一種用於發動機活塞漏氣量試驗的油氣分離裝置的製作方法

2023-05-25 23:24:31

本發明涉及一種發動機開發領域的試驗裝置，更確切地說，本發明涉及一種用於發動機活塞漏氣量試驗的油氣分離裝置

背景技術：

1.發動機在工作時，由於氣缸套與活塞、活塞環之間存在間隙，會導致一部分含燃油、機油、水蒸汽及其它蒸汽的混合氣體進入曲軸箱。如果活塞、活塞環及氣缸套設計或者加工存在缺陷，就會使得洩漏到曲軸箱的混合氣大大增加，從而導致發動機功率下降，油耗增加，機油消耗量增加。為了避免活塞、活塞環及氣缸套出現設計缺陷，進而達到控制進入曲軸箱的混合氣，發動機在開發過程中，都要進行活塞漏氣量的試驗，用於建立試驗資料庫，以便評價活塞、活塞環及氣缸套的設計質量，達到控制活塞漏氣量的目的。

2.大排量發動機在高轉速和高負荷工況下漏氣量較大，尤其當活塞、活塞環及汽缸套設計存在缺陷的時候，漏氣量更大。

3.目前傳統的油氣分離裝置方法主要有幾種：

1)內置隔板組成迷宮，由氣流撞擊隔板分離出較大的機油油滴；

2)由外力強制驅動轉子的離心式分離裝置；

3)通過螺旋狀側壁使油氣加速進行分離。這些裝置有些分離效率低，有些結構複雜，通用性不強，不適合所研發的發動機使用。這就導致在活塞漏氣量試驗時，在測試儀器的管路中，出現機油冷凝堵塞測試管路甚至汙染測試傳感器，從而影響試驗效率和試驗精度。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是克服了現有技術存在的油氣分離效率低、結構複雜、通用性不強的問題，提供一種通用性強、分離效率高的用於發動機活塞漏氣量試驗的油氣分離裝置。

為解決上述技術問題，本發明是採用如下技術方案實現的：所述的一種用於發動機活塞漏氣量試驗的油氣分離裝置包括油氣分離器本體、散熱器與冷卻水控制系統。

所述的散熱器斜置在油氣分離器本體內，散熱器的下水室從油氣分離器本體的右側筒壁上的弧形通孔中伸出，散熱器的流動腔體的上端從油氣分離器本體的頂蓋左側的通孔中伸出，散熱器的下水室與油氣分離器本體的右側筒壁上的弧形通孔之間採用焊接方式連接，流動腔體的上端與油氣分離器本體頂蓋左側的通孔之間採用焊接方式連接，流動腔體的前後端面與油氣分離器本體筒壁內表面相接觸的部分採用焊接方式連接，冷卻水控制系統中的溫度傳感器安裝在與油氣分離器本體的油氣出口連接的油氣測試管路上，電動二通閥安裝在與冷卻水進口連接的冷卻水供水管上。

技術方案中所述的油氣分離器本體為圓筒形殼體類結構件，油氣分離器本體上端的左側筒壁上設置有與筒內貫通相連的圓柱形的油氣進口，在油氣進口對面的右側筒壁的外側安裝有L形安裝板，油氣分離器本體頂蓋的右側設置有圓柱形的油氣出口，油氣分離器本體的頂蓋的左側設置有前後面為圓弧面、左右面為平面的安裝散熱器中流動腔體的通孔，通孔的幾何尺寸與流動腔體在該處的外形尺寸相等，油氣分離器本體的筒底設置成漏鬥形筒底，並在筒底的中心處設置一個圓柱形的機油出口，油氣分離器本體下端的右側筒壁上設置一個安裝下水室的弧形通孔，弧形通孔的幾何尺寸與下水室的外形尺寸相等。

