CN101854999B - 具有可收缩和可扩张的喷嘴阀侧壁的惯性气液分离器 - Google Patents

Abstract

一种惯性气液分离器具有一个或多个喷嘴阀，所述喷嘴阀具有侧壁和下游离开轴向端，该侧壁和下游离开轴向端可沿径向收缩和扩张以改变自其通过到惯性冲击收集器的气液蒸汽的轴向流动。

Description

具有可收缩和可扩张的喷嘴阀侧壁的惯性气液分离器

技术领域

本发明涉及在包括闭式曲轴箱通风(CCV)和开式曲轴箱通风(OCV)***的发动机曲轴箱通风分离应用中所包括的用于从气液蒸汽中去除液体微粒的惯性气液冲击分离器。

背景技术

惯性气液分离器在现有技术，例如作为参考文件包括于此的，专利号为6290738的美国专利中是已知的。通过如下方式将液体微粒从气液蒸汽中去除：经由喷嘴或孔将蒸汽或悬浮微粒加速到高速并向着冲击件引导该蒸汽或悬浮微粒，该冲击件通常引起急剧的方向变化，实现所述液体分离。此惯性冲击件具有各种用途，包括在对来自内燃发动机的曲轴箱的漏气的油分离应用中。

发明内容

本发明在对上述技术的持续开发努力期间出现，并且提供对着冲击件引导气液蒸汽的喷嘴阀的改进。

附图说明

现有技术

图1-6取自所包括的专利号为6290738的美国专利。

图1是发动机曲轴箱通风分离应用中的惯性气液分离器的示意性侧面剖面图。

图2与图1相似并显示了另一实施例。

图3与图1相似并显示了另一实施例。

图4与图1相似并显示了另一实施例。

图5与图1相似并显示了另一实施例。

图6显示了又一实施例。

本申请

图7是在图6的惯性气液冲击分离器中使用的喷嘴阀的透视图。

图8是图7的结构的顶视图。

图9与图7相似并显示了其又一功能状态。

图10是图9的结构的顶视图。

图11是在图6的惯性气液冲击分离器中使用的又一喷嘴阀的透视图。

图12是图11的结构的从不同角度的透视图。

图13是图12的一部分的放大视图。

图14与图11相似并显示了另一实施例。

图15是图14的结构的从不同角度的透视图。

图16是图15的一部分的放大视图。

图17是在图6的惯性气液冲击分离器中使用的又一喷嘴阀的透视图。

图18与图17相似并显示了其又一功能状态。

图19是在图6的惯性气液冲击分离器中使用的又一喷嘴阀的透视图。

图20是图19的结构的剖面图。

图21是图20的结构的顶视图。

图22是示出图19-21的喷嘴阀的功能操作的图表。

图23与图19相似并显示了又一实施例。

图24是在图6的惯性气液冲击分离器中使用的又一喷嘴阀结构的透视图。

图25是图24的一部分的剖面图。

图26与图24相似并显示了其又一功能状态。

图27是图26的一部分的剖面图。

图28与图26相似并显示了其又一功能状态。

图29是从图24的结构的下面观看的透视图。

图30与图24相似，但被局部切除。

图31是图24的结构沿图30的剖面的剖面图。

图32与图28相似，但被局部切除。

图33是图28的结构沿图32的剖面的剖面图。

具体实施方式

现有技术

下文的图1-6的描述取自所包括的专利号为6290738的美国专利。

图1显示了用于从气液蒸汽12中去除和聚合液体微粒并且在用于内燃发动机14的示例性曲轴箱通风分离应用中显示的惯性气液分离器10。在此应用中，期望将燃烧漏气从发动机14的曲轴箱16排出。如果未经处理，则这些气体含有油雾和煤烟形式的微粒物。期望控制污染物的含量，特别是如果漏气要例如在进气歧管18处循环回到发动机的进气***。油雾滴的直径一般小于5微米，因此在使用传统的纤维过滤介质并同时保持低流动阻力的情况下难以去除，因为介质收集并充满油和污染物。

分离器10包括外壳20，该外壳20具有用于从发动机曲轴箱16接收气液蒸汽12的入口22以及用于将气体蒸汽26排放到进气歧管18的出口24。该外壳中的喷嘴结构28具有多个喷嘴或孔30，所述喷嘴或孔30接收来自入口22的气液蒸汽并使该气液蒸汽加速通过喷嘴30。外壳中的惯性收集器32处在该加速气液蒸汽的路径中并引起该气液蒸汽的急剧的方向变化，如36处所示。收集器32具有粗糙多孔收集或冲击面34，该粗糙多孔收集或冲击面34与平滑非多孔冲击件冲击面相比，导致液体微粒与更小尺寸的液体微粒的气液蒸汽分离，并且没有平滑非多孔冲击件冲击面的明显界限粒径。粗糙多孔收集面的使用与典型的惯性气液分离器相反，但是出于上述原因以及如此处进一步所描述的，其在本***中是有意的。

