專利名稱：油氣分離器及具有該分離器的曲軸箱竄氣量檢測控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及發(fā)動機配件及其控制技術(shù)，具體涉及一種油氣分離器及具有該分離器的曲軸箱竄氣量檢測控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在的發(fā)動機工作都是靠吸入混和氣后壓縮然后點燃作功產(chǎn)生動力。眾所周知， 發(fā)動機在工作過程中，其作功行程的爆發(fā)壓力可高達18 20Mpa。在上述高壓的作用下，盡管活塞與缸體之間設(shè)置有活塞環(huán)進行密封，但被壓縮的混合氣體會從活塞和缸體的縫隙、 活塞環(huán)開口、活塞環(huán)和缸體的縫隙等地方竄出去進入曲軸箱。與此同時，隨著活塞的上下運動，在曲軸箱內(nèi)將產(chǎn)生一定的背壓。因此，當(dāng)漏氣量超出廠家規(guī)定的額定值后，必然導(dǎo)致發(fā)動機的功率下降、燃油消耗率增加、機油老化快等問題的出現(xiàn)，一方面影響了發(fā)動機使用性能，另一方面大大增加了其使用成本。另外，由于發(fā)動機增壓器的回油需要回流至曲軸箱，因此，曲軸箱內(nèi)壓力的增高還會使得增壓器回油不暢，進而造成增壓器漏油。此外，曲軸箱竄氣還會造成的大氣污染，不利于環(huán)保?；谇S箱竄氣所存在的上述缺陷，現(xiàn)有技術(shù)針對曲軸箱的通風(fēng)以及通風(fēng)過程所涉及的油氣分離問題提出了相應(yīng)的解決辦法，其工作原理是將多余的廢氣排出曲軸箱或者對排出的廢氣進行處理。顯然，現(xiàn)有技術(shù)僅僅是解決了竄氣所導(dǎo)致的一系列缺陷，并沒有從根本上解決產(chǎn)生竄氣的根源。也就是說，如果發(fā)動機如此長時間的工作，形成竄氣的根本原因?qū)⒅饾u嚴重，比如，出現(xiàn)活塞環(huán)、缸套的磨損過度或活塞環(huán)燒結(jié)卡死或斷裂等現(xiàn)象，從而使得發(fā)動機性能進一步惡化，導(dǎo)致發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟型、可靠性下降。有鑒于此，亟待針對現(xiàn)有技術(shù)進行優(yōu)化設(shè)計，以避免出現(xiàn)活塞環(huán)、缸套的磨損過度或活塞環(huán)燒結(jié)卡死或斷裂等現(xiàn)象，有效穩(wěn)定發(fā)動機性能。

實用新型內(nèi)容針對上述缺陷，本實用新型解決的技術(shù)問題在于提供一種油氣分離器，以具備提供出氣管內(nèi)氣體參數(shù)的功能，為穩(wěn)定發(fā)動機性能提供可靠的保障。在此基礎(chǔ)上，本實用新型還提供一種應(yīng)用該油氣分離器的曲軸箱竄氣量檢測控制系統(tǒng)。本實用新型提供的油氣分離器，其殼體內(nèi)設(shè)置有油氣分離器芯，所述殼體上設(shè)置有與內(nèi)側(cè)腔室連通的進口管、出氣管和回油管；所述出氣管具有節(jié)流變徑段；在所述出氣管上設(shè)置有第一壓力傳感器和第二壓力傳感器，分別采集所述出氣管內(nèi)節(jié)流前、后的壓力。優(yōu)選地，所述出氣管的內(nèi)壁徑向突出形成截面漸變狀的節(jié)流變徑段，且最小通流截面位置處的所述出氣管上開設(shè)有與所述第二壓力傳感器連接的徑向貫通孔，所述節(jié)流變徑段上游側(cè)的所述出氣管上開設(shè)有與所述第一壓力傳感器連接的徑向貫通孔。本實用新型提供的曲軸箱竄氣量檢測控制系統(tǒng)，包括如前所述的油氣分離器和控制單元；其中，所述控制單元根據(jù)所述油氣分離器上第一、第二壓力傳感器采集的壓力信號、及預(yù)設(shè)的氣體密度閾值，實時輸出竄氣量的狀態(tài)檢測信號。優(yōu)選地，所述控制單元具體為發(fā)動機電子控制單元。本實用新型提供的油氣分離器在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上進行了優(yōu)化設(shè)計，其出氣管具有節(jié)流功能，并通過第一壓力傳感器和第二壓力傳感器分別采集出氣管節(jié)流前、后的氣體壓力。