汽车发动机缸盖罩盖油气分离结构设计

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摘 要：针对目前发动机缸盖罩盖油气分离室存在的分离效率低的问题，对一种汽油机盖罩内迷宫式挡板油气分离结构进行了改进。该结构的特点在于多孔分离挡板组合和两组挡板组合的设计，该种设计延长了油气气流的流动路径，提高了油气分离的效率。同时在原有的通道空间上进行的设计改进，不会对发动机罩盖的空间布局产生影响，结构更为紧凑。

关键词：缸盖罩盖；油气分离；迷宫式挡板

0 引言

汽车发动机工作时，曲轴箱内可能会窜入部分可燃混合气以及一些燃烧产物，若发动机在低温下运行，曲轴箱内甚至还可能有液态燃油漏入[1]。这些物质进入曲轴箱后不及时排除，会使得机油稀释，一些具有腐蚀性的污染物还会导致机件的腐蚀和锈蚀，这将会严重影响发动机的性能[2]。

汽车发动机缸盖罩盖与缸盖紧固相联接，其强度与密闭性要求很高。气缸盖罩油气分离效果的好坏直接影响汽车发动机油气利用效率，因此必须要保证良好的油气分离装置设计，本设计针对现有油气分离结构分离效率低的问题，合理改造了油气分离装置，取得了一定的成果。

1 油气分离装置及原理

1.1 本设计分离系统简介

本文对塑料气门室罩盖内油气分离结构进行了改进，其整体结构如图1，其罩盖内挡板分布可以参照图1罩盖本体的仰视结构示意图。该结构主要由罩盖本体1和盖板2组成，罩盖本体1采用振动摩擦焊与盖板2一体连接，罩盖本体与盖板的内壁共同围成油气分离腔3。盖板2或罩盖本体1上形成有隔板8，隔板8沿油气分离腔3的长度方向设置并将油气分离腔3分隔为第一油气分离腔3-1和第二油气分离腔3-2。盖板2上具有供油气进入第一油气分离腔3-1的入口10，罩盖本体1上具有供气排出第二油气分离腔3-2的出口总成20，入口10和出口总成20位于同一侧。隔板8在背离入口10的方向上开设有分流孔9，分流孔9连通第一油气分离腔3-1和第二油气分离腔3-2。第一油气分离腔3-1中分布有可使油气在第一油气分离腔3-1作S形流动（准确来说是作非直线运动）的第一组挡板12，而第二油气分离腔3-2中分布有可使油气在第一油气分离腔3-2作S形流动的第二组挡板15。

1.2 结构设计及分析

根据流体力学方面的知识[3]，当气体从较大腔体流向较小腔体时，其流速会因为通过腔口的截面积减小而增大，而混合气体在碰撞隔板时流速越快，油滴越容易被分离。

采用上述原理，本设计油气分离原理如图2所示，其中油气盖板与气缸盖罩围成了多个狭长的混合油气出入口油气分离腔，分离腔两端分别为混合气入口及混合气出口。而在气缸盖罩的内壁上垂直于油气混合气的流动方向上，设置有多个挡板，在挡油底板垂直于油气混合气的流动方向上设置了许多隔板，隔板和挡板交相分插。根据图2混合气体流动的路线图可以看出，流经各个腔室的气体时流速不断地变化，在离心力作用下，从变小截面进入下一腔室的混合气体，其油滴颗粒会在切向气流的作用下，高速旋转，同时猛烈地甩向分离板从而可以达到分离油滴与气体的作用[4～5]。

2 新旧装置油气分离效率对比

现有的迷宫挡板的油气分离结构的油气通道比较短，其工作时油气分离效率很低。为了证明改造后的油气分离结构可以显著提高油气分离效率，本文根据实际验证对现有装置与新设计装置的油气分离效率进行了对比，其结果如表1所示。可以看出对于现有装置来说，随着油滴颗粒粒径的降低，其分离效率也越来越低，而对于新装置而言这些问题都得到了很好的解决，对于较大的油滴颗粒，新装置油气分离效率高达98%以上，而对于较难分离的小颗粒油滴，其分离效率也在75%以上。也上结果充分证明了该汽车发动机缸盖罩盖油气分离结构设计的高效性。

3 结论

本设计合理改造了传统的油气分离装置，并在原有的通道空间上进行设计改进，不会对发动机罩盖的空间布局产生影响，使曲轴箱通风系统更为紧凑，同时提升了其密闭性。该设计延长油气气流的流动路径以及通过添加隔板增加油气碰撞次数的方案可以显著提高油气分离的效率，综合实际实验的测量结果，本设计切实可行，有助于提高发动机燃油利用效率，提高了发动机的整体性能。

参考文献：

[1]于波，肖惠民.水轮机原理与运行[M].北京：中国电力出版社，2008.

[2]黄诚.柴油机油气分离器开发[D].吉林大学，2012.

[3]苏铭德，黄素逸.计算流体力学基础[M].背景清华大学出版社，1997.

[4]周龙保，内燃机学[M]，北京：机械工业出版社，2009，237-238.

[5]黄阔，蒋升龙，袁兆成.车用发动机油气分离器的设计匹配[S].汽车技术，2012（03）：32-35.