油分离器
阅读：829发布：2020-05-14
专利汇可以提供油分离器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种 油分离器 ，提高漏气所含1μm左右的小直径油的捕集效率。油分离器(10)具备：壳体(12)，其形成漏气的流道，划定朝向下游侧的环状肩面(42)； 阀 芯(36)，其配置在上述流道内，能够以其端面与上述环状肩面抵接及分离的方式往返； 弹簧 机构(40)，其对上述阀芯加 力 使其闭合；以及，回流机构(22)，其使从上述漏气分离出的油向 曲轴 室回流。不管上述漏气的流量如何，在上述阀芯的敞开 位置 中的上述阀芯的上述端面与上述环状肩面之间的间隙(B)总窄于上述阀芯的侧面(54)与上述流道的上述壁面之间的上述间隔(A)。，下面是油分离器专利的具体信息内容。
1.一种油分离器，分离内燃机的漏气中的油，其特征在于，具备：
壳体，其形成漏气的流道，划定朝向下游侧的环状肩面；
阀芯，其配置在上述流道内，能够在封闭位置与敞开位置之间往返，该封闭位置为阀芯的端面抵接于上述环状肩面而封闭上述流道的位置，该敞开位置为该端面从上述环状肩面离开而敞开上述流道的位置；
弹簧机构，其对上述阀芯朝向上述封闭位置加力；以及，
回流机构，其设在上述壳体内，使从上述漏气分离出的油向曲轴室回流，上述阀芯具备在上述环状肩面的下游侧与上述流道的壁面隔着预定间隔对置的第一侧面，
上述弹簧机构的弹簧常数设定为，上述阀芯利用上述流道内的差压，抵抗该弹簧机构的作用力而向上述敞开位置移动，
不管上述漏气的流量如何，上述敞开位置中的上述阀芯的上述端面与上述环状肩面之间的间隙比上述阀芯的上述第一侧面与上述流道的上述壁面之间的上述间隔窄的关系总是成立。
2.根据权利要求1所述的油分离器，其特征在于，
上述弹簧机构的上述弹簧常数设定为使上述关系成立。
3.根据权利要求1或2所述的油分离器，其特征在于，
上述环状肩面具备形成为同轴环状的突条，在该突条的前端抵接上述阀芯。
4.根据权利要求3所述的油分离器，其特征在于，
上述突条具备形成为随着朝向下游而内径增大的内周面。
5.根据权利要求1～4任一项中所述的油分离器，其特征在于，
上述阀芯具有第二侧面，该第二侧面形成为从上述第一侧面向下游侧延伸并随着朝向下游而从上述流道的上述壁面离开。
6.根据权利要求1～5任一项中所述的油分离器，其特征在于，
上述流道具备多条并排配置的分支流道，上述环状肩面以及上述阀芯设在各条上述分支流道。
7.根据权利要求1～6任一项中所述的油分离器，其特征在于，
上述阀芯的上述往返的方向是垂直方向，
上述回流机构配置在上述阀芯的下方。
8.根据权利要求1～7任一项中所述的油分离器，其特征在于，
在上述壳体，且在上述环状肩面的上游侧，形成有由上述流道的一部分形成的预分离部，
上述预分离部的上述流道具备：
流道截面积狭窄的狭窄部；以及
配置在该狭窄部的下游侧且具有相对于该狭窄部的流道屈曲的流道的屈曲部。
油分离器
技术领域
背景技术
[0002] 在汽车的发动机等中，从活塞与缸体之间的空隙露出到曲轴箱内的漏气含有大量烃(HC)。烃是光化学烟雾的原因物质，因此普及的方式为不将漏气排放到大气中，而是使其返回到吸气系统中并与混合气体一起再度燃烧的还原方式。漏气中含有发动机油等微粒化的油，因此将该油去除后的气体被送到吸气系统。作为分离漏气中的油雾的机构，已知有各种方式(惯性撞击式、迷宫式及旋风式等)的油分离器。
[0003] 在专利文献1中，记载了惯性撞击式的油分离器。该油分离器中，封闭流道的开口部的板簧以悬臂状支撑的方式安装。通过该板簧进行弹性变形，在开口部与板簧之间产生间隙，漏气在该间隙中通过时被加速。之后，被加速的漏气撞击到设在下游侧的壁，因此漏气所含的油雾由于惯性作用附着在壁上而被捕集。该方式由于漏气以高速撞击壁，因此即使是直径较小的油粒子，也能够捕集。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
