一种具备流通截面全程可变功能的油气分离结构的制作方法

1.本实用新型涉及车辆发动机领域，具体涉及一种具备流通截面全程可变功能的油气分离结构。


背景技术：

2.在发动机工作时，燃烧室的高压可燃混合气体和已燃气体，或多或少会通过活塞组与气缸之间的间隙漏入曲轴箱内，造成窜气。窜气的成分为未燃的燃油气、水蒸气和废气等，这会稀释机油，降低机油的使用性能，加速机油的氧化、变质。机油混合其他杂质容易阻塞油路；废气中的酸性气体混入润滑系统，会导致发动机零件的腐蚀和加速磨损；窜气还会使曲轴箱压力过高而破坏曲轴箱的密封，使机油渗漏，因此现在汽车设计中都会采用曲轴箱通风系统设计来解决上述问题。油气分离器作为曲轴箱通风系统中的关键部分，它的作用就是将曲轴箱排放物中的机油从混合气体中分离出来，使其回到油底壳，避免车辆出现“烧机油”现象而导致燃烧室积碳增加、怠速不稳、尾气排放超标等不良后果。
3.目前，常见的大多数曲轴箱通风系统都采用在气门室罩盖中布置被动式油气分离器的结构，该结构缺点是，随着发动机转速的不同，窜气量也随之改变：由流体力学原理可知，窜气量越高，流速越快，气门室罩盖内部的压力损失越大，导致气门室罩盖进出口端的压差越大；根据帕斯卡“裂桶”实验，液体内部压力与高度有关，所以若压差过大，所需的回油高度也就越高，往往越容易导致回油不畅，气体流动时易携带机油进入发动机，影响分离效率，另一方面，压差过大也会影响曲轴箱的内部压力，这种情况在大排量发动机上最容易显现。
4.因此，实有必要开发一种具备流通截面全程可变功能的油气分离结构，用以解决上述技术问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的实施例提供了一种具备流通截面全程可变功能的油气分离结构，可以使气门室罩盖进出口端的压差处于一定的设定范围内，从而解决因气门室罩盖进出口端的压差过大而影响油气分离效率的技术问题。
6.本实用新型实施例提供的一种具备流通截面全程可变功能的油气分离结构，包括：
7.气门室罩盖，所述气门室罩盖内形成有油气分离通道，所述油气分离通道的出气端形成有回油槽；
8.撞击器，所述撞击器安装在所述油气分离通道内，撞击器内形成有与所述油气分离通道及所述回油槽流体连通的撞击腔；以及
9.压力调节阀，所述压力调节阀包括阀座和阀体；所述阀座安装在所述撞击腔内，阀座内形成有用于容纳所述阀体的调节腔；所述调节腔设有进气口和出气口，所述进气口连通至所述油气分离通道的进气端，所述出气口连通至所述撞击腔；
10.所述阀体可移动地安装在所述调节腔内，并且能够在阀体前后端压差的作用下从第一位置移动至第二位置；当所述阀体处于所述第一位置时，所述阀体将所述进气口封闭；当所述阀体处于所述第二位置时，所述阀体与所述进气口之间形成有供油气混合气通过的流道，所述流道通过所述出气口连通至所述撞击腔，所述出气口设置有用于进行油气分离的滤芯。
11.可选地，所述阀体朝向所述进气口的一侧连接有阀杆，所述进气口形成有与所述阀杆相适配的导向套，所述阀杆可移动地安装在所述导向套内；所述阀杆上套设有弹簧，所述弹簧用于向所述阀体施加使其从所述第二位置移动至所述第一位置的弹性力。
12.可选地，所述阀杆远离所述阀体的一端安装有弹匣，所述弹簧的两端分别连接至所述导向套和所述弹匣。
13.可选地，所述撞击器设置有盖板，所述盖板的一侧与所述撞击器卡接固定，盖板的另一侧设置有若干个定位凸起，所述定位凸起与所述气门室罩盖抵接。
14.可选地，所述撞击器设置有底板，所述底板固定连接至所述气门室罩盖。
15.可选地，所述底板上开设有与所述进气口相连通的进气孔，所述进气孔与所述回油槽之间设置有焊接筋，所述焊接筋与所述气门室罩盖固定连接。
