油气分离器、油气分离器的控制方法、发动机及设备

技术领域

本发明实施例涉及发动机技术领域，尤其涉及一种油气分离器、油气分离器的控制方法、发动机及设备。

背景技术

油气分离器是发动机内部曲轴箱通风系统中的主要组成部分，用来分离曲轴箱排出气体中的机油，以避免气体与机油蒸发的油气混合在一起并同时溢出曲轴箱，对大气造成污染，油气分离器一般安装在发动机曲轴箱呼吸口或者废气管的部位。

目前对曲轴箱排出气体中的机油进行分离，主要包括以下两种方式：一种是采用迷宫式机械油气分离器，混合油气从分离器的进气口进入，在分离器内部通过较长的迷宫后从出气口排出，以实现对混合油气的分离；另一种采用主动式分离器，是通过借助发动机的能量来驱动旋转的机械结构，以实现对混合油气的分离。

然而，现有混合油气在分离时，一方面采用迷宫式机械油气分离器时，容易导致分离效率低且分离不彻底；另一方面采用主动式分离器，当机油压力出现故障时，容易导致分离效率低。

发明内容

本发明提供一种油气分离器，本发明的油气分离器在工作过程中，通过设置分离器本体，其中分离器本体具有内腔体和外腔体，所述内腔体设置在所述外腔体的内部，这样能够避免现有中混合油气在分离器内部需要通过较长的路径，容易造成分离效率低、分离不彻底的问题，从而提高对混合油气的分离。

另外，本发明还提供一种油气分离器的控制方法，其中，车辆在运行过程中，车辆的转速越高，其迎面风越大，进而使得动力扇的转速越快；反之，车辆的转速越低，其迎面风越小，进而使得动力扇的转速越慢，因此，当迎面风驱动动力扇的转速大于预设转速时，利用车辆运行过程中的迎面风作为动力带动动力扇转动，动力扇驱动离心式转盘转动，当迎面风驱动动力扇的转速小于等于所述预设转速时，发动机总控制器(ECU)控制电机启动运行，电机对离心式转盘的中心轴进行速度补偿，并驱动离心式转盘转动。这样能够避免需要借助发动机本身的能量来驱动离心式转盘时，当发动机机油压力出现故障时，造成分离效率降低或无法分离的问题，从而进一步提高对混合油气的分离，并达到高效分离、低功耗的目的。

第一方面，本发明提供一种油气分离器，包括：进气管、排气管、分离器本体和离心式转盘；

所述分离器本体具有内腔体和外腔体，所述内腔体设置在所述外腔体的内部；

所述排气管设在所述外腔体的外壁顶部且与所述外腔体连通；

所述离心式转盘位于所述内腔体内，所述进气管的一端位于所述外腔体的外部，所述进气管的另一端伸入所述内腔体内且与所述离心式转盘的入口连通，所述离心式转盘的出口与所述内腔体连通。

在一种可选的实现方式中，所述内腔体的内壁为多微孔结构。

在一种可选的实现方式中，所述进气管包括：水平段与竖直段，所述竖直段的一端位于所述外腔体的外部，所述竖直端的另一端伸入所述内腔体内且与所述水平段的一端相连，所述水平段的一端与所述离心式转盘的入口连通。

在一种可选的实现方式中，还包括：驱动装置，所述驱动装置与所述离心式转盘相连且同轴设置；

所述驱动装置用于驱动所述离心式转盘转动；所述驱动装置至少包括电机，所述电机位于所述外腔体的外壁上，且所述电机的转轴的一端与所述离心式转盘相连。

在一种可选的实现方式中，所述驱动装置还包括动力扇，所述动力扇与所述电机的转轴的另一端相连；

还包括：转速传感器，所述转速传感器位于所述动力扇与所述电机之间的转轴上；

所述转速传感器用于监测所述离心式转盘的转速信号。

在一种可选的实现方式中，还包括：弯形管，所述弯形管的一端与所述外腔体的底部连通，所述弯形管的另一端用于与发动机的曲轴箱连通。

在一种可选的实现方式中，所述进气管内部呈螺旋状结构。

第二方面，本发明提供一种发动机，至少包括上述任一项所述的油气分离器。

第三方面，本发明提供一种设备，至少包括：总控制器、发动机以及发动机控制单元；

所述总控制器与所述发动机控制单元电连接，所述发动机控制单元与所述发动机中的油气分离器的驱动装置相连。

第四方面，本发明提供一种油气分离器的控制方法，所述油气分离器包括驱动装置，所述驱动装置至少包括：电机和动力扇，所述电机的转轴的一端与所述油气分离器中的离心式转盘相连，所述电机的转轴的另一端与所述动力扇相连，所述控制方法包括：

