发动机油气分离装置及具有其的发动机总成和车辆

摘要

本发明公开了一种发动机油气分离装置及具有其的发动机总成和车辆，所述发动机油气分离装置包括：多个分离器,每一个所述分离器依次串联，第一个所述分离器的顶部到最后一个所述分离器的顶部的高度逐渐增大；每一个所述分离器具有：本体；混合油气入口，所述混合油气入口位于所述本体的上部；和分离气体出口，所述分离气体出口设在所述本体的顶部；所述分离器的混合油气入口与其相邻的另一所述分离器的分离气体出口相互连通，从所述混合油气入口进入的具有运动特性的压力气体加速旋转，并从所述分离气体出口溢出。本发明可以根据发动机的需求，通过调整分离器的数量以及调整每一个分离器的尺寸，在提升分离效率的基础上，尽可能地降低压损，使发动机内部压力在设计范围内，而且生产成本较低，结构简单，易集成。

权利要求

1.一种发动机油气分离装置，其特征在于，包括：

多个分离器(1),每一个所述分离器(1)依次串联，第一个所述分离器(1)的顶部到最后一个所述分离器(1)的顶部的高度逐渐增大；

外壳(2)，所述外壳(2)装设在所述分离器(1)外；

挡板(3)，所述挡板(3)和所述外壳(2)在所述分离器(1)上方形成封闭连通腔(4)；

所述封闭连通腔(4)连通上一级所述分离器(1)的分离气体出口(1b)与其相邻下一级的所述分离器(1)的混合油气入口(1a)；

每一个所述分离器(1)具有：

本体，所述本体包括旋转套筒(11)和导流套筒(12)，所述旋转套筒(11)套设在所述导流套筒(12)外，所述旋转套筒(11)与所述导流套筒(12)之间的环形间隙通过该环形间隙顶部的环形连接板(13)封闭，所述环形连接板(13)沿其径向朝远离所述本体的方向延伸，伸出的部分上设有插装孔；

混合油气入口(1a)，所述混合油气入口(1a)位于所述本体的上部；和分离气体出口(1b)，所述分离气体出口(1b)设在所述本体的顶部；

所述分离器(1)的混合油气入口(1a)与其相邻的另一所述分离器(1)的分离气体出口(1b)相互连通，从所述混合油气入口(1a)进入的具有运动特性的压力气体加速旋转，并从所述分离气体出口(1b)溢出；

支架(5)，所述支架(5)包括：

水平连接板(51)，所述水平连接板(51)设在所述旋转套筒(11)的侧壁，并且底部设有突起(53)，所述突起(53)自上往下插入到安装孔而能够连接相邻的两级所述分离器(1)；和加强支板(52)，所述加强支板(52)的截面呈L型，上端固定连接在所述环形连接板(13)的底部，下端固定连接所述旋转套筒(11)侧壁。

2.如权利要求1所述的发动机油气分离装置，其特征在于，每一个所述分离器(1)的本体包括：旋转套筒(11)，所述旋转套筒(11)的侧壁设所述混合油气入口(1a)，底部设回油口(1c)；和导流套筒(12)，所述导流套筒(12)的顶部开口为所述分离气体出口(1b)，底部开口(1d)位于所述回油口(1c)的上方，并配置成使从所述混合油气入口(1a)进入的压力气体沿所述旋转套筒(11)与所述导流套筒(12)之间的环形间隙盘旋向下运动，再经由所述底部开口(1d)上升并从所述分离气体出口(1b)溢出。

3.如权利要求2所述的发动机油气分离装置，其特征在于，所述旋转套筒(11)和/或所述导流套筒(12)为上大下小结构，侧壁与水平面之间的夹角范围是90°至100°。

4.如权利要求1所述的发动机油气分离装置，其特征在于，所述混合油气入口(1a)被构造成与混合气体流向相切。

5.如权利要求1所述的发动机油气分离装置，其特征在于，所述外壳(2)包括：U型侧围板(21)，所述U型侧围板(21)的封闭端(2a)的相对端(2b)临近第一级分离器(1)的混合油气入口(1a)设置；和盖板(22)，所述盖板(22)设在所述U型侧围板(21)的顶部开口上，并与位于所述分离器(1)顶部的挡板(3)在该分离器(1)上方形成封闭连通腔(4)。

