專利名稱：用于內燃發動機的油分離器的制作方法
用于內燃發動機的油分離器
本發明涉及一種用于內燃發動機的油分離器，該油分離器被設置成至少部分地 將油從離開內燃發動機的曲軸箱的氣體中分離。
本發明更特別地涉及一種包括殼體的分離器，該殼體在其中容納有
-用于含油氣體的進入腔室；
-用于凈化氣體的排放腔室；
-至少一個中間抽吸腔室，其位于氣體的進入腔室和排放腔室之間，并由位于氣 體的進入腔室和排放腔室之間的循環路徑上的油捕獲裝置限定；以及
-帶有開口的油回收腔室，用于將分離的油返回到發動機，所述開口位于分離器 的下部，所述油回收腔室與中間抽吸腔室鄰近，所述或每個中間抽吸腔室經由連通裝置 與所述油回收腔室連通，并且所述回收腔室一方面經由連通裝置與氣體進入腔室連通， 并且另一方面經由其與排放腔室之間的連通界面與排放腔室連通。
圖1和2示意地揭示了基于本發明的問題，S卩，內燃發動機內的含油曲軸箱氣 體的加載問題，例如汽油或柴油發動機類型的內燃發動機，尤其用于裝備在機動車輛上 的。
圖1以豎向剖視圖繪示了內燃發動機M的一部分，該內燃發動機通常包括含有 曲軸901的曲軸箱900，曲軸901經由連接桿902與滑動安裝在汽缸904中的活塞903配 合。曲軸901通過在曲軸箱900內以層的形式延伸的潤滑油H潤滑。防濺板905也可設 置在曲軸箱900內。
安裝在汽缸蓋911內的凸輪軸910還設置以致動閥(未示出)、以及連接曲軸箱 900和汽缸蓋911的一個或多個軸912。如圖2所示，噴嘴913可以設置在汽缸蓋911內 側以將潤滑油H噴射到凸輪軸910上，特別是噴射在所述凸輪軸910的軸承914上。
在圖1和2中通過箭頭示出了在曲軸箱900、軸912和汽缸蓋911內的曲軸箱氣 體的循環流動。在發動機M工作時，每個汽缸904的燃燒和壓縮氣體從汽缸朝著曲軸箱 900流動，活塞903的環沒能完全阻止氣體。這些氣體主要由空氣、燃料、少量廢氣、蒸 氣和潤滑油的混合物形成。它們從曲軸箱900排出，以被重新引入由汽缸904限定的燃 燒腔室。
在一個公知的實施例中，為了從曲軸箱900排出氣體并將其重新噴射到進入管 路930，曲軸箱900憑借所述氣體經過的軸912連接到汽缸蓋，接著氣體被準許進入油分 離器920，該油分離器920也稱為壓縮空氣過濾器，其設置以將油與經由汽缸蓋911離開 曲軸箱900的氣體分離。在分離器920的出口處，凈化氣體重新回到進入管路930，其 首先經過止回閥931并經過蝶閥932;特別地當蝶閥932的下游的真空度非常大時，止回 閥931關閉。因此，氣體可送回到汽缸蓋911內，從而在分離器920內的油與氣體分離 之后，氣體被送回到汽缸904內。
分離器920是內燃發動機M的必要元件，其插入在曲軸箱氣體的循環路徑上， 以將氣體與潤滑油分離，從而能夠將氣體重新噴射到進入管路930內。
實際上，曲軸箱氣體可能在其路徑上的不同點處變得加載有油H，這些點特別是
-汽缸904，其中活塞903的運動從加載氣體的汽缸的內壁刮扯油；
-連接桿902，其與油層接觸，由此形成掛著的油滴；
-曲軸901，將油噴射到氣流中；
-曲軸箱900底部的油層，其中氣體在其流動速度的作用下將填充它們的油顆粒 扯走；
-軸承914或軸912，盡管被設計成有助于油沉降的展開狀或倒圓形狀，該上部 帶有可能扯下油顆粒并與殼體氣體混合的油顆粒積累區域。
在油H已經積累在曲軸箱氣體的循環區域內的任何支承件上時，在氣體的速度 的作用下，積累的油離開其支承件，并可因此以油的大液滴或射流或潮涌的形式大量地 來到分離器920的進口。
因此，來到分離器內的油主要采取以下二油相中的一種形式
液油相，對應于連續潮涌、大液滴或射流形式的進口油；
氣溶膠油相，對應于少量的進口油、特別為氣體內附著的小液滴的形式。
特別從法國專利申請FR2898386和FR2874646中已知公開了特別適用于去除曲 軸箱氣體中附著的油滴的分離器。現有技術的這些分離器的兩個實施例在圖3和4的水 平剖視圖中示意表示。
這些已知的分離器包括長形的殼體810，殼體中容納有
-用于含油殼體氣體的進入腔室820；
-用于凈化氣體的排放腔室830；
-位于氣體的進入腔室820和排放腔室830之間的三個中間抽吸腔室851、852、 853，該三個中間抽吸腔室851、852、853由位于氣體進入腔室820和氣體排放腔室830 之間的循環路徑上的障礙分離器861、862、863限定的；以及
-油回收腔室，其包括多個隔室，即
-主要隔室840，其中返回開口841設置用于朝著發動機的分離的油，所述返回 開口 841位于分離器的下部并形成虹吸器842的入口，
-位于氣體進入腔室820和主要隔室840之間的一個或兩個中間隔室843、844，
所述隔室840、843、844與中間抽吸腔室851、852、853相鄰，分別經由用于油 的流通的連通開口 871、872、873與其連通，油主要朝著返回開口 841、接著朝著虹吸器 842流動。
文氏管880剛好在排放腔室830的上游，該文氏管880經由所述主要隔室840的 真空開口 881與主要油回收隔室840連通；所述真空開口 881位于分離器的上部中。直 接位于排放腔室830的上游的中間抽吸腔室853因此經由文氏管880延伸并經由連通開口 873與主要隔室840連通，從而實現油主要通過重力在分離器內流通。
