CN104879190A - 一种可变入口截面油气分离器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可变入口截面油气分离器，包括旋风式油气分离器主体，带有导向槽的进气管段，进气管段盖板，滑片，减速齿轮组，步进电机，旋风式油气分离器主体包括依次连接的出气口、圆柱段、圆锥段和出油口；步进电机上设置有步进电机齿轮；减速齿轮组包括通过齿轮轴相连接的上齿轮和下齿轮，滑片的末端为一段齿条，滑片安装在进气管段导向槽内，并能沿导向槽在进气管段中滑动，齿条端与上齿轮啮合，减速齿轮组下齿轮与步进电机齿轮啮合。根据发动机工况变化可调整滑片在进气管段的位置，控制气流流速进而达到理想的分离效果。本发明具有分离效率高、适应窜气量随工况变化的特点。

Description

一种可变入口截面油气分离器
技术领域
本发明一种分离气流中油雾或固体颗粒的装置，具体涉及一种可变入口截面油气分离器。
背景技术
日益严格汽车排放法规对曲轴箱排放物的控制提出了更高的要求。现行的排放法规中规定，发动机曲轴箱中窜出的气体不能直接排到大气环境中，而应通过连接管导向进气***的适当位置，返回气缸重新燃烧，即采取闭式曲轴箱强制通风。但曲轴箱窜气中含有机油油雾，如果不对其进行有效处理，机油便会沿途黏附在进气***的增压器叶片、中冷器壁面、进气门壁面以及喷油器机密喷嘴上，影响以上各部件的工作性能，缩短其使用寿命并降低发动机的稳定性与可靠性。另一方面，如果机油油雾进入气缸进行燃烧，极容易导致缸内积碳，使发动机微粒排放升高，增加排气后处理***的负担，降低发动机的工作效率和使用寿命。因此，使用油气分离器对窜气中油雾进行高效分离显得十分必要。
现在市场上广泛使用的油气分离器多为无需外界能量输入的被动式油气分离器，主要包括迷宫式油气分离器和旋风式油气分离器两种。迷宫式油气分离器压力损失小，且成本较低，但其结构不紧凑，而且只能分离粒径较大的油雾微粒，分离效率低。旋风式油气分离器虽然可以分离更小的油雾微粒并能得到较高的油气分离效率，但是由于它是通过气流在分离器内部旋转时产生的离心力将油滴进行分离，所以总体分离效率受气体流速影响严重。车用旋风式油气分离器通常以常用工况下对应的窜气量为基础进行结构设计，但这样使得分离器在低窜气量时分离效果很差，在高窜气量下压力损失过高。发动机在正常运行过程中窜气量并不是一成不变的，因而旋风式分离器的上述固有缺陷将制约在发动机全工况范围内发挥最佳的分离性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种可变入口截面油气分离器，使得在发动机全工况范围内对油气进行高效分离。
为实现上述目的，本发明的技术方案说明如下：
一种可变入口截面油气分离器，包括旋风式油气分离器主体，带有导向槽的进气管段，进气管段盖板，滑片，减速齿轮组，步进电机，旋风式油气分离器主体包括依次连接的出气口、圆柱段、圆锥段和出油口；步进电机上设置有步进电机齿轮；减速齿轮组包括通过齿轮轴相连接的上齿轮和下齿轮，滑片的末端为一段齿条，滑片安装在进气管段导向槽内，并能沿导向槽在进气管段中滑动，齿条端与上齿轮啮合，减速齿轮组下齿轮与步进电机齿轮啮合。
在上述技术方案中，
进气管段沿旋风式分离器主体圆柱段外壁圆周切线方向设置，并与旋风式分离器主体固接。
进气管段内侧面向外延伸出一段导向槽，槽宽与滑片宽度相同，槽深与滑片高度一致，该槽与进气管段内气道相通并成一锐角，限制滑片单自由度运动。
