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CN104863666A - 一种曲轴箱油气分离通道结构及具有其的曲轴箱总成 - Google Patents

一种曲轴箱油气分离通道结构及具有其的曲轴箱总成 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种曲轴箱油气分离通道结构及具有其的曲轴箱总成。所述曲轴箱油气分离通道结构包括曲轴箱本体，以及设置在所述曲轴箱本体内的第一凸轮轴，所述第一凸轮轴为空心凸轮轴，在其第一端处具有用于输入油气混合体的第一油气入口；在侧壁上带有多个第一侧壁通孔，用于排出第一凸轮轴旋转时分离出的油液；在第一凸轮轴的第二端处具有第一油气出口，用于排出经过初次油气分离之后的油气混合体。在本发明的曲轴箱油气分离通道结构中，利用空心凸轮轴进行油气分离，在不需要增加设备的情况下，实现曲轴箱中油气的良好分离，结构简单，成本低，且有利于发动机的紧凑设计。

Description

一种曲轴箱油气分离通道结构及具有其的曲轴箱总成
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，特别是涉及一种曲轴箱油气分离通道结构及具有其的曲轴箱总成。
背景技术
随着汽车发动机排放日益要求严格，目前曲轴箱通风系统必须都是封闭式循环，窜气和机油油气都要循环到发动机进气系统，进入气缸内燃烧掉，这样对于油气分离效率就要有很高要求，需要尽可能地把油滴都要分离出来，否则发动机会产生烧机油现象，影响排放性能和发动机的可靠性能。
现有技术中，对于曲轴箱进行油气分离主要采用两种结构，一种是采用一个挡板式油气分离结构，让油气通过发动机缸盖内迷宫式的通道来达到分离油气的目的，这种结构油气分离效率不高。在图1所示的现有技术迷宫式油气分离结构中，油气混合体从通道左端进入，由于油滴和气体密度不同，在流动中由于惯性作用，较大的油滴被吸附于分离器的内部表面或挡板上，较小的油滴则可能随气流一起被带出分离器。采用这种迷宫式油气分离通道，油气分离效果取决于隔断的多少，太多则对整个通风系统的阻力增大，对降低曲轴箱的压力不利，太少则油气分离效率低下。且目前这种迷宫式油气分离结构的效率一般只有70％左右。
另外一种是挡板式油气分离结构再加入一个滤芯结构分离器，这样虽然分离效率高，但是因为滤芯需要定期更换，所以寿命较低，并且成本高而且结构复杂，且上述的结构一般均独立安装于缸罩，使得发动机的高度增加、缸盖罩结构复杂，不利于发动机的紧凑性设计。
因此，希望有一种油气分离装置来克服或至少减轻解决上述缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种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一个或多个。
为实现上述目的，本发明提供一种曲轴箱油气分离通道结构，所述曲轴箱油气分离通道结构包括曲轴箱本体，以及设置在所述曲轴箱本体内的第一凸轮轴，其中，所述第一凸轮轴为空心凸轮轴，在其第一端处具有用于输入油气混合体的第一油气入口；在侧壁上带有多个第一侧壁通孔，用于排出第一凸轮轴旋转时分离出的油液；在第一凸轮轴的第二端处具有第一油气出口，用于排出经过初次油气分离之后的油气混合体。
优选地，所述第一凸轮轴的内壁采用粗糙表面。
优选地，所述曲轴箱油气分离通道结构进一步包括第二凸轮轴，所述第二凸轮轴为空心凸轮轴，在其第一端处具有与第一凸轮轴的第一油气出口相连通的第二油气入口；在所述第二凸轮轴的侧壁上带有多个第二侧壁通孔，用于排出第二凸轮轴旋转时分离出的油液；在第二凸轮轴的第二端处具有第二油气出口，用于排出经过二次油气分离之后的油气混合体。
优选地，所述第二凸轮轴的旋转方向与所述第一凸轮轴的旋转方向相反。
优选地，所述第二凸轮轴的轴线平行于所述第一凸轮轴的轴线。