進入腔室820經由連通開口 845與第一中間隔室843連通。
在圖3的實施例中提出了兩個中間隔室843、844，第一中間隔室843經由連通開 口 846與相鄰的第二中間隔室844連通，并且第二中間隔室844經由連通開口 847與相鄰 的主要隔室840連通。
在圖4的實施例中提出了單一的中間隔室843，所述中間隔室843經由連通開口846與相鄰的主要隔室840連通。
虹吸器842確保分離器底部(即在油回收腔室的主要隔室840的下部)處存在足 夠的油儲備，防止未凈化的氣體經由油返回開口 841進入，抵消分別處于壓力Pl的進入 腔室820和處于壓力P2的虹吸器842之上的主要隔室840之間的壓力降ΔΡ = P1-P2。
虹吸器842用來將油從主要隔室840移動到分離器的與發動機連通的外區域，特 別是在汽缸蓋內，所述分離器位于所述汽缸蓋上；主要隔室840相對于所述外區域處于 真空。汽缸蓋和主要隔室840之間的壓力差ΔΡ = P1-P2決定了虹吸器842內的油高度 Hh,該壓力差Δ P對應于油分別在壓力Pl和小于壓力Pl的壓力Ρ2的兩個自由表面之間 的液位差，壓力Pl對應于外部壓力，還對應于分離器的入口壓力。
因此，該壓力差ΔΡ特別通過虹吸器842的高度Hs來確定，如果該高度Hs越 大，壓力差ΔΡ就約大。此壓力差Δ P與分離器內的氣體速度相關速度越快，壓力降 Δ P越顯著，并且虹吸器842的高度Hs必須很大以使得油H朝著發動機返回。
此類型的分離器用來連續去除殼體氣體內所存在的所有或部分的油。如果在分 離器的尺寸設置成不能夠處理小油滴的情況下，即從僅初始就存在預定大小的油顆粒的 氣體中分離油，但是注意到這種類型的分離器當油潮涌或油的多個連續潮涌來到分離器 入口時分離器不再起作用；如上所述，特別地在以前積累在積累區域內的油潮涌不再粘 著之后，對應于大量溢流的油的潮涌允許進入分離器中。
此外，對于目前的發動機來說，趨勢是減小發動機尺寸的同時增加其功率。功 率的增加會造成殼體氣流流率增加，同時尺寸的減小會造成分離器的可用空間的減小。 分離器的問題之一因此在于能夠在較小容積內處理更多的殼體氣體，換言之，就是更大 的氣流流率。
可用空間的減小對于發動機的所有元件都具有影響，特別是對于可用來分配的 空間。因此，特別是由于氣體的抽吸通道的減小以及流率的增加，凸輪軸和凸輪越來越 靠近分離器的入口，并且殼體氣體速度會增加。此外，潤滑這些元件的油量也要增加。
由此，分離器入口處的大液滴、射流或潮涌形式的油的噴射越來越顯著。
本申請人注意到抵達分離器入口的大部分由以大液滴、射流和潮涌形式抵達， 而只有少量的油是以小液滴形式抵達。為了提供一定數量級，考慮到以全功率運轉會磨 損發動機，以小液滴形式抵達分離器入口的油的流速在4g/h左右，而以大液滴、射流或 潮涌形式抵達的油的數量在1200g/h左右。
在第一種情況下，在大量油不連續地允許進入分離器時，例如以圖6所示的油H 的連續潮涌的形式，油H趨于接連堵塞連通開口(開口 845和871)。油潮涌的進入實際 上首先通過第一障礙分離器861來分離，并且開口 871將排出最大部分的瞬間堵塞油通道 的潮涌。此外，在油經過開口 845時，油將瞬間堵塞所述開口 845，并同樣由于文氏管 880內的氣體速度增加，使得主要隔室840內的壓力P2降低。同樣的現象還出現在下面 的開口(即開口 846和872)以及最后的開口 873中的油通道內，但影響較小，這是由于 油量在經過每個障礙分離器排862、863之后減小。油H的這種潮涌具有的結果是主要隔 室840內的壓力P2減小，因此，壓力降ΔΡ增加，使得油高度Hh增加，并且主要隔室 840內的油液位H增加。
在出口處時常具有油潮涌H時，虹吸器842不再具有排空周期。主要隔室840完全填充，并且油H停止經過位于主要隔室840和文氏管880之間的真空開口 881。此 外，連續開口 845、846、871、872、873內的大量油H的連續經過在主要隔室840內造成 壓力不穩定，并且虹吸器842會開始不穩定。實際上，在壓力P2足夠低時，虹吸器842 可以排空，即圖7所示的氣泡B形式的氣體通過虹吸器842。虹吸器842的排空或計劃 將因此產生氣泡B在主要隔室840內的自由油表面H處破裂，形成能夠通過進入管路中 的主要隔室840中氣體循環來驅動油滴。
為了避免連續的油潮涌進入分離器時虹吸器842排空的這種現象，根據簡單的 方法，因此需要開口、尤其是在最上游的開口 845和871盡可能大以避免被油堵塞。
在第二種情況下，在少量油達到分離器入口時，氣流動不會由于多個開口 845、 846、871、872、873處是否有油而受到極大的阻擾。
假設開口 845非常大，如圖8所示的以上方法建議的那樣(這里沒有中間隔 室)，開口 845將形成非常小的壓力降，使得分離器入口處的壓力Pl將等于形成油回收腔 室的主要隔室840內的壓力P2。中間抽吸腔室851、852和853內的各自壓力Pll、P12 和P13以及文氏管880內的壓力P8都將低于壓力Pl。因此，在開口 871、872和873內 循環流動的氣體將在錯誤的方向上定向，即從油回收腔室840朝著中間抽吸隔室流動， 并且沒有油經由這些開口 871、872、873被抽吸。
