一種油氣分離結構及其設計方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于汽車部件技術領域，具體涉及一種油氣分離結構及其設計方法。
【背景技術】
[0002]發動機工作時，會有部分可燃混合氣和燃燒產物經活塞環由氣缸竄入曲軸箱內，這部分活塞竄氣將攜帶部分機油通過曲軸箱通風系統進入氣缸燃燒，如果不及時將機油從活塞竄氣中分離出來，將導致發動機“燒機油”現象。因此，通常設計有油氣分離結構，即于氣缸的進氣腔與排氣腔分別設置擋板，當活塞竄氣繞過擋板時，由于油滴質量較大，則其離心力較大，這樣，經過擋板后，離心力更大的油滴從竄氣中分離出來，并被一些設置的擋油板吸附，從而使得油氣得到分離。
[0003]現有的這種油氣分離結構，對于一些直徑較小的油滴，由于其質量較小，則其離心力較小，繞過擋板時，不易從竄氣中分離出來。對于增壓機型而言，由于爆壓較大，產生的活塞竄氣中含有大量的這種顆粒較小的油滴，僅僅通過這種方式進行油氣分離，將無法分離這些油滴，從而導致油氣分離效率較低，最終導致燒機油等現象，進而導致燃燒室的積碳增加、怠速不穩、加速無力、油耗上升、尾氣排放超標等不良后果，嚴重者發動機潤滑不足，使引擎造成難以修復的損傷，甚至報廢，增加維修成本，甚至事故隱患。。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種油氣分離結構及其設計方法，通過設置第一擋板，能夠減少進入燃燒室的油滴，避免“燒機油”現象，保護引擎，提高整車的性能和操控的安全性。
[0005]為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案:
[0006]—種油氣分離結構，包括分離組件、分別設于所述分離組件的兩側的油氣分離系統入口和油氣分離系統出口 ；所述分離組件包括第一擋板和回油口，所述第一擋板設有若干個通孔，且其周邊與進氣腔的進氣內腔壁或者排氣腔的排氣內腔壁完全貼合；所述回油口設于所述第一擋板遠離所述油氣分離系統入口的一側。
[0007]優選地，所述通孔分布于所述第一擋板遠離地面的一側。
[0008]優選地，所述第一擋板與所述回油口之間還設有第二擋板，所述第二擋板靠近地面的一側與所述進氣內腔壁或者所述排氣內腔壁留有第一間隙。
[0009]優選地，所述第二擋板靠近所述第一擋板的一側設有齒狀結構。
[0010]優選地，所述分離組件還包括第三擋板，所述第三擋板靠近地面的一側與所述回油口的開口正對，且所述第三擋板遠離地面的一側與所述進氣內腔壁或者所述排氣內腔壁留有第二間隙。
[0011 ] 優選地，所述第三擋板位于所述回油口的縱截面。
[0012]優選地，所述排氣腔沿其腔體通道設有兩個所述分離組件。
[0013]優選地，所述排氣腔的兩個所述分離組件分別為第一分離組件和第二分離組件，且所述第一分離組件較所述第二分離組件靠近所述油氣分離系統入口 ；所述第一分離組件的第一通孔的總面積等于所述第二分離組件的第二通孔的總面積。
[0014]本發明還提供上述油氣分離結構的設計方法，包括:
[0015]步驟S1:測試曲軸箱壓力PO，竄氣量Q ;計算第一分離組件的第一壓力Pl和第二分離組件的第二壓力P2;
[0016]步驟S2:設置所述第一通孔與所述第二通孔均為圓孔，所述第一通孔的直徑為預設值d，所述第二通孔的直徑為(d-0.2)，且設置直徑間隔值為δ ;
[0017]步驟S3:設置所述第一通孔的個數為nl ;
[0018]步驟S4:計算所述第二通孔的個數n2 ;
[0019]步驟S5:利用流體力學軟件對油氣分離系統的內流場進行CFD計算，邊界條件為曲軸箱壓力PO，流量為竄氣量Q ;計算此時的第一油氣分離組件的第三壓力P3，第二油氣分離組件的第四壓力P4;
[0020]步驟S6:比較所述第三壓力P3是否大于所述第一壓力Pl ;所述第四壓力P4是否大于所述第二壓力P2，若二者均為是，計算第一通孔的總面積L，執行步驟S8 ;若有一者為否，執行步驟S7;
[0021]步驟S7:nl = nl-1，并返回步驟S4 ;
[0022]步驟S8:利用符合所述第一通孔的直徑d、所述第二通孔的直徑(d-0.2)、所述第一通孔的個數nl、所述第二通孔的個數n2的所述第一油氣分離組件、所述第二油氣分離組件進行活塞竄氣的含油量試驗，測得活塞竄氣的含油量；
[0023]步驟S9:若所述含油量不小于期望值，執行步驟SlO ;若所述含油量小于所述期望值，執行步驟S12 ;
[0024]步驟SlO:第一通孔的直徑d = d- δ ；
[0025]步驟Sll:第一通孔的總面積L不變，計算第一通孔的個數nl、第二通孔的個數n2，并返回步驟S8 ；
[0026]步驟S12:所述第一通孔的直徑=d，所述第二通孔的直徑=d-0.2，所述第一通孔的個數=nl ;所述第二通孔的個數=n2。
[0027]優選地，所述進氣腔的分離組件的通孔的直徑等于所述第一通孔的直徑，所述進氣腔的分離組件的通孔的個數等于所述第一通孔的個數。