所述的粗糙多孔收集面提高总体分离效率，包括对于比平滑非多孔冲击件冲击面的界限粒径更小的液体微粒。该粗糙多孔收集面致使：a)液体微粒与气液蒸汽的分离；以及b)液体微粒在收集面内的收集。粗糙多孔收集面具有用于微粒分离的界限粒径，该粗糙多孔收集面的界限粒径不像平滑非多孔冲击件冲击面的界限粒径那样明显，但能提高对于比该界限粒径更小的微粒的收集效率以及改善界限粒径的减小。粗糙多孔收集面提供聚合介质，使得一旦液体微粒在收集面内被捕获，则液体微粒将与收集面中的其它液体微粒聚合，以及使得该加速气体蒸汽和由此产生的气体的高速度在收集面处和内产生足以使所捕获的液体移到收集面的外缘并从收集器中流出的拖曳力。在所述的急剧方向变化之后，出口24接收无该分离的液体微粒的气体蒸汽，如在38处所示。收集面34和喷嘴30通过足以避免过度约束的间隙40分开。外壳20具有自其通过的流动路径，该流动路径包括用于入口22与间隙40之间的气液蒸汽的第一流动路径部42以及用于间隙40与出口24之间的气体蒸汽的第二流动路径部44。通过外壳20的流动路径在收集面34处的间隙40中具有方向变化，并且在所述第二流动路径部中具有另一方向变化，如46处所示。

图1的所述第二流动路径部中的穿透滤清器48提供备用安全滤清器，该滤清器捕捉在惯性收集器32处分离之后重新夹带在气体蒸汽中的液体微粒。外壳中的排放口50排放来自收集器的分离流体。在图1中，排放口50将分离流体排到外壳20外部，如52处所示，排回到曲轴箱16。排放口50重力相关地位于收集器32之下并且在收集器32的与穿透滤清器48相对的一侧。在图1中，气体蒸汽26沿垂直轴向方向流动。滤清器48沿与所述轴向垂直方向垂直的径向左右水平跨度而延伸。穿透滤清器48的所述径向水平跨度延伸通过整个外壳并且平行于收集面34。气体蒸汽在分离之后沿着且平行于收集面34在36处径向流动，然后如46处所示转90°并通过穿透滤清器48流向出口24，如38处所示。

图2与图1相似，并且在适于促进理解的情况下使用相同的附图标记。在图2中，排放口54将分离流体排回到入口22。外壳中的第二穿透滤清器56重力相关地位于收集器32之下并且在收集器32的与穿透滤清器48相对的一侧，并且过滤来自收集器32的分离液体。排放口54通过穿透滤清器56将过滤的流体排放到入口22。

图2中的排放口54还是旁通口，气液蒸汽12可在不加速通过喷嘴30的情况下通过该旁通口流向间隙40。来自入口22的气液蒸汽因而具有通过喷嘴30并向着收集器32加速通过间隙40的主流动路径以及通过滤清器56和旁通口54到达间隙40的替换用的流动路径。所述替换用的流动路径中的滤清器56捕捉和聚合来自入口22的气液蒸汽中的液体以从通过所述替换用的流动路径供应到出口24的气体蒸汽中去除液体。出口24因而接收来自所述主流动路径的通过收集器32去除液体的气体蒸汽，并且还接收来自所述替换用的流动路径的通过穿透滤清器56去除液体的气体蒸汽。入口22重力相关地位于穿透滤清器56之下。通过穿透滤清器56从所述替换用的流动路径中的气液蒸汽中去除的液体因而排放到入口22。滤清器56还对通过收集器32从所述主流动路径中的气液蒸汽中去除的液体进行过滤并通过排放口54和滤清器56将此液体排回到入口22。

图3在适于促进理解的情况下使用与上文相同的附图标记。在图3中，通过外壳的气体蒸汽的轴向流动是水平的。外壳中的排放口58将来自收集器的分离流体排到外壳的外部，返回到曲轴箱16。排放口58处于所述第二流动路径部44中并使来自收集器32的分离流体通过穿透滤清器48排放，从而该穿透滤清器48对气体蒸汽26和分离流体进行过滤。排放口58位于穿透滤清器48与出口24之间，并且重力相关地位于收集器32、出口24和穿透滤清器48之下。

图4在适于促进理解的情况下使用与上文相同的附图标记。图4显示了轴向通过外壳60的气流的垂直定向，该外壳60具有用于接收气液蒸汽12的入口62和用于排出气体蒸汽26的出口64。该外壳中的喷嘴结构66具有多个喷嘴或孔68，所述喷嘴或孔68接收来自入口62的气液蒸汽并加速该气液蒸汽使其径向水平地通过喷嘴68以及径向通过环形间隙70，以冲击环形惯性收集器72。收集器72处于该加速气液蒸汽的路径中并导致该气液蒸汽的急剧方向变化，并且具有如上所述的粗糙多孔收集面74。外壳具有自其通过的垂直轴向流动路径，该流动路径包括用于入口62与间隙70之间的气液蒸汽的第一流动路径部76以及用于间隙70与出口64之间的气体蒸汽的第二流动路径部78。该流动路径在收集面74处的间隙70中具有方向变化80，并且在流动路径部76中具有方向变化82。方向变化82和80的每一个是90°。外壳中的流动路径部78中的穿透滤清器84提供备用安全滤清器，该滤清器捕捉在惯性收集器72处分离之后重新夹带在气体蒸汽中的液体微粒。滤清器84相对于所述垂直轴向方向沿径向跨度水平而延伸。滤清器84的径向水平跨度延伸通过整个外壳并且垂直于收集面74。在所述方向变化80之后，气体蒸汽沿着且平行于收集面74轴向流动，然后通过穿越滤清器84流向出口64。外壳60中的排放口86将来自收集器72的分离流体排放到外壳外，排回到发动机曲轴箱16。排放口86重力相关地位于收集器72之下并且在收集器72的与滤清器84相对的一侧。

