油分離器的製作方法

2023-10-31 04:43:32 3

本發明涉及一種用於對內燃機的竄漏氣體(blow-by gas)中的油顆粒(oil particles)進行分離的油分離器(oil separator)。尤其是涉及一種用於分離粒徑比較大的油顆粒的油分離器。

背景技術：

在汽車的發動機等中，從活塞與氣缸的間隙漏出到曲軸箱內的竄漏氣體含有大量的碳氫化合物(HC)。碳氫化合物是光化學煙霧的誘因物質，因此，正在普及一種不將竄漏氣體排放到大氣中，而使其返回吸氣系統與混合氣體一起再次燃燒的還原方式。另外，由於在竄漏氣體中含有被微粒化的機油，因此，期望將該油分離並使其返回發動機。作為將竄漏氣體中的油顆粒分離的機構，已知有各種方式(慣性碰撞式、迷宮式和旋風式等)的油分離器。

在所謂的慣性碰撞式的油分離器中，在其內部設置有用於遮擋竄漏氣體的流動的碰撞板。當竄漏氣體與碰撞板相碰撞時，其中的油顆粒通過其慣性而附著於碰撞板，從而被捕集。例如，專利文獻1中記載了這樣的慣性碰撞式的油分離器。在油分離器上，安裝有堵塞流路的開口部的板簧，該板簧呈懸臂狀來支承。通過該板簧進行彈性變形，在開口部與板簧之間產生間隙，竄漏氣體通過該間隙時被加速。之後，被加速的竄漏氣體與設置於下遊側的壁相碰撞，因此，竄漏氣體所包含的油顆粒通過慣性作用而附著於壁，由此被捕集。該方式中，竄漏氣體以高速與壁相碰撞，因此，即使是粒徑比較小的油顆粒，也能夠捕集。

在所謂的迷宮式的油分離器中，設置有隔板，竄漏氣體的流路成為迷宮狀。因此，油顆粒的浮遊距離變長，從而油顆粒由於自重而落下，並且，竄漏氣體變向時，油顆粒由於其慣性與隔板相碰撞而被捕集，由此油顆粒從竄漏氣體分離。這樣，迷宮式的油分離器還具有慣性碰撞式的油捕集機構。例如，在專利文獻2中，記載有這樣的迷宮式的油分離器。在該油分離器中，從形成迷宮狀的流路的壁立設有多個突出片。竄漏氣體中的油顆粒與這些突出片相碰撞而被捕集。通過設置突出片來增加油顆粒碰撞的部分，以此來提高油的分離效率。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1:德國發明專利授權特許第10362162號說明書

專利文獻2:日本發明專利公開公報特開2007-100567號

技術實現要素：

(發明要解決的問題)

然而，專利文獻1所記載的油分離器適合捕集粒徑比較小的油顆粒，但當竄漏氣體中存在粒徑比較大的油顆粒時，由於用於使竄漏氣體加速的間隙狹窄，因此，可能粒徑比較大的油顆粒附著於用於形成該間隙的板簧等而造成動作不良。因此，優選與事先將粒徑比較大的油顆粒分離的預先處理油分離器(pre oil separator)並用。

與此相對，專利文獻2所記載的油分離器中，即使竄漏氣體含有粒徑比較大的油顆粒，造成動作不良的可能也會較低。但是，即使將這樣的油分離器作為預先處理油分離器來使用，也無法將粒徑比較大的油顆粒完全分離。

本發明是鑑於這樣的現有技術的問題而完成的，其主要目的在於，提供一種提高粒徑比較大的油顆粒的分離效率的油分離器。

(解決問題所採用的方案)