技術方案中所述的散熱器為「Z」字型中空的板類結構件，散熱器由上水室、設置有冷卻水流動腔的流動腔體與下水室組成；上水室與下水室的橫截面皆為矩形等壁厚的環形空心橫截面，流動腔體的前、後兩側端面為對稱曲面；上水室、流動腔體與下水室依次連成一體，上水室與下水室相互平行，流動腔體和上水室與下水室之間為傾斜連接，流動腔體和上水室與下水室之間夾角為95度～115度，上水室頂部設置有圓柱形的冷卻水進口，下水室的右側底面設置有圓柱形的冷卻水出口，下水室左端的前後中心處設置有圓柱形的通孔，圓柱形的通孔與下水室不連通。

技術方案中所述的流動腔體的左、右腔體壁上對稱地各設置有10至15行與5至10列並有空腔的圓柱形的凸臺，凸臺的外徑為5mm～10mm，凸臺的高度為5mm～10mm，沿流動腔體長度方向相鄰兩行凸臺之間的距離為15mm～30mm，沿流動腔體寬度方向相鄰兩列凸臺之間的距離為15mm～25mm，凸臺的空腔與散熱器的冷卻水流動腔相連通。

技術方案中所述的冷卻液控制系統還包括比例積分溫度控制器；所述的溫度傳感器頂部的末端箱盒引出兩根信號傳輸線與比例積分溫度控制器上的溫度信號傳輸線接口連接，比例積分溫度控制器上的控制信號輸出線接口與電動二通閥閥頂執行器上的信號傳輸線連接。

與現有技術相比本發明的有益效果是：

1.本發明所述的一種用於發動機活塞漏氣量試驗的油氣分離裝置的散熱器將油氣分離腔分隔為兩個空腔，通過穿過散熱器下水室的圓柱體通孔聯通，使得進入油氣分離器內的油氣有更長的移動軌跡，從結構布置上提高油氣分離效率。

2.本發明所述的一種用於發動機活塞漏氣量試驗的油氣分離裝置的散熱器強制對油氣進行降溫，使油氣中的機油快速冷凝滴落，提高了油氣分離效率。

3.本發明所述的一種用於發動機活塞漏氣量試驗的油氣分離裝置的散熱器流動腔體表面有帶內腔的凸臺，既能增加油氣撞擊的表面積，又能增加油氣與散熱器流動腔體表面的接觸面積，提高散熱器的散熱能力。

4.本發明所述的一種用於發動機活塞漏氣量試驗的油氣分離裝置的冷卻水控制系統能根據需要主動調節冷卻水的流量，從而控制散熱器的冷卻能力，滿足不同發動機不同漏氣量的油氣分離需求。

附圖說明

下面結合附圖對本發明作進一步的說明：

圖1是本發明所述的一種用於發動機活塞漏氣量試驗的油氣分離裝置主體結構組成的軸測投影視圖；

圖2是本發明所述的一種用於發動機活塞漏氣量試驗的油氣分離裝置主體結構組成主視圖上的全剖視圖

圖3是本發明所述的一種用於發動機活塞漏氣量試驗的油氣分離裝置中散熱器結構組成的軸測投影視圖。

圖4是本發明所述的一種用於發動機活塞漏氣量試驗的油氣分離裝置中冷卻水控制系統結構組成的示意圖。

圖中：1.冷卻水進口，2.上水室，3.流動腔體，4.頂蓋，5.油氣出口，6.L形安裝板，7.安裝孔，8.油氣分離器本體，9.1號分離腔，10，下水室,11.冷卻水出口，12.通孔，13.漏鬥形底面，14，機油出口，15.冷卻水流動腔，16.凸臺，17.空腔，18.2號分離腔，19.油氣進口，20.冷卻水供水管，21.油氣測試管路，22.溫度傳感器，23.比例積分溫度控制器，24.電動二通閥。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作詳細的描述：

