一种插板式发动机油气分离器

1.本发明属于发动机油气分离器技术领域，具体是一种插板式发动机油气分离器。


背景技术：

2.在发动机工作时气缸内的燃气会从燃烧室活塞环泄露至曲轴箱，曲轴箱与大气连通，若混有机油颗粒的废气直接排入大气中，会造成极大的环境污染。油气分离器影响发动机的许多内部过程，直接或间接地影响发动机排放。除此之外，还影响进气系统。机油分离不足会使增压器上碳堆积，造成功率不足，最终部件损坏。现代直喷汽油机中，进气阀上的沉积物会导致进气量的不足，这些因素决定了对曲轴箱通风中油气分离器效率的高要求。
3.传统油气分离器主要分为三种，旋风式、挡板式和过滤式，这三种油气分离器均有各自的缺点，分离效率不高、分离结构不稳定、压力损失过大等，单一设计结构很难满足发动机排放要求，很难保证高窜气量下的油气分离效率。文献《曲轴箱通风系统机油消耗试验与改进设计》中，对某款油气分离器进行了改进，优化了其在低转速下的分离效率，但对高转速下的分离效率提升并不明显。文献《六缸柴油机迷宫式油气分离器影响因素及性能提升研究》中，对某挡板式油气分离器进行了优化，优化了其分离效率，但在高转速高窜气量下油气分离器会产生较大的压力损失。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种插板式发动机油气分离器。
5.本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种插板式发动机油气分离器，其特征在于，该油气分离器包括外壳、进气接头、出气接头、回油结构、粗分离组件、精分离组件和下挡板；
6.外壳内设置有腔体结构，下挡板设置于外壳内的腔体结构的中部，将腔体结构分为上部的分离区域和下部的储油区域；
7.分离区域内按照油气混合气的流向依次设置有粗分离组件和精分离组件；进气接头密封连接于外壳上，位于粗分离组件一侧，与分离区域连通；出气接头密封连接于外壳上，位于精分离组件一侧，与分离区域连通；粗分离组件和精分离组件的两端分别连接于外壳内的顶部和下挡板中；下挡板中开有回油孔，实现分离区域和储油区域的连通；
8.回油结构设置于储油区域的回油口处，包括回油螺母和回油接头；回油螺母内部设置有凸型腔；回油螺母的底端开有螺母开槽；螺母开槽与凸型腔连通；回油接头内开有轴向通孔；回油接头的上部中，顶部外侧与凸型腔的小截面腔体内壁连接，底部外侧与回油口的内壁密封连接，中部开有接头穿孔；接头穿孔的两端分别与凸型腔和回油接头内部的轴向通孔连通。
9.与现有技术相比，本发明有益效果在于：
10.(1)本发明通过粗分离组件和精分离组件的组合使用，在提供高分离效率的同时
减小压力损失，最大程度地提高油气分离效率，特别是高转速高窜气量下的分离效率。
11.(2)本发明的回油结构中，螺母开槽与接头穿孔的位置通过高度差形成重力效应，可以有效的减小曲轴箱窜气给回油带来的影响，当机油重力大于窜气压力时机油回流到曲轴箱中，防止曲轴箱窜气倒吸入油气分离器中，解决其所带来的回油不畅问题。
12.(3)通过可更换的粗分离组件和精分离组件，使得本发明可以适用于多种不同排量的发动机，在发动机不同窜气量下，油气分离器均具有很高的分离效率。
附图说明
13.图1为本发明的整体结构立体示意图；
14.图2为本发明的整体结构剖面视图；
15.图3为本发明的粗分离孔板的粗分离孔的交错设置方式示意图；其中，实线圆表示本层粗分离孔板上的粗分离孔，虚线圆表示上层或下层粗分离孔板上的粗分离孔；
16.图4为本发明的粗分离孔采用冲压孔的剖面视图；
17.图5为本发明的粗分离孔采用射流孔的剖面视图；
18.图6为本发明的滤芯固定骨架和压片的装配示意图；
19.图7为本发明的回油结构的安装示意图；
20.图8为本发明的回油螺母的断面图；
21.图9为本发明的回油接头的立体结构图。
22.图中：外壳1、进气接头2、粗分离孔板3、出气接头4、连接螺栓5、滤芯固定骨架6、精分离滤芯7、压片8、上挡板9、下挡板10、回油螺母11、回油接头12；