同樣，假設開口 871非常大，如圖9所示(這里同樣沒有中間隔室)，此開口 871 將形成非常小的壓力降，使得第一中間抽吸腔室851內的壓力Pll將等于形成油回收腔室 的主要隔室840內的壓力P2。隨后中間抽吸腔室852、853內的壓力P12和P13以及文 氏管880內的壓力P8將都分別低于壓力Pl。因此，在開口 872和873內循環流動的氣體 將在錯誤的方向上定向，即從油回收腔室840朝著相應的中間抽吸腔室852、853流動， 并且沒有油經由這些開口 872、873抽吸。
因此，對于用于在中間抽吸腔室851、852、853和抽吸油的油回收腔室840之 間的連通的所有開口 871、872、873來說，不需要過大地增大連通開口 845、846、871、 872、873。理想地，開口 845必須小于開口 871，開口 871本身小于開口 872，…，以至 于這些開口具有相同的抽吸流速。然而，在最后的連通開口 873上，這種問題特別難以 解決，特別是在虹吸器842的高度小的情況下，這是由于處于其體積的原因，它受到了 限制。
因此，這種教導與之前的教導不同之處在于提出了在分離器入口處理油的潮 涌，這需要連通開口具有大的尺寸。
這種類型的分離器因此具有這樣的缺陷，不能以滿意的方式處理以下兩種情 況
-液油相，對應于連續潮涌、大液滴或射流的形式的進口油；
-氣溶膠油相，對應于少量的、特別是氣體內附著的小液滴形式的進口油。
此外，應該注意到形成文氏管的氣體循環區域的變窄部是難以由塑料材料模制 的高成本區域，并且該變窄部還在分離器中提供了例如對于分離器上的沖擊來說不牢固 的區域。
本發明的目的尤其在于消除全部或部分的以上所述的缺陷，特別旨在通過有效 處理液相的油來消除缺陷，并且為此，提供一種用于內燃發動機的油分離器，以至少部分地將油從離開內燃發動機的曲軸箱的氣體中分離，該分離器包括殼體，所述殼體內容 納有
用于含油氣體的進入腔室；
用于凈化氣體的排放腔室；
至少一個中間抽吸腔室，其位于氣體的進入腔室和排放腔室之間，并通過定位 在氣體的進入腔室和排放腔室之間的循環路徑上的油捕獲裝置限定；以及
帶有開口的油回收腔室，用于將分離的油返回到發動機，所述開口位于分離器 的下部，所述油回收腔室與中間抽吸腔室鄰近，所述或每個中間抽吸腔室經由連通裝置 與所述油回收腔室連通，并且所述回收腔室一方面經由連通裝置與氣體進入腔室連通， 并且另一方面經由兩個所述腔室之間的連通界面與排放腔室連通；
分離器的特征在于油回收腔室和氣體排放腔室之間的連通界面的尺寸設置成使 得在分離器的使用過程中每個所述腔室內的壓力大致相同，而與所述分離器內的氣體循 環流速無關。
本發明因此提出消除形成文氏管的氣體循環區域的變窄部并在排放腔室和油回 收腔室之間建立壓力平衡。
因此，排放腔室和油回收腔室之間的壓力是相等的，使得如果油潮涌堵塞連通 開口，僅在油返回開口之上的油回收腔室內的壓力不變化。油回收腔室內的壓力因此與 油潮涌來不來無關，從而防止連續的油潮涌在分離器內產生壓力不穩定和工作不穩定， 例如虹吸器的排空。
根據一個特征，油回收腔室和氣體排放腔室之間的連通界面采用與所述腔室的 各自底部之間的高度差相關的落差的形式，尤其是與所述腔室的各自底部之間的高度差 相關的臺階的類型，以防止油回收腔室內積累的油經由所述連通界面進入氣體排放腔室。
在一個特定的實施例中，分離器包括通過油捕獲裝置彼此分開的多個連續的中 間抽吸腔室。
在一個特定的實施例中，油回收腔室包括經由連通裝置連通的多個連續的隔 室，這些隔室包括
主要隔室，其中設置分離油返回開口 ；以及
至少一個中間隔室，其位于氣體進入腔室和主要隔室之間，
每個隔室與經由連通裝置與其連通的至少一個抽吸腔室鄰近。
根據一個特征，直接位于排放腔室上游的中間抽吸腔室或唯一的抽吸腔室經由 匯合區域與所述排放腔室連通，該匯合區域用來在分離器的上部聚集循環氣流，分離油 返回開口位于與分離器的上部相對的下部。
因此，經過中間抽吸腔室的氣流(稱為主氣流)不干擾油回收腔室或其主要隔 室，并且更特別的是不干擾分離油返回開口。因此，主氣流不干擾油回收腔室內或主要 隔室內的壓力。
有利地，匯合區域采取在氣流的循環方向上朝著分離器的上部定向的水平傾斜 的壁的形式。
這種傾斜的壁優選地在排放腔室的底部和所述中間抽吸腔室的底部不位于相同高度時形成所述底部之間的連接壁。
根據另一特征，所有或部分的連通裝置包括設置在兩個相應隔室或腔室之間的 至少一個開口。
理解到這些連通裝置涉及油回收腔室或其隔室和中間抽吸腔室之間、油回收腔 室的隔室之間、油回收腔室和氣體進入腔室之間的連通。
在一個有利的實施例中，所有或部分的連通裝置包括設置在兩個相應的連通隔 室或腔室之間的至少兩個開口，所述開口位于不同高度，使得位于分離器下部的開口主 要專用于油的通過，而位于分離器上部的開口主要專用于氣體通過。
因此，通過捕獲裝置回收的主要通過重力流動的油將趨于經由位于下部的開口 在油回收腔室或在其隔室之一內經過；而氣體將趨于經由位于上部的開口進入油回收腔 室或其隔室之一。特別是，油的潮涌或大量連續的液滴(即液相而不是氣溶膠相的油) 主要在分離器的與分離器基底相對應的下部流動，并且因此主要經過下部內的開口，由 此限制堵塞位于上部的氣流開口的風險，并限制所產生的分離器工作不穩定的風險。
應該理解到頂部和底部是參考與重力相關的豎向方向以及安裝在機動車輛內的 分離器的使用位置來使用的。實際上，這里應該聯想到分離是多種不易混合相在重力的 主要作用下機械分離的操作。