本發明所涉及的油分離器的一個技術方案是一種將內燃機的竄漏氣體中的油分離的油分離器(2)，其特徵在於，具有竄漏氣體的流路，該竄漏氣體的流路包含上遊側流路(18)和下遊側流路(20)，所述下遊側流路鄰接於所述上遊側流路的下遊側，並且，具有使通過所述上遊側流路的竄漏氣體的流動進行變向的分離壁(36)，所述分離壁具有第1表面(40、78)和第2表面(42)，其中，第1表面與所述上遊側流路相向，第2表面鄰接於所述第1表面的下遊側，由向相對於所述上遊側流路大致呈直角的方向延伸的平面構成，所述第1表面由比所述第2表面的延長面更靠近所述上遊側流路的平面或凹狀曲面構成。

根據該結構，第1表面使竄漏氣體的流動平滑地變向為沿第2表面的方向，因此，油顆粒通過慣性而與分離壁相碰撞，能夠提高對粒徑比較大的油顆粒的分離效率。該結構尤其適合作為預分離器，該預分離器是針對分離粒徑比較小的油顆粒的後分離器來使用的。

本發明的另一技術方案的特徵為：在上述結構的基礎上，所述上遊側流路通過一對側壁(26)、後壁(28)和前壁(30)形成，一對側壁具有彼此相向的側表面，後壁延伸至所述分離壁，前壁具有相對於所述分離壁隔開間隙而面對的頂端，構成所述第1表面和所述第2表面的交界的交界線(44)被配置在所述分離壁的、與所述前壁的後表面(32)的延長面的相交線的下遊側。

根據該結構，基於第1表面的竄漏氣體的流動的變向變得更平滑，因此，能夠減少從上遊側流路到下遊側流路的竄漏氣體的壓力損失，並且能夠提高油的分離效率。

本發明的另一技術方案的特徵為：在上述結構的基礎上，所述上遊側流路沿上下方向延伸，設置於所述上遊側流路下方的所述分離壁的所述第2表面被設置為：大致水平或者越朝向下遊而越略微向下方傾斜。

根據該結構，被分離的油不會向與竄漏氣體的流動相反的方向流動，因此，能夠減少再次被收入竄漏氣體。

本發明的另一技術方案的特徵為：在上述結構的基礎上，還具有排出部(24)，所述排出部鄰接設置於所述第2表面的下遊側，以使在所述分離壁中從所述竄漏氣體分離出的油回流至曲軸箱。

根據該結構，能夠快速地將分離出的油從竄漏氣體的流路排出。

本發明的另一技術方案的特徵為：在上述結構的基礎上，形成有臺階面(52)，該臺階面被配置在所述排出部的下遊側，與所述第2表面的延長面大致垂直，且比所述第2表面更向所述下遊側流路的內側突出。

根據該結構，能夠由臺階面來分離沒有被分離壁分離的粒徑比較大的油，由此，能夠提高粒徑比較大的油的捕集效率。

本發明的另一技術方案的特徵為：在上述結構的基礎上，所述臺階面被設置於所述排出部的正下遊位置的上方。

根據該結構，能夠將被臺階面分離的油通過自重而從竄漏氣體的流路排出。

附圖說明

圖1是本發明的實施方式所涉及的油分離器的俯視圖。

圖2是圖1中的Ⅱ-Ⅱ線的剖視圖。

圖3是本發明的實施方式所涉及的油分離器的主要部分的放大剖面圖。

圖4是本發明的實施方式所涉及的油分離器的概念圖。

圖5是本發明的變形實施方式所涉及的油分離器的概念圖。

具體實施方式

下面，參照附圖，對本發明的實施方式進行說明。在說明時，表示方向的術語按照附圖中所示的方向。

在設置於未圖示的汽車發動機的竄漏氣體還原裝置中，油分離器2作為用於分離竄漏氣體中的油(油顆粒)的機構來使用。油分離器2與發動機上部的蓋罩(head cover)一體設置或者分體設置。

參照圖1和圖2，油分離器2具有殼體4，在殼體4內，從左側(上遊側)向右側(下遊側)依次形成有：導入口6，其導入竄漏氣體；預分離器部(pre-separator unit)8，其用於分離粒徑比較大的油顆粒；後分離器部(post-separator unit)10，其用於分離粒徑比較小的油顆粒；和導出口12，其將竄漏氣體向外部導出。並且，在殼體4內形成有油回流機構14，該油回流機構14用於使被預分離器部8和後分離器部10捕集到的油回流至未圖示的曲軸箱。殼體4由合成樹脂材料或金屬形成，具有大致箱型的外形。