优选地，所述第二凸轮轴的第一端与所述第一凸轮轴的第二端位于所述曲轴箱本体的第一侧处，所述第二凸轮轴的第二端与所述第一凸轮轴的第一端位于所述曲轴箱本体的与所述第一侧相对的另一侧处。
优选地，位于第一凸轮轴的第二端处的第一油气出口通过连接通道连通至位于第二凸轮轴的第一端处的第二油气入口，所述连接通道为直通道，且其延伸方向与第一凸轮轴的轴心与第二凸轮轴的轴心的轴心连线成一个角度。
优选地，所述曲轴箱本体在所述第一凸轮轴的第二端外周具有一个圆形槽，所述圆形槽的轴线与所述第一凸轮轴的轴线重合，且所述第一凸轮轴的第一油气出口与所述圆形槽连通，在所述第二凸轮轴的第一端外周具有另一圆形槽，所述另一圆形槽的轴线与所述第二凸轮轴的轴线重合，且所述第二凸轮轴的第二油气入口与所述另一圆形槽连通，其中，所述连接通道连通所述第一圆形槽与所述另一圆形槽。
优选地，所述第一凸轮轴的第一油气入口和第一油气出口设置在所述第一凸轮轴的相应端部处的侧壁上，所述第二凸轮轴的第二油气入口和第二油气出口设置在所述第二凸轮轴的相应端部处的侧壁上。
本发明还提供一种曲轴箱总成，所述曲轴箱总成包括如上所述的曲轴箱油气分离通道结构。
在本发明的曲轴箱油气分离通道结构中，利用空心凸轮轴进行油气分离，在不需要增加设备的情况下，实现曲轴箱中油气的良好分离，结构简单，成本低，且有利于发动机的紧凑设计。
附图说明
图1是现有技术中的迷宫式油气分离结构的示意图。
图2是根据本发明第一实施例的曲轴箱油气分离通道结构的示意图。
图3是根据本发明第二实施例的曲轴箱油气分离通道结构的示意图。
图4是图3所示曲轴箱油气分离通道结构的示意图。
附图标记：
1 曲轴箱本体 9 隔壁
2 第一凸轮轴 10 连接通道
3 密封套 12 第二凸轮轴
4 第一油气入口 14 第二油气入口
5 第一侧壁通孔 15 第二侧壁通孔
6 第一油气出口 16 第二油气出口
7 第一圆形槽 17 第三圆形槽
8 第二圆形槽 18 第四圆形槽
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终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。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，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。
图2是根据本发明第一实施例的曲轴箱油气分离通道结构的示意图。图2所示的曲轴箱油气分离通道结构包括：曲轴箱本体1以及第一凸轮轴2。第一凸轮轴2支撑在曲轴箱本体1，且能够以较高的速度旋转，而带动相应地结构运动。在图2中，第一凸轮轴2设置在曲轴箱本体1内。可以理解的是，第一凸轮轴2可以完全设置在曲轴箱本体1内，也可以有部分位于曲轴箱本体1之外，这都在本发明的保护范围之内。
为了进行油气分离，第一凸轮轴2为空心凸轮轴，在其第一端(图2中的左端)处具有用于输入油气混合体的第一油气入口4；在第一凸轮轴2的侧壁上带有多个第一侧壁通孔5，用于排出第一凸轮轴旋转时分离出的油液；在第一凸轮轴的第二端(图2中的右端)处具有第一油气出口6，用于排出经过初次油气分离之后的油气混合体。第一油气入口4、第一侧壁通孔5和第一油气出口6的形状、大小、数量和排列方式可以根据需要设置。
在图2所示的实施例中，第一油气入口4和第一油气出口6均为径向通道，其延伸方向垂直于第一凸轮轴2的中心轴线。有利的是，如图2所示，第一油气入口4和第一油气出口6均为圆孔，而且，第一油气入口4和第一油气出口6的数量可以设置为4个，即第一油气入口4和第一油气出口6各自包括四个在周向上均布的通孔。
为了便于油气混合体的密封，在第一凸轮轴2的两端处设置有密封套3。可以理解的是，也可以采用其他密封结构来对中空的第一凸轮轴2的两端进行密封。在图示实施例中，第一凸轮轴的第一油气入口和第一油气出口设置在第一凸轮轴的相应端部处的侧壁上。可以理解的是，第一油气入口和第一油气出口也可以设置在第一凸轮轴的端壁或端盖(未图示)上。
