一种自适应发动机工况的旋风式油气分离器的制作方法

本发明涉及汽车发动机曲轴箱通风系统的油气分离器技术领域，尤其涉及一种自适应发动机工况的旋风式油气分离器。

背景技术：

日益严格汽车排放法规对曲轴箱排放物的控制提出了更高的要求。现行的排放法规中规定，发动机曲轴箱中窜出的气体不能直接排到大气环境中，而应通过连接管导向进气系统的适当位置，返回气缸重新燃烧，即采取闭式曲轴箱强制通风。但曲轴箱窜气中含有机油油雾，如果不对其进行有效处理，机油便会沿途黏附在进气系统的增压器叶片、中冷器壁面、进气门壁面以及喷油器机密喷嘴上，影响以上各部件的工作性能，缩短其使用寿命并降低发动机的稳定性与可靠性。另一方面，如果机油油雾进入气缸进行燃烧，极容易导致缸内积碳，使发动机微粒排放升高，增加排气后处理系统的负担，降低发动机的工作效率和使用寿命。因此，使用油气分离器对窜气中油雾进行高效分离显得十分必要。

现在市场上广泛使用的油气分离器多为迷宫式油气分离器和旋风式油气分离器两种。迷宫式油气分离器压力损失小，且成本较低，但其结构不紧凑，而且只能分离粒径较大的油雾微粒，分离效率低。旋风式油气分离器虽然可以分离更小的油雾微粒并能得到较高的油气分离效率，但是由于它是通过气流在分离器内部旋转时产生的离心力将油滴进行分离，所以总体分离效率受气体流速影响严重。车用旋风式油气分离器通常以常用工况下对应的窜气量为基础进行结构设计，但这样使得分离器在低窜气量时分离效果很差，在高窜气量下压力损失过高。发动机随着使用寿命的增加,在相同工况下串气量会增加,另外在正常运行过程中窜气量也并不是一成不变的，因而旋风式分离器的上述固有缺陷将制约在发动机全寿命和全工况范围内发挥最佳的分离性能。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种自适应发动机工况的旋风式油气分离器，能保证在高低不同的窜气量时均具有较好的分离效果，而且结构简单，具有较高的性价比。

为了实现上述目的，本发明提供一种自适应发动机工况的旋风式油气分离器，其包括：

旋风管油气分离器组件，包括旋风管机构、窜气出气机构和储油机构，所述窜气出气机构和储油机构分别安装在所述旋风管机构的上方和下方，所述旋风管机构包括多个相互连接旋风管本体，所述窜气出气机构包括多个相互连接的窜气出气口，所述旋风管本体与所述窜气出气口一一对应，其中，所述旋风管机构用于分离含有机油颗粒的窜气；所述窜气出气机构用于排出分离后的窜气，所述储油机构用于存储分离后的机油颗粒；

进气调节机构，包括主进气口、多个分出气口和调节连通机构，所述主进气口与发动机的曲轴箱相连接，多个所述分出气口分别与所述旋风管本体对应连接，所述调节连通机构用于根据所述曲轴箱的窜气气压调节所述主进气口与所述分出气口的连通数量。

根据本发明的一优选实施例：所述调节连通机构包括直线活塞和直线型气缸，所述主进气口设置在所述直线型气缸的一端，多个所述分出气口依次间隔的设置在所述直线型气缸的侧壁上，所述直线活塞滑动的设置在所述直线型气缸的内部，并与所述直线型气缸相配合，且所述直线活塞远离所述主进气口的一侧与所述直线型气缸之间还设有调节弹簧。

根据本发明的一优选实施例：所述调节连通机构包括弧形活塞、弧形气缸和涡卷弹簧，所述主进气口设置在所述弧形气缸的入口处，多个所述分出气口依次间隔的设置在所述弧形气缸的外圆周上，其中，所述涡卷弹簧的一端固定在所述弧形气缸内部中心处，其另一端与所述弧形活塞相连接，所述弧形活塞还与所述弧形气缸相配合。