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本方案所述油氣分離器具備提供出氣管內(nèi)氣體參數(shù)的功能，為穩(wěn)定發(fā)動機性能提供可靠的保障。作為該油氣分離器的一種具體應(yīng)用，本實用新型提供的曲軸箱竄氣量檢測控制系統(tǒng)還包括控制單元；其控制單元可根據(jù)油氣分離器上第一、第二壓力傳感器采集的壓力信號、及預(yù)設(shè)的氣體密度閾值，實時輸出竄氣量的狀態(tài)檢測信號，從而能夠從根本上解決產(chǎn)生竄氣的根源。本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、實用性強的特點，不經(jīng)實流標(biāo)定即可保證一定的測量精度。實際工作過程中，基于該曲軸箱竄氣量檢測控制系統(tǒng)實時輸出的竄氣量的狀態(tài)檢測信號，用戶能夠根據(jù)該信息獲得提醒并及時對發(fā)動機進行檢查，必要時更換相應(yīng)的零部件，從而可有效避免發(fā)動機的功率下降、燃油消耗率增加、機油老化快等問題，降低用戶的維護成本。同時，可有效避免由于曲軸箱壓力增高導(dǎo)致的增壓器的回油不暢造成的增壓器漏油等的故障，并且大大減少了由于曲軸箱竄氣對于環(huán)境造成的影響。

圖1是具體實施方式
中所述油氣分離器的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的左視圖；圖3是具體實施方式
中所述曲軸箱竄氣量檢測控制系統(tǒng)的單元框圖；圖4是具體實施方式
中所述控制單元的控制流程圖。圖中進口管1、第一壓力傳感器2、第二壓力傳感器3、出氣管4、回油管5、油氣分離器 10、顯示裝置20、控制單元30。
具體實施方式
本實用新型的核心是提供一種油氣分離器，以具備提供出氣管內(nèi)氣體參數(shù)的功能，為穩(wěn)定發(fā)動機性能提供了可靠的保障。下面結(jié)合說明書附圖具體說明本實施方式。請參見圖1和圖2，其中，圖1是本實施方式所述油氣分離器的整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖 2是圖1的左視圖。如圖所示，該油氣分離器的殼體內(nèi)設(shè)置有油氣分離器芯，其分離油氣的工作原理與現(xiàn)有技術(shù)相同，在殼體上同樣設(shè)置有與內(nèi)側(cè)腔室連通的進口管1、出氣管4和回油管5 ； 使用時，曲軸箱內(nèi)的廢氣經(jīng)進氣管1進入油氣分離器的內(nèi)側(cè)腔室，經(jīng)油氣分離器芯處理后， 廢氣中的機油分離出來并經(jīng)回油管5流出后回收，氣體自出氣管4排出。需要說明的是，該油氣分離器的主體構(gòu)成與現(xiàn)有技術(shù)相同，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員基于現(xiàn)有技術(shù)完全可以實現(xiàn)，故本文不再贅述。如前所述，本實用新型所述油氣分離器具備提供出氣管內(nèi)氣體參數(shù)的功能，如圖1 所示，該出氣管4具有節(jié)流變徑段，以使得出氣管4內(nèi)氣流形成不同的流速和壓力。同時，在出氣管4上設(shè)置有第一壓力傳感器2和第二壓力傳感器3，其中，第一壓力傳感器2用于采集出氣管4內(nèi)節(jié)流前的壓力，第二壓力傳感器3用于采集出氣管4內(nèi)節(jié)流后的壓力。應(yīng)當(dāng)理解，該節(jié)流變徑段的形成可以采用多種結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，只要滿足使用需要均可。 如圖1所示，該出氣管4的內(nèi)壁徑向突出形成截面漸變狀的節(jié)流變徑段，且最小通流截面位置處的出氣管4上開設(shè)有與所述第二壓力傳感器3連接的徑向貫通孔，該節(jié)流變徑段上游側(cè)的出氣管4上開設(shè)有與第一壓力傳感器2連接的徑向貫通孔。如此設(shè)置，可獲得精準(zhǔn)的節(jié)流前、后的氣體壓力值，以應(yīng)用于本實用新型所提供的曲軸箱竄氣量檢測控制系統(tǒng)。