柴油机油气分离器简单介绍

油气分离器的介绍

一、前言

随着近年来国内环保要求的提高，对汽车排量要求达到欧三、欧四水平，柴油机的结构发生了很大的变化，变化之一就是在曲轴箱通风系统中配有高效的油气分离器。油气分离器一般采取了闭式连接的方式用于消除曲轴箱污染物的排放，欧五排放要求将对曲轴箱污染排放做要求。本文将探讨一下发动机曲轴箱油气分离器设计中所关注的要点。

二、正文

（一）、油气分离器在柴油机中的安装位置

油气分离器如图所示，在闭式连接中所安装位置，进气口与曲轴箱连接，出气口与增压器连接，底部回油口与油底壳相连接。开式连接出气口直接与大气相通，其余连接相同。

（二）、油气分离器的作用

1、曲轴箱通风

在发动机工作时，总有一部分可燃混合气和废气经活塞环窜到曲轴箱内，窜到曲轴箱内的汽油蒸气凝结后将使机油变稀，性能变坏。废气内含有水蒸气和二氧化硫，水蒸气凝结在机油中形成泡沫，破坏机油供给，这种现象在冬季尤为严重；二氧化硫遇水生成亚硫酸，亚硫酸遇到空气中的氧生成硫酸，这些酸性物质的出现不仅使机油变质，而且也会使零件受到腐蚀。由于可燃混合气和废气窜到曲轴

箱内，曲轴箱内的压力将增大，机油会从曲轴油封、曲轴箱衬垫等处渗出而流失。曲轴箱内压力增大，使活塞运动时阻力增大，造成发动机功率损失，发动机装有曲轴箱通风装置就可以避免或减轻上述现象，因此，发动机曲轴箱通风装置的作用是：1.防止机油变质:2.防止曲轴油封、曲轴箱衬垫渗漏；3减少发动机功率损失。

油气分离器作用就是在曲轴箱通风时，将机油与气体分离的装置。

（三）、油气分离器各设计要点

1、关于油气分离器外形与安装位置

油气分离器回油口与柴油机油底壳相连接，为了方便将分离后的机油经回油口靠重力作用流回到油底壳内，油气分离器底部外形是圆锥状，与漏斗相似。在发动机上必须竖直安装并且安装位置比较高。一般位于发动机的最顶端。

竖直安装的油气分离器

2、开式连接时油气分离器工作阻力与安全阀开启压力

油气分离器工作阻力是指发动机正常工作时，油气分离器在进行油气分离时所形成的阻力。在开式连接中，工作阻力是油气分离最重要的特性。油气分离器进气口与曲轴箱直接相连，油气分离器阻力就直接决定了曲轴箱内压力的高低。曲轴箱内压力过高，油底壳的机油就回通过管路、回油口进入油气分离器内，从出气口喷出。这就是主机厂常说的油气分离器“喷油”现象。该现象在潍柴试验室出现过多次。根据公式

P=ρgh (公式1)

P ：曲轴箱压力；

ρ：液体密度(机油的密度890kg/m³)；

g：重力加速度9.8 ；

h：液面高度

可以计算出油气分离器“喷油”时曲轴箱的压力。

为避免产生“喷油”现象，开式连接的油气分离器都带有安全阀，曲轴箱在压力过大时打开与大气旁通。结构与机油滤清器旁通阀相似，主要靠弹簧的弹力来控制开启压力。由于安全阀打来后，油气不进行分离，直接排向大气，因此安全阀开启压力不能太低，只要略低于曲轴箱“喷油”压力，避免特殊情况下产生的喷油即可。

旁通阀结构图

潍柴所使用的油气分离器要求安全阀开启压力为5Kpa，根据公式一，可得下列公式

h=P/ρg

可以计算h=0.57m。因此油气分离器的安装后最低点与油底壳中机油液面相对高度应大于0.57m。

3、闭式连接时油气分离器调压阀

油气分离器在闭式连接时，出气口与发动机增压器相连，分离后的可燃气体进入到发动机进气系统，重新燃烧。因此曲轴箱内收到了负压。增压器产生的负压非常大，可直接将油底壳的机油经油气分离器吸入增压器。为避免此现象的发生，必须在油气分离器出口处装有压力调节阀，来调节曲轴箱内的压力，使曲轴箱内负压达到一定程度后关闭。待曲轴箱内压力达到一定正压后再开启，开启后曲轴箱变为负压后阀门再关闭，如此的循环。调压阀是油气分离器中比较关键的部件。

调压阀示意图

调压阀结构如上图，有弹簧与膜片组成，也是靠弹簧弹力来保证关闭压力的。

在发动机正常工作时，为了避免在曲轴箱内负压过大，将机油抽上来，调压阀关闭压力一般是很低的，调压阀也频繁的开启也关闭，在设计时，（1）弹簧弹力仅仅能保证在不工作时阀门是打开的即可。（2）膜片材质要好，保证阀门关闭时的密封与油气分离器耐久的工作。潍柴WP12发动机为避免调压阀损坏，将机油吸入增压器，特意将闭式连接改为了开式连接，以降低顾客抱怨程度。

3、油气分离器的分离过滤方式

就目前对国内几款柴油机油气分离器研究，分离过滤方式有两种，一种是靠滤芯滤材拦截过滤的方式，滤材有金属网或其他滤材，如潍柴WP12发动机的PQLQ-1，博杜安发动机的PYQ-3，需要定期清理更换滤芯。另外就是依靠旋流产生的离心力达到油气分离的目的，原理类似于空滤的逆流式旋流管。如扬柴Vm发动机的PQLQ-3。

结论

综上所述，油气分离器在柴油机安装的位置应当在尽可能高的位

置，以保证油底壳的机油不被喷出。设计油气分离器时，开式连接，必须注重安全阀的设计。闭式连接时，必须有调压阀的设计。技术参数标定时，应当根据柴油机正常工作时曲轴箱内的压力与柴油机高度来确定各参数。今后努力的方向是搞清楚曲轴箱压力与油气分离器分离到效率达到何种程度对柴油机更加的有利，选择更好的滤材来满足油气分离器的性能要求。