[0028]本發明的有益效果在于:
[0029]本發明通過設置第一擋板，當活塞竄氣穿過時，氣體僅能夠從第一擋板的通孔通過，其攜帶的油滴在通孔處互相撞擊，能聚集成較大的油滴，較大的油滴由于其質量較大，繞過擋板時由于其較大的離心力而更易從竄氣中分離出來，更易沉積到排氣腔或者進氣腔靠近地面的一側，從而使進入氣缸的活塞竄氣中的油滴量減小，降低“燒機油”的概率，減少燃燒室的積碳，保證怠速的穩定性，提供充足的動力，保護引擎，提高整車的性能和駕駛的安全性。
【附圖說明】
[0030]圖1是本發明所提供的油氣分離結構一種【具體實施方式】的示意圖；
[0031]圖2是本發明所提供的油氣分離結構一種【具體實施方式】分離組件的結構示意圖。
[0032]附圖標記:
[0033]在圖1-圖2中:
[0034]1、護罩本體，2、進氣底板，3、排氣底板，4、第一分離組件，5、第二分離組件，6、第三分離組件，7、油氣分離系統入口，8、第一擋板，9、第二擋板，10、第三擋板，11、回油口。
【具體實施方式】
[0035]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0036]請參考圖1-圖2，在一種【具體實施方式】中，本發明所提供的油氣分離結構，包括分離組件、分別設于分離組件的兩側的油氣分離系統入口和油氣分離系統出口 ；分離組件包括第一擋板8和回油口 11，第一擋板8設有若干個通孔，且其周邊與進氣腔的進氣內腔壁或者排氣腔的排氣內腔壁完全貼合；回油口 11設于第一擋板8遠離油氣分離系統入口的一側。
[0037]上述實施例通過設置第一擋板8，當活塞竄氣穿過時，氣體僅能夠從第一擋板8的通孔通過，其攜帶的油滴在通孔處互相撞擊，能聚集成較大的油滴，較大的油滴由于其質量較大，繞過擋板時由于其較大的離心力而更易從竄氣中分離出來，更易沉積到排氣腔或者進氣腔靠近地面的一側，從而使進入氣缸的活塞竄氣中的油滴量減小，降低“燒機油”的概率，減少燃燒室的積碳，保證怠速的穩定性，提供充足的動力，保護引擎，提高整車的性能和駕駛的安全性。
[0038]發動機的缸蓋護罩包括護罩本體1、進氣底板2和排氣底板3，護罩本體I與進氣底板2形成進氣腔，與排氣底板3形成排氣腔。缸蓋護罩安裝于發動機缸體，回油口 11的高度尺寸根據護罩本體I與發動機缸體的空間設置。
[0039]油氣分離結構分別設于進氣腔與排氣腔，在低負荷時，由于進氣歧管的負壓較大，活塞竄氣均從進氣腔進行油氣分離；在中高負荷時，由于增壓的作用，進氣歧管為正壓力，活塞竄氣均從排氣腔進行油氣分離。進氣腔的回油口 11通常設于進氣底板2，且伸向發動機缸體；排氣腔的回油口 11設于排氣底板3，且伸向發動機缸體；回油口 11與排氣底板3或者進氣底板2可以為一體成型，也可以為二者分別加工，通過焊接、鉚接或者螺釘連接的方式連接為一體，優選二者一體加工成型，即排氣腔的回油口 11與排氣底板3 —體加工成型，進氣腔的回油口 11與進氣底板一體加工成型，提高二者的連接強度。
[0040]進氣腔的第一擋板8的周邊封閉進氣腔的通道，排氣腔的第一擋板8的周邊封閉排氣腔的通道。第一擋板8與進氣腔或者排氣腔的連接方式可以為鑲嵌、卡接或者焊接、鉚接等方式，優選焊接，方便加工和裝配。
[0041]優選第一擋板8的厚度為8mm，具有一定厚度的擋板能夠使活塞竄氣通過通孔時更易發生碰撞。當然也可以為其他尺寸，如5mm或者10mm，但是厚度太小油滴的碰撞概率太小，厚度太大，油滴碰撞形成較大的油滴后又無法盡快沖出通孔，易造成堵塞。
[0042]通孔可以為圓孔，或者方孔，也可以為其它異型孔，優選圓孔，方便加工。
[0043]通孔分布于第一擋板8遠離地面的一側。由于氣體通常較輕，遠離地面的一側設置通孔，有利于氣體的通過；且在遠離地面的一側設置通孔，使氣體在此區域聚集，更易發生碰撞，有利于形成較大的油滴，以起到更好地油氣分離。通孔也可以分布于整個第一擋板8，或者僅分布于靠近地面的一側
[0044]第一擋板8與回油口 11之間還設有第二擋板9，第二擋板9靠近地面的一側與進氣內腔壁或者排氣內腔壁留有第一間隙。增加第二擋板9能夠使活塞竄氣中的油滴與其發生碰撞，將氣體與油滴分離，進一步降低活塞竄氣中的油滴；且在靠近地面的一側設置第一間隙，使分離后的氣體能夠由此通過。
[0045]通過第一擋板8和/或第二擋板9分離的油滴最后沉積到進氣底板或者排氣底板，最終通過回油口 11流入油底殼，進行再次利用，節省能源。
[0046]第二擋板9靠近第一擋板8的一側設有齒狀結構。齒狀結構能夠進一步增大第二擋板9的吸附面積，使活塞竄氣中的油滴更容易被吸附出來，起到更好地油氣分離作用。第二擋板9的表面可以為光滑面，也可以為其它結構，如波浪結構，或者無規則的凸起與凹坑結構。
[0047]第二擋板9的厚度為2mm，齒形結構的齒形高度為4mm，齒形寬度與圓孔的直徑相同，以起到進一步阻礙油滴的目的。
[0048]第二擋板靠近地面的一側與進氣底板2或者排氣底板3沿垂直于地面方向的尺寸為 8.5mmο<