請參見圖3，該圖示出了本實施方式所述曲軸箱竄氣量檢測控制系統(tǒng)的單元框圖。該系統(tǒng)包括如前所述的油氣分離器10和控制單元30。其中，控制單元30根據(jù)油氣分離器10上第一、第二壓力傳感器采集的壓力信號、及預(yù)設(shè)的氣體密度閾值，實時輸出竄氣量的狀態(tài)檢測信號。當(dāng)然，氣體密度也可以采用氣體密度獲取裝置獲取，其可以設(shè)置在出氣管4的上游側(cè)或者下游側(cè)，顯然，其設(shè)置位置對于采用精度并不構(gòu)成實質(zhì)影響。本方案的控制單元30具體為發(fā)動機電子控制單元ECU。實際上，該控制單元30也可以采用獨立設(shè)置的可編程控制器，但從整機優(yōu)化的角度考慮，有效利用發(fā)動機自身的電子控制單元ECU為最優(yōu)方案。以下簡要說明竄氣的體積流量qv的計算方法。首先，可基于壓差測量值計算出流量值，當(dāng)氣體流過帶有節(jié)流的管道時，根據(jù)流體的連續(xù)性方程存在以下關(guān)系A(chǔ)1V1 = A2V2 = qv,式中A1-節(jié)流變徑段上游側(cè)的所述出氣管的通流截面面積，預(yù)設(shè)于控制單元的存儲器中；A2-所述出氣管的最小通流截面面積，預(yù)設(shè)于控制單元的存儲器中；V1-節(jié)流變徑段上游側(cè)的所述出氣管內(nèi)的氣體流速；V2-節(jié)流變徑段的氣體流速；qv-氣體體積流量。又，根據(jù)流體的能量守恒定律可知，流體流線上各點的動能、位能和壓力能總和保持不變。用伯努利方程表示為+ ^v12 + ^ = ^Z2 + ^-V22 + 式中pr第一壓力傳感器采集的壓力信號；P2-第二壓力傳感器采集的壓力信號；Zp Z2_分別表示各管道截面中心處的高度坐標(biāo)，P為流體的密度。那么，假定管道為水平放置，Z1 = 4，則-vI + —=2V2由于 V1 < V2，可知 P1 > P2由此可以確定，VV P °按照上述公式，發(fā)動機電子控制單元的計算模塊計算獲得氣體體積流量(^后，可輸出至顯示裝置20顯示。該顯示裝置20可具體為設(shè)置在操縱室內(nèi)的顯示屏，實際顯示的內(nèi)容可以為實時氣體體積流量qv、氣體體積流量最大值maX-qv、氣體體積流量最小值min-qv 或者氣體體積流量平均值A(chǔ)Vrg-qv，以供用戶根據(jù)實際需要參考使用。此外，發(fā)動機電子控制單元的比較模塊還可以進一步有效利用計算獲得的氣體體積流量qv，在竄氣量過高時輸出報警信號。請參見圖4，該圖示出了控制單元的控制流程圖。具體地，以所述氣體體積流量大于等于第一氣體體積流量閾值為判斷條件，獲得存在故障的判斷結(jié)果；若判斷結(jié)果表征存在故障，則輸出報警信號至顯示裝置。也就是說， 根據(jù)特定的發(fā)動機及其應(yīng)用情境，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以預(yù)設(shè)一竄氣量的限制值第一氣體體積流量閾值，當(dāng)計算獲得的氣體體積流量大于等于第一氣體體積流量閾值時，則輸出報警信號，比如，以閃碼形式報警，提示用戶當(dāng)前竄氣量已超出預(yù)設(shè)限制值，相關(guān)零部件需要進行檢修，以解除導(dǎo)致嚴重竄氣的故障。當(dāng)然，也可以同時結(jié)合聲音報警方式。應(yīng)當(dāng)理解，發(fā)動機運行過程中，受自身結(jié)構(gòu)及外界因素的影響實時獲得的氣體體積流量將在一定幅值區(qū)間內(nèi)波動，因此，為提高其控制精度，優(yōu)選采用氣體體積流量平均值 Avrg-Qv與第一氣體體積流量閾值進行比較判斷。然而，在整機正常運行狀態(tài)下，用戶往往會忽視系統(tǒng)發(fā)出的報警信號，顯然，若發(fā)動機長期處于上述工作狀態(tài)下而不進行系統(tǒng)檢修維護，同樣會造成活塞環(huán)、缸套的磨損過度或活塞環(huán)燒結(jié)卡死或斷裂等問題。