进气管段盖板与进气管段用螺栓连接，并与旋风式分离器主体圆柱段相贴合。
滑片由前段和后段组成，前段位于进气管段气道内，与进气道内侧壁平行；后段位于导向槽内，与导向槽内表面成间隙配合；后段末端设置齿条，齿形为直齿。
上齿轮和下齿轮为同轴的两个直齿圆柱齿轮，其中上齿轮与齿条模数相同，下齿轮与步进电机齿轮模数相同；上齿轮的直径小于下齿轮的直径。
上齿轮和下齿轮与齿轮轴采用键连接。
步进电机上通过电机轴连接有步进电机齿轮；步进电机齿轮与电机轴采用键连接。
本发明的有益效果是：本发明通过滑片沿导向槽的运动，实现了进气道有效流通面积的改变，在实际应用中可以根据曲轴箱窜气量灵活调节滑片位置，满足较高的油气分离效率所对应的进气流速需求，在发动机全工况下均能达到很好的油气分离效果。采用步进电机驱动减速齿轮的方法，结构简单，易于实现，既保证了传动***的可靠性和稳定性，又能使滑片无极连续运动，调高了***控制的精确性。所以，本发明具有油气分离效率高、适应窜气量随工况变化的特点，解决了排放法规对曲轴箱油气分离提出的严苛要求，具有较高的性价比，可适用于各种发动机。
附图说明
图1是本发明可变入口截面油气分离器的结构轴测图；
图2是本发明可变入口截面油气分离器的结构主视图；
图3是图2沿A-A截面的剖视图。
图中，1.进气管段盖板，2.进气管段，3.滑片，4.减速齿轮组，5.步进电机，6.步进电机齿轮，7.旋风式油气分离器主体，8.齿条，9.减速齿轮轴，10.步进电机轴，11.出气口，12.圆柱段，13.圆锥段，14.出油口，15.导向槽。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供一种可变入口截面油气分离器，如图1所示，包括旋风式油气分离器主体7，带有导向槽的进气管段2，进气管段盖板1，滑片3，减速齿轮组4，步进电机5，旋风式油气分离器主体7包括依次连接的出气口11、圆柱段12、圆锥段13和出油口14；步进电机5上设置有步进电机齿轮6；减速齿轮组4包括通过齿轮轴9相连接的上齿轮和下齿轮，如图3所示，滑片3的末端为一段齿条8，滑片3安装在进气管段导向槽15内，并能沿导向槽在进气管段2中滑动，齿条端与上齿轮啮合，减速齿轮组下齿轮与步进电机齿轮6啮合。进气管段2沿旋风式分离器主体7圆柱段外壁圆周切线方向设置，并与旋风式分离器主体7固接。进气管段2内侧面向外延伸出一段导向槽15，槽宽与滑片宽度相同，槽深与滑片高度一致，该槽与进气管段内气道相通并成一锐角，限制滑片单自由度运动。进气管段盖板1与进气管段2用螺栓连接，并与旋风式分离器主体圆柱段相贴合。滑片3由前段和后段组成，前段位于进气管段2气道内，与进气道内侧壁平行；后段位于导向槽15内，与导向槽内表面成间隙配合；后段末端设置齿条8，齿形为直齿。上齿轮和下齿轮为同轴的两个直齿圆柱齿轮，其中上齿轮与齿条8模数相同，下齿轮与步进电机齿轮6模数相同；上齿轮的直径小于下齿轮的直径。上齿轮和下齿轮与齿轮轴9采用键连接。步进电机5上通过电机轴10连接有步进电机齿轮6；步进电机齿轮6与电机轴10采用键连接。
旋风式油气分离器主体7圆柱段切线延伸出进气管段，进气管段2通过螺栓与进气管段盖板1固定。进气管段2内侧设置导向槽15，滑片3安装在导向槽内，并可以沿导向槽运动，滑片3末端为一段齿条8，齿条8与减速齿轮组4中上齿轮相啮合，减速齿轮组4下齿轮与步进电机齿轮6相啮合，减速齿轮与齿轮轴9采用键连接，步进电机齿轮6与电机轴10也采用键连接。步进电机5通过减速齿轮组驱动滑片3运动，使进气道有效截面积发生改变。