根据本发明的一优选实施例：所述窜气出气机构的上方还设有一排气盖，所述排气盖上设有主排气出口，所述主排气口与多个所述窜气出气口相连通。

根据本发明的一优选实施例：每个所述窜气出气口的中心线与对应的所述旋风管本体的中心线相互共线。

根据本发明的一优选实施例：多个所述分出气口的出口端与所述旋风管的内表面相切过渡连接。

根据本发明的一优选实施例：所述储油机构包括机油槽和回油管，所述机油槽固定连接在所述旋风管本体的底部，所述回油管连接在所述机油槽的底部。

根据本发明的一优选实施例：所述旋风管机构和窜气出气机构之间、所述窜气出气机构和储油机构之间均采用螺栓固定连接。

本发明的有益效果在于：本发明可以根据发动机的不同工况和不同寿命阶段下自动适应曲轴箱的窜气量，根据窜气气量或气压的变化，利用进气调节机构调节主进气口与分出气口的连通数量，从而调节参与到油气分离工作的旋风管本体的数量，其保证了发动机在全工况和全寿命下都能达到很好的油气分离效果，符合排放法规对曲轴箱窜气提出的严苛要求，而且其结构简单，具有较高的性价比，可适用于不同型号的发动机。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的自适应发动机工况的旋风式油气分离器的结构示意图一；

图2是本发明的自适应发动机工况的旋风式油气分离器的结构示意图二；

图3是本发明的自适应发动机工况的旋风式油气分离器的爆炸图；

图4是本发明的自适应发动机工况的旋风式油气分离器的主视图；

图5是本发明的自适应发动机工况的旋风式油气分离器的左视图；

图6是图5沿B-B线的剖视图；

图7是本发明的实施例一中自适应发动机工况的旋风式油气分离器的进气调节机构的第一工作状态剖视图；

图8是本发明的实施例一中自适应发动机工况的旋风式油气分离器的进气调节机构的第二工作状态剖视图；

图9是本发明的实施例一中自适应发动机工况的旋风式油气分离器的进气调节机构的第三工作状态剖视图；

图10是本发明的实施例二中自适应发动机工况的旋风式油气分离器的进气调节机构的第一工作状态剖视图；

图11是本发明的实施例二中自适应发动机工况的旋风式油气分离器的进气调节机构的第二工作状态剖视图；

图12是本发明的实施例二中自适应发动机工况的旋风式油气分离器的进气调节机构的第三工作状态剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

参阅图1-6所示，本发明的自适应发动机工况的旋风式油气分离器，其包括：

旋风管油气分离器组件，包括旋风管机构1、窜气出气机构2和储油机构3，窜气出气机构2和储油机构3分别安装在旋风管机构2的上方和下方，旋风管机构1包括多个相互连接旋风管本体11，窜气出气机构2包括多个相互连接的窜气出气口21，旋风管本体11与窜气出气口21一一对应，其中，旋风管机构1用于分离含有机油颗粒的窜气；窜气出气机构2用于排出分离后的窜气，储油机构3用于存储分离后的机油颗粒；在本发明中，储油机构3包括机油槽31和回油管32，机油槽31固定连接在旋风管本体11的底部，回油管32连接在机油槽31的底部。窜气出气机构2的上方还设有一排气盖22，排气盖22上设有主排气出口23，主排气口23与多个窜气出气口21相连通。

进气调节机构4，包括主进气口41、多个分出气口42和调节连通机构43，主进气口41与发动机的曲轴箱相连接，多个分出气口42分别与旋风管本体11对应连接，调节连通机构43用于根据曲轴箱的窜气气压调节主进气口41与分出气口42的连通数量。

本发明可以根据发动机的不同工况和不同寿命阶段下自动适应曲轴箱的窜气量，根据窜气气量或气压的变化，利用进气调节机构4调节主进气口41与分出气口42的连通数量，从而调节参与到油气分离工作的旋风管本体11的数量，其保证了发动机在全工况和全寿命下都能达到很好的油气分离效果，符合排放法规对曲轴箱窜气提出的严苛要求，而且其结构简单，具有较高的性价比，可适用于不同型号的发动机。

参阅图7-9所示，在本发明的第一个实施例中，调节连通机构43包括直线活塞431和直线型气缸432，主进气口41设置在直线型气缸432的一端，多个分出气口42依次间隔的设置在直线型气缸432的侧壁上，直线活塞431滑动的设置在直线型气缸432的内部，并与直线型气缸432相配合，且直线活塞431远离主进气口41的一侧与直线型气缸432之间还设有调节弹簧433。

在本发明的第一个实施例中，以三个旋风管本体11为例，设定发动机的曲轴箱不同的窜气气压分别为P1，P2和P3，对应调节弹簧433的压缩量分别为L1，L2和L3，满足P1<P2<P3，L1<L2<L3，本发明的具体工作过程如下：