当所述动力扇的转速大于预设转速时，控制所述电机停止运行，所述动力扇驱动所述离心式转盘转动；

当所述动力扇的转速小于等于所述预设转速时，控制所述电机启动运行，所述电机驱动所述离心式转盘转动。

本发明实施例提供的一种油气分离器，通过包括进气管、排气管、分离器本体和离心式转盘；所述分离器本体具有内腔体和外腔体，所述内腔体设置在所述外腔体的内部；所述排气管设在所述外腔体的外壁顶部且与所述外腔体连通；所述离心式转盘位于所述内腔体内，所述进气管的一端位于所述外腔体的外部，所述进气管的另一端伸入所述内腔体内且与所述离心式转盘的入口连通，所述离心式转盘的出口与所述内腔体连通。

一方面相比于现有技术中采用迷宫式机械油气分离器时，混合油气从分离器的进气口进入，在分离器内部通过较长的路径后从出气口排出，以实现对混合油气的分离，本申请中提供的油气分离器，通过设置分离器本体，其中分离器本体具有内腔体和外腔体，所述内腔体设置在所述外腔体的内部，这样混合油气进入到离心式转盘内，在离心力的作用下会改变运动方向，并在内腔体中实现对混合油气的分离，分离后的气体从排气管排出，分离后的油滴在重力的作用下经过外腔体并回流至发动机曲轴箱内，这样能够避免现有中混合油气在分离器内部需要通过较长的路径，容易造成分离效率低、分离不彻底的问题，从而提高对混合油气的分离。

另一方面，相比于主动式分离器，由于该分离器在正常工作过程中，需要借助发动机本身的能量来驱动离心式转盘，因此当发动机机油压力出现故障时，容易造成分离效率降低或无法分离的问题，本申请中，通过提供一种油气分离器的控制方法，当迎面风带动动力扇的转速大于预设转速时，利用车辆运行过程中的迎面风作为动力带动动力扇转动，动力扇驱动离心式转盘转动，当迎面风带动动力扇的转速小于等于所述预设转速时，控制电机启动运行，电机对离心式转盘的中心轴进行速度补偿，并驱动离心式转盘转动。这样能够避免当借助发动机本身的能量来驱动离心式转盘时，发动机机油压力出现故障，造成分离效率降低或无法分离的问题，从而进一步提高对混合油气的分离，并达到高效分离、低功耗的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的油气分离器的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的油气分离器、驱动装置、总控制器以及发动机控制单元的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的内腔体内壁的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的离心式转盘的结构示意图；

图5为图4中沿A-A方向的剖视示意图。

附图标记说明：

10-油气分离器；

11-进气管；

111-水平段；

112-竖直段；

12-排气管；

13-分离器本体；

131-内壳体；

132-内腔体；

133-外壳体；

134-外腔体；

14-离心式转盘；

141-入口；

142-出口；

143-盘面；

144-传动连接轴；

145-辐条；

15-驱动装置；

151-电机；

152-动力扇；

153-转速传感器；

16-弯形管；

20-总控制器；

30-发动机控制单元。

具体实施方式

现有发动机在工作过程中，气缸中的少量混合油气会通过活塞、活塞环与气缸内壁之间的间隙进入到发动机曲轴箱内，如果不及时将曲轴箱内的混合油气引出，会导致曲轴箱内的压力升高，同时漏入的气体与曲轴箱内的机油蒸发的油气混合气会一起溢出曲轴箱，因此，为了减少混合油气对大气的污染，通常会在发动机曲轴箱的通风系统中设置油气分离器，以实现对混合油气的分离。