为了便于油气混合体的输入及输出，在曲轴箱本体1上与第一油气入口4和第一油气出口6对应的位置处分别设置有第一圆形槽7和第二圆形槽8。将需要进行油气分离的油气混合体导入所述第一圆形槽7内，然后通过第一油气入口4进入第一凸轮轴2内部，进行油气分离。最后，经过油气分离的油气混合物被引导至第二圆形槽8而被导出第一凸轮轴2。第一圆形槽7和第二圆形槽8与第一凸轮轴的外壁配合而形成环形槽。
为了提高油气分离的效果，有利的是，第一凸轮轴2的内壁采用粗糙表面。以便于带动油气混合体随第一凸轮轴旋转，而进行离心油气分离。
图3是根据本发明第二实施例的曲轴箱油气分离通道结构的示意图。图4是图3所示曲轴箱油气分离通道结构的示意图。
在第二实施例中，曲轴箱油气分离通道结构在第一凸轮轴2之外，还包括第二凸轮轴12。在第二实施例中的第一凸轮轴与第一实施例中相同，也是中空轴，在此不再进行重复说明。
第二凸轮轴12与第一凸轮轴2大体相似，但是其进气端与出气端与第一凸轮轴2相反。具体而言，第二凸轮轴12为空心凸轮轴，在其第一端(图3中的右端)处具有用于输入油气混合体的第二油气入口14；在第二凸轮轴12的侧壁上带有多个第二侧壁通孔15，用于排出第二凸轮轴12旋转时分离出的油液；在第二凸轮轴的第二端(图3中的左端)处具有第二油气出口16，用于排出经过二次油气分离之后的油气混合体。第二油气入口14、第二侧壁通孔15和第二油气出口16的形状、大小、数量和排列方式可以根据需要设置。
在图3所示的实施例中，第二油气入口14和第二油气出口16均为径向通道，其延伸方向垂直于第二凸轮轴12的中心轴线。有利的是，如图3所示，第二油气入口14和第二油气出口16均为圆孔，而且，第二油气入口14和第二油气出口16的数量可以设置为4个(参见图4).也就是说，第二油气入口14和第二油气出口16各自包括四个在周向上均布的通孔。
为了便于油气混合体的密封，在第二凸轮轴12的两端处也设置有密封套。可以理解的是，也可以采用其他密封结构来对中空的第一凸轮轴2的两端进行密封。
为了便于油气混合体的输入及输出，在曲轴箱本体1上与第二油气入口14和第二油气出口16对应的位置处分别设置有第三圆形槽17和第四圆形槽18。将需要进行二次油气分离的油气混合体(已经经过第一凸轮轴的处理)经过连接通道10导入所述第三圆形槽17内，然后通过第二油气入口14进入第二凸轮轴12内部，进行油气分离。最后，经过油气分离的油气混合物被引导至第四圆形槽18而被导出第二凸轮轴12。与第一凸轮轴类似，第二凸轮轴12的内壁采用粗糙表面。以便于带动油气混合体随第一凸轮轴旋转，而进行离心油气分离。
为了提高油气分离效果，第二凸轮轴12的旋转方向设置为与第一凸轮轴2的旋转方向相反。当混合气从第一凸轮轴进入到第二凸轮轴时候，由于混合气旋向发生大逆转，对冲作用最为显著，因而最大效率的油气分离将会发生在这个位置。此阶段的逆旋反向碰撞分离，属于正碰动量衰减。从第一凸轮轴以速度V1＝rθ流出的混合气，正面撞上转速为V2＝rω的第二凸轮轴，瞬间相对碰撞速度为V＝rθ+rω，此时油滴的动量为mr(θ+ω)在极短的时间衰减掉，相当于以极大的力将液滴压附在壁面上，形成油膜然后被甩掉形成回油。
在图3所示实施例中，第二凸轮轴12的轴线平行于第一凸轮轴2的轴线。可以理解的是，第二凸轮轴12的轴线还可以与第一凸轮轴2的轴线成一个角度，或相互垂直，这些变例都在本发明的保护范围之内。
参见图3，第二凸轮轴12的第一端与第一凸轮轴2的第二端位于曲轴箱本体1的第一侧(右侧)处。第二凸轮轴12的第二端与第一凸轮轴2的第一端位于曲轴箱本体1的与所述第一侧相对的另一侧(左侧)处。
位于第一凸轮轴2的第二端处的第一油气出口6通过连接通道10连通至位于第二凸轮轴12的第一端处的第二油气入口14。在图示实施例中，连接通道10为直通道，且其延伸方向与第一凸轮轴2的轴心与第二凸轮轴12的轴心的轴心连线成一个角度(参见图4)。