當然，嚴格來說，連通裝置的這種設計(上部和下部內的開口形式)可以是被保 護的主題。
有利地，兩個開口與兩個相應隔室或腔室的分離壁和分離器的殼體之間的自由 空間相對應，所述分離壁特別是經由夾緊通過組裝而游隙安裝在所述殼體內。
因此，限定油回收腔室的腔室和/或隔室的的壁可具有小于分離器殼體的高 度，使得所述壁分別在分離器殼體的上部和下部處或低或高地以游隙安裝，使得這些游 隙形成分別用于分離器的下部和上部內的油或氣體通過的開口。
在連通裝置的一個特定實施例中，所述或每個開口是橢圓形的，特別是長方形 或正方形的。
在連通裝置的另一特定實施例中，所述或每個開口采取多個孔的形式，特別是 多邊形孔的形式，優選為長方形或正方形或圓形的形式。
如上所述，在特別是氣溶膠相的少量的油進入分離器時，朝著油回收腔室的第 一連通開口應該小到形成壓力降，使得隨后的開口可以朝著油回收腔室抽吸油。但是， 連通開口必須使得油盡可能容易地通過，并且因此很大。這造成了所述的矛盾。
但是申請人注意到氣體經過連通開口的流動是紊流的類型(用于此流體的雷諾 數在6000附近)，而油經過這些相同開口的流動是層類型的(流體的非常低的流動速度、 高粘度和高密度)。對于紊流流動來說，開口的形狀對壓力降具有大的影響，而對于層流 來說，開口的形狀具有非常小的影響，只有通道的截面很重要。
因此，連通開口的有利形狀是與氣流動相對應地使得紊流流動的壓力降最大的 形狀。實際上，對于與以層流的形式排出油的相同能力相對應的相同通道截面或表面來 說，使得紊流流動的壓力降最大的形狀是使其可以最佳地阻止氣體的形狀。
但是，開口的圓形形狀與使得壓力降最小的形狀相對應，而具有許多使其最大 的其它形狀，特別是具有顯著液壓直徑Dh的形狀，其中
Dh = 4*s/p
其中S =開口的通道表面或面積，以及
P =開口的通道截面的周長。
例如，對于相同的液壓直徑Dh來說，橢圓形開口(特別是細長的長方形形狀) 具有比具有圓形形狀的開口大的通道表面。
具有給定液壓直徑Dh的圓形開口具有直徑D = Dh和相應的通道表面Sc。
具有相同液壓直徑Dh的矩形或方形開口具有大于圓形開口的通道表面Sc的通道 表面Sr0
具有相同液壓直徑Dh并由五個正方形孔構成的開口具有大于圓形開口的通道表 面Sc的通道表面Sm。
當然，嚴格來說，連通開口的形狀的這種設計可以是被保護的主題。
在本發明的一個優選實施例中，所有或部分的油捕獲裝置包括障礙分離器，所 述障礙分離器包括與繞開裝置相關的至少一個氣體通道開口，繞開裝置與通道開口相對 定位，以使得經過所述通道開口的所有或部分氣體偏轉。
因此，為了有助于液相油(例如油潮涌或大液滴或射流形式)的排出，有利的是 所有或部分分離器只變成主要氣流的一部分，以使得分離器產生小的壓力降，同時保持 液相油有效分離。通過減小中間抽吸腔室內的壓力降，例如可以減小虹吸器的尺寸，以 便滿足體積的限制。
以此方式，分離器主要工作處理液相油，其中氣流速和壓力降低，以能夠經由 虹吸器連續排出油。
這種分離器使其可以處理抵達入口的最大量的油，這是由于大量的油以大液 滴、射流和潮涌的形式達到；以小液滴形式的油(氣溶膠相)少量地抵達抵達。
根據另一特征，在分離器具有多個連續的中間抽吸腔室時，設置在連續中間抽 吸腔室之間的連續的油捕獲裝置各自包括障礙分離器、兩個連續障礙分離器，第一分離 器和放置在第一分離器下游的第二分離器被設計成使得第一分離器比第二分離器偏轉較 少的氣流。
因此，第一分離器比第二分離器產生較少的壓力降。
根據另一特征，設置在氣體進入腔室和直接位于下游的中間抽吸腔室之間的油 捕獲裝置包括用于氣體的至少一個通道開口。有利地，在所述通道開口的上游沒有設置 氣體繞開裝置。
本發明還涉及一種用于內燃發動機的油分離裝置，該裝置用于將油至少部分地 從離開內燃發動機的曲軸箱的氣體中分離，該裝置包括如上所述的分離器和放置在所述 分離器下游之后的旋風分離器，用以回收離開所述分離器的氣體內保留的所有或部分的 油。
因此，該分離器主要用來處理液相的進入油(構成該裝置內的大多數進入油)， 同時特別緊湊、牢固和便宜。此分離器的功能因此不再使得排出的氣體完全沒有油，而 是使得氣體只具有以小附著顆粒形式保留的少量油，該顆粒接著通過放置在所述分離器 出口的旋風分離器處理。
通過用主要處理液相油的一個分離器和主要處理氣溶膠相的油的旋風分離器來10分開處理油，可以提供特別是在分離器的虹吸器處不具有任何不穩定問題的分離器裝 置，，并且具有小尺寸，特別減小了壓力降，并在內燃發動機工作過程中使得油排出分 離器外。
需要更大壓力降以處理氣溶膠相的油的旋風分離器可一方面在內燃發動機的工 作時間內、在發動機停止時例如經由適當的止回閥排出發動機內的油之前存儲被處理的 油。只處理少量油的旋風分離器可因此具有適用于發動機組固有體積的尺寸。
根據一個特征，旋風分離器包括具含有待回收油的正切氣體入口，所述正切入 口與分離器的氣體排放腔室直接連通。
參考附圖，在閱讀以下多個實施例的詳細描述后，將明白本發明的其它特征和 優點，附圖中
圖1是可以裝備根據本發明的分離器或分離裝置的內燃發動機部分的豎向剖視 圖2是在分離器入口處的圖1所示的內燃發動機的汽缸蓋的詳細的豎向剖視 圖3和4是現有技術的兩種分離器的水平剖視圖5是圖4所示的分離器沿著線V-V的豎向剖視圖6是與圖4相同的視圖，其中在分離器內示出了油的潮涌；