16.可选地，所述焊接筋的两侧设置有挡料边。
17.可选地，所述底板延伸至所述回油槽的上方，且底板上开设有连通至所述回油槽的回油孔。
18.可选地，所述底板靠近所述油气分离通道出气端的一端设置有挡油板，底板的另一端设置有筋板；所述筋板与所述气门室罩盖固定连接。
19.可选地，所述油气分离通道的进气端与所述撞击器之间设置有多个撞击挡板。
20.本实用新型实施例具有如下有益效果：
21.在气门室罩盖的油气分离通道内安装有撞击器，并在撞击器的撞击腔内设置了压力调节阀；压力调节阀的阀座内形成有与油气分离通道的进气端及撞击腔连通的调节腔，阀体可移动地安装在调节腔内；当油气混合气的流量较大时，会导致阀体前后端产生较大的压差，阀体能够在压差的作用下移动，使得分离结构的压损维持在设计范围内，不至于在过高的流量情况下产生太高的压损，还能避免后端回油阀无法开启导致的窜油，避免发动机出现“烧机油”的情况。同时，在撞击器和压力调节阀内设计了合理的流通通道，能够引导分离的气体跟机油的流向，避免分离的机油再次被气体携带而导致分离效率降低。
附图说明
22.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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。
23.图1为本实用新型实施例的剖视图一(阀体位于第一位置)；
24.图2为本实用新型实施例的剖视图二(阀体位于第二位置)；
25.图3为本实用新型实施例中阀体的剖视图；
26.图4为本实用新型实施例中撞击器的分解结构示意图；
27.图5为本实用新型实施例中撞击器的内部结构示意图；
28.图6为本实用新型实施例中撞击器底板的结构示意图；
29.图中数字表示：
30.1、气门室罩盖；2、油气分离通道；21、撞击挡板；3、回油槽；4、撞击器；41、通孔；42、盖板；421、定位凸起；43、底板；431、进气孔；432、挡料边；433、焊接筋；434、回油孔；435、挡油板；436、筋板；5、压力调节阀；51、阀座；511、进气口；512、出气口；513、滤芯；514、安装骨位；52、阀体；53、流道；54、阀杆；55、导向套；56、弹簧；57、弹匣。
具体实施方式
31.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。此外，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“左”、“右”、“顶”和“底”等通常是指装置实际使用或工作状态下的方位，具体为附图中的图面方向，而“内”和“外”则是针对装置的轮廓而言的。
32.此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
33.请参阅图1、图2所示，本实用新型的实施例提供了一种具备流通截面全程可变功能的油气分离结构，包括气门室罩盖1，气门室罩盖1内形成有油气分离通道2，油气分离通道2的进气端连通至发动机曲轴箱(图中未示出)，使得发动机曲轴箱排出的油气混合气能够进入油气分离通道2中进行分离；油气分离通道2的出气端形成有回油槽3，用于收集分离出的机油，以便实现机油的回收和重复利用。回油槽3内安装有与回油通道单向连通的回油阀，回油阀需要一定的压差才能够打开进行卸油，因此需要避免分离结构产生太高的压损。
34.油气分离通道2的进气端和出气端之间安装有撞击器4，撞击器4内形成有与油气分离通道2及回油槽3流体连通的撞击腔，换句话说，撞击器4的侧壁上设计了相应的通孔41分别作为油气分离时气体和机油的流动通道，使得油气混合气能够进入撞击器4内进行分离，分离后的纯净气体能够进入油气分离通道2并由油气分离通道2的出气端排出，分离的机油则能够流入回油槽3以进行回收和重复利用。