6.如权利要求1所述的发动机油气分离装置，其特征在于，相邻的分离器(1)之间采用插装的方式连接在一起。

7.如权利要求1所述的发动机油气分离装置，其特征在于，所述旋转套筒(11)的侧壁设所述混合油气入口(1a)，底部设回油口(1c)；所述导流套筒(12)的顶部开口为所述分离气体出口(1b)，底部开口(1d)位于所述回油口(1c)的上方。

8.一种发动机总成，包括发动机油气分离装置，其特征在于，所述发动机油气分离装置为权利要求1-7中任一项所述的发动机油气分离装置。

9.一种车辆，包括发动机总成，其特征在于，所述发动机总成为权利要求8所述的发动机总成。

说明书

发动机油气分离装置及具有其的发动机总成和车辆

技术领域

[0001] 本发明涉及车辆技术领域，特别是涉及一种发动机油气分离装置及具有其的发动机总成和车辆。

背景技术

[0002] 随着发动机的发展，国内对发动机排放要求一再提高,用户对发动机的油气分离系统越来越重视，对分离器(下文简称为“分离器”)分离效果要求越来越苛刻，分离器在满足法规排放要求的同时，在提高发动机的性能和提高燃油经济性发挥着不可磨灭的作用。

[0003] 现有发动机的分离器形式多样化，但是分离效果较好的分离器，成本偏高。因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的至少一个。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种发动机油气分离装置来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的至少一个。

[0005] 为实现上述目的，本发明提供一种发动机油气分离装置，所述发动机油气分离装置包括多个分离器,每一个所述分离器依次串联，第一个所述分离器的顶部到最后一个所
述分离器的顶部的高度逐渐增大；每一个所述分离器具有：本体；混合油气入口，所述混合油气入口位于所述本体的上部；和分离气体出口，所述分离气体出口设在所述本体的顶部；
所述分离器的混合油气入口与其相邻的另一所述分离器的分离气体出口相互连通，从所述
混合油气入口进入的具有运动特性的压力气体加速旋转，并从所述分离气体出口溢出。

[0006] 进一步地，每一个所述分离器的本体包括：旋转套筒，所述旋转套筒的侧壁设所述混合油气入口，底部设所述回油口；和导流套筒，所述导流套筒的顶部开口为所述分离气体出口，底部开口位于所述回油口的上方；所述旋转套筒套设在所述导流套筒外，并配置成使从所述混合油气入口进入的压力气体沿所述旋转套筒与所述导流套筒之间的环形间隙盘旋向下运动，再经由所述底部开口上升并从所述分离气体出口溢出。

[0007] 进一步地，所述旋转套筒和/或所述导流套筒为上大下小结构，侧壁与水平面之间的夹角范围是90°至100°。

[0008] 进一步地，所述混合油气入口被构造成与混合气体流向相切。

[0009] 进一步地，所述发动机油气分离装置还包括：外壳，所述外壳装设在所述分离器外；和挡板，所述挡板和所述外壳在所述分离器上方形成封闭连通腔；所述封闭连通腔连通上一级所述分离器的分离气体出口与其相邻下一级的所述分离器的混合油气入口。

[0010] 进一步地，所述外壳包括：U型侧围板，所述U型侧围板的封闭端的相对端临近第一级分离器的混合油气入口设置；和盖板，所述盖板设在所述U型侧围板的顶部开口上，并与位于所述分离器顶部的挡板在该分离器上方形成封闭连通腔。