圖7是圖6所示的分離器沿著線VII-VII的豎向剖視圖，該分離器處于由于油的 潮涌造成的不穩定狀態；
圖8和9是圖4所示的分離器的兩個變型的水平剖視圖，示出了設置開口尺寸以 處理油的潮涌的問題；
圖10是根據本發明的分離器的第一實施例的水平剖視圖11是圖10所示的分離器沿著線XI-XI的豎向剖視圖12是根據本發明的分離器的第二實施例的水平剖視圖13是圖12所示的分離器沿著線XIII-XIII的豎向剖視圖14是適用于裝備根據本發明的分離器的障礙分離器的水平剖視圖15a、1 和1 示出了設置在根據本發明的分離器內的腔室或隔室之間的三 種類型的連通開口；
圖16是與圖12相同的視圖，其中在分離器內示出了油的潮涌；
圖17a和17b是圖16所示的分離器的兩個變型沿著線XVII-XVII的豎向剖視 圖18-20是根據本發明的分離器的三個其它實施例的水平剖視圖21是包括與旋風分離器串聯的分離器的根據本發明的分離裝置的水平剖視 圖22是圖21所示的旋風分離器沿著線XXII-XXII的豎向剖視圖。
根據本發明的分離器1的第一實施例在圖10中表示，分離器1的其它實施例特 別在構成圖10所示的分離器1的變型的圖12、18、19和20內表示。
分離器1包括具有長形的殼體10，其形成限定內部空間的外殼或封殼，在一端 設有用于含油氣體的入口 11，并在相對端設置用于凈化氣體的出口 12。11
分離器1的殼體10在其中包括
用于含油氣體的進入腔室2，入口 11在所示進入腔室2內直接露出；
用于凈化氣體的排放腔室3，其中設有出口 12 ；
三個中間抽吸腔室41、42、43，位于氣體的進入腔室2和排放腔室3之間，并 通過位于氣體的進入腔室2和排放腔室3之間的循環路徑上的油捕獲裝置61、62、63、 64 (隨后詳細描述)限定；以及
帶有開口的油回收腔室5，用于將分離的油50返回到發動機，所述開口 50位于 分離器1的下部14，并形成虹吸器51的入口，如圖11所示。
油回收腔室5與三個中間抽吸腔室41、42、43鄰近，每個所述中間抽吸腔室 41、42、43分別經由連通裝置71、72、73 (隨后詳細描述)與所述油回收腔室5連通。
此外，回收腔室5—方面經由連通裝置52 (隨后詳細描述)與氣體進入腔室2連 通，并且另一方面經由兩個所述腔室3和5之間的連通界面53 (隨后詳細描述)與排放腔 室3連通。
油回收腔室5被分成經由連通裝置56 (隨后詳細描述)彼此連通的兩個連續的隔 室 54、 55
所謂的第一中間隔室M，其經由連通裝置52與氣體進入腔室2連通；
所謂的第二主要隔室55，其中設有分離油返回開口 50，第二主要隔室55并經由 連通界面53與氣體排放腔室3連通。
中間抽吸腔室41經由連通裝置71與中間隔室M連通，而第二和第三中間抽吸 腔室42和43分別經由連通裝置72和73與主要隔室55連通。
此外，第一中間抽吸腔室41 一方面通過第一油捕獲裝置61與進入腔室2分離， 并且另一方面通過第二油捕獲裝置62與隨后的第二中間抽吸腔室42分離。接著，所述第 二中間抽吸腔室42通過第三油捕獲裝置63與隨后的第三中間抽吸腔室43分離。最后， 所述第三中間抽吸腔室43通過第四油捕獲裝置64與排放腔室3分離。
第一 61、第二 62和第三的連續的捕獲裝置各自通過一排障礙分離器形成；障礙 分離器的一個實施例在圖14中詳細繪示。障礙分離器包括至少一個用于氣體的通道開口 69，該通道開口與和所述通道開口 69相對定位的繞開裝置65連接，以使經過所述通道開 口 69的所有或部分氣體偏轉。通道開口 69可以通過彼此隔開的兩個同平面的壁66限 定，并且繞開裝置65由繞開板形成，該繞開板與通道開口 69相對、平行于壁66、相對應 所述壁66偏轉距離d且至少部分覆蓋通道開口 69以使經過所述通道開口 69的至少一部 分氣流偏轉；繞開板65因此能夠使得間隔67保留在所述繞開65板的任一側，與不被繞 開板65覆蓋的通道開口 69的一部分相對應。可以在繞開板65的邊緣上設置適合的幾何 形狀，例如斜面的形式，以有助于繞開作用。因此注意到如箭頭Fl所示抵達間隔67的 氣流由箭頭F2所示的被繞開板65直接偏轉的氣流而偏轉。
返回圖10，進入分離器1的含油氣流特別分成位于入口 11 (或者進入腔室2)和 出口 12 (或排放腔室3)之間的兩股流，即
主流Fp，經過第一排障礙分離器61，由此進行油的第一分離，該油可主要通過 重力經由連通裝置71在中間隔室M內流動，接著主流Fp經過第二排障礙分離器62，由 此進行油的第二分離，該油可主要通過重力經由連通裝置72在油回收腔室5的主要隔室12陽內流動，接著主流Fp經過第三排障礙分離器63，由此進行油的第三分離，該油可主要 通過重力經由連通裝置73在油回收腔室5的主要隔室55內流動，最后主流Fp經過第四 捕獲裝置64而進入排放腔室3 ；
次流Fs，經過第一開口 52以進入油回收腔室5的中間隔室M，經由連通裝置71 的流體與其混合，接著次流Fs經過開口 56以進入油回收腔室5的主要隔室55，經由連通 裝置72和73進入的流體與其混合，并且最后次流抖經過連通界面53以與排放腔室3內 的主流Fp混合，大部分油經由被分離油返回開口 50排出分離器1。