導入口6與曲軸箱連通，用於將曲軸箱內的竄漏氣體導入預分離器部8。

預分離器部8具有：導入部16，其從導入口6接收竄漏氣體；上遊側流路18，其將來自導入部16的竄漏氣體向規定方向加速；下遊側流路20，其用於使油顆粒從被加速的竄漏氣體分離；連通部(communication part)22，其將來自下遊側流路20的竄漏氣體向後分離器部10引導；和排出部(drain)24，其構成預分離器部8側的油回流機構14。預分離器部8的竄漏氣體的流路由一對殼體側壁26、和設置於一對殼體側壁26間的多個固定壁來界定。

參照圖3，上遊側流路18通過在一對殼體側壁26之間設置後壁28和前壁30來形成。後壁28以其壁面大致朝向前後方向的方式，從前後殼體4的底面朝上方大致鉛垂地突出設置。後壁28的頂端相對於殼體4的上壁內表面隔開間隙而與其相面對。前壁30被配置於後壁28的前側，即被配置於竄漏氣體的流動的水平方向上的下遊側，以其壁面大致朝向前後方向的方式，從殼體4的上壁的內表面朝下方大致鉛垂地突出設置。後壁28的頂端側和前壁30的頂端側彼此相向。形成上遊側流路18的一內表面的前壁30的後表面32為平面，且大致鉛垂設置，但也可以以越朝向下方越略微向前方傾斜的方式設置。通過一對殼體側壁26、後壁28的頂端側和前壁30的頂端側形成的方形環狀流路形成狹窄部34，該狹窄部34比與其緊鄰的上遊側和下遊側的流路狹窄。

下遊側流路20與上遊側流路18的下端側相鄰。下遊側流路20通過分離壁36來形成其一部分，其中，分離壁36用於使通過上遊側流路18的竄漏氣體的流動大致呈直角進行變向。分離壁36以其壁面大致朝向上方的方式，從後壁28的前表面38的中間部向前方延伸設置。分離壁36的延伸設置方向大致與後壁28垂直。分離壁36的上表面相對於前壁30的頂端隔開間隙而與其相面對。分離壁36的上表面由上遊側的第1表面40和下遊側的第2表面42構成。

分離壁36的第1表面40為平面，相對於上遊側流路18呈鈍角。即，分離壁36的第1表面40相對於前壁30的後表面32的延長面以及相對於後壁28的前表面38所成的、並且位於相交線的下遊側方向的角為鈍角。另外，第1表面40延伸到其與前壁30的後表面32的延長面的相交線的下遊側。即，第1表面40與第2表面42的交界線44位於分離壁36與前壁30的後表面32的延長面的相交線的下遊側。分離壁36的第2表面42為平面，鄰接於第1表面40的下遊側。第2表面42呈大致水平配置，但也可以以越朝向前方，越略微向下的方式傾斜。另外，第1表面40和第2表面42所成的角為135°～177°左右。換言之，第2表面42的朝向上遊側延伸的延長面與第1表面40所成的角為3°～45°。交界線44在與圖3的紙面垂直的方向呈直線狀延伸。因此，第2表面42的延長面與上遊側流路18的延長方向大致垂直，第1表面40以比第2表面42的延長面更靠近上遊側流路18的方式，相對於第2表面42彎曲。

在分離壁36的正下遊位置的下方設置有排出部24，該排出部24用於使從竄漏氣體分離出的油回流至曲軸箱。排出部24呈筒形，且沿上下方向延伸。在排出部24的正下遊位置，朝向上方立設有主表面與竄漏氣體的流路大致垂直的臺階壁(stepped wall)50。臺階壁50的上端側比分離壁36的第2表面42的延長面略微向上方突出，形成相對於第2表面42的臺階面(stepped surface)52(第2表面42與臺階面52整體構成臺階狀)。臺階面52的上端比後壁28的頂端和前壁30的頂端低。排出部24通過平滑的壁面與第2表面42和臺階面52相連，並且被配置在附著於第2表面42和臺階面52的油通過竄漏氣體的流動或者自重而流入的位置。