图5与图4相似，并且在适于促进理解的情况下使用相同的附图标记。在图5中，外壳中的排放口88将来自收集器72的分离流体排放到入口62。排放口88重力相关地位于收集器72之下并且在收集器72的与穿透滤清器84相对的一侧。外壳中的第二穿透滤清器90重力相关地位于收集器72之下并且在收集器的与穿透滤清器84相对的一侧，并且过滤来自收集器72的通过排放口88排放到入口62的分离流体。该排放口由喷嘴结构66中的多个孔或口88来提供。

图5中的口88还是旁通口，气液蒸汽12可在不加速通过喷嘴68的情况下通过所述旁通口流向间隙70。来自入口62的气液蒸汽因而具有通过喷嘴68并向着收集器32加速通过间隙70的主流动路径以及通过旁通口88和滤清器90到达间隙70的可选流动路径。所述可选流动路径中的穿透滤清器90捕捉和聚合气液蒸汽中的液体以从供应到出口64的气体蒸汽中去除液体。出口64因而接收来自所述主流动路径的通过收集器72去除液体的气体蒸汽，并且接收来自所述可选流动路径的通过穿透滤清器90去除液体的气体蒸汽。入口62重力相关地位于滤清器90之下。通过穿透滤清器90从所述可选流动路径中的气液蒸汽中去除的液体因而通过排放口或旁通口88排放到入口62。滤清器90还对通过收集器72从所述主流动路径中的气液蒸汽中去除的液体进行过滤并通过排放口88将此液体排回到入口62。

图6显示了用于从气液蒸汽94中去除和聚合液体微粒的惯性气液分离器92。外壳92具有用于接收气液蒸汽94的入口96和用于排出气体蒸汽100的出口98。外壳中的喷嘴结构102具有多个喷嘴104，所述喷嘴104从入口96接收气液蒸汽并使该气液蒸汽加速通过喷嘴。该外壳中的处于该加速的气液蒸汽的路径中的惯性收集器106引起该气液蒸汽的急剧方向变化，如108处所示。收集器具有粗糙的多孔收集面110，该多孔收集面110导致液体微粒与气液蒸汽的分离。外壳中的排放口112将来自收集器的分离流体排回到曲轴箱16。

图6中的喷嘴104具有上游进口114和下游出口116。进口114比出口116更大。喷嘴在该进口与出口之间具有截头圆锥形的锥形过渡部118。该截头圆锥形的锥形过渡部在进口114处具有第一直径的上游端120，并且具有第二直径的下游端122，该第二直径小于所述第一直径。截头圆锥形的锥形过渡部118的下游端122通过第二过渡部124与出口116隔开，该第二过渡部具有与所述第二直径相等的恒定直径。

在一个实施例中，图1-3的收集面34、图4和图5的收集面74、图6的收集面110是包括多层纤维的纤维收集面。至少两层或三层纤维是令人满意的并提供改进的性能。在该优选实施例中，提供至少一百层纤维。纤维具有直径，该直径是要分离和捕获的液体微粒的直径的至少三倍。在优选形式中，纤维直径在50到500微米的范围中。对于范围从0.3到3微米、平均1.7微米的油雾滴，与对于平滑非多孔收集面的50％的质量效率相比，利用所述纤维收集面，微粒分离效率提高到85％的质量效率。

在另一实施例中，收集面是孔隙率在50％与99.9％之间的多孔收集面。平均孔径尺寸是液体微粒的直径的至少5到10倍，并优选至少为25到50微米。

在另一实施例中，收集面是具有粗糙度的粗糙收集面，该粗糙度在波峰至波谷的高度中测量为是液体微粒的直径的至少10倍。峰谷高度是平行于气液流的从喷嘴到收集面的方向测量的。该峰谷高度优选为至少10微米。

本申请

本发明提供一种如上所述的惯性气液冲击分离器，用于从图1的气液蒸汽12、图6的气液蒸汽94中去除液体微粒，例如从来自内燃发动机14的曲轴箱16的漏气流中去除油粒。在此实施例中，分离器在图1的排放口50、图6的排放口112处将分离的油52返回到曲轴箱16，并将图1的分离空气26、图6的分离空气100返回到发动机的进气歧管18。在此应用中，期望将漏气从发动机14的曲轴箱16中排出。如果未经处理，这些气体含有油雾和煤烟形式的微粒物。期望控制污染物的含量，特别是如果漏气要例如在进气歧管18处循环回到发动机的进气***。油雾滴的直径一般小于5微米，因此在使用传统的纤维过滤介质并同时保持低流动阻力的情况下难以去除，因为介质收集并充满油和污染物。该分离器可在闭式曲轴箱通风(CCV)***和开式曲轴箱通风(OCV)***中使用，包括在柴油发动机应用以及其它惯性气液冲击分离器应用中使用。