如圖10所示，特別是防止油從第三中間抽吸腔室43到排放腔室3，第四捕獲裝 置64可采取與這兩個腔室3和43的各自底部之間的高度差相關的落差形式，尤其是與這 兩個腔室3和43的各自底部之間的高度差相關的臺階的類型。這種落差64因此在主流 Fp中形成障礙，與前面成排的障礙分離器61、62、63的方式相同，由此允許主流Fp中 的油的最終分離。落差64可在分離器1的殼體10內采取內部肋的形式形成。
同樣，特別是防止油從主要隔室55到排放腔室3，連通界面53采取與所述腔室 的各自底部之間的高度差相關的落差的形式，尤其是與這兩個腔室3和55的各自底部之 間的高度差相關的臺階的類型。此落差界面53還在次流Fs中形成障礙，由此使得次流 Fs中的油最終分離。此外，此界面53的尺寸設置成在主要隔室55和排放腔室3之間實 現壓力平衡，而與分離器1內的氣體循環流速無關。因此，主要隔室55內的壓力基本上 與進入的液相油無關(特別是潮涌或射流或大液滴的形式)。落差53可在分離器1的殼 體10內采取內部肋的形式形成。
參考圖10和11，界面53采取大致矩形的形狀，其長度Ll對應于殼體10的縱向 長度，并且其高度Hl對應于其豎向高度。作為所述界面53的適合尺寸以平衡所需壓力 的實例，長度Ll大于或等于10mm，并且高度Hl大于或等于10mm。作為分離器1內 氣體流速的實例，流速大致在0和5升/分鐘之間，并且可甚至達到200升/分鐘左右的數值。
根據本發明的分離器1的第二實施例在圖12中表示，其不同于第一實施例之處 在于捕獲裝置64采取匯合區域的形式，該匯合區域設計成在第三中間抽吸腔室43和排放 腔室3之間將主流Fp集中在分離器1的上部13內。作為90度臺階的替代，這里具有在 主流Fp的循環方向上朝著分離器1的上部13定向的斜面或傾斜壁64的方式。因此，這 種傾斜壁64使得主流Fp加速，并且使其與形成虹吸器51的入口的分離油返回開口 50相 對地匯合。因此，在分離器1的上部13上定向的同時，主流Fp沒有干擾虹吸器51上游 的油存儲和回收區域的危險。
如圖13所示，此傾斜壁64形成排放腔室3的底部(或基底)和第三中間抽吸腔 室43的底部之間的連接壁；當然所述底部并沒有位于相同高度處，以防止油從第三中間 抽吸腔室43到排放腔室3。
圖15a_lk表示連通裝置52、56、71、72和73的不同實施例。這些連通裝置 可包括
圓形開口，如圖15a所示，和/或
優選的矩形開口，如圖15b所示，從而使得紊流中的壓力降最大，和/或
同樣優選的是多個方形或矩形孔形式的開口，如圖1 所示，從而使得紊流中的壓力降最大；方形或矩形孔例如在相同高度對齊，即都位于相同高度上，并固定間隔。
當然，開口的形狀不局限于所述的那些，并且所述開口的數量和/或尺寸必須 作為將要通過分離器1處理的含有液體的氣流的函數來確定。
圖16表示根據第二實施例的分離器，其中油潮涌H朝著連通裝置52定向，以 便使得進入腔室2和油回收腔室5的中間隔室M連通。圖17a和17b表示這些連通裝置 52的兩個實施例，這當然可適用于其它的連通裝置56、71、72和73。
在圖17a中，連通裝置52包括設置在進入腔室和油回收腔室的中隔室之間的兩 個開口 521、522，所述開口 521、522位于不同高度，使得位于分離器1的下部14(例如 其基底)的開口 522主要專用于油H通過，并且位于分離器1的上部13的開口 521主要 專用于氣體次流:Fs通過。當然，多個開口可設置在不同高度或位置，所述開口還能夠將 要參照圖15a、15b和1 描述的多種形狀。在圖17a中，開口 521、522是矩形的，并 且形成在進入腔室2和中間隔室M之間的分離壁523的拐角內。
在圖17b中，兩個開口 521、522分別對應于分離壁523與分離器的殼體10的上 部13和下部14之間的自由空間。這些自由空間521、522通過分離壁523的配合和間隙 來設計，由此有助于分離器1的設計和制造。分離壁523可以特別通過夾緊來組裝，在 分離器1的殼體10內具有游隙，使得上部和下部游隙分別形成開口 521和522。
分離器1實質上設置成排出液相油，可以考慮到通過調整所述捕獲裝置61、 62.63的幾何形狀來減小第一組三個連續的捕獲裝置61、62和63造成的壓力降，使其具 有減小的主流Fp的繞開作用，當然同時保持其回收液相油的能力。圖18、19和20所示 的三個實施例構成根據圖12所示第二實施例的分離器1的變型，其中唯一的變化涉及第 一組三個連續捕獲裝置61、62和63。
在圖18所示的實施例中，捕獲裝置61、62、63包括至少一個參照圖14所述的 障礙分離器，其中對于每個分離器61、62和63來說，繞開板65的尺寸設置成小于由兩 個同平面的壁66限定的通道開口 69，使得間隔67很大，例如具有比得上繞開板65的面 積。這種分離器61、62、63形成小的壓力降，同時還有效地分離大液滴或油潮涌。
在圖19所示的實施例中，第一分離器61和第二分離器62之間以及第二分離器 62和第三分離器63之間的間隔67減小。因此，應該注意到第一分離器61不包括繞開 板，使得該間隔最大，這是由于他完全與通道開口 69相結合。但是，第二分離器62包 括與通道開口 69相對的繞開板65，其尺寸使其限定具有面積Sl的間隔67。第三分離器 63還包括與通道開口 69相對的繞開板65，其尺寸使其限定具有面積S2的間隔67，其中 S2小于Si;與第三分離器63相比，間隔67對于第二分離器62更明顯。例如，對于相 對于兩個分離器62、63具有相同尺寸的通道開口 69來說，相應的繞開板65對中在所示 開口 69上，而第二分離器62的繞開板小于第三分離器63的繞開板。