為此，本方案進一步優(yōu)化了控制策略，在前述竄氣量限制值的基礎(chǔ)上，預(yù)設(shè)一極限限制值第二氣體體積流量閾值，這里提出的第一氣體體積流量閾值和第二氣體體積流量閾值之間比例關(guān)系，完全可以根據(jù)需要進行確定，比如，第二氣體體積流量閾值設(shè)定為第一氣體體積流量閾值的1. 2倍。如此設(shè)置，以氣體體積流量大于第二氣體體積流量閾值為判斷條件，獲得啟動排氣流量錯誤診斷管理的判斷結(jié)果。即，當(dāng)氣體體積流量大于第二氣體體積流量閾值時，則啟動發(fā)動機的錯誤診斷管理系統(tǒng)，進而根據(jù)需要輸出控制信號限制發(fā)動機輸出扭矩；比如，在發(fā)動機的轉(zhuǎn)速大于1500r/min時限制扭矩。 也就是說，即使用戶忽視竄氣量過大的報警信號，本系統(tǒng)也能在極限狀態(tài)下限制發(fā)動機的輸出扭矩，避免出現(xiàn)惡劣損壞現(xiàn)象。特別說明的是，氣體體積流量qv的計算方法不局限于按照前述公式獲得。一般地， A2 ‘^A2f^。此外，也可以按照公式辦計算獲得，式中a-預(yù)設(shè)的所述出氣管的最小通流截面面積；P -所述出氣管內(nèi)的氣體密度；Δ ρ-節(jié)流前后的壓差，8卩P1-P2 ；ε -所述出氣管的氣體膨脹系數(shù)；α -所述出氣管的流量系數(shù)。其中，氣體膨脹系數(shù)ε和流量系數(shù)α均可通過現(xiàn)有實驗方法確定，本領(lǐng)域技術(shù)人員基于現(xiàn)有技術(shù)完全可以實現(xiàn)，故本文不再贅述。以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種油氣分離器，其殼體內(nèi)設(shè)置有油氣分離器芯，所述殼體上設(shè)置有與內(nèi)側(cè)腔室連通的進口管、出氣管和回油管；其特征在于，所述出氣管具有節(jié)流變徑段；在所述出氣管上設(shè)置有第一壓力傳感器和第二壓力傳感器，分別采集所述出氣管內(nèi)節(jié)流前、后的壓力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油氣分離器，其特征在于，所述出氣管的內(nèi)壁徑向突出形成截面漸變狀的節(jié)流變徑段，且最小通流截面位置處的所述出氣管上開設(shè)有與所述第二壓力傳感器連接的徑向貫通孔，所述節(jié)流變徑段上游側(cè)的所述出氣管上開設(shè)有與所述第一壓力傳感器連接的徑向貫通孔。
3.—種曲軸箱竄氣量檢測控制系統(tǒng)，包括如權(quán)利要求1或2所述的油氣分離器；和控制單元，根據(jù)所述油氣分離器上第一、第二壓力傳感器采集的壓力信號、及預(yù)設(shè)的氣體密度閾值，實時輸出竄氣量的狀態(tài)檢測信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的曲軸箱竄氣量檢測控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元具體為發(fā)動機電子控制單元。
專利摘要本實用新型公開一種油氣分離器，其出氣管具有節(jié)流變徑段；在出氣管上設(shè)置有第一、第二壓力傳感器，分別采集出氣管內(nèi)節(jié)流前、后的壓力。應(yīng)用該油氣分離器的曲軸箱竄氣量檢測控制系統(tǒng)還包括控制單元；控制單元根據(jù)油氣分離器上第一、第二壓力傳感器采集的壓力信號、及預(yù)設(shè)的氣體密度閾值，實時輸出竄氣量的狀態(tài)檢測信號。本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、實用性強的特點，基于實時輸出的竄氣量的狀態(tài)檢測信號，用戶能夠根據(jù)該信息獲得提醒并及時對發(fā)動機進行檢查，可有效避免發(fā)動機的功率下降、燃油消耗率增加、機油老化快等問題，并可減少了由于曲軸箱竄氣對于環(huán)境造成的影響。
文檔編號G01F1/88GK202117733SQ20112021583
公開日2012年1月18日 申請日期2011年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月23日
發(fā)明者趙聯(lián)海 申請人:濰柴動力股份有限公司