发明内容
[0007] 发明所要解决的课题
[0008] 但是，上述专利文献1所记载的油分离器中，板簧以悬臂状被支撑，因此难以在板簧的固定端侧设置供高速的漏气撞击的壁，不能有效利用空间，油的捕集效率受限制。
[0009] 本发明是鉴于这样的现有技术的课题而做出的，主要目的在于提供一种提高油的捕集效率的油分离器。
[0010] 用于解决课题的方案
[0011] 本发明的油分离器的一个方案是分离内燃机的漏气中的油的油分离器(10)，其特征在于，具备：壳体(12)，期形成漏气的流道，划定朝向下游侧的环状肩面(42)；阀芯(36)，其配置在上述流道内，能够在封闭位置与敞开位置之间往返，该封闭位置为阀芯的端面抵接于上述环状肩面而封闭上述流道的位置，该敞开位置为该端面从上述环状肩面离开而敞开上述流道的位置；弹簧机构(40)，其对上述阀芯朝向上述封闭位置加力；以及，回流机构(22)，其设在上述壳体内，使从上述漏气分离出的油向曲轴室回流，上述阀芯具备在上述环状肩面的下游侧与上述流道的壁面隔着预定间隔对置的第一侧面(54)，上述弹簧机构的弹簧常数设定为，上述阀芯利用上述流道内的差压，抵抗该弹簧机构的作用力而向上述敞开位置移动，不管上述漏气的流量如何，上述敞开位置中的上述阀芯的上述端面与上述环状肩面之间的间隙(B)比上述阀芯的上述第一侧面与上述流道的上述壁面之间的上述间隔(A)窄的关系总是成立。
[0012] 根据该结构，漏气即使在其流量少的情况下，流速在阀芯与环状肩面之间也加快，高速撞击到从环状肩面向下游侧延伸的壁上，其撞击部分遍及壁的整周，因此能够有效分离直径小的油。
[0013] 本发明的另一方案为，在上述结构中，其特征在于，上述弹簧机构的上述弹簧常数设定为，无论上述漏气流量如何，上述间隙总窄于上述间隔的上述关系成立。
[0014] 根据该结构，能够不另外使用限制阀芯移动的限制机构就能限制阀芯的可动范围，能够抑制部件数量的增加。
[0015] 本发明的另一方案为，在上述结构中，其特征在于，上述环状肩面具备形成为同轴环状的突条(46)，在该突条的前端抵接上述阀芯。
[0016] 根据该结构，由于在突条的下游侧形成槽(48)，因此能够降低摩擦引起的压力损失。
[0017] 本发明的另一方案为，在上述结构中，其特征在于，上述突条具备形成为随着朝向下游而内径增大的内周面。
[0018] 根据该结构，能够降低朝向突条与阀芯的间隙的漏气的压力损失，能够提高漏气的流速。
[0019] 本发明的另一方案为，在上述结构中，其特征在于，上述阀芯具有第二侧面(56)，该第二侧面(56)形成为从上述第一侧面向下游侧延伸并随着朝向下游而从上述流道的上述壁面离开。
[0020] 根据该结构，能够降低漏气的压力损失。
[0021] 本发明的另一方案为，在上述结构中，其特征在于，上述流道具备多条并排配置的分支流道，上述环状肩面以及上述阀芯设在各条上述分支流道。
[0022] 根据该结构，提高从漏气的油分离性能，并且能够抑制压力损失。
[0023] 本发明的另一方案为，在上述结构中，其特征在于，上述阀芯的上述往返的方向是垂直方向，上述回流机构配置在上述阀芯的下方。
[0024] 根据该结构，分离出的油由于自重而向下方落下，被引导向回流机构，因此通过简单的回流机构能够使油简单且可靠地回流。
[0025] 本发明的另一方案为，在上述结构中，其特征在于，在上述壳体，且在上述环状肩面的上游侧，形成有由上述流道的一部分形成的预分离部(16)，上述预分离部的上述流道具备：流道截面积狭窄的狭窄部(24)；以及配置在该狭窄部的下游侧且具有相对于该狭窄部的流道屈曲的流道的屈曲部(26)。
