[发明专利]高效免维护多级油气分离器

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车发动机的曲轴箱油气分离系统，尤其涉及一种汽车柴油发动机曲轴箱油气的高效免维护多级油气分离器。

背景技术

汽车发动机在工作时，由于发动机的活塞环与缸套之间始终存在一定的间隙，且此间会随着活塞环的磨损还会不断变大，总有一部分可燃混合气体和燃烧后的废气从此间隙中窜入到发动机曲轴箱内，造成曲轴箱内压力增加加大，机油从曲轴油封、曲轴箱衬垫、油底壳衬垫等处渗漏流失；窜到曲轴箱的燃烧后的废气，由于温度高，在发动机工作期间又与机油不断混合，致使机油高温碳化、变稀、性能变坏，同时又产生二次废气；二次废气中的水蒸汽凝结在机油中形成泡沫，影响机油的供给，这种现象在冬天尤其严重；二次废气中的二氧化硫遇水生成亚硫酸，亚硫酸在空气中生成硫酸，不仅使得机油变质，而且还腐蚀发动机零件；所以，发动机曲轴箱内的废气必须排出，以防机油变质，压力过大机油渗漏；但是由于曲轴箱废气中含有大量的可燃烧气体、燃烧废气和曲轴箱内的二次废气，其中又含有大量的水蒸汽、二氧化硫、以及液态机油、汽化机油，和机油高温变质产生的碳黑等，这种复杂的油气混合气体如果直接排放到大气中，不仅严重污染环境，而且还会带来大量的机油消耗，以一台1.3升的柴油发动机为例：活塞窜气量为50L/Min，废气所带出的机油量为0.67g/m³,则发动机每运行1000Hr，所带出的机油为2Kg。

我国公布的汽车排放标准规定：A类和B类车辆的曲轴箱废气不允许直接排放到大气；欧Ⅱ、欧Ⅲ汽车排放标准也规定：所有发动机的曲轴箱废气必须重新分离，机油回收到曲轴箱、废气重新进入到燃烧室燃烧后统一排放；同时，从2012年我国开始的PM2.5监测，更不允许直接向大气排放。为了分离曲轴箱废气中的油和气，现在在用的分离方式主要有以下几种：金属丝网阻隔：在曲轴箱体一侧或缸盖罩上装置一废气排放管，在管中放置一金属丝网，用以过滤分离液态的机油；此网虽能阻隔过滤部分液态的机油，但由于液态的机油吸附在丝网上，反而堵塞了丝网上的空气通道，加大了曲轴箱内压力，造成废气急剧喷出带出更多的液态机油，气化的机油根本分离不了；同时废气直接排放到大气中，污染环境。

迷宫式：在曲轴箱体或缸盖罩上开设废气排放通道，通道内设置多挡板形成迷宫，用以改变废气排放方向和增加废气与通道的接触面积，利用扩散效应、撞击效应和拦截效应，来分离油和气；此结构只能分离颗粒直径较大的液态油滴，对颗粒直径较小的液态油滴和、气化油滴和水蒸汽等不能进行有效分离，故分离效率低。

单级旋风分离式：此结构为在一旋风分离筒体中心设置一中心管，曲轴箱混合废气从旋风分离筒体上部切向进入旋风分离筒，从中心管由顶部排出；此方式由旋风产生的离心力分离，由于旋风筒直径固定，由F=M×V_t²/R可知，只能在一定的气流速度下分离出部分的一定质量的液态油滴，故分离效率较低，只有40％不到。

滤芯式：此方式为在分离腔内设置一油气分离滤芯，此滤芯由一种超精细合成纤维制成；此方式由于使用了滤芯，其初始效率高，可达95％以上；但由于超精细合成纤滤芯的微孔极小，油气混合气中的油和碳化颗粒极易附着于滤芯表面和沉淀于滤芯内部，造成滤芯堵塞，分离效率急剧下降、阻力增加，曲轴箱压力不断增高；特别是冬天，油气混合气中水蒸汽附着在滤芯表面和沉淀于滤芯内部，在发动机停止工作后，产生结冰堵塞滤芯失效；经实际使用证明，滤芯均在发动机工作不到3000KM就严重失效，安全性极差，后期维护费用很高，用户抱怨很大。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的不足，而提供一种闭式循环的、分离效率高、阻力小、免维护的高效免维护多级油气分离器，具体技术方案为：由独立式外壳或发动机缸盖上的分离孔内壁和油气分离器体壳组成第Ⅰ旋风分离腔，由油气分离器体壳和三支在圆周呈90°分布的精细分离锥管的外壁组成第Ⅱ扩散分离腔，由三支在圆周呈90°分布的精细分离锥管和中心管组成第Ⅲ精细旋风分离腔，由三支在圆周呈90°分布的精细分离锥管和中心管、旋流叶片组成第Ⅳ加强旋风分离腔，由圆周中心设置的小精细分离锥管组成第Ⅴ精细旋风分离腔，由安全阀腔体和安全阀组成的第Ⅵ撞击和扩散分离腔，形成多级高效分离；曲轴箱的混合废气在负压作用下经切向进入多级分离腔，分离后的废气经出气口接入进气岐管重新燃烧统一排放，分离后的机油经统一的密闭的回油通道回收到曲轴箱。