參閱圖1與圖2，本發明所述的一種用於發動機活塞漏氣量試驗的油氣分離裝置包括油氣分離器本體8、散熱器與冷卻水控制系統。

參閱圖2與圖2，所述的油氣分離器本體8為圓筒形殼體類結構件，油氣分離器本體8的頂蓋4為圓形平板，頂蓋4的右側設置有與頂蓋4貫通相連的圓柱形的油氣出口5，頂蓋4的左側設置有安裝散熱器中流動腔體3的通孔，通孔的前後面為圓弧面、左右面為平面，通孔的幾何尺寸與流動腔體3在該處的外形尺寸相等，油氣分離器本體8上端的左側筒壁上設置有與筒壁貫通相連的圓柱形的油氣進口19，在油氣進口19對面的右側筒壁的外側焊接有L形安裝板6，L形安裝板6的豎直壁上設置有用於安裝固定油氣分離器本體8的安裝孔7，油氣分離器本體8下端的右側筒壁上設置一個安裝下水室10的弧形通孔，弧形通孔的幾何尺寸與散熱器中下水室10的外形尺寸相等，油氣分離器本體8筒底設置成漏鬥形筒底13，並在筒底的中心處設置一個經油氣分離後的圓柱形的機油出口14。

參閱圖2與圖3，所述的散熱器為「Z」字型中空的板類結構件，散熱器由上水室2、設置有冷卻水流動腔15的流動腔體3與下水室10組成，上水室2與下水室10的橫截面皆為矩形等壁厚的環形空心橫截面，流動腔體3前、後兩側端面為對稱曲面，上水室2、流動腔體3與下水室10依次連成一體，上水室2與下水室10相互平行，流動腔體3和上水室2與下水室10之間為傾斜連接，流動腔體3和上水室2與下水室10之間夾角為95度至115度，上水室2頂部設置有圓柱形的冷卻水進口1，下水室10的右側底面設置有圓柱形的冷卻水出口11。

所述的流動腔體3的左右腔體壁上對稱地各設置有10至15行與5至10列並有空腔17的圓柱形的凸臺16，凸臺16的外徑為5至10mm，凸臺16的高度為5至10mm，沿流動腔體3長度方向相鄰兩行凸臺16之間的距離為15至30mm，沿流動腔體3寬度方向相鄰兩列凸臺16之間的距離為15至25mm，凸臺16的空腔17與散熱器的冷卻水流動腔15相連通；散熱器的下水室10左端的前後中心處設置有圓柱形的通孔12，圓柱形的通孔12孔口處的頂端面與底端面和下水室10的頂端面與底端面共面，圓柱形的通孔12與下水室10不連通。

所述的散熱器斜置在油氣分離器本體8內，散熱器的上水室2位於油氣分離器本體8的頂蓋4上方，散熱器的下水室10從油氣分離器本體8右側筒壁上的弧形通孔中伸出，散熱器的流動腔體3的上端從油氣分離器本體8的頂蓋4左側的前後面為圓弧面、左右面為平面的通孔中伸出，下水室10與油氣分離器本體8右側筒壁上的弧形通孔之間採用焊接方式連接，流動腔體3的上端與油氣分離器本體8的頂蓋4左側的通孔之間採用焊接方式連接，流動腔體3的前後端面與油氣分離器本體8筒壁內表面相切接觸，流動腔體3與油氣分離器本體8筒壁內表面相接觸的部分採用焊接方式連接。

所述的一種用於發動機活塞漏氣量試驗的油氣分離裝置由散熱器將油氣分離器本體8的油氣分離腔分為1號分離腔9和2號分離腔18。

參閱圖4，所述的冷卻液控制系統包括溫度傳感器22、比例積分溫度控制器23和電動二通閥24。

所述的溫度傳感器22採用型號為TSC-8212-103B34的風管式溫度傳感器，溫度傳感器22的測量部分為圓柱體杆件，頭部自帶有用於安裝的螺紋接頭，溫度傳感器22頂部的末端箱盒引出兩根信號傳輸線，將溫度信號傳輸給比例積分溫度控制器23；