23.分离区域101、储油区域102、盒体103、盖体104；粗分离孔301；通孔601；回油孔1001；螺母开槽1101、凸型腔1102；接头穿孔1201、大径通孔1202、接头法兰1203、变径缩孔1204、小径通孔1205。
具体实施方式
24.下面给出本发明的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本发明，不限制本技术权利要求的保护范围。
25.本发明提供了一种插板式发动机油气分离器(简称油气分离器)，其特征在于，该油气分离器包括外壳1、进气接头2、出气接头4、回油结构、粗分离组件、精分离组件和下挡板10；
26.外壳1内设置有腔体结构，下挡板10设置于外壳1内的腔体结构的中部，将腔体结构分为上部的分离区域101和下部的储油区域102；
27.分离区域101内按照油气混合气的流向依次设置有粗分离组件和精分离组件；粗分离组件和精分离组件的两端分别可拆卸式插接于外壳1内的顶部和下挡板10的卡槽中；进气接头2密封连接于外壳1上，位于粗分离组件一侧，与分离区域101连通；出气接头4密封连接于外壳1上，位于精分离组件一侧，与分离区域101连通；油气混合气从进气接头2进入油气分离器，经过粗分离组件和精分离组件分离后，窜气从出气接头4排出；下挡板10中开有回油孔1001，在分离区域101分离的机油通过回油孔1001流入储油区域102中；实现分离区域101和储油区域102的连通；
28.回油结构设置于储油区域102的回油口处，包括密封连接在回油口中的、贯穿回油口的回油接头12以及与回油接头12配合连接的、设置于储油区域102内部的回油螺母11；回油螺母11内部设置有凸型腔1102；回油螺母11的底端沿周向均匀开有若干个长方形的螺母开槽1101；螺母开槽1101与凸型腔1102连通；回油接头12内开有轴向通孔；接头法兰1203的上方即回油接头12的上部中，顶部外侧与凸型腔1102上部的小截面腔体内壁可拆卸连接，底部外侧与回油口的内壁可拆卸密封连接，中部沿周向均匀开有若干个接头穿孔1201；接头穿孔1201的两端分别与凸型腔1102和回油接头12内部的轴向通孔连通。
29.优选地，所述粗分离组件由若干块等间距布置的粗分离孔板3(1～7块)组成；每块粗分离孔板3的两端分别可拆卸式插接于外壳1内的顶部和下挡板10的卡槽中，垂直于进气方向；每块粗分离孔板3上均开有阵列布置的粗分离孔301；相邻两块粗分离孔板3上的粗分离孔301交错设置；间隔一块粗分离孔板3的两块粗分离孔板3的粗分离孔位置完全相同。
30.对分离效率要求较高，但压力损失要求低，可以增加粗分离孔板3的数量；对压力损失要求较高，但分离效率要求较低，可以减少粗分离孔板3的数量。本实施例中，综合评估压力损失和分离效率，粗分离组件由顺次连接的三块粗分离孔板3组成，具体为粗分离孔板一、粗分离孔板二和粗分离孔板三；粗分离孔板一上阵列布置有48个粗分离孔301，8行6列；粗分离孔板二上阵列布置有42个粗分离孔301，7行6列；粗分离孔板三上阵列布置有48个粗分离孔301，8行6列。
31.优选地，所述粗分离孔301为冲压孔(如图4所示)或射流孔(如图5所示)，可以有效分离直径在1～10μm的油滴；当需要控制成本，简化工艺时，采用冲压孔，有效解决分离机油二次混合问题；当追求更优效果时，采用射流孔，射流孔通过变径缩孔的方式实现加速通过油气混合气的作用，能有效提高油气混合气撞击下一个粗分离孔板的速度，进一步地提高分离效率。
32.优选地，所述精分离组件包括滤芯固定骨架6、精分离滤芯7和压片8；滤芯固定骨架6的两端分别可拆卸式插接于外壳1内的顶部和下挡板10的卡槽中；精分离滤芯7设置于滤芯固定骨架6和压片8形成的空间中，垂直于进气方向；通过上下各两个连接螺栓5将压片8可拆卸式螺纹连接于固定骨架6上，方便拆卸和更换精分离滤芯7；滤芯固定骨架6的底部开有通孔601，与回油孔1001连通，有利于精分离滤芯7过滤油滴后的回油。当发动机震动时，精分离滤芯7两端被固定则不会出现精分离滤芯7自身振动幅度增大的问题，油液不会在精分离滤芯7振动的时候被甩出，从而提高了油气分离效率。安装时，先将精分离滤芯7放入滤芯固定骨架6中，之后将压片8盖于精分离滤芯7上并通过连接螺栓5将上述三部分连接；当用户需要更换精分离滤芯7时，只需旋开连接螺栓5，取下压片8，即可更换精分离滤芯7。