以隔開間隙來容納排出部24的下端側的方式設置有凹部54。容納從凹部54溢出的油並使其返回曲軸箱的槽56與凹部54相鄰設置。凹部54和槽56被配置為彼此的上部開口面為同一高度。

連通部22形成於臺階面52的下遊側，是用於使竄漏氣體向後分離器部10流動的流路。連通部22由與臺階面52相鄰而向下遊側延伸的底壁58、和前壁30前側的殼體4的上壁等來界定。底壁58的上表面以越朝向前方越略微向下的方式傾斜。

另外，在導入部16和連通部22分別設有輔助排出部(sub drains)60、輔助排出部62，輔助排出部60、輔助排出部62用於排出在導入部16或連通部22被分離的油。後壁28從導入部16的輔助排出部60的正下遊位置朝上方立設。連通部22的輔助排出部62被配置在底壁58的前方。輔助排出部60、輔助排出部62與排出部24同樣，呈筒形且沿上下方向延伸，其下端側被凹部54以隔開間隙的方式容納。容納輔助排出部60、輔助排出部62的凹部54也與槽56相鄰。

後分離器部10接收通過預分離器部8的竄漏氣體，主要將比被預分離器部8分離的油顆粒的粒徑小的油顆粒從竄漏氣體分離。

如圖2所示，在後分離器部10中，形成有對流路進行分支的、4個並列的分支流路，對各分支流路設有大致相同結構的小徑油顆粒除去機構64。竄漏氣體在小徑油顆粒除去機構64中大致從上方朝下方流動。分支流路再次連通於一條流路，因此，通過小徑油顆粒除去機構64的竄漏氣體合流而成為一個氣流。

參照圖2，小徑油顆粒除去機構64具有沿上下方向延伸的氣缸66、在氣缸66內上下移動的閥芯68、以可使閥芯68上下移動的方式來支承的支承體70、和將閥芯68向上方施力的彈簧機構72。另外，作為油回流機構14的回收槽74被設置於小徑油顆粒除去機構64的下方。

接著，對油分離器2的作用效果進行說明。如圖4所示，在預分離器部8中，主要由分離壁36和臺階面52將竄漏氣體中的油顆粒分離。圖4中的箭頭表示竄漏氣體的流動。

從導入部16流入上遊側流路18的竄漏氣體被狹窄部34加速，朝向下方、或者略微朝向斜前方的下方流動。雖然理論上沒有限定，但由於存在相對於上遊側流路18和分離壁36的第2表面42呈鈍角的第1表面40，因此，認為竄漏氣體在大致維持其流速的狀態下，不會打亂其流動，而是平滑地使其流動的方向變向為沿第2表面42的方向。此時，由於粒徑比較大的油顆粒的質量比竄漏氣體的其他成分的質量大，因此，由於慣性作用，粒徑比較大的油顆粒比其他成分更容易朝向下方。因此，粒徑比較大的油顆粒與第2表面42相碰撞而被捕集，由此從竄漏氣體分離。被第2表面42分離的油A被竄漏氣體的流動帶動，或者由於自重而流入排出部24。

其次，對於沿第2表面42流動的竄漏氣體而言，由於在其下遊存在臺階面52，因此，其流動方向向上方傾斜。在此，由於沒有被分離壁36完全分離的粒徑比較大的油顆粒的質量比竄漏氣體的其他成分的質量大，因此，由於慣性作用，粒徑比較大的油顆粒與臺階面52相碰撞而被捕集，由此從竄漏氣體分離。被臺階面52分離的油B由於自重而流入排出部24。