在一些实现方式中，一方面采用迷宫式机械油气分离器，混合油气从分离器的进气口进入，在分离器内部通过较长的路径后从出气口排出，以实现对混合油气的分离，然而这样容易造成混合油气分离效率低、分离不彻底的问题。

另一方面，采用主动式分离器，由于该分离器在正常工作过程中，需要借助发动机本身的能量来驱动离心式转盘，因此当发动机机油压力出现故障时，容易造成分离效率降低或无法分离的问题，进而影响对混合油气的分离。

因此，为了解决上述技术问题，本发明提供一种油气分离器，包括：进气管、排气管、分离器本体和离心式转盘；分离器本体具有内腔体和外腔体，内腔体设置在外腔体的内部；排气管设在外腔体的外壁顶部且与外腔体连通；离心式转盘位于内腔体内，进气管的一端位于外腔体的外部，进气管的另一端伸入内腔体内且与离心式转盘的入口连通，离心式转盘的出口与内腔体连通。

一方面能够解决现有中混合油气在分离器内部需要通过较长的路径，容易造成分离效率低、分离不彻底的问题，从而提高对混合油气的分离；另一方面能够避免当借助发动机本身的能量来驱动离心式转盘，发动机机油压力出现故障时，造成分离效率降低或无法分离的问题，从而进一步提高对混合油气的分离，并达到高效分离、低功耗的目的。

因此，为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

图1为本发明实施例提供的油气分离器的结构示意图，图2为本发明实施例提供的油气分离器、驱动装置、总控制器以及发动机控制单元的结构示意图，图3为本发明实施例提供的内腔体内壁的结构示意图，图4为本发明实施例提供的离心式转盘的结构示意图，图5为图4中沿A-A方向的剖视示意图。

本实施例提供一种油气分离器，参见图1所示，该油气分离器10可以包括进气管11、排气管12、分离器本体13和离心式转盘14，其中，分离器本体13可以具有内腔体132和外腔体134，内腔体132设置在外腔体134的内部。

需要说明的是，如图1所示，分离器本体13还可以具有外壳体133和内壳体131，其中，外壳体133的内壁与内壳体131的外壁之间形成外腔体134。

另外，本实施例中，排气管12设在外腔体134的外壁顶部且与外腔体134连通，离心式转盘14位于内腔体132内，进气管11的一端位于外腔体134的外部，进气管11的另一端伸入内腔体132内且与离心式转盘14的入口141连通，离心式转盘14的出口142与内腔体132连通。

这样在具体实现时，混合油气沿着图1中进气管11中的箭头方向通过离心式转盘14的入口141进入到离心式转盘14内部，在离心式转盘14转动的过程中，混合油气改变原先运动方向，并从离心式转盘14的出口142进入到内腔体132中，在离心力的作用下混合油气在内腔体132内部沿着图1中的实线箭头做周向旋转运动，其中，质量较大的混合油气在离心力的作用下被甩出，质量较小的混合油气在内腔体132中实现气体与油滴的分离，分离后的气体与油滴进入到外腔体134后，气体沿着图1中的外腔体134内部的虚线箭头向上运动，并从排气管12排出，油滴沿着图1中的外腔体134内部的实线箭头运动向下运动，并汇聚在外腔体134的底部。

需要说明的是，对于进气管11的开设位置、进气管11的长度以及宽度在本实施例中不做进一步限定，因为进气管11的开设位置、长度以及宽度可以根据不同型号的油气分离器10以及不同尺寸的内腔体132和外腔体134来具体设定，因此只要是通过自身的结构来实现混合油气通过进气管11并进入到离心式转盘14内均属于本申请的保护范围。

另外，对于排气管12的开设位置、排气管12的长度以及宽度在本实施例中同样不做进一步限定，只要能满足排气管12设在外腔体134的外壁顶部且与外腔体134连通，并实现分离后的气体能够从排气管12中排出均属于本申请的保护范围。

除此之外，内腔体132设置在外腔体134的内部，其中，内腔体132与外腔体134可以同轴设置，当然，内腔体132与外腔体134也可以不同轴设置，本实施例中对此不做进一步限定，另外，对于内腔体132与外腔体134的尺寸在本实施例中也不做进一步限定，具体可以根据实际需要进行设置。