所述的比例積分溫度控制器23的型號為TC-8312-11K，比例積分溫度控制器23為方形集裝盒子，盒子上有目標溫度設置旋鈕、溫度信號傳輸線接口以及控制信號輸出線接口；

所述的電動二通閥24的型號為24VA-7010-8503，電動二通閥的閥體結構形式為兩通閥，閥體的兩端有連接螺紋，閥頂設置有控制閥開度的執行器，執行器上引出兩根與比例積分溫度控制器23的控制接口連接的信號傳輸線。

所述的溫度傳感器22安裝於連接油氣出口5與活塞漏氣量測試儀器之間的油氣測試管路21上，溫度傳感器22頂部的末端箱盒引出兩根信號傳輸線連接到比例積分溫度控制器23上的溫度信號傳輸線接口，比例積分溫度控制器23上的控制信號輸出線接口與電動二通閥24閥頂執行器上的信號傳輸線連接，電動二通閥24安裝於連接冷卻水塔與冷卻水進口1之間的冷卻水供水管20。

所述的一種用於發動機活塞漏氣量試驗的油氣分離裝置由散熱器將油氣分離器本體3的油氣分離腔分為1號分離腔5和2號分離腔10。

一種用於發動機活塞漏氣量試驗的油氣分離裝置的工作原理：

所述的散熱器將油氣分離器本體8的油氣腔分隔為1號分離腔9和2號分離腔18，圓柱形通孔12將1號分離腔5和2號分離腔10連通，使得進入油氣分離裝置內的油氣有更長的移動軌跡，從結構布置上提高油氣分離效果。從油氣進氣口19進入的油氣進入2號分離腔18，與散熱器的流動腔體3表面相接觸，進行熱交換，油氣的溫度被降低；同時，油氣與2號分離腔18的表面及流動腔體3表面相撞擊，加劇機油的冷凝，使機油冷凝聚集，從油氣分離器本體8底部的機油出口14滴出，回到曲軸箱內；經過2號分離腔18分離的油氣，從散熱器的下水室10上的圓柱形的通孔12進入1號分離腔9，進一步與流動腔體3表面進行熱交換並與流動腔體3表面和1號分離腔9的表面相撞擊，在1號分離腔9內進一步進行油氣分離，機油冷凝聚匯集後從下水室10上的圓柱形的通孔12滴落入2號分離腔18，最後從油氣分離裝置底部的機油出口14滴出，進入曲軸箱，而經分離後的油氣從油氣出口5出去，進入測試管路。冷卻水從外接的冷卻水進水管由冷卻水進口1進入上水室2，從上水室2流入冷卻水流動腔15，將流動腔體3表面的溫度降低，帶走2號分離腔18和1號分離腔9內油氣的熱量，最後進入下水室10從冷卻水出口11流向外接的冷卻水回水管。

流動腔體3表面設置的帶空腔17的凸臺16，增加了流動腔體3與油氣接觸的表面積，有利於流動腔體3與油氣進行熱交換，凸臺16的空腔17與冷卻水流動腔15聯通，使得冷卻水能進入凸臺16的空腔17，帶走凸臺16表面的熱量，通過強制散熱，降低油氣的溫度，提高油氣分離效果。

冷卻水控制系統中的溫度傳感器22將從油氣測試管路21中測得的油氣溫度信號通過信號傳輸線傳輸給比例積分溫度控制器23，比例積分溫度控制器23將溫度傳感器22測得的溫度值與比例積分溫度控制器內根據需要設定的溫度值不斷做比較，根據比較結果，不斷從控制接口通過電動二通閥24上執行器的信號傳輸線給執行器輸出控制信號，電動二通閥24上的執行器根據控制信號，調節電動二通閥24中閥的開度，從而控制冷卻水流量，實現散熱器冷卻能力的調節，滿足不同發動機不同工況活塞漏氣量試驗的需求，將油氣溫度控制在使機油完全冷凝的溫度範圍內。