35.为了避免撞击腔进出气端的压差过大导致机油回油所需的高度过高引起窜油，如图3-图5所示，本实施例在撞击腔内设置有压力调节阀5。压力调节阀5包括阀座51和阀体52，阀座51安装在撞击腔内，阀座51内形成有用于容纳阀体52的调节腔。调节腔设有进气口511和出气口512，进气口511连通至油气分离通道2的进气端，出气口512连通至撞击腔。阀体52可移动地安装在调节腔内，并且能够在阀体52前后端压差的作用下从第一位置移动至第二位置。
36.具体来说，当阀体52处于第一位置时(如图1所示)，阀体52将进气口511封闭，使得
油气混合气无法通过；当阀体52处于第二位置时(如图2所示)，阀体52与进气口511之间形成有供油气混合气通过的流道53，流道53通过出气口512连通至撞击腔，出气口512设置有滤芯513，油气混合气可以经滤芯513进行油气分离后进入撞击腔。也就是说，当阀体52的前后端存在一定的压差p0-p1时，阀体52能够在压差的作用下往上移动，以使进气口511与出气口512连通，从而使油气混合气可以经滤芯513进行油气分离。可以理解的是，流道53的大小(即阀体52的移动距离)能够随着阀体52前后端压差p0-p1的变化而调整，从而在高流量混合气的情况下适当增大流通截面，从而调节分离结构的压损，使得阀体52的前后端压差p0-p1能够处于一定的设定范围内，保证气体有一定的动能通过分离结构的同时，还能避免油气分离结构产生过高的压损，避免需要过高的机油回油高度导致的窜油，从而提升了油气分离效率。另外，为了增加气体流通面积，避免因流通面积太小、混气量增大带来的压力损失，本实施例中的出气口512设置有两个。两个出气口512的外围均设置有若干安装骨位514，用于滤芯513的定位及卡装。作为参考，本实施例采用毛毡作为滤芯513，毛毡组织紧密、孔隙小，具有优秀的过滤、含油效果。
37.具体的，本实施例中，阀体52的底部(即朝向进气口511的一侧)连接有阀杆54，进气口511处形成有与阀杆54相适配的导向套55，阀杆54可移动地安装在导向套55内。阀杆54上套设有弹簧56，弹簧56能够向阀体52施加使其从第二位置移动至第一位置的弹性力。也就是说，弹簧56设计了一定的预压缩量，当压差p0-p1大于弹簧56的弹性力时，阀体52能够在压差的作用下移动，从而实现压力调节阀5的自动开启，当压差p0-p1小于弹簧56的弹性力时，阀体52能够在弹簧56的作用下向第一位置处移动，从而实现压力调节阀5的自动调节，设计时可以通过改变弹簧56的弹性力来设定压差p0-p1的范围。
38.进一步的，阀杆54的底端安装有弹匣57，弹簧56的两端分别连接至导向套55和弹匣57，以使弹簧56具有一定的预压缩量。弹簧56应选择性能极佳的材质，使弹簧56具有很好的极限温度、抗疲劳寿命、刚度以及永久变形性能，另外弹簧56装配时需设计合理的间隙，以提升弹簧56的稳定性，弹簧56运动噪音低并且可以根据客户需求进行力值调整，具有良好的适用性。作为参考，如图3所示，本实施例中的阀杆54与弹匣57在装配上设计了一定的倒入角，提升了零件之间的装配性；装配时通过弹匣57上的挂台与阀杆54上的凹槽进行卡接配合，且弹匣57与阀杆54在设计时采用了一定的过盈量及壁厚，通过cae分析及产品试验，此装配便捷可靠，极端工况下不会出现脱落现象。弹匣57采用精密注塑，零件表面光洁、无毛刺等不良缺陷，提升了产品清洁度。