[0011] 进一步地，相邻的分离器之间采用插装的方式连接在一起。

[0012] 进一步地，所述本体包括：旋转套筒，所述旋转套筒的侧壁设所述混合油气入口，底部设所述回油口；和导流套筒，所述导流套筒的顶部开口为所述分离气体出口，底部开口位于所述回油口的上方；所述旋转套筒套设在所述导流套筒外，所述旋转套筒与所述导流套筒之间的环形间隙通过该环形间隙顶部的环形连接板封闭；所述环形连接板沿其径向朝
远离所述本体的方向延伸，伸出的部分上设有插装孔；每一个所述分离器还包括：支架，所述支架包括：水平连接板，所述水平连接板设在所述旋转套筒的侧壁，并且底部设有突起，所述突起自上往下插入到所述安装孔而能够连接相邻的两级所述分离器；和加强支板，所
述加强支板的截面呈L型，上端固定连接在所述环形连接板的底部，下端固定连接所述旋转套筒侧壁。

[0013] 本发明还提供一种发动机总成，发动机总成包括发动机油气分离装置，所述发动机油气分离装置为如上所述的发动机油气分离装置。

[0014] 本发明还提供一种车辆，包括发动机总成，所述发动机总成为如上所述的发动机总成。

[0015] 本发明可以根据发动机的需求，通过调整分离器的数量以及调整每一个分离器的尺寸，在提升分离效率的基础上，尽可能地降低压损，使发动机内部压力在设计范围内，而且生产成本较低，结构简单，易集成。

附图说明

[0016] 图1是根据本发明所提供的发动机油气分离装置一实施例的侧视图。

[0017] 图2是图1的A-A剖视图。

[0018] 图3是图1的仰视图。

[0019] 图4是图1中盖板和挡板的连接关系示意图。

[0020] 图5是图1中外壳的U型侧围板的结构示意图。

[0021] 图6是图1中的分离器的结构示意图。

[0022] 图7是图6的A-A剖视图。

[0023] 图8是图7的B-B剖视图。

[0024] 附图标记：

[0025]

具体实施方式

[0026] 在附图中，使用相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

[0027] 在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

[0028] 如图1至图3所示，本实施例所提供的发动机油气分离装置包括多个分离器1，每一个分离器1依次串接，第一个分离器1的顶部到最后一个分离器1的顶部的高度逐渐增大，且每一个分离器相互连通。也就是说，分离器1的混合油气入口1a与其相邻的另一分离器1的
分离气体出口1b相互连通。

[0029] 每一个分离器1包括本体、混合油气入口1a和分离气体出口1b，混合油气入口1a位于所述本体的上部，分离气体出口1b设在所述本体的顶部，从混合油气入口1a进入的具有
运动特性的压力气体加速旋转，并从所述分离气体出口1b溢出。。

[0030] 分离器1的回油口1c设在所述本体的底部。

[0031] 油气分离的时候，混合油气从混合油气入口1a进入到本体中，并在本体的导向作用下按照预设路径旋转加速，加速的过程中，混合油气中的油分子因为自身质量，在旋转的过程中进行离心运动，并从混合油气中分离出来，撞击并附着在本体的内表面上，聚结成油粒，油粒再在重力作用下聚集成油液，沿着本体流入到回油口1c，而被分离出的气体的密度变小，而自发地自下往上运动，进入到分离气体出口1b，再从分离气体出口1b进入到下一级分离器1的混合油气入口1a，重复上述油气分离过程，直至混合油气中绝大部分的油分子被分离出来，洁净的空气则从最后一级分离器1的分离气体出口1b溢出。经过多个分离器1的
分离处理，可以实现混合油气的高效分离。

[0032] 本实施例可以根据发动机的需求，通过调整分离器的数量以及调整每一个分离器的尺寸，在提升分离效率的基础上，尽可能地降低压损，使发动机内部压力在设计范围内。
而且，生产成本较低，结构简单，易集成。实验数据显示，本实施例所提供的油气分离装置能够直径0.4um以上的油气粒子进行分离，范围广。

[0033] 在一个实施例中，当混合油气从曲轴箱(图中未示出)进入到本体中时，相当于混合油气从一个较大的空间进入到了一个容积相对较小的空间内，混合油气的运动速率增
大，有利于提升分离效果，但是同样也会造成气流压损增大。理论上，压损越大，气流越快，分离效果越好，但是发动机内部压力会越大，容易导致发动机其它密封面漏机油，所以本实施例在满足分离效果的同时需要尽可能地降低压损，使发动机内部压力在设计范围内。