分离器包括外壳，诸如图1的20、图6的92，该外壳具有用于接收图1的气液蒸汽12、图6的气液蒸汽94的入口22、96和用于排出气体蒸汽26、100的出口24、98。一个或多个将要描述的喷嘴阀设置在外壳中，所述一个或多个喷嘴阀代替图1的喷嘴30和图6的喷嘴104，并且如上所述地从入口22、96接收气液蒸汽12、94并使该气液蒸汽加速通过所述一个或多个喷嘴阀。惯性冲击收集器，诸如图1的32、图6的106设置在外壳中，如上所述，处于该加速气液蒸汽的路径中并导致液体微粒与气液蒸汽的分离，均如上所述。惯性冲击收集器可设有如上所述的粗糙多孔收集或冲击面或者设有平滑的非多孔冲击件冲击面，或者根据期望设置其它惯性冲击件。利用现在将描述的喷嘴阀来代替图1的喷嘴30和图6的喷嘴104。

图7-10显示了喷嘴阀150，该喷嘴阀150用于代替外壳20、92中的图1的喷嘴30或图6的喷嘴104，并且从入口22、96接收气液蒸汽12、94并加速沿轴向流动方向152从上游向下游自其通过的气液蒸汽。外壳中的惯性冲击收集器32、106位于喷嘴阀150的下游，处于该加速的气液蒸汽的路径中并导致液体微粒与气液蒸汽的分离，如上所述。喷嘴阀150具有从入口22、96接收气液蒸汽12、94的上游进入轴向端154以及向着惯性冲击收集器32、106排出该气液蒸汽的下游离开轴向端156。喷嘴阀150具有侧壁158，该侧壁158从进入轴向端154沿轴向向下游延伸到离开轴向端156并且沿其(图7中向上)引导该气液蒸汽。侧壁158和离开轴向端156可沿径向收缩和扩张以改变向位于其上的惯性冲击收集器32、106的流动。

侧壁158沿锥体逐渐缩小，该锥体优选沿指向与轴向流动方向(图7、9中向上)相同方向的方向变窄。侧壁158是柔性的并且在图9、10的收缩位置与图7、8的扩张位置之间伸缩。该侧壁伸缩使得穿过阀的压降dP是自该阀通过的流量的非二次函数，即：

dP＝C×flowrateⁿ

这里C是常量，而n小于2，由此，与二次函数相比，压降以流速的更线性的函数发生改变。这与固定孔的流动限制形成对比，固定孔的流动限制是自该孔通过的流量的二次函数，即压降随流量的平方，即流量的二次幂改变。

在一个实施例中，图7-10的侧壁158由多个重叠的鳍片160提供，在图9、图10中，所述鳍片160可以渐增重叠的关系径向向内摆动以在其间限定变窄的孔162，而在图7、图8中，所述鳍片160可以渐减重叠的关系径向向外摆动以在其间限定变宽的孔164。鳍片具有限定喷嘴阀150的进入轴向端154的铰接上游端166，并且具有下游端168，所述下游端168可以其各自的圆弧绕各自上游端166摆动并限定喷嘴阀150的离开轴向端156。鳍片160例如通过诸如170的拉簧偏置到径向向内的摆动位置，图9、图10，以及响应于气液蒸汽12、94的增加压力，抵抗弹簧170的偏置摆动到径向向外的摆动位置，图7、图8。

喷嘴阀150响应于气液蒸汽12、94的压力。在惯性气液冲击分离器中，期望在流动增加时，例如当发动机老化而导致增加的漏气流时，在不产生附加背压的情况下保持通过诸如30、104、150的喷嘴的恒定高流速。理想地，对于给定的流动范围，压降相对于老化或流动的斜率应当为零，或至少比二次斜率更平缓或更线性。压降以流动的平方函数，即二次幂变化。液体分离效率取决于通过喷孔的流速以及对冲击件32、106的冲击速度。由喷嘴阀150提供的可变喷嘴孔面积在没有有害地增加压降的情况下使期望的较高流动和冲击速度成为可能，并使压降相对老化或流动的较低、较平缓斜率成为可能。侧壁158的鳍片160通过弹簧170偏置到图9、图10的收缩位置。气液蒸汽12、94的增加压力径向向外移动侧壁158的鳍片160，以增加在164处通过喷孔的有效流动面积并减小背压。对应于增加的流动的压降遵循较低、较平缓的压降斜率，该较低压降斜率实现低流动时的较高速度，以及较高流动时的较低压降，从而提高了效率。