在圖20所示的實施例中，其原理與以上所述相同，其中分離器61到63之間的 間隔67減小。在此實施例中，差別在于通道開口 69不通過兩個同平面的壁66限定，而 是通過單個壁66并通過分離器1的殼體10限定，以特別減小分離器1的總體尺寸，并簡 化其設計和制造，特別是在通過塑料材料模制來制造的情況下簡化剝離步驟。相關的繞 開板65構成從殼體10伸出、平行于壁66并相對其偏移的板，從而與相應的通道開口 69 相對定位；第二分離器62的繞開板65比第三分離器63的繞開板65短。
如上所述，根據本發明的分離器1實質上用來分離特別以潮涌或大液滴的形式 進入的液相油。為了處理離開分離器1并含有附著的油顆粒(換言之處于氣溶膠相)的 氣體，設置成如圖21所示將旋風分離器7定位在所述分離器1之后，以便回收離開所述 分離器1的氣體內的所有或部分的殘存的油(氣溶膠相)。
如圖22更準確所示，旋風分離器7包括限定內部空間的殼體700，該空間包 括
旋風器710，被設計成根據通過離心作用分離的原理經由出口 12將以附著顆粒 的型式的油與離開分離器1的氣體分離；
存儲區域720，形成由旋風器710收集的油H的存儲容積；
出口管道730，將凈化氣體排出到殼體700之外，所述出口管道730與入口管路 連通，以將氣體返回到汽缸蓋。
旋風器710本身從頂部到底部包括
含有將被去除的附著油滴的氣體的正切入口 740，所述正切入口 740在分離器1 的出口 12的延伸方向上，定位在所述旋風器710的上部；
由汽缸壁形成的捕獲區域750，其中，油滴被噴濺在所述汽缸壁上；
油回收區域760，通過捕獲區域750延伸部的錐形壁形成，并止于帶有下部中心 開口的小直徑的下部。
旋風器710還包括上部中心開口 780，凈化氣流的一部分經過其中從捕獲區域 750和存儲區域720軸向流出，以進入出口管道730。
下部中心開口 770在存儲區域720露出，使得油通過重力從旋風器710朝著存儲 區域720排出。出口管道730有利地為水平的，其起到凈化氣體的抽吸管道的作用，從 上中心開口 740開始直到旋風分離器7的殼體700之外。
一方面在存儲區域720的上部并且另一方面在出口管道730處之間是通過形成在 使其分離的壁內的抽吸開口 790形成連通。
在工作過程中，經由正切開口 740進入旋風器710的氣體被分成
主流Ep，首先以螺旋形式降低，接著升高并經由上部中心開口 780軸向離開， 以便重新回到出口管道730;以及
次流Es，經由下部中心開口 770離開，接著經過存儲區域720并經過抽吸開口 790，并最終回到出口管道730，并進入主流Ep。
存儲區域720內提供的存儲容積的尺寸被設置成貫穿在內燃發動機的整個工作 方向上存儲油，因此在所述發動機停止時，發動機中存儲的油被排出。例如，對于以全 功率工作的磨損發動機來說，這種尺寸設置可用來允許存儲四個小時的以氣溶膠相的小 液滴形式達到的油。作為提醒，以全功率工作的磨損發動機使得小液滴形式油的流速為 4g/h左右，而以大液滴、射流或潮涌形式抵達的油的流速為1200g/h左右。因此，作為 預防措施，旋風分離器7的存儲區域720的尺寸可以設置成收集大約16g的油，或甚至更^^ ο
在存儲區域720的底部可設置止回閥(未示出)，止回閥只在止回閥每側上的壓 力相同時打開，即在內燃發動機停止時打開，由此使得被存儲的油朝著發動機返回。
當然，可以考慮其它類型的旋風分離器，類似于法國專利申請FR2922U6描述15的那些，如該專利申請的前序部分及其具體實施方式
中描述那樣。
此外，這種旋風分離器與分離器的組合可考慮到裝備油文氏管的現有技術分離 器，類似于圖3、4、8和9所示那些。
當然，以上描述的實施例是非限制性的，并且可以對根據本發明的分離器進行 其它的細節變化和改進，而不超出所附權利要求的范圍，特別是例如通過將附加這些腔 室或隔室提供中間抽吸腔室和/或油回收腔室的隔室的其它數量、形狀和設置，和/或 在不同腔室和/或隔室之間提供其它形式的連通，和/或提供油捕獲裝置的其它形狀、數 量、設置和尺寸。
權利要求
1.一種用于內燃發動機的油分離器(1)，用于至少部分地將油從離開內燃發動機的曲 軸箱的氣體中分離，該分離器包括殼體(10)，該殼體(10)中容納有用于含油氣體的進入腔室(2)；用于凈化氣體的排放腔室(3)；至少一個中間抽吸腔室(41、42、43),該至少一個中間抽吸腔室位于氣體的進入腔 室⑵和排放腔室⑶之間，并通過定位在氣體的進入腔室⑵和排放腔室⑶之間的循 環路徑上的油捕獲裝置(61、62、63)限定；以及帶有開口(50)的油回收腔室(5)，用于將分離的油返回到發動機，所述開口(50)位 于分離器(1)的下部(14)，所述油回收腔室(5)與所述中間抽吸腔室(41、42、43)鄰 近，所述中間抽吸腔室(41、42、43)或每個中間抽吸腔室(41、42、43)經由連通裝置 (71、72、73)與所述油回收腔室(5)連通，并且所述回收腔室(5) —方面經由連通裝置 (52)與氣體進入腔室(2)連通，并且另一方面經由所述排放腔室(3)和所述回收腔室(5) 之間的連通界面(53)與排放腔室(3)連通；其特征在于，所述油回收腔室(5)和所述氣體排放腔室(3)之間的連通界面(53)的 尺寸(Li、Hl)設置成使得所述排放腔室(3)和所述回收腔室(5)中的每個內的壓力在分 離器(1)的使用過程中大致相同，而與所述分離器(1)內的氣體循環流速無關。