旋风式油气分离器工作时，曲轴箱中的窜气通过主进气口41进入到直线型气缸432中，当曲轴箱窜气的气压为P1时，调节弹簧433压缩量为L1，此时调节弹簧433作用在直线活塞431上的弹力和主进气口41处的窜气作用在直线活塞431上压力达到平衡，使得直线活塞431稳定在如图7所示的第一工作位置，此时，窜气通过主进气口41后仅经过第一个分出气口42A进入到第一个旋风管本体11A中，在旋风管本体11A中，含有机油颗粒的窜气在高速旋转的过程中，机油颗粒被甩在旋风管本体11A内表面上，并在重力的作用下流入到储油机构3的机油槽31内，再通过回油管32回流至曲轴箱油底壳中；分离出机油的窜气会通过窜气出气口21向上流入到排气盖22中，再通过主排气口23进入到发动机的燃烧室内进行燃烧；

当曲轴箱中的窜气压力增大到P2时，调节弹簧433提供的弹力不足以平衡主进气口41处的窜气作用在直线活塞431上压力，使得直线活塞431向右运动，当调节弹簧433的压缩量达到L2时，此时调节弹簧433作用在直线活塞431上的弹力和主进气口41处的窜气作用在直线活塞431上压力再次达到平衡，使得直线活塞431稳定在如图8所示的第二工作位置，此时，窜气不仅通过第一个分出气口42A进入到第一个旋风管本体11A中，还可以通过第二个分出气口42B进入到第二个旋风管本体11B中，此时有两个旋风管本体参与到油气分离的工作工程中，提高了油气分离的效率；之后的工作过程与在工作位置一时的相同，不再赘述。

当曲轴箱中的窜气压力继续增大到P3时，直线活塞431继续向右运动，当调节弹簧433的压缩量达到L3时，此时调节弹簧433作用在直线活塞431上的弹力和主进气口41处的窜气作用在直线活塞431上压力再次达到平衡，使得直线活塞431稳定在如图9所示的第三工作位置，此时，窜气可以分别通过第一个分出气口42A、第二个分出气口42B和第三个分出气口42C进入到第一个旋风管本体11A、第二个旋风管本体11B和第三个旋风管本体11C中，此时三个旋风管本体都参与到了油气分离的工作中，保证了在窜气量达到最大时，依然可以达到很好的分离效果。

参阅图10-12所示，在本发明的第二个实施例中，调节连通机构43包括弧形活塞4310、弧形气缸4320和涡卷弹簧4330，主进气口41设置在弧形气缸4310的入口处，多个分出气口42依次间隔的设置在弧形气缸4310的外圆周上，其中，涡卷弹簧4330的一端固定在弧形气缸4320内部中心处，其另一端与弧形活塞4310相连接，弧形活塞4310还与弧形气缸4320相配合。

在本发明的第二个实施例中，依旧以三个旋风管本体11为例，设定曲轴箱不同的窜气量的气压分别为P1，P2和P3，满足P1<P2<P3，本发明的具体工作过程如下：

曲轴箱中的窜气经主进气口41进入到弧形气缸4320中，当窜气压力为P1时，作用在弧形活塞4310上的窜气压力和涡卷弹簧4330的弹力达到平衡，使得弧形活塞4310稳定在如图10的第一工作位置，此时第一个旋风管本体11A参与油气分离工作，之后的工作过程与第一实施方式相同，不再赘述；当窜气压力增加到P2时，作用在弧形活塞4310上的窜气压力推动弧形活塞4310以中心线为转轴在弧形气缸4320内转动，当达到如图11所示的第二工作位置时，作用在弧形活塞4310上的窜气压力和涡卷弹簧4330的弹力达到平衡，此时第一个旋风管本体11A和第二个旋风管本体11B参与油气分离工作；当窜气压力达到最大为P3时，弧形活塞4310在弧形气缸4320内继续转动，当达到如图12所示的第三工作位置时，作用在弧形活塞4310上的窜气压力和涡卷弹簧4330的弹力达到平衡，此时第一个旋风管本体11A、第二个旋风管本体11B和第二个旋风管本体11C都参与到油气分离的工作中，保证了最大窜气量是的油气分离效果。

较佳的，为了形成均匀稳定的出气气流，防止对旋风管本体11的窜气分离过程造成影响，每个窜气出气口21的中心线与对应的旋风管本体11的中心线相互共线。以及，为了形成较为强烈的高速旋转气流，便于有机油颗粒的窜气分离，多个分出气口42的出口端与旋风管本体11的内表面相切过渡连接。

优选的，为了方便安装和拆卸，旋风管机构1和窜气出气机构2之间、窜气出气机构3和储油机构4之间均采用螺栓固定连接。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。