该***实现在发动机寿命的早期的提高的分离效率，而在发动机寿命的晚期，包括发动机的寿命末期状态，不遭受不利的高压降。随着发动机的磨损，产生更多的漏气，并且惯性冲击件32、106面临较大的流动以及来自曲轴箱16的增加的压力。当此发生时，分离器实际开始以较高的效率执行，而且具有较大的压降。标准冲击分离器必须设计为满足此寿命末期状态，以便不产生太高的压降。这意味着发动机寿命的早期的效率可能没有得以最优化。喷嘴阀150提供可变的孔面积，该孔面积响应于气液蒸汽12、94的增加压力而增加。这实现如下优点，包括：在发动机寿命早期的提高的分离效率，而在发动机寿命的晚期，包括发动机的寿命末期状态，不遭受不利的高压降。

图11-13显示了又一实施例。一个或多个喷嘴阀180代替外壳20、92中的图1的喷嘴30、图6的喷嘴104。喷嘴阀180从入口22、96接收气液蒸汽12、94并加速沿轴向流动方向182从上游向下游自其通过的气液蒸汽。外壳中的惯性冲击收集器32、106位于喷嘴阀180的下游，处于该加速气液蒸汽的路径中并且导致液体微粒与气液蒸汽的分离，如上所述。喷嘴阀180具有从入口22、96接收气液蒸汽的上游进入轴向端184、对着惯性冲击收集器32、106排出该气液蒸汽的下游离开轴向端186以及侧壁188，该侧壁188从进入轴向端184沿轴向向下游延伸到离开轴向端186并且沿其引导该气液蒸汽。侧壁188和离开轴向端186可沿径向收缩和扩张以改变向惯性冲击收集器32、106的流动。在一个实施例中，阀板190具有多个喷嘴阀180。

侧壁188沿锥体逐渐缩小，该锥体沿指向与轴向流动方向182相同方向的方向变窄。侧壁188是柔性的并且在收缩位置与扩张位置之间伸缩。该侧壁响应于气液蒸汽12、94的压力而伸缩。该侧壁伸缩使得沿阀180的压降dP是自其通过的流量的非二次函数，即如上述方程中那样，由此与二次函数相比，压降以流量的更加线性的函数改变。

在图11-13的实施例中，侧壁188设有沿轴向延伸的凹槽或褶皱192，图13，所述凹槽或褶皱192限定多个轴向流动通道194。响应于气液蒸汽12、94的增加的压力，侧壁188径向扩张，并且凹槽至少部分地展开，以增加流动面积。有凹槽的侧壁188沿锥体逐渐缩小，该锥体沿指向与轴向流动方向182相同方向的方向变窄。在一个优选实施例中，侧壁188的构成材料是有延展性的橡胶。在一种形式中，在侧壁188的收缩状态中，流动通道194彼此连通并且与其间的中心流动通道196连通。在另一实施例中，图14-16，喷嘴阀200的侧壁198具有收缩状态，图16，流动通道202通过侧壁的位于其间的部分204彼此隔离开来并且与由侧壁198的部分204绕其限定的中心流动通道206隔离开来。在图11-16的实施例中，侧壁188、198绕其整个周界具有凹槽。在另一实施例中，图17、图18，喷嘴阀212的侧壁210仅绕其周界的一部分214具有凹槽，而绕其周界的剩余部分216没有凹槽。图17显示了处于径向向内收缩位置中的喷嘴阀212。图18显示了处于径向向外扩张位置中的喷嘴阀212，该喷嘴阀212响应于气液蒸汽12、94的增加压力而提供增加的流动面积。

图19-22显示了又一实施例。喷嘴阀220代替外壳20、92中的图1的喷嘴30、图6的喷嘴104并且从入口22、96接收气液蒸汽12、94并加速沿轴向流动方向222从上游向下游自其通过的气液蒸汽。外壳中的惯性冲击收集器32、106位于喷嘴阀220的下游，处于该加速气液蒸汽12、94的路径中并且导致液体微粒与气液蒸汽的分离，如上所述。喷嘴阀220具有从入口22、96接收气液蒸汽12、94的上游进入轴向端224、对着惯性冲击收集器32、106排出该气液蒸汽的下游离开轴向端226以及侧壁228，该侧壁228从进入轴向端224沿轴向向下游延伸到离开轴向端226并且沿其引导该气液蒸汽。侧壁228和离开轴向端226可沿径向收缩和扩张以改变向惯性冲击收集器32、106的流动。

侧壁228沿锥体逐渐缩小，该锥体沿指向与轴向流动方向222相同方向的方向变窄。侧壁228是柔性的并且在收缩位置与扩张位置之间伸缩。侧壁228响应于气液蒸汽12、94的压力而伸缩。侧壁228伸缩使得沿喷嘴阀220的压降dP是自其通过的流量的非二次函数，即如上述方程中那样，由此与如232处所示的二次函数相比，压降以的流量的更加线性的函数改变，如图22中的230处所示。

在图19-22的实施例中，喷嘴阀220是鸭嘴阀。该鸭嘴阀具有形成离开轴向端226的下游唇缘234、236，图20、图21。侧壁228具有下游侧壁部，所述下游侧壁部在位于接缝238处的离开轴向端226处的唇缘234、236处交汇，图21，该接缝238横向于轴向流动方向222地延伸。所述横向方向在图20中是进入和离开页面，而在图21中是上-下。所述轴向流动方向222在图20中是向上的，而在图21中是离开页面的。图22是流量相对压降的图表并且在232处显示了压降相对于通过固定孔的流量的传统二次函数。图表在230处显示了在给予鸭嘴阀初始开启压力234之后，压降对流量的更线性、平缓的斜率，鸭嘴阀的初始开启压力是已知的。沿水平轴的增加流量随着发动机的愈加老化，例如当活塞环磨损，以及漏气流增加时出现。

