[发明专利]一种带多级油气分离呼吸器的单缸立式柴油机用气门罩壳组件

说明书

技术领域

本发明涉及柴油机呼吸器和气门罩壳，特别相关于单缸柴油机用呼吸器。

背景技术

柴油机工作时，在活塞压缩、膨胀和排气过程中，不可避免地会有少量的气缸内的高温燃气和废气经过活塞环的间隙漏入曲轴箱内，而且随着发动机的磨损、老化，漏入量会越来越多。另一方面，随着柴油机的持续运转，润滑油不断将高温部件的热量带回油底壳，使油底壳温度不断升高，在高温作用下，润滑油中的轻质易挥发成分会不断挥发出来，进一步增加曲轴箱内的压力。最终导致机油窜入气缸内燃烧，造成机油耗偏大，柴油机PM排放增加。

现国内量产的单缸立式柴油机用呼吸器均采用单一的滚珠式单向阀来进行曲轴箱通风，实际使用中会存在如下不足：1.仅靠重力功能实现油气分离，其分离效率低，且难以分离出呼出废气中的机油中小液滴；2.对上下移动的滚珠和单向阀座的加工精度要求较高，但在实际生产过程中难以保证加工精度，使得此呼吸器的可靠性较差，导致量产的单缸立式柴油机的曲轴箱负压波动大，最终造成机油消耗差异大,影响柴油机的颗粒排放。我国非道路柴油机排放标准不断加严，对颗粒排放有了更严格的规定，已有研究表明，柴油机尾气约50％的颗粒排放来源于未完全燃烧的机油，故而成功设计出一款能够有效降低单缸立式柴油机机油消耗的呼吸器十分关键。

本发明针对单缸立式柴油机用现有呼吸器的不足，除了利用滚珠控制的单向阀，增加了多级迷宫式内腔进行第二级油气分离，在后部分气流通道中采用金属丝滤网进行第三级油气过滤分离，设计出一款油气分离率高、工作可靠、体积小巧、成本低廉的油气分离型单缸柴油机用呼吸器，且与气门罩壳合为一体，形成为带多级油气分离呼吸器的气门罩壳组件。

发明内容

本发明针对单缸立式柴油机单一使用滚珠式单向阀的呼吸器油气分离效率较低、可靠性差、机油消耗高且批量生产波动大等缺点，增加了多级迷宫式内腔和金属滤网进行第二级和第三级油气分离，通过合理布局和设计，将三者结合于气门罩壳并形成一体，提供了一种带多级油气分离呼吸器的单缸立式柴油机用气门罩壳组件，其工作可靠，能够分离出单向阀无法分离出的细小油滴；提高分离效率，形成稳定的曲轴箱负压，有效降低单缸柴油机机油消耗，使柴油机PM排放大幅下降。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种带多级油气分离呼吸器的单缸立式柴油机用气门罩壳组件，其特征在于：包含气门罩壳内腔、单向阀、多级迷宫腔体、金属丝滤网、呼吸器垫片以及呼吸器盖板。所述多级迷宫腔体包含迷宫腔底座、迷宫腔周向壳体、内腔隔板I、内腔隔板II和内腔隔板Ⅲ，整个多级迷宫腔体与气门罩壳内腔体铸为一体，其中迷宫腔底座同时作为气门罩壳顶盖一部分位于罩壳一角，迷宫腔周向壳体铸造于迷宫腔底座上，内腔隔板I、内腔隔板II和内腔隔板Ⅲ铸造于迷宫腔底座上及周向壳体内侧、并且相邻两个隔板之间交错对立安装形成S形气流通道；所述金属丝滤网置于内腔隔板II和内腔隔板Ⅲ之间；所述呼吸器盖板安装于迷宫腔周向壳体之上，由六个带法兰螺栓固定；所述呼吸器垫片垫设在迷宫腔周向壳体与呼吸器盖板之间。

进一步地，所述气门罩壳内腔内单向阀上端面出气管延伸至迷宫腔底座上，管口位于迷宫腔底座底端，进气管管口延伸高出底座约2mm，位于底座顶端，防止分离后的机油进入进气管。

进一步地，所述迷宫腔底座的倾斜角α应该为5°～10°，由进气管管口向下倾斜于出气管管口，底座底端增加有直径约1.5mm回油孔，使分离出的油滴能够沿倾斜的底部流入回油孔进入气门罩壳内腔。

进一步地，所述迷宫腔周向壳体形状不规则，铸造于迷宫腔底座上，其中两个壁面位于气门罩壳边缘，另外两面位于罩壳顶盖上两个螺栓孔旁，能够有效利用气门罩壳侧面原有结构及顶盖空间，节省材料。

进一步地，所述迷宫腔周向壳体壁面和内腔隔板Ⅰ，内腔隔板Ⅰ和内腔隔板Ⅱ，内腔隔板Ⅱ和内腔隔板Ⅲ，内腔隔板Ⅲ和周向壳体另一壁面，沿气流方向自下而上分别构成四个迷宫式内腔。

进一步地，所述迷宫腔底座上出气管管口和进气管管口分别位于第一和第四个迷宫腔内，使曲轴箱呼出的混有机油的废气先经过滚珠控制的单向阀进行初步油气分离，紧接着通过出气管进入迷宫式内腔进行第二级及第三级分离，分离结束的气体由进气管进入气缸盖的进气道，提高分离效率，并形成密闭式的曲轴箱强制通风，保证曲轴箱废气零排放。

进一步地，所述内腔隔板I、内腔隔板II和内腔隔板Ⅲ交错铸造，相互平行于周向壳体其中底面，隔板长度选定为周向底座底面边长的1/2～2/3，以增加呼出气体在内腔隔板上的有效撞击，有助油气分离。