[0026] 根据该结构，粒径较大的油粒子在预分离部被捕集，因此能够防止或者抑制油在阀芯与壳体之间堵塞。
[0027] 发明效果
[0029] 图1是本发明的实施方式的油分离器的俯视图。
[0030] 图2是图1中的II-II线剖视图。
[0031] 图3是本发明的实施方式的油分离器的主要部位的放大剖视图(阀闭合状态)。
[0032] 图4是本发明的实施方式的油分离器的主要部位的放大剖视图(阀打开状态)。
具体实施方式
[0033] 以下，参照附图说明本发明的实施方式。在进行说明时，表示方向的词汇依照图面所示方向。图1是本发明的实施方式的油分离器的俯视图，图2是图1中的II-II线剖视图。另外，图3及图4是本发明的实施方式的油分离器的主要部位(图2的双点划线包围部分)的放大剖视图，图3表示阀闭合的状态，图4表示阀打开的状态。
[0034] 在设于未图示的汽车发动机的漏气还原装置中，油分离器10用作分离漏气中的油(油雾)的机构。油分离器10与发动机上部的顶盖设为一体或分开设置。
[0035] 参照图1及图2，油分离器10具备壳体12，在壳体12内，从右侧(上游侧)朝向左侧(下游侧)依次形成有导入漏气的导入口14、用于分离较大粒径油的预分离部16、用于分离较小粒径油的主分离部18、以及将漏气向外部引导的导出口20。并且，在壳体12内，形成有使由预分离部16及主分离部18捕集的油回流到未图示的曲轴室的油回流流道22。壳体12由合成树脂材料或者金属形成，具有大概箱型的外形。
[0036] 导入口14与曲轴室连通，将曲轴室内的漏气导入预分离部16。
[0037] 预分离部16的流道具备狭窄部24和形成于狭窄部24的稍下游侧的屈曲部26，该狭窄部24的流道截面积相比其前后区间而言狭窄化。在预分离部16的流道中，在大概左右延伸的流道中，设有从流道下表面朝上方突出的第一隔板28、以及设置在第一隔板28的左侧的从流道上表面朝下方突出的第二隔板30。第一隔板28的上端高于第二隔板30的下端。第一隔板28与第二隔板30的距离小于其前后流道高度。即，第一隔板28与第二隔板30之间的流道截面积小于其前后的流道截面积。第一隔板28与第二隔板30对置的部分是狭窄部24，与第一隔板28大致正交地向下游侧延伸的部分是屈曲部26。
[0038] 参照图2，从导入口14导入的漏气在一度上升之后，在预分离部16流向左方，在由第一隔板28及第二隔板30形成的狭窄部24向下方变向，之后在屈曲部26再次朝向变为左方。此处，在狭窄部24，由于流道截面积小，因此漏气被加速，其流速上升。然后，朝向下方的流速上升了的漏气撞击到屈曲部26中流道的下表面，因此由于惯性作用，油在流道的下表面被捕集。此处，粒径较大的油粒子、具体为大概10μm以上的油粒子从漏气被去除。在预分离部16被捕集的油在配置于漏气流道下方的油回流流道22中通过，回流到曲轴室。此处，捕集油的是流道的下表面，因此捕集的油受到重力而能顺畅地向油回流流道22移动。较大油粒子被去除后的漏气被导入主分离部18。
[0039] 在主分离部18，较小油粒子、具体为大概1μm以上的粒子从漏气被去除。如图2所示，在主分离部18，流道产生分支，形成有四条并排的分支流道，分别设有大致相同结构的油粒子去除机构32。漏气在油粒子去除机构32中大概从上方朝向下方流动。分支流道再次连通成一条流道，因此在油粒子去除机构32中通过的漏气合流为一。图3及图4是一个油粒子去除机构32的放大后剖视图。
[0040] 参照图3及图4说明油粒子去除机构32的结构。油粒子去除机构32具备在上下方向延伸的缸体34、在缸体34内上下移动的阀芯36、将阀芯36能上下移动地支撑的支撑体38以及对阀芯36向上加力的弹簧机构40。