[0034] 为了满足上述要求，本实施例中将分离器1中的本体为上大下小结构，也就是说，通过将本体的侧壁设置成相对于竖直方向发生倾斜，这样一方面有利于旋转加速，另一方
面可以减小阻力的产生，进而在一定程度上有利于降低混合气体高速旋转运动过程中的压
损。

[0035] 如图6至图8所示，所述本体包括旋转套筒11和导流套筒12，旋转套筒11套设在导流套筒12外，旋转套筒11的内壁面与导流套筒12的外壁面的环形间隙15通过该环形间隙15
顶部的环形连接板13封闭，并配置成使从混合油气入口1a进入的压力气体沿旋转套筒11与
导流套筒12之间的环形间隙盘旋向下运动，再经由底部开口1d上升并从分离气体出口1b溢
出。

[0036] 混合油气入口1a设在旋转套筒11的侧壁，回油口1c设在旋转套筒11的底部。导流套筒12的顶部开口为所述分离气体出口1b，底部开口1d位于回油口1c的上方。底部开口1d
位于回油口1c的上方的高度与导流套筒12的直径及发动机的漏气量有关，需要经行流体分
析得出适合的高度。本实施例中，底部开口1d位于回油口1c的上方的高度为30mm。

[0037] 油气分离的时候，混合油气从旋转套筒11侧壁的混合油气入口1a进入到旋转套筒11中，并在旋转套筒11的内壁面与导流套筒12的外壁面的环形间隙15中高速旋转，并在导
流套筒12的导向作用下，首先，自上而下做高速螺旋运动，因此，被该级分离器1初步分离后的气体密度减小，另外由于下一级的分离器1的压力较小，被该级分离器1初步分离后的气
体经由导流套筒12自下而上溢出该级分离器1的分离气体出口1b，进入到下一级分离器1
中。而在混合气体加速旋转的过程中，混合油气被离心出来，撞击并附着在本体的内表面
上，聚结成油粒，油粒再在重力作用下聚集成油液，沿着本体流入到回油口1c，完成混合油气的高效分离。

[0038] 在一个实施例中，旋转套筒11和/或导流套筒12为上大下小结构，旋转套筒11侧壁与水平面之间的第一夹角a范围是90°至100°，导流套筒12侧壁与水平面之间的第二夹角b
范围是90°至100°。优选地，第一夹角a和第二夹角b是95°。通过这种结构设置，有利于气体进入每一个分离器1后使气流压损减小，进而保证曲轴箱内部压力正常。

[0039] 如图8所示，在一个实施例中，混合油气入口1a被构造成与混合气体流向相切，该结构可以保证混合油气切向从旋转套筒11侧壁的混合油气入口1a进入到旋转套筒11中，这
样能够在分离器1中迅速地加速，提高油气分离效果。

[0040] 在一个实施例中，如图2、图4和图5所示，所述发动机油气分离装置还包括外壳2和挡板3。其中，外壳2装设在分离器1外，外壳2和挡板3在分离器1上方形成封闭连通腔4。封闭连通腔4连通上一级分离器1的分离气体出口1b与其相邻下一级的分离器1的混合油气入口1a。

[0041] 图2中示出的发动机油气分离装置包括3级分离器1，其中第一级分离器1的尺寸大于第二级分离器1和第三级分离器1，因此，第一级分离器可以起到粗分离的作用，第二级分离器1和第三级分离器1可以起到精分离的作用。

[0042] 混合油气经过图2示出的发动机油气分离装置时候，从混合油气中被分离出的气体则从第一级分离器1的分离气体出口1b依次进入第一级分离器1上方的封闭连通腔4、第
二级分离器1的混合油气入口1a，进而进入到第二级分离器1中进行二级油气分离处理。从
第二级分离器1的分离气体出口1b依次进入第二级分离器1上方的封闭连通腔4、第三级分
离器1的混合油气入口1a，进而进入到第三级分离器1中进行三级油气分离处理，洁净的空
气则从第三级分离器1的分离气体出口1b溢出。经过上述一次粗分离处理和两次精分离处
理，为高效分离混合油气提供了有利条件。