被第2表面42和臺階面52捕集的油A、B從排出部24經由凹部54和槽56回流至曲軸箱。另外，通過與現有技術的迷宮式的油分離器同樣的作用，在導入部16和連通部22，油也附著於壁面，另外，通過油顆粒的自重，將竄漏氣體中的油顆粒分離，分離出的油經由輔助排出部60、輔助排出部62、凹部54和槽56而回流至曲軸箱。

如圖2所示，在後分離器部10中，若曲軸箱側的壓力與吸氣系統側的壓力的壓差變大，則當該壓差超過彈簧機構72的加載力時，閥芯68向下方移動，閥芯68的上側端面從氣缸66的上端側的肩面離開，將竄漏氣體的流路敞開。

通過閥芯68的上側端面和氣缸66的上端側的肩部之間的高速竄漏氣體與氣缸66內周面相碰撞。在此碰撞的竄漏氣體遠比預分離器部8的竄漏氣體高速，因此，粒徑比較小的油顆粒通過慣性作用，被氣缸66內周面捕集。通過氣缸66的竄漏氣體朝嚮導出口12。被氣缸66的內周面捕集的油落入下方的回收槽74，回流至曲軸箱。

在預分離器部8中，目的在於將粒徑比較大的油顆粒分離，因此，狹窄部34的寬度遠比可能發生油堵塞的寬度寬。另外，預分離器部8隻通過固定壁來界定竄漏氣體的流路，因此，不會由於是活動部件而發生動作不良。恰當地設定有關狹窄部34、分離壁36和臺階面52的尺寸和位置關係，由此，能夠大致完全將規定粒徑以上的油顆粒從竄漏氣體分離。另外，狹窄部34、分離壁36和臺階面52在預分離器部8隻設置一處，就能夠大致完全將規定粒徑以上的油顆粒從竄漏氣體分離。因此，能夠減少竄漏氣體的壓力損失，並且，能夠縮短竄漏氣體的流路而使油分離器2小型化。

粒徑比較大的油顆粒被預分離器部8捕集，因此，在後分離器部10中被捕集的油顆粒只有粒徑比較小的油顆粒。因此，即使用於使竄漏氣體加速的流路變窄，也能夠避免或者減少油堵塞。

接著，參照圖5，對本發明的變形實施方式進行說明。當進行說明時，與上述實施方式共同的結構省略說明，標註同一標記。在變形實施方式中，相對於上述實施方式，只有分離壁76的第1表面78的形狀不同。

第1表面78由曲面構成，該曲面相對於連結其與後壁28的交界線80和其與第2表面42的交界線44的平面，呈凹進狀。圖5所示的截面中，第1表面78的在其與後壁28的交界線80處的朝向下遊側的切線相對於上遊側流路18(參照圖3)呈鈍角。第1表面78的在其與第2表面42的交界線44處的切線大致與第2表面42的延伸方向一致。

在本變形實施方式中，雖然理論上沒有限制，但第1表面78相對於上遊側流路18呈鈍角，與第2表面42平滑地連接，因此，認為竄漏氣體在維持其流速的狀態下，不打亂其流動，而是平滑地使其流動的方向變向為沿第2表面42的方向。此時，粒徑比較大的油顆粒的質量比竄漏氣體的其他成分的質量大，因此，由於慣性作用，粒徑比較大的油顆粒容易朝向其他的成分的下方，與第2表面42相碰撞而被捕集。

以上對具體的實施方式進行了說明，但本發明並不限定於上述實施方式，能夠大幅度地進行變形來實施。例如，也可以將預分離器部單獨作為油分離器來使用。另外，油分離器並不限定於圖示的朝向，只要能夠通過自重或竄漏氣體的流動，使被分離的油流入排出部，就能夠改變其方向。另外，也可以不在上遊側流路設置狹窄部，使從導入口到上遊側流路的截面面積為大致一定。

附圖標記說明

2：油分離器；8：預分離器部；18：上遊側流路；20：下遊側流路；24：排出部；28：後壁；30：前壁；32：前壁的後表面；36、76：分離壁；40、78：第1表面；42：第2表面；44：第1表面與第2表面的交界線；52：臺階面。