[发明专利]复式油气分离方法及复式油气分离器

说明书

技术领域

本发明涉及一种分离气流中机油或固体颗粒的装置，尤其是涉及内燃机曲轴箱气体的油气分离器。

背景技术

随着汽车排放法规的日益严格，新技术的不断采用，它们均要求对内燃机曲轴箱窜气进行油气的高效分离。在内燃机压缩和作功冲程期间，气缸内部分高压气体通过活塞环的端隙、活塞环与环槽间的侧隙、活塞环与气缸壁的间隙窜入曲轴箱，窜气量随内燃机转速、负荷和状态而变化，并逐渐增加曲轴箱压力；由于曲轴箱与油底壳相通，受高温和飞溅作用，使油雾状机油卷入曲轴箱窜气中，最终形成含油气体。为了避免密封件损坏，需维持曲轴箱的压力平衡。若将含油的窜气直接排入大气，油雾引起的HC排放会污染环境，为排放法规所禁止。此外，油雾在换热部件外表面的沉积，会急剧恶化传热性能。目前广泛采用曲轴箱闭式通风系统，将窜气送回进气系统和燃烧室予以回收。然而，一方面，窜气中的机油会沿途粘附在进气系统内的增压器叶片、中冷器内壁面、喷油器精密喷孔上，影响部件的工作性能及寿命，另一方面，增加内燃机的机油消耗量，同时，机油属于重质烃份，燃烧后极易产生碳烟，出现缸内积碳、有害颗粒物排放增加、尾气后处理器性能和寿命恶化等现象，因此，有必要利用油气分离器对曲轴箱窜气进行油气的高效分离。

现有内燃机广泛采用无需外界能量输入的被动式油气分离器。有的采用容积或迷宫式原理，它们具有压损小、成本低的特点，但结构不紧凑，且只能分离大油滴；旋风式油气分离器结构紧凑，但压损大，较低窜气流量时分离效果差；另外，部分内燃机采用滤芯式油气分离器，虽然分离效率高，但阻力大，需定期更换滤芯。并且它们都不能满足窜气量随工况变化油气高效分离的要求，上述问题成为制约内燃机进一步降低排放、采用多级增压等新技术应用的障碍。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复式油气分离方法及复式油气分离器，解决内燃机全工况下的油气高效分离问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案结合附图说明如下：

一种复式油气分离方法，采用主动离心式与被动旋风式分离相结合的方式进行分离，主动离心式分离为一级分离，被动旋风式分离为二级分离；

所述的主动离心式分离是通过外部动力源驱动叶片旋转，将曲轴箱窜气吸入分离腔，经离心分离的机油依靠重力沿窜气口流回曲轴箱；

经一级主动离心分离后的油气通过管路沿被动旋风式分离腔的切向进口被高速压入，形成螺旋向下的旋转气流，进一步离心分离；

二级被动离心分离后的机油沿分离腔的下端与曲轴箱联通的机油出口进入曲轴箱，经分离后的气体经出口排出。

检测内燃机运行期间的转速、负荷、曲轴箱压力等参数，设定一级主动离心分离器传动轴转速。

根据所述的复式油气分离方法制作的一种复式油气分离器，主要由主动离心式和被动旋风式分离器组成，主动离心式和被动旋风式分离器串联布置，主动离心式分离器为一级分离，被动旋风式分离器为二级分离，主动离心式分离器的气体出口C通过管路与被动旋风式分离器的气体切向进口D相通；被动旋风式油气分离器的分离腔中心布置排气插入管13，形成被动旋风式分离器气体出口E，被动旋风式油气分离器的分离腔的下端设有与曲轴箱联通的机油出口F。

所述的主动离心式油气分离器通过减振支承块4安装到内燃机或车架上，主动离心式油气分离器的分离腔由紧固在一起的下壳体3和上壳体6组成，分离腔内装有叶片14，叶片14由外部动力源9驱动叶片传动轴8旋转。

所述的外部动力源9由机械、电力或压力流体提供。

所述的叶片传动轴8通过轴承2、7分别支撑在下壳体3和上壳体6上，叶片传动轴8转速的控制可以是连续的，也可以是步进的。

所述的下壳体3的底面通过肋支承轴承座，肋间开口B允许窜气进入分离腔，底面外圆周装有带窜气进口A的窜气入口导流罩1，所述的上壳体6的主动离心式分离器气体出口C在壳体壁面上切向布置。

所述的被动旋风式油气分离器壳体11由圆柱段和圆锥段组成分离腔，被动旋风式分离器的气体切向进口D与壳体的圆柱段11相切，在圆柱段与圆锥段交界处，中心插入管13的下端设置挡板12。