图23显示了又一实施例。由鸭嘴阀220提供的喷嘴阀通常可由弹性体材料构成，该弹性体材料具有对变化温度敏感的刚度，因而利用温度来影响阀的伸缩和开启。在图23中，一个或多个诸如240的条形弹簧沿唇缘234和236中的至少一个并且优选两个延伸，和/或一个或多个诸如242的条形弹簧沿侧壁228延伸。条形弹簧的结构特性优选比鸭嘴阀的材料对温度变化的敏感程度低。优选，弹簧材料的刚度(弹性模数)随温度的变化比鸭嘴阀材料的更小。例如，板簧可以是金属的，并且与鸭嘴阀的弹性体材料相比，更少地遭受响应于变化温度的刚度变化和伸缩变化。板簧可在鸭嘴阀的成型期间内嵌成型，或者在鸭嘴阀形成后联结于其上，或者可以任意合适的方式附接。240处的一个或多个条形弹簧横向于轴向流动方向222而延伸。242处的一个或多个板簧沿该轴向流动方向而延伸。在一个优选实施例中，鸭嘴阀220具有开启压力响应，其中在鸭嘴阀打开之前，沿鸭嘴阀的压降必须达到预定的阈值。在例如未磨损发动机空转时可能遇到的非常低的漏气流状态下，这提供了提高的分离效率。

图24-33显示了又一实施例，该实施例包括具有多个诸如252、254等喷嘴阀的阀板250。喷嘴阀252、254代替外壳20、92中的图1的喷嘴阀30和图6的喷嘴阀104，用于从入口22、96接收气液蒸汽12、94，并加速沿图27的轴向流动方向256从上游向下游通过喷嘴阀的气液蒸汽。如上所述，外壳中的惯性冲击收集器32、106位于喷嘴252、254的下游，处于该加速的气液蒸汽12、94的路径中，并导致液体微粒从气液蒸汽的分离。喷嘴阀具有从入口22、96接收气液蒸汽12、94的上游进入轴向端258，图25、对着惯性冲击收集器32、106排出气液蒸汽12、94的下游离开轴向端260、以及侧壁262，该侧壁262从进入轴向端258沿轴向向下游延伸到离开轴向端260并沿其引导该气液蒸汽。侧壁262和离开轴向端260可沿径向收缩，图25，并且可扩张，图27，以改变向惯性冲击收集器32、106的流动。

侧壁262沿锥体逐渐缩小，该锥体沿指向与所述轴向流动方向256相同方向的方向变窄。侧壁262是柔性的并且在图25的收缩位置与图27的扩张位置之间伸缩。侧壁262响应于气液蒸汽12、94的压力而伸缩。侧壁262伸缩使得经过喷嘴阀252的压降dP是流量的非二次函数，如上述方程中那样，由此与二次函数相比，压降以流量的更加线性的函数变化，如上所述。

图24-33中的多个喷嘴阀各具有诸如262的侧壁，该侧壁262响应于气液蒸汽12、94的压力而在所述收缩与扩张位置之间伸缩，从而喷嘴阀响应于气液蒸汽的增加压力而从图25的关闭状态伸缩到图27的打开状态。在一个优选实施例中，喷嘴阀中的一个，诸如252比喷嘴阀中的另一个，诸如图26的254在更低的气液蒸汽压力下伸缩到图26的打开状态，以响应气液蒸汽的增加压力而提供喷嘴阀的多级打开。在给定的较低压力的第一级，第一组喷嘴阀，诸如252打开，图26，而其它喷嘴阀，诸如254保持关闭。在较高压力的第二级，除了已经打开的第一组喷嘴阀252外，上述其它喷嘴阀，诸如254也打开，图28。这提供了逐级顺次打开的喷嘴阀。各个喷嘴阀的打开压力可根据其各自侧壁262的形状、几何结构和厚度中的至少一个来控制。可替代地，喷嘴阀的构成材料可改变。

喷嘴板250具有所述多个喷嘴阀，诸如252、254等，所述喷嘴阀以平行并排的关系安装到该喷嘴板250并且响应于气液蒸汽12、94的增加压力而提供自其通过的逐级累积的增加流，所有喷嘴阀都位于单个喷嘴板250内。在一个优选实施例中，喷嘴阀252、254等包覆成型(over-molded)在喷嘴板250上，图29。喷嘴阀的每一个的进入轴向端258安装到喷嘴板250，而各个侧壁262自其轴向延伸。在另一实施例中，喷嘴板250可具有一个或多个永久打开的孔264，所述孔264使气液蒸汽12、94在没有喷嘴阀位于此处的情况下自其通过。这提供初始级，图30、图31，其中所有的喷嘴阀252、254关闭，而气液蒸汽仅通过打开的孔264流动，继而下一级，其中喷嘴阀252打开，图26，然后再下一级，其中喷嘴阀254也打开，图28、图32、图33。各自喷嘴阀在气液蒸汽12、94的各自预定压力下打开。在又一实施例中，除去打开的孔264中的一个或多个或全部，或用诸如252、254或诸如此类喷嘴阀来代替孔264。