[0043] 在一个实施例中，外壳2包括U型侧围板21和盖板22。其中，U型侧围板21具有封闭端2a和封闭端2a的相对端2b，并且围设在每一个分离器1之外。U型侧围板21的封闭端2a的
相对端2b临近第一级分离器1的混合油气入口1a设置，便于曲轴箱连接第一分离器1的混合
油气入口1a。

[0044] 盖板22设在U型侧围板21的顶部开口，用于封堵U型侧围板21的顶部开口。盖板22与位于分离器1顶部的挡板3在该分离器1上方形成封闭连通腔4，通过封闭连通腔4，能够引导从混合油气中被分离出的气体只能从第一级分离器1流出后进入第二级分离器1中，从第
二级分离器1中进入第三级分离器1，确保分离器效果。

[0045] 在一个实施例中，从图4可以看出，挡板3垂直于盖板22设置。为了方便拼装，可以将盖板22和挡板3制造成一体。挡板3与盖板22和分离器1的环形连接板13可以采用振动摩擦焊连接。使用时直接盖在相应的分离器1上即可。图中，后一级分离器1比前一级分离器1的高度高，最后一级分离器1的分离气体出口1b通过盖板22上的开口22a与外界相连通。此
处的“外界”指的是本发明的油气分离装置之外。

[0046] 图中还示意出了两块挡板3和三个分离器1(第一级分离器1、第二级分离器1和第三级分离器1)，两块挡板3在盖板22的底面隔开布置，以与盖板22和U型侧围板21在第一级
分离器1上方形成封闭连通腔4。第三级分离器1顶面的分离气体出口1b贴设在盖板22上的
开口22a，这样挡板3与盖板22和U型侧围板21以及第三级分离器1的本体在第二级分离器1
上方形成封闭连通腔4。封闭连通腔4对气流的引导作用已经在前文阐述清楚，在此不再赘
述。

[0047] 在一个实施例中，所述本体包括旋转套筒11和导流套筒12，旋转套筒11套设在导流套筒12外，旋转套筒11的内壁面与导流套筒12的外壁面的环形间隙15通过该环形间隙15
顶部的环形连接板13封闭。环形连接板13沿其径向朝远离所述本体的方向延伸，伸出的部
分上设有安装孔(如图3所示)。

[0048] 每一个分离器1还包括支架5，支架5包括水平连接板51和加强支板52，水平连接板51设在旋转套筒11的侧壁，并且底部设有突起53，突起53自上往下插入到安装孔而能够连
接相邻的两级所述分离器1。也就是说，每一个分离器1之间采用插装的方式进行连接。优选地，安装孔为规则的方形孔或异型的方形孔，突起53与安装孔相匹配即可。利用方形孔，易安装不会发生旋转错位现象。

[0049] 加强支板52的截面呈L型，上端固定连接在环形连接板13的底部，下端固定连接旋转套筒11侧壁。例如，由于第一级分离器1位于最下方，与其直接连接的第二级分离器1和间接连接的第三级分离器1均要承受第一级分离器1的重量，因此，对第一级分离器1的强度要求更高，因此，第一级分离器1的加强支板52连接着旋转套筒11的下部。对于强度要求不是较高的第二级分离器1和第三级分离器1，加强支板52连接着旋转套筒11的中部(旋转套筒
11的二分之一及其附近)或中上部(旋转套筒11的二分之一以上)。

[0050] 本发明还提供一种发动机总成，包括发动机油气分离装置，所述发动机油气分离装置为上述各实施例所述的发动机油气分离装置。

[0051] 本发明还提供一种车辆，包括发动机总成，所述发动机总成为上述实施例所述的发动机总成。

[0052] 最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。本领域的普通技术人员应当理解：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；这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本
发明各实施例技术方案的精神和范围。