39.此外，为了保证阀体52与进气口511接触时的密封性，本实施例还在阀体52的底部设置有橡胶件。橡胶件采用各项性能极佳的材质，满足极端环境下零件正常工作的要求，阀体52采用塑料材质并与橡胶件一体注塑成型，精密注塑使零件表面光洁、无毛刺等不良缺陷，提升了产品清洁度。撞击器4与阀座51同样可以采用精密注塑的方式一体成型，采用高性能的塑料材料，使其具备阻燃性能、耐油、耐热老化和低温性能，同时还需具备耐化学腐蚀性等诸多材料特性。
40.进一步的，请参照图4-图6所示，撞击器4的顶部设置有盖板42，底部设置有底板43，其中，底板43固定连接至气门室罩盖1。具体的，在本实施例中，盖板42的底侧通过卡扣等结构与撞击器4卡接固定，盖板42的顶侧则通过四个定位凸起421与气门室罩盖1抵接，以进行支撑定位，避免盖板42安装后因为发动机震动导致组件存在上下窜动。
41.底板43上开设有与进气口511相连通的进气孔431，以供油气分离通道2进气端的油气混合气进入。进气孔431与回油槽3之间设置有焊接筋433，焊接筋433通过焊接等方式与气门室罩盖1固定连接，既能够实现撞击器4的定位固定，又能够防止未分离的油气混合气泄露至回油槽3或者回油槽3内的溢料泄露至结构内部。作为参考，本实施例中的焊接筋433的两侧设置有挡料边432，能够避免溢料流入到分离通道内。
42.进一步的，底板43延伸至回油槽3的上方，且底板43上开设有连通至回油槽3的回油孔434，分离后的机油能够在重力的作用下流动至底板43，并从回油孔434流入回油槽3中。另外，本实施例在底板43靠近油气分离通道2出气端的一端设置有挡油板435，用于阻挡分离后的机油，防止机油再次被气体携带。底板43的另一端还设置有筋板436，筋板436与气门室罩盖1固定连接，既能够实现撞击器4的定位固定，又能够对未分离的油气混合气进行阻挡，防止未分离的油气混合气直接流入到油气分离通道2的出气端。作为参考，本实施例中的筋板436与气门室罩盖1上的凹槽进行间隙式压装装配定位后再进行焊接固定，此种装配方式操作简单且可以为后续的焊接提供精准的定位。
43.在本实施例中，油气分离通道2的进气端与撞击器4之间还设置有多个撞击挡板21。请参照图1中的箭头方向所示，当发动机的转速较低时，曲轴箱内的窜气量较小，曲轴箱内的油气混合气流动至气门室罩盖1内的油气分离通道2中，经过多个撞击挡板21进行油气粗分离后，流动至撞击器4的底部，由于此时的窜气量较小，阀体52的前后端压差p0-p1小于弹簧56的弹性力，因此阀体52与进气口511处于密闭接触状态，压力调节阀5关闭；如图2中的箭头方向所示，当窜气量流量不变，阀体52的前后端压差p0-p1因压力调节阀5的关闭持续增大，当压差p0-p1大于弹簧56的弹性力时，压力调节阀5开启，进行泄压，油气混合气通过滤芯513进行油气精分离；随后阀体52的前后端压差p0-p1减小，压差p0-p1减小至小于弹簧56的弹性力时，阀体52往第一位置的方向移动，使得压力调节阀5关闭，如此往复。
44.同理，当发动机转速增大时，曲轴箱内的窜气量变大，阀体52的前后端压差p0-p1随之增大，当压差p0-p1大于弹簧56的弹性力时，阀体52在压差的作用下上移，压力调节阀5打开，阀体52与进气口511之间形成有供油气混合气通过的流道53，油气混合气能够以一定的流速通过滤芯513进行精分离，分离后的气体经撞击腔碰撞后进入油气分离通道2并由油气分离通道2的出气端排出，分离的机油则流入回油槽3以进行回收和重复利用。反之，当发动机转速降低或者怠速时，压差p0-p1减小，阀体52向下移动，通过减小流道53的有效流通面积来平衡阀体52的前后端压差p0-p1。
45.本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例的技术方案的范围。