因此，本实施例提供的一种油气分离器10，通过包括进气管11、排气管12、分离器本体13和离心式转盘14，分离器本体13具有内腔体132和外腔体134，内腔体132设置在外腔体134的内部；排气管12设在外腔体134的外壁顶部且与外腔体134连通；离心式转盘14位于内腔体132内，进气管11的一端位于外腔体134的外部，进气管11的另一端伸入内腔体132内且与离心式转盘14的入口141连通，离心式转盘14的出口142与内腔体132连通。

一方面相比于现有技术中采用迷宫式机械油气分离器10时，混合油气从分离器的进气口进入，在分离器内部通过较长的路径后从出气口排出，以实现对混合油气的分离，本申请中提供的油气分离器10，通过设置分离器本体13，其中分离器本体13具有内腔体132和外腔体134，内腔体132设置在外腔体134的内部，这样混合油气进入到离心式转盘14内，在离心力的作用下会改变运动方向，并在内腔体132中实现对混合油气的分离，分离后的气体从排气管12排出，分离后的油滴在重力的作用下经过外腔体134并回流至发动机曲轴箱内，这样能够避免现有中混合油气在分离器内部需要通过较长的路径，容易造成分离效率低、分离不彻底的问题，从而提高对混合油气的分离。

另一方面，相比于现有技术中采用主动式分离器，由于该分离器在正常工作过程中，需要借助发动机本身的能量来驱动离心式转盘14，因此当发动机机油压力出现故障时，容易造成分离效率降低或无法分离的问题，本申请提供的油气分离器，能够避免需要借助发动机本身的能量来驱动离心式转盘14时，当发动机机油压力出现故障时，造成分离效率降低或无法分离的问题，从而进一步提高对混合油气的分离，并达到高效分离、低功耗的目的。

在一种可能实现的方式中，具体参见图3所示，内腔体132的内壁可以为多微孔结构，这样混合油气在内腔体132中作周向运动时，当混合油气碰撞到内腔体132的内壁，在多微孔的作用下能够加快对混合油气的分离。

需要说明的是，对孔的数量和直径不做进一步限定，只要能满足对混合油气实现进一步分离均属于本申请的保护范围。

在一种可能实现的方式中，如图1所示，进气管11可以包括水平段111与竖直段112，竖直段112的一端位于外腔体134的外部，竖直端的另一端伸入内腔体132内且与水平段111的一端相连，水平段111的一端与离心式转盘14的入口141连通。

这样在具体实现时，混合油气可以沿着进气管11竖直段112中的箭头方向，经过水平段111进入到离心式转盘14内部。需要说明的是，进气管11可以包括水平段111与竖直段112，但并不局限于只设置这一种结构方式，例如，进气管11还可以设置成弯管结构。

其次，本申请实施例中，对于进气管11与离心式转盘14的位置关系也不做进一步限定，示例性的，离心式转盘14可以设置在进气管11的左边，也可以设置在进气管11的右边，只要能满足混合油气通过进气管11并进入到离心式转盘14内均属于本申请的保护范围。

另外，图4和图5为本发明实施例中提供的离心式转盘14的结构示意图以及剖视图，参见图5所示，离心式转盘14主要包括盘面143、传动连接轴144和辐条145。

在一种可能实现的方式中，如图2所示，本申请中，还可以包括驱动装置15，驱动装置15与离心式转盘14相连且同轴设置，其中，驱动装置15用于驱动离心式转盘14转动。

通过设置驱动装置15，当迎面风带动动力扇152的转速小于等于预设转速时，控制驱动装置15启动运行，驱动装置15对离心式转盘14的中心轴进行速度补偿，并驱动离心式转盘14转动，从而加速对混合油气的分离，提高油气分离效果。

需要说明的是，本实施例中，动力扇152工作时的预设转速由发动机总控制器(ECU)20指定，其中，该预设转速值为发动机开发时所设置的标定值，并根据不同发动机在不同的工况条件下来具体设定，具体的，当发动机的转速和负荷不同时，其设定的预设转速值也不同，因此，本实施例中，对动力扇152的预设转速不做具体限定，只要是通过本实施例提供的油气分离器实现对混合油气的分离均属于本申请的保护范围。