第二圆形槽8的轴线与第一凸轮轴2的轴线重合，且第一凸轮轴2的第一油气出口6与第二圆形槽8连通。第三圆形槽17的轴线与第二凸轮轴12的轴线重合，且第二凸轮轴12的第二油气入口与第三圆形槽17连通。连接通道10连通所述第二圆形槽8与第三圆形槽17。将上述的曲轴箱油气分离通道结构用于曲轴箱总成，使得曲轴箱能够利用原有的凸轮轴(需要对凸轮轴进行结构改造，但安装尺寸不会有显著增加)进行油气分离，由此使得曲轴箱总成的结构简单、紧凑。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。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然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；而这些修改或者替换，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。

Claims (10)

1.一种曲轴箱油气分离通道结构，包括曲轴箱本体，以及设置在所述曲轴箱本体内的第一凸轮轴，其特征在于，
所述第一凸轮轴为空心凸轮轴，在其第一端处具有用于输入油气混合体的第一油气入口；在侧壁上带有多个第一侧壁通孔，用于排出第一凸轮轴旋转时分离出的油液；在第一凸轮轴的第二端处具有第一油气出口，用于排出经过初次油气分离之后的油气混合体。
2.如权利要求1所述的曲轴箱油气分离通道结构，其特征在于，所述第一凸轮轴的内壁采用粗糙表面。
3.如权利要求1所述的曲轴箱油气分离通道结构，其特征在于，进一步包括第二凸轮轴，所述第二凸轮轴为空心凸轮轴，在其第一端处具有与第一凸轮轴的第一油气出口相连通的第二油气入口；在所述第二凸轮轴的侧壁上带有多个第二侧壁通孔，用于排出第二凸轮轴旋转时分离出的油液；在第二凸轮轴的第二端处具有第二油气出口，用于排出经过二次油气分离之后的油气混合体。
4.如权利要求3所述的曲轴箱油气分离通道结构，其特征在于，所述第二凸轮轴的旋转方向与所述第一凸轮轴的旋转方向相反。
5.如权利要求3所述的曲轴箱油气分离通道结构，其特征在于，所述第二凸轮轴的轴线平行于所述第一凸轮轴的轴线。
6.如权利要求5所述的曲轴箱油气分离通道结构，其特征在于，所述第二凸轮轴的第一端与所述第一凸轮轴的第二端位于所述曲轴箱本体的第一侧处，所述第二凸轮轴的第二端与所述第一凸轮轴的第一端位于所述曲轴箱本体的与所述第一侧相对的另一侧处。
7.如权利要求6所述的曲轴箱油气分离通道结构，其特征在于，位于第一凸轮轴的第二端处的第一油气出口通过连接通道连通至位于第二凸轮轴的第一端处的第二油气入口，所述连接通道为直通道，且其延伸方向与第一凸轮轴的轴心与第二凸轮轴的轴心的轴心连线成一个角度。
8.如权利要求7所述的曲轴箱油气分离通道结构，其特征在于，
所述曲轴箱本体在所述第一凸轮轴的第二端外周具有一个圆形槽，所述第一圆形槽的轴线与所述第一凸轮轴的轴线重合，且所述第一凸轮轴的第一油气出口与所述圆形槽连通，
所述曲轴箱本体在所述第二凸轮轴的第一端外周具有另一圆形槽，所述另一圆形槽的轴线与所述第二凸轮轴的轴线重合，且所述第二凸轮轴的第二油气入口与所述另一圆形槽连通，
其中，所述连接通道连通所述一个圆形槽与所述另一圆形槽。
9.如权利要求8所述的曲轴箱油气分离通道结构，其特征在于，所述第一凸轮轴的第一油气入口和第一油气出口设置在所述第一凸轮轴的相应端部处的侧壁上，所述第二凸轮轴的第二油气入口和第二油气出口设置在所述第二凸轮轴的相应端部处的侧壁上。
10.一种曲轴箱总成，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的曲轴箱油气分离通道结构。
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