[0041] 缸体34由合成树脂或者金属形成，可以与壳体12形成为一体，也可以在单独形成之后，与壳体12一体化。在缸体34的内表面，形成有朝向下游侧的圆环状的环状肩面42。缸体34的内部空间在上端侧呈随着趋向下方而直径变小的圆锥台状，从圆锥台状空间的下端至环状肩面42呈直径大致固定的圆柱状，在比环状肩面42靠下方，呈大致圆柱状，或者随着趋向下方而直径稍微变大的圆锥台状。缸体34的周壁44与邻接的其他缸体34的周壁44一体化。
[0042] 在环状肩面42，作为阀座发挥功能的突条46形成为与环状肩面42同轴的圆环状。突条46的内周面形成为随着朝向下方而内径增大，在纵剖视时，朝向缸体34的中心轴侧的斜下方凸出。突条46的外周面为大致上下延伸的圆筒面，与缸体34下部的内周面隔着预定间隔对置。即，突条46的外周面、环状肩面42的外侧、以及缸体34下部的内周面确定圆环状的槽48。
[0043] 阀芯36配置于比缸体34的环状肩面42靠下侧，由合成树脂或者金属形成，具备大概圆板状的圆板部50和从圆板部50沿着其中心轴向下方延伸出的轴部52。阀芯36的上侧端面、即圆板部50的上表面能够与突条46的下端(前端)在整周上抵接，封闭分支流道。另外，圆板部50的上表面呈稍微倾斜的伞状，附着的油朝向周缘流动并落下。圆板部50的外周面由第一侧面54和第二侧面56形成，该第一侧面54与缸体34的比环状肩面42靠下方的内周面以预定间隔A对置，该第二侧面56形成为从第一侧面54向下方延伸，随着朝向下方而朝向上下方向轴侧，从缸体34的内周面离开。轴部52呈圆柱状。圆板部50及轴部52的中心轴、即阀芯36的上下方向中心轴与缸体34的中心轴大致一致。
[0044] 支撑体38由合成树脂或者金属形成，可以与壳体12形成为一体，也可以在单独形成之后，与壳体12一体化。支撑体38呈圆柱状，在上表面形成有容纳阀芯36的轴部52的容纳孔58和容纳弹簧机构40的下端侧的弹簧容纳孔60。容纳孔58与弹簧容纳孔60连续，两者同轴，弹簧容纳孔60较浅，直径较大。容纳孔58在水平方向带有余量地容纳阀芯36的轴部52。由于容纳孔58在水平方向具有余量，因此能降低阀芯36对轴部52的摩擦。另外，在阀敞开时，漏气在阀芯36的圆板部50的第一侧面54及第二侧面56与缸体34的内周面之间高速流动，因此阀芯36即使在其轴部52与容纳孔58之间存在空隙，第一侧面54及第二侧面56与缸体34的内周面的间隔也能在整周上以大致均匀的状态保持稳定。另外，在支撑体38的上表面，与容纳孔58相同深度的横槽62从容纳孔58一直设置到支撑体38的侧面。在横槽62中通过并进入容纳孔58及弹簧容纳孔60的油被排出。
[0045] 弹簧机构40由压缩螺旋弹簧构成。弹簧机构40配置为在其内部容纳阀芯36的轴部52，下端侧容纳在支撑体38的弹簧容纳孔60，上端侧压接于阀芯36的圆板部50的下表面。因此，弹簧机构40对阀芯36朝向上方加力。
[0046] 接着，说明油粒子去除机构32的作用。在曲轴室侧的压力与吸气系统侧压力的差小的情况下，弹簧机构40的作用力胜出，如图3所示，阀芯36的上侧端面抵接作为阀座的环状肩面42的突条46的前端(下端)，使分支流道封闭。如果压力差变大，则其差压胜于弹簧机构40的作用力，如图4所示，阀芯36向下方移动，阀芯36的上侧端面从突条46的前端离开，使分支流道敞开。阀芯36的上侧端面与突条46的前端的离开距离B根据曲轴室侧与吸气系统侧的差压的大小而变动，但弹簧机构40的弹簧常数设定为总是小于圆板部50的外周面与缸体34的内周面的间隔A。由于离开距离B小，因此漏气即使在其流量少的情况下速度也充分上升。另外，离开距离B远小于预分离部16的第一隔板28与第二隔板30的距离，因此漏气在阀芯36的上侧端面与突条46的前端之间通过时被大大加速，其流速大于在预分离部16的狭窄部24的流速。此处，由于缸体34的上端侧空间为下方直径小的圆锥台形状、突条46的内周面为纵剖视时向缸体34的中心轴侧的斜下方凸出的形状，因此到达突条46与阀芯36的间隙之前的漏气的压力损失小。另外，就在阀芯36的上侧端面与突条46的前端之间通过的漏气而言，由于设有槽48，因此与无槽48的情况相比，摩擦导致的压力损失受到抑制，降速受到抑制。
