并通过喷 嘴加速气油流。外壳中的惯性撞击器在加速气油流的路径上，并且导致气油流急剧的方向 变化。急剧的方向变化导致油粒子从空气中分离。
[0006] 美国专利6290738公开了一种惯性气液分离器，包括一个外壳，该外壳具有一个 用于接收气液流的入口和一个用于排放气流的出口。外壳中的喷嘴结构具有多个喷嘴来接 收来自入口的气液流，并通过喷嘴加速气液流。外壳中在加速气液流路径上的惯性收集器 在此导致急剧的方向变化，并且在优选形式中具有粗糙的多孔收集表面（收集介质），该收 集表面比起光滑无孔撞击器冲击表面，使更小尺寸的液体粒子从气液流发生液体粒子分离 并且没有后者的锐截止尺寸，以提高整体分离效率，包括用于更小的液体粒子。提供了各种 外壳构造和几何形状。
[0007] 美国专利7699029公开了一种用于内燃机的曲轴箱通风系统，具有喷射栗，该喷 射栗从气/油分离器的油出口抽吸清除的分离的油并将其向曲轴箱栗送。喷射栗供应栗送 压力，该栗送压力大于压力较高的曲轴箱和低压油出口之间的压力差，以克服这样的压力 差以及由此导致的回流趋势，而是使从油出口抽吸清除的分离的油并将其向曲轴箱栗送。
[0008] 美国专利7870850公开了一种用于内燃机的曲轴箱通风系统，具有喷射栗从气/ 油分离器的油出口抽吸清除的分离的油并将其向曲轴箱栗送。
[0009] 美国专利8202339公开了一种惯性气液撞击分离器，包括一个具有撞击表面的惯 性撞击收集器，撞击表面相对于轴向加速流对角延伸，该表面优选为一个圆锥体，该圆锥体 具有轴向面对加速喷嘴并与加速喷嘴轴向对齐的导向尖端。在进一步的方面，第一和第二 惯性撞击收集器串联设置，在第一惯性撞击收集器中具有孔口，为第二惯性撞击收集器提 供喷嘴。通过减小停滞区域的范围，以从一个窄带粒度范围改变到更宽的频带范围并移动 截止尺寸来提供改进的性能。惯性气液撞击分离器具有聚结介质的穿孔层，该聚结介质具 有气液流流过的至少一个孔。通过增强流入介质补丁的渗透力，并由此通过拦截，碰撞和扩 散增强粒子捕获而改进性能。
[0010] 美国专利8191537公开了一种用于内燃机的曲轴箱通风系统，包括分离器和放大 器，放大器通过分离器增加沿流动路径的至少一路流量和压力，以提供更高的分离效率。
【发明内容】
[0011] 第一实施方式涉及一种气液分离器。气液分离器包括具有用于接收气液流的入口 的外壳，和由外壳支撑并位于所述入口下游的撞击器喷嘴板，所述撞击器喷嘴板接收气液 流。撞击器喷嘴延伸穿过撞击器喷嘴板，并提供一个通道供气液流通过撞击器喷嘴板，从而 当气液流通过撞击器喷嘴板时产生撞击器喷嘴上游端和撞击器喷嘴下游端之间的压力差。 加压气体喷嘴喷射高速气流进入气液流，从而减小压力差。
[0012] 另一实施方式涉及用于增强惯性气液分离器中液体粒子收集的方法和系统。在该 方法和系统中，与液体粒子混合的气体的第一流通过撞击器喷嘴在收集介质接收并引导， 从而当第一流通过撞击器喷嘴时，在撞击器喷嘴的上游端和撞击器喷嘴的下游端之间产生 的压力差。随后在该方法和系统中，气体的第二流注射到所述第一流，以减小压力差，并在 收集介质引导第一流时提高液体粒子的速度。
[0013] 另一实施方式涉及一种气液分离器。该气液分离器包括一个撞击器喷嘴，该撞击 器喷嘴接收气液流并提供一个通道用于气液流通过撞击器喷嘴，从而当气液流通过撞击器 喷嘴板时，在撞击器喷嘴的上游端和撞击器喷嘴的下游端之间产生压力差。气液分离器还 包括围绕所述撞击器喷嘴的气室，该气室为撞击器喷嘴提供加压空气流。气液分离器包括 一个喷气嘴，该喷气嘴将加压空气流喷射进入通道。
[0014] 本
【发明内容】
用以选择介绍一些在以下【具体实施方式】中将被进一步描述的概念。本
【发明内容】
并不旨在标识所要求保护的主题的关键或必要特征，也不旨在用作帮助限制所要 求保护的主题范围。
【附图说明】
[0015] 图1示出了根据示例性实施方式的用于曲轴箱通风（"CV"）系统的气液分离器的 中央喷射系统的剖面图。
[0016] 图2示出了图1的中央喷射系统的另一剖面图。
[0017] 图3示出了在外壳内的图1的中央喷射系统的立体图。
[0018] 图4示出了根据示例性实施方式的包含各种用于CV系统的气液分离器的边界条 件的中央喷射系统的剖面图。
[0019] 图5至图13示出了图4中央喷射系统的各种实施例的计算流体动力学（CFD)建 模结果。
[0020] 图14示出了根据示例性实施方式用于CV系统的气液分离器的环喷射系统的剖面 图。
[0021] 图15不出了图14中环喷射系统的加压气体喷嘴的剖视图。
[0022] 图16至图18图示出了图14环喷射系统的CFD建模结果。
【具体实施方式】
[0023] 在本说明书中，使用某些术语为了简洁，明了和便于理解。从中没有隐含超出现有 技术要求的不必要的限制，因为这些术语仅是用于描述性的目的并且旨在被广义地解释。 本文描述的不同的系统和方法可以单独使用或与其它系统和方法结合使用。各种等同方 案，替代方案和修改都可能在所附权利要求的范围之内。在所附权利要求的每个限制中，只 要术语"方法"或"步骤"明确记载在各自的限制中，则所附权利要求中的限制目的在于调 用《美国法典》第35卷第112节（35U.S.C. § 112)第六段的解释。
[0024] 本文公开了气液分离器以及与其相关的方法和系统。所述气液分离器以及与其相 关的方法和系统可以基于以下定义进一步描述。
[0025] 除非另有规定或根据上下文说明，术语"一"，"一个"，和"该"的意思是"一个或多 个"或"至少一个"。例如，"喷嘴"应被解释为指"一个或多个喷嘴"。
[0026] 如本文所用，"约"，"近似"，"基本上"，和"显著"将被所属领域的普通技术人员理 解，且在一定程度上会因为它们所使用的上下文而有所不同。如果有术语的使用对于本领 域的普通技术人员不清楚，考虑到其被使用的上下文，"大约"和"近似"将意味着加或减小 于该特定项的1〇%，"基本上"和"显著"将意味着加或减大于该特定项的10%。
[0027] 如本文所用，术语"包含"和"包括"与术语"包含"和"包括"具有相同的含义。
[0028] 本公开内容将气压驱动栗喷嘴或可选的康达效应喷嘴与气油分离器中的撞击器 喷嘴进行结合，用于从内燃机曲轴箱的窜气中分离出油，或一般用于从气体中分离液体喷 雾。这种组合提