2.如權利要求1所述的分離器(1)，其特征在于，所述油回收腔室(5)和所述氣體排 放腔室(3)之間的連通界面(53)采用與所述排放腔室(3)和所述回收腔室(5)的各自底 部之間的高度差相關的落差的形式，尤其是與所述排放腔室(3)和所述回收腔室(5)的各 自底部之間的高度差相關的臺階的類型，以防止油回收腔室(5)內積累的油經由所述連 通界面(53)進入氣體排放腔室(3)。
3.如權利要求1或2所述的分離器(1)，其特征在于，所述油回收腔室(5)包括經由 連通裝置(56)連通的多個連續的隔室(54、55)，這些隔室包括主要隔室(55)，其中設有分離油返回開口(50)；以及至少一個中間隔室(54)，位于所述氣體進入腔室(2)和所述主要隔室(55)之間，每個隔室(54、55)與至少一個抽吸腔室(41、42、43)鄰近，并經由連通裝置(71、 72、73)與所述至少一個抽吸腔室(41、42、43)連通。
4.如權利要求1-3中任一項所述的分離器(1)，其特征在于，直接位于排放腔室(3) 上游的所述中間抽吸腔室(43)或所述唯一的中間抽吸腔室經由匯合區域(64)與所述排放 腔室(3)連通，該匯合區域(64)用來在分離器(1)的上部(13)聚集循環氣流，所述分離 油返回開口(50)位于與所述分離器(1)的上部(13)相對的下部(14)。
5.如權利要求4所述的分離器(1)，其特征在于，所述匯合區域(64)采取在氣流的循 環方向上朝著分離器(1)的上部(13)定向的水平傾斜的壁的形式，特別是在所述排放腔 室(3)的底部和所述中間抽吸腔室(43)的底部不位于相同高度時形成了所述底部之間的 連接壁。
6.如權利要求1-5中任一項所述的分離器(1)，其特征在于，所有或部分的連通裝置 (52、56、71、72、73)包括設置在兩個相應的連通隔室或腔室之間的至少一個開口。
7.如權利要求6所述的分離器(1)，其特征在于，所有或部分的連通裝置(52)包括設 置在兩個相應的連通隔室或腔室之間的至少兩個開口(521、522)，所述開口(521、522)位于不同高度(522)，使得位于分離器(1)的下部(14)的開口(522)主要專用于油的通 過，而位于分離器(1)的上部(13)的開口(521)主要專用于氣體通過。
8.如權利要求7所述的分離器(1)，其特征在于，所述兩個開口(521、522)與兩個相 應隔室或腔室的分離壁(523)和分離器(1)的殼體(10)之間的自由空間相對應，所述分 離壁(523)特別是通過夾緊通過組裝在所述殼體(10)內游隙安裝。
9.如權利要求6或7所述的分離器(1)，其特征在于，所述或每個開口(52、56、71、 72、73)是橢圓形的，特別是長方形的或者是正方形的。
10.如權利要求6或7所述的分離器(1)，其特征在于，所述或每個開口(52、56、 71、72、73)采取多個孔的形式，特別是多邊形孔的形式，優選為長方形或正方形孔的形 式。
11.如權利要求1-10中任一項所述的分離器(1)，其特征在于，所有或部分的油捕獲 裝置(61、62、63)包括障礙分離器，所述障礙分離器包括與繞開裝置(65)相關的至少一 個氣體通道開口(69)，繞開裝置(65)與所述通道開口(69)相對定位，以使得通過所述通 道開口(69)的所有或部分氣體偏轉。
12.如權利要求11所述的分離器(1)，包括通過油捕獲裝置(62、63)彼此分離的多 個連續的中間抽吸腔室(41、42、43)，油捕獲裝置(62、63)各自包括障礙分離器或兩 個連續的障礙分離器，第一分離器(61、62)和分別放置在第一分離器下游的第二分離器 (62、63)被設計成使得第一分離器比第二分離器偏轉較少的氣流。
13.如權利要求12所述的分離器(1)，其特征在于，設置在氣體進入腔室(2)和直接 位于下游的中間抽吸腔室(41)之間的油捕獲裝置(61)包括至少一個氣體通道開口(69)。
14.一種用于內燃發動機的油分離裝置，該裝置用于至少部分地將油從離開內燃發動 機的曲軸箱的氣體中分離，該裝置包括如權利要求1-13任一項所述的分離器(1)和放置 在所述分離器(1)下游的旋風分離器(7)，以用于回收保留在離開所述分離器(1)的氣體 內的所有或部分的油。
全文摘要
本發明涉及一種用于內燃發動機的油分離器(1)，以將油至少部分地從離開內燃發動機的曲軸箱的氣體中分離，分離器包括殼體(10)，殼體中容納有用于含油氣體的進入腔室(2)；用于凈化氣體的排放腔室(3)；至少一個中間抽吸腔室(41、42、43)；以及帶有開口(50)的油回收腔室(5)，用于將分離的油返回到發動機。油回收腔室(5)和氣體排放腔室(3)之間的連通界面(53)的尺寸(L1)設置成使得在分離器(1)的使用過程中每個所述腔室(3、5)內的壓力大致相同，而與所述分離器(1)內的氣流速無關。本發明可用于機動車輛的領域。
文檔編號F01M13/00GK102027204SQ200980116844
公開日2011年4月20日 申請日期2009年5月5日 優先權日2008年5月14日
發明者埃爾維·馬蒂南格, 安東尼·諾萊沃, 帕斯卡·蓋里 申請人:Mgi庫貼公司