***提供变化的喷嘴面积。当流动增加时，喷嘴面积增加，而当流动减少时，喷嘴面积减小。对于大范围的容积流量，这实现了经过喷嘴的一致速度和压降。随着通过孔的流量的增加，流速和压降增加。曲轴箱通风***中的惯性冲击分离器中的较高流速提高该分离器的效率，这是有益的。然而，沿冲击分离器喷嘴的较高压降增加了曲轴箱的压力，这可能拉紧发动机的密封件，这是有害的。利用固定几何形状的喷嘴，低流量意味着低流速、低效率(不理想的)和低压降(理想的)。高流量意味着高速、高效(理想的)和高压降(不理想的)。实现可调节喷嘴面积的***能够仅利用流速和压降的轻微变化来实现流体流动的大变化。而这实现了较高的低-流动效率以及较低的高-流动压降，这两者是目的相反的并且需要其间的折衷。

理想地，***适合于并能够适应于曲轴箱通风***中的不同发动机尺寸。当消费者希望购买CCV***时，通常具有三个选择。第一个选择是安装远程装配的配件市场上的冲击分离器。第二个选择是安装聚合器***，该聚合器***可以是定制设计的或者也可不必定制设计。第三个选择是开发专门用于特定发动机的冲击分离器。安装远程装配的冲击分离器是最容易的选择，特别是如果可以使用隔膜驱动式可变冲击分离器，该隔膜驱动式可变冲击分离器可适应于大量发动机尺寸同时在不同发动机负载和马力下保持一致的效率。理想的解决方案由喷嘴阀来提供，所述喷嘴阀具有可沿径向收缩和扩张的侧壁和离开轴向端，以改变向惯性冲击收集器的流动。

在发动机的寿命期间，进入曲轴箱通风***的流动增加。冲击分离器通常在考虑到发动机寿命的末期的情况下被设计来处理流动状态。因而，在发动机寿命的起初，由于通过喷嘴的较低流速，冲击分离器的分离效率较低。随着流动增加或减少而调节横剖流动面积是理想的，以使流速能够保持相对恒定，或至少遵循图22的对应于发动机老化的压降对流量图表中的较低平缓斜率230。较平缓限制或压降对流动或老化曲线为冲击分离器提供更恒定的结果效率。在所述橡胶鸭嘴阀的情形中，阀的唇缘234和236最初几乎关闭，即超过所述开启压力234，并提供低流量的高速喷射，然后随着流量增加，唇缘逐渐打开，保持高流速。可比较地，其余实施例优选通过使用可变几何形状的喷嘴阀来执行。期望胜过固定孔式曲轴箱通风冲击分离器，所述固定孔式曲轴箱通风冲击分离器提供随流量减少而快速下降的分离性能。这是因为孔的尺寸必须设计为使得在最大流量状态下不超过给定的最大压降。然而，冲击分离器在较低流量下度过其大部分运行寿命，而这使分离器不利地具有较低的冲击速度和较低的效率以及分离性能。此问题通过所述可变几何形状的喷嘴阀来克服或至少减轻，所述喷嘴阀包括所述可沿径向收缩和扩张的喷嘴侧壁和离开轴向端以改变向惯性冲击分离器的流动。所述可变几何形状提供简单和有效的解决方案。例如，鸭嘴阀提供特别简单和低成本的可变喷嘴几何形状，其能在广泛的流量范围上保持较高的喷射冲击速度，并因此能在不超过发动机曲轴箱在最大漏气流量下的最大压降限制的情况下在较广的流动范围上提供较好的悬浮微粒分离效率。在平行流动布置中可使用多个喷嘴阀，不同的流动限制特征由不同的尺寸、几何形状或材料刚度来提供，以进一步调节***的压降相对于流量的响应。在鸭嘴阀的实施方式中，如果弹性体阀刚度随温度的变化导致阀的压降流动限制响应的过度变化，那么将所述板簧240、242(例如片簧，例如金属或其它材料)轴向或横向地(经由粘结、包覆成型、夹持等)附接到鸭嘴阀唇缘和/或侧壁上，以提供减小的温度灵敏度。在鸭嘴喷嘴阀的情形中，如果希望的话，可使用抗啸声阀设计，例如在作为参考文件包括于此的，专利号为5301707的美国专利里所示的。这可应对在某些流动状态下的颤动，该些状态产生动态不稳定性，有时称为啸声。