因此，本申请中采用驱动装置15作为动力来驱动离心式转盘14，能够避免当借助发动机本身的能量来驱动离心式转盘14时，发动机机油压力出现故障，造成分离效率降低或无法分离的问题，有利于改善发动机曲轴箱通风系统的油气分离，从而进一步提高对混合油气的分离，达到高效分离、低功耗的目的。

在一种可能实现的方式中，如图2所示，驱动装置15至少可以包括电机151，其中，电机151位于外腔体134的外壁上，且电机151的转轴的一端与离心式转盘14相连。

通过设置电机151，这样当迎面风带动动力扇152的转速小于等于预设转速时，控制电机151启动运行，电机151对离心式转盘14的中心轴进行速度补偿，并驱动离心式转盘14转动,从而加速对混合油气的分离，提高油气分离效果。

在一种可能实现的方式中，如图2所示，驱动装置15还可以包括动力扇152，动力扇152与电机151的转轴的另一端相连。

通过设置动力扇152，这样当迎面风带动动力扇152的转速大于预设转速时，不需要控制电机151启动运行，利用车辆运行过程中的迎面风作为动力即可带动动力扇152转动，进而驱动离心式转盘14转动，从而提高对混合油气的分离，并达到高效分离、低功耗的目的。

另外，本实施例中，还可以包括转速传感器153，转速传感器153位于动力扇152与电机151之间的转轴上，转速传感器153可以随时监测离心式转盘14的转速信号，以方便及时了解到对混合油气的分离效率。

在一种可能实现的方式中，如图1和图2所示，还可以包括弯形管16，弯形管16的一端与外腔体134的底部连通，弯形管16的另一端用于与发动机的曲轴箱连通，本实施例中，通过设置弯形管16，这样分离后的油滴在重力的作用下能够按照图1中弯形管16内的箭头方向回流至发动机曲轴箱内。

在一种可能实现的方式中，进气管11内部可以呈螺旋状结构，这样混合油气能够以旋转方式快速进入到离心式转盘14内，并加快实现对混合油气的分离。

实施例二

本发明实施例二提供一种发动机，该发动机包括油气分离器10。

本实施例中的油气分离器10与实施例一提供的油气分离器10的结构相同，并能带来相同或者类似的技术效果，在此不再一一赘述，具体可参照上述实施例的描述。

实施例三

本发明实施例三还提供一种设备，至少包括总控制器20、发动机以及发动机控制单元30，其中，如图2所示，总控制器20与发动机控制单元30电连接，发动机控制单元30与发动机中的油气分离器10的驱动装置15相连，其中，总控制器20能够获知动力扇152的转速、发动机自身的转速以及发动机的负荷情况，并将获知到的动力扇152的转速信号发送至发动机控制单元30，进而发动机控制单元30控制电机151是否启动运行。

当动力扇152的转速大于预设转速时，利用车辆运行过程中的迎面风作为动力带动动力扇152转动，进而驱动离心式转盘14转动。

当然，在动力扇152驱动离心式转盘14转动的同时，发动机控制单元30也可以控制电机151启动运行，避免出现由于迎面风的大小而影响离心式转盘14速度的问题。

实施例四

本发明实施例四还提供一种油气分离器的控制方法，油气分离器包括驱动装置15，驱动装置15至少包括：电机151和动力扇152，电机151的转轴的一端与油气分离器10中的离心式转盘14相连，电机151的转轴的另一端与动力扇152相连，控制方法包括：

当迎面风带动动力扇152的转速大于预设转速时，控制电机151停止运行，动力扇152驱动离心式转盘14转动；

当迎面风带动动力扇152的转速小于等于预设转速时，控制电机151启动运行，电机151驱动离心式转盘14转动。

本实施例中，通过还提供一种油气分离器的控制方法，能够解决现有中当借助发动机本身的能量来驱动离心式转盘14时，发动机机油压力出现故障，造成分离效率降低或无法分离的问题，从而进一步提高对混合油气的分离，并达到高效分离、低功耗的目的。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”、“上”、“下”(如果存在)等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“第一”、“第二”是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。