[0047] 在阀芯36的上侧端面与突条46的前端之间通过的高速的漏气撞击在环状肩面42的下方附近的缸体34内周面。此处撞击的漏气的速度远高于预分离部16的漏气，因此大致1μm为止的较小直径的油粒子由于惯性作用被缸体34内周面捕集。大概10μm以上的较大粒径的油在预分离部16被捕集，因此此处被捕集的油仅为较小粒径的油，即使圆板部50的外周面与缸体34的内周面的间隔A、阀芯36的上侧端面与突条46的前端的离开距离B窄，也能避免或者降低油堵塞。另外，由于圆板部50的外周面与缸体34的内周面的间隔A大于阀芯36的上侧端面与突条46的前端的离开距离B，因此在间隔A的加速小于在离开距离B的加速，漏气中的油粒子由于惯性而撞击到内周面。
[0048] 撞击后，漏气朝向下方，而阀芯36的圆板部50的第二侧面56与缸体34的内周面的距离越往下方越是扩展，因此压力损失被降低。在缸体34中通过的漏气朝向左方的导出口20(参照图2)。在缸体34的内周面被捕集的油向下方落下。
[0049] 再次参照图1及图2。导出口20与未图示的吸气岐管连通。在主分离部18中通过的漏气经由导出口20供给至发动机的吸气系统。
[0050] 油回流流道22配置为在预分离部16及油粒子去除机构32的各自下方开口，它们合流后与曲轴室连通。在预分离部16及主分离部18捕集的油由于重力而落下，被引导至油回流流道22，回流到曲轴室。
[0051] 至此结束具体实施方式的说明，但是本发明不限于上述实施方式，能够广泛地变形实施。例如，环状肩面的形状可以以多边形环状替代圆环状，该情况下，阀芯的圆板部的形状及缸体下部的形状也为同样的多边形。另外，为了使阀芯36的上侧端面与突条46的前端的离开距离B总是小于圆板部50的外周面与缸体34的内周面的间隔A，可以替代弹簧机构40的弹簧常数的设定，或者在设定弹簧常数的同时，设置限制阀芯36向下方移动的止动件。
另外，槽48的形状也可以通过带有圆角或者设置阶梯来变更，抑制发生紊流。另外，阀芯36和支撑体38的支撑构造可以是在阀芯36侧设置容纳孔，在支撑体38侧设置容纳于容纳孔的轴，另外，也可以在阀芯36的侧面和与之对置的缸体34的内周面中的一方设置上下延伸的突条，在另一方设置容纳该突条的导向槽。另外，各部件可以在捕集的油由于重力能引导至油回流流道22的范围改变其朝向。例如，小径油粒子去除机构的轴可以倾斜。
另外，槽48的形状也可以通过带有圆角或者设置阶梯来变更，抑制发生紊流。另外，阀芯36和支撑体38的支撑构造可以是在阀芯36侧设置容纳孔，在支撑体38侧设置容纳于容纳孔的轴，另外，也可以在阀芯36的侧面和与之对置的缸体34的内周面中的一方设置上下延伸的突条，在另一方设置容纳该突条的导向槽。另外，各部件可以在捕集的油由于重力能引导至油回流流道22的范围改变其朝向。例如，小径油粒子去除机构的轴可以倾斜。
[0052] 符号说明
[0053] 10—油分离器，12—壳体，14—导入口，16—预分离部，18—主分离部，20—导出口，22—油回流流道，24—狭窄部，26—屈曲部，28—第一隔板，30—第二隔板，32—油粒子去除机构，34—缸体，36—阀芯，38—支撑体，40—弹簧机构，42—环状肩面，44—周壁，46—突条，48—槽，50—圆板部，52—轴部，54—第一侧面，56—第二侧面，58—容纳孔，60—弹簧容纳孔，62—横槽，A—圆板部50的第一侧面54与缸体34的内周面的间隔，B—阀芯36的上侧端面与突条46的前端的离开距离。
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