在一个实施例中，***提供可变冲击技术，该可变冲击技术通过允许漏气流以顺次分级的方式进入附加喷嘴来弥补由于随发动机寿命的磨损而产生的增加的曲轴箱通风漏气。***是特别紧凑的并且在不消耗发动机舱中的额外空间或体积的情况下实现可变的喷孔面积。所述整体式喷嘴板提供多个可变喷嘴，降低了部件容量、空间和成本，同时提高了性能。集成整体式设计减少了部件的数量并且不仅降低了成本而且实现了较小的包装封套。每个喷嘴可单独设计，以例如在有限的空间中提供一排在不同流量下打开的可变喷嘴阀。例如，图24-33示出了整体式三级可变喷嘴板，其中喷嘴可由热塑性弹性体(TPE)或硅树脂制成。每个喷嘴或每组喷嘴能设计为使得在指定压力下，可实现分级或预定的打开顺序模式。打开喷嘴所需的压力可通过调节各自喷嘴的形状和/或几何形状和/或厚度和/或材料来控制。该设计减少了部件的数量以及可变惯性气液分离器所需的空间，同时通过添加在发动机的寿命期间打开的增加数量的可变级来实现提高的性能。例如，图24显示了早期寿命级，这里仅永久打开的孔264使漏气自其通过而到达惯性冲击收集器32、106。图26显示了中间寿命级，随着容积漏气流量的增加，除了通过永久打开的孔264的漏气流之外，中间寿命喷嘴252打开并使漏气自其通过。图28显示了寿命末期级，随着漏气的容积流量的增加，除了通过中间寿命喷嘴252和永久打开的孔264的漏气流之外，寿命末期喷嘴254打开并使漏气自其通过。

在上文的描述中，为简洁、清晰和便于理解而使用了特定的术语。因为这些术语用于描述性的目的，而意欲广泛地被解释，所以这些术语并没有暗示超过现有技术需求的不必要的限制。此处所述的不同构造、***和方法步骤可单独使用或与其它构造、***和方法步骤组合使用。可以预期的是在附带权利要求的范围内的各种等同、替换和修改是可能的。

Claims (2)

1.一种惯性空气-油分离器，用于移除来自内燃发动机的漏气中的油雾滴，包括：用于接收来自所述发动机的所述漏气的入口，以及排出经分离的空气的出口；喷嘴阀，所述喷嘴阀加速沿轴向流动方向自上游至下游自其通过的所述漏气；在所述外壳中的惯性冲击收集器，所述惯性冲击收集器在经加速的所述漏气的路径中，并位于所述喷嘴阀的下游，并引起油滴自所述漏气的分离；所述喷嘴阀包括从所述入口接受所述漏气的上游进入轴向端，对着所述惯性冲击收集器排出所述漏气的下游离开轴向端，以及在所述进入轴向端和所述离开轴向端之间轴向延伸并沿其引导所述漏气的柔性侧壁；所述柔性侧壁和离开轴向端沿径向向内及向外伸缩，以响应于来自所述发动机的所述漏气的压力和经过所述喷嘴阀的压降而分别渐减地及渐增地改变到所述惯性冲击收集器的流动，并且通过随着所述发动机老化，响应于渐增的漏气流和压力而径向向外伸缩从而增大了喷嘴阀的孔面积的所述柔性侧壁，在所述发动机的寿命的早期提供了提高的分离效率，而在所述发动机的寿命的晚期，包括所述发动机的寿命末期状态，没有遭受不利的高压降；其中所述柔性侧壁伸缩，以使得经过所述喷嘴阀的压降是自其通过的流量的非二次函数，即：

dP=C×flowrateⁿ，

这里C是常量，而n小于2；并且与压降相对于流量的二次函数相比，即压降随流量的平方，即流量的二次幂改变，所述喷嘴阀的压降以所述流量的更线性的函数而变化，而随着活塞环磨损和漏气流增加，伴着发动机的愈加老化，出现增大的流量，其中，所述柔性侧壁的伸缩提供了比二次函数更线性的，更平缓的斜率。

2.一种惯性空气-油分离器，用于移除来自内燃发动机的漏气中的油雾滴，包括：用于接收来自所述发动机的所述漏气的入口，以及排出经分离的空气的出口；在所述外壳中的多个喷嘴阀，各接收来自所述入口的所述漏气并加速沿各自的轴向流动方向自上游至下游自其通过的所述漏气；在所述外壳中的惯性冲击收集器，所述惯性冲击收集器在经加速的所述漏气的路径中，并位于所述喷嘴阀的下游，并引起油滴自所述漏气的分离；各所述喷嘴阀包括从所述入口接收所述漏气的上游进入轴向端，对着所述惯性冲击收集器排出所述漏气的下游离开轴向端，以及在各自的所述进入轴向端和各自的所述离开轴向端之间轴向延伸并沿其引导所述漏气的柔性侧壁；其中，所述柔性侧壁和离开轴向端可沿径向收缩，并且可扩张，以改变向惯性冲击收集器的流动；所述多个喷嘴阀中的一个的所述侧壁与所述多个喷嘴阀中的另一个的所述侧壁相比，在所述漏气的更低压力下，沿径向向外伸缩以增加通过所述多个喷嘴阀中的一个的漏气流，以在所述漏气的不同的压力下，提供不同喷嘴阀的侧壁的多级伸缩，及随着所述发动机老化，响应于所述漏气的增大的压力，提供通过所述喷嘴阀的逐级累积的增加流，并调节压降相对于流量的响应。