如图2和图3所示，在工作时，曲轴箱窜气由进气管段2入口流入，根据发动机的当前实际工况调节滑片3位置，当窜气量较小时，调节滑片3减小进气道有效截面积，增加窜气流速，使其达到较高油气分离效率所对应的最佳入口流速；当窜气量变大时，调节滑片3增大进气道有效截面积，使窜气流速同样满足较高油气分离效率所需求的最佳入口流速。进入旋风式油气分离器主体7后，窜气由直线运动变为圆周运动，并沿内壁螺旋向下，由此产生的离心力将密度较大的机油甩到分离器内壁面上，由旋风式油气分离器主体7圆锥段出油口流出，气体则受到中心低压区的吸引由旋风式油气分离器主体7圆柱段上方***管流出。与传统的旋风式油气分离器相比，本发明可在原有基础上进一步提高油气分离效率，尤其在小窜气量工况下，表现出更佳的油气分离性能。在发动机运行期间，依据发动机工况引起的窜气量变化，闭环控制步进电机轴旋转，进而对滑片位置进行精确控制，调节窜气入口流速，使其对应最佳油气分离效率，实现全工况范围内油气的高效分离。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以对其作出种种变化。

Claims (8)

1.一种可变入口截面油气分离器，包括旋风式油气分离器主体(7)，带有导向槽的进气管段(2)，进气管段盖板(1)，滑片(3)，减速齿轮组(4)，步进电机(5)，所述旋风式油气分离器主体(7)包括依次连接的出气口(11)、圆柱段(12)、圆锥段(13)和出油口(14)；所述步进电机(5)上设置有步进电机齿轮(6)；所述减速齿轮组(4)包括通过齿轮轴(9)相连接的上齿轮和下齿轮，其特征在于，滑片(3)的末端为一段齿条(8)，滑片(3)安装在进气管段导向槽(15)内，并能沿导向槽在进气管段(2)中滑动，齿条端与上齿轮啮合，减速齿轮组下齿轮与步进电机齿轮(6)啮合。
2.根据权利要求1所述的可变入口截面油气分离器，其特征在于，所述进气管段(2)沿旋风式分离器主体(7)圆柱段外壁圆周切线方向设置，并与旋风式分离器主体(7)固接。
3.根据权利要求1所述的可变入口截面油气分离器，其特征在于，所述进气管段(2)内侧面向外延伸出一段导向槽(15)，槽宽与滑片宽度相同，槽深与滑片高度一致，该槽与进气管段内气道相通并成一锐角，限制滑片单自由度运动。
4.根据权利要求1所述的可变入口截面油气分离器，其特征在于，所述进气管段盖板(1)与进气管段(2)用螺栓连接，并与旋风式分离器主体圆柱段相贴合。
5.根据权利要求1所述的可变入口截面油气分离器，其特征在于，所述滑片(3)由前段和后段组成，前段位于进气管段(2)气道内，与进气道内侧壁平行；后段位于导向槽(15)内，与导向槽内表面成间隙配合；后段末端设置齿条(8)，齿形为直齿。
6.根据权利要求1所述的可变入口截面油气分离器，其特征在于，所述上齿轮和下齿轮为同轴的两个直齿圆柱齿轮，其中上齿轮与齿条(8)模数相同，下齿轮与步进电机齿轮(6)模数相同；所述上齿轮的直径小于下齿轮的直径。
7.根据权利要求1所述的可变入口截面油气分离器，其特征在于，所述上齿轮和下齿轮与齿轮轴(9)采用键连接。
8.根据权利要求1所述的可变入口截面油气分离器，其特征在于，所述步进电机(5)上通过电机轴(10)连接有步进电机齿轮(6)；所述步进电机齿轮(6)与电机轴(10)采用键连接。
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