带无纺布开闭式油雾分离器--高性能曲轴箱通风系统

发布时间:2010-07-13
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近年来,发动机开发过程中曲轴箱通风系统越来越引起人们的重视。原因很简单:曲轴箱通风系统中的油雾分离效率直接影响到机油损耗并进而直接影响排放。

苛刻的排放指标只有在改进油雾分离效率后才可能达到。特别是废气后处理系统的使用,促使人们寻求清洁、无油的窜气循环系统方案,因为机油燃烧会产生积碳留在催化净化器和颗粒捕捉器中,缩短这些系统的使用寿命。马勒很早就着手应对这些苛刻的要求,并开发出一种新型的高效油雾分离模块:带无纺布开闭式撞击油雾分离器。

撞击式原理

这种新型的撞击式油雾分离器最早应用并集成在气缸罩盖中,由日本马勒的研发团队在他们的曲轴箱通风系统中成功地运用了很多年。其工作方式与惯性油雾分离器原理相同:由于窜气气流的急速转向,使得油滴因惯性不能继续跟随气流而直接撞击到壳体上,从而达到油雾分离的目的。在马勒开发的这种油雾分离器中,上述气流通过一个喷嘴后其速度进一步提高。在喷嘴内部气流被加速,在离开喷嘴后气流直接转向90°,即使极小的油滴(<1μm)也不会跟随气流流动,而是直接撞击到挡板上,在与其他不同的惯性油雾分离器做的对比性试验中,比如同最常用的旋风管式油雾分离器相比,这种设计显示出其优势。

进一步优化油雾分离器

在上述基础上,马勒决定继续从事这项概念开发。第一个主要工作即通过在喷嘴后放置无纺布的实现分离效率改进。通过这种纤维材料可以极大地提高撞击面积,油滴分离的可能性得到相当程度的提升。

根据具体要求,无纺布可以放置在离喷嘴特别近的地方。喷嘴及无纺布之间的间隙因此特别窄,无纺布直接放在气流流向中,这样即使极小的油滴也会被完全地分离。油滴会在无纺布中聚集成更大的油滴并安全到达回油口。

马勒所选择的无纺布材料经过了无数的实验室分析及发动机耐久试验,保证这种无纺布能持续耐曲轴箱窜气腐蚀并不会被堵塞。这种油雾分离器无需维护更换。相对于其他系统,仅仅这一项开发成果就使得分离效率提高了20%!

使用旁通系统提升产品性能

在第二项主要研发工作中,马勒的专家实现了产品的变型:在高流量下,阀门打开一个缝隙,作为通往进气的旁路。此类的旁通系统也应用在其他一些设计概念中。这样,前述喷嘴可以按照小流量进行设计,以充分提高分离效率。而且,此种设计方式使得旁路具有与主路相同的高分离效率。旁通阀恰如一个喷嘴,可以提高流速。阀开启后与油气相遇的无纺布具有同喷嘴后无纺布一样的功能。

迅速得到普遍认同

经过一系列优化,带无纺布可开闭式撞击油雾分离器在被动分离系统中迅速建立起领先地位。整体系统概念简单,易于通过改变喷嘴的数量和尺寸以适合不同发动机的要求。该油雾分离器可应用于窜气流量最高达300l/min的工况。基于模块化的设计,阀门和无纺布可以按需改变。另外,它可以直接集成到气缸罩盖中,从而使其成为系统集成化和模块化设计的一个典范。

集众多优点于一身,使得马勒撞击式油雾分离器在曲轴箱通风系统中的油雾分离器市场获得了巨大的成功,也在人们一直所关心的乘用车和商用车发动机的低油耗问题上获得成功。

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