33.优选地，精分离滤芯7采用无纺布或毛毡，可以在精分离滤芯7的两面包覆不锈钢丝网，使用不锈钢丝网可以避免油滴凝聚在精分离滤芯7的表面，具有自净效果，可以免除更换维护精分离滤芯7。安装时，先将不锈钢丝网放入滤芯固定骨架6中，再放入精分离滤芯7，再放入不锈钢丝网，之后将压片8盖于不锈钢丝网上并通过连接螺栓5将上述五部分连接。
34.优选地，精分离组件还可以采用不锈钢丝网烧结件或者泡沫铜、泡沫镍、泡沫铝等多孔介质材料，取代滤芯固定骨架6、精分离滤芯7和压片8。
35.优选地，在满足规定的压降要求时，精分离滤芯7可以间隔设置多层，滤芯孔径依次减小，能有效提高分离效率。
36.优选地，在储油区域102中可以加入无纺布、毛毡、钢丝网线等过滤填充物，有效地净化机油中混入的杂质，实现聚油效果，进一步地防止曲轴箱窜气倒吸入油气分离器中。
37.优选地，回油孔1001的上半部分的直径大于下半部分的直径，这样设计更有利于回油。
38.优选地，回油接头12内部的轴向通孔由从上至下依次连通的大径通孔1202、变径缩孔1204和小径通孔1205构成；大径通孔1202与接头穿孔1201连通，小径通孔1205与曲轴箱连通。变径缩孔1204可以增加回流机油与窜气的接触面积，从而减小压力，使回油更加顺畅。
39.优选地，回油接头12的上部中的顶部外侧设置有外螺纹，凸型腔1102上部的小截面腔体内壁设置有内螺纹，两者螺纹连接。
40.优选地，回油接头12的上部中的底部外侧设置有外螺纹，回油口的内壁设置有内螺纹，两者螺纹连接。
41.优选地，回油接头12的中部设置有接头法兰1203，用于安装定位。接头法兰1203与回油口的底部之间设置有垫片，用于密封。
42.优选地，储油区域102为凹型腔体结构，该结构有利于分离后的机油快速聚集。
43.优选地，该油气分离器还包括上挡板9；上挡板9设置于外壳1内的腔体结构的顶部，设置有插孔；粗分离组件和精分离组件的两端分别可拆卸式插接于上挡板9和下挡板10的卡槽中。
44.优选地，上挡板9和下挡板10均焊接固定或可拆卸式卡接、螺纹连接或插接于外壳1内。
45.优选地，进气接头2和出气接头4位于分离区域101的中上部，防止回油结构失效，导致储油区域102中的机油上升至分离区域101中，产生的机油堵塞接头通气的问题。
46.优选地，所述外壳1由螺栓密封连接的盒体103与盖体104组成；盖体104上设置有左右对称的四个耳吊，耳吊上开有螺纹孔，用于油气分离器与机体的安装固定；进气接头2的外螺纹与盒体103的内螺纹孔通过螺纹可拆卸式固定连接，并通过垫片的方式进行密封，也可以采用焊接的方式固定连接在盒体103上；出气接头4的外螺纹与盒体103的内螺纹孔通过螺纹可拆卸式固定连接，并通过垫片的方式进行密封，也可以采用焊接的方式固定连接在盒体103上。
47.本发明的工作原理和工作流程是：
48.油气混合气通过进气接头2进入分离区域101，撞击粗分离孔板一，油气混合气穿过粗分离孔板一上的粗分离孔301，继续撞击粗分离孔板二，油气混合气穿过粗分离孔板二上的粗分离孔301，继续撞击粗分离孔板三，油气混合气穿过粗分离孔板三上的粗分离孔301，完成粗分离，得到含微量机油的混合气；然后含微量机油的混合气穿过精分离滤芯7，完成机油与混合气的精分离，分离后的窜气通过出气接头4排出；
49.在上述撞击过程中，分离出的机油油滴会在重力的作用下沿粗分离组件和精分离组件的挡板壁面流至下挡板10，回流的机油通过回油孔1001流至储油区域102，聚集在储油区域102底部；机油在重力的作用下从回油螺母11底端的螺母开槽1101进入凸型腔1102与
回油接头12的空隙中；当聚集的机油高度未达到接头穿孔1201所在高度时，机油液面可以密封储油区域102的底部，防止曲轴箱窜气进入；当聚集的机油高度与接头穿孔1201平齐后，机油通过接头穿孔1201进入到大径通孔1202中，沿内壁面流至变径缩孔1204，之后沿小径通孔1205回流至曲轴箱。
50.本发明未述及之处适用于现有技术。