一种用于航空重油活塞发动机的曲轴箱压力自平衡系统技术方案

本发明专利技术公开一种用于航空重油活塞发动机的曲轴箱压力自平衡系统，能够实现其内部气压自平衡。曲轴箱内压力是脉动的，随着活塞上行、下行而相应减小、增大。自平衡是指曲轴箱能够根据内部压力的变化，在压力减小时通过前置进气机械合件、曲轴箱进气口合件进行补气，使曲轴箱能够根据腔内外压差的变化自动补气或排气，即在内腔压力减小时自动补气，内腔压力增大时自动排气，以此达到曲轴箱内压力自平衡的目的。本发明专利技术的优点为：曲轴箱可根据其腔内外压力差自动调节进、排气量，无需设置传感器且不需要人工干预，自动实现曲轴箱内外腔压力的平衡，保证发动机运动件平稳工作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及航空重油活塞发动机
，特别涉及到一种用于航空重油活塞发动机的曲轴箱压力自平衡系统。
技术介绍
近年来，随着发动机产业的不断发展，市场对低油耗、高输出功率的涡轮增压发动机的需求越来越大。而增压发动机在低速、小负荷工作状态时进气道内的真空度很大，造成曲轴箱内外腔的压力不平衡，曲轴箱内机油会被吸入进气歧管稳压腔沉积，从而导致机油的无效损耗。同时，进入曲轴箱的废气会使机油变质、机体腐蚀。如果将废气直接排入大气，必然导致高油耗、高污染排放。显然，现有增压发动机在低速、小负荷(或增压器未工作)工作状态时存在着曲轴箱内机油会被吸入进气歧管稳压腔沉积，废气进入曲轴箱等问题。此外，活塞由下止点运动到上止点过程中，曲轴箱内腔压力逐渐降低，活塞由下止点运动到上止点过程中，曲轴箱内腔压力逐渐升高，曲轴箱内腔压力过低或者过高会对活塞产生反作用力，使发动机损失有效功。因此，有必要降低曲轴箱内外腔压差，保证发动机运动件平稳工作。综上所述，需要为重油活塞发动机曲轴箱设计一种压力自平衡系统，使曲轴箱能够根据腔内外压差的变化自动补气或排气，即在内腔压力减小时自动补气，内腔压力增大时自动排气，以此达到曲轴箱内压力自平衡的目的。现有的曲轴箱虽然达不到压力自平衡的程度，但均设有通气装置，目前基本采用两种方式：直接从曲轴箱通气和通过气缸头通气。这两种方式的通气孔的关闭基本采用薄片结构，即在通气孔的顶端设置薄片结构覆盖在通气孔上，不管曲轴箱压力变化多大，薄片的开启面积基本一样，其开启面积不随曲轴箱的压力变化而变化。发动机高速运转时会产生大量雾状机油，雾状机油会随着气流经过薄片处流出曲轴箱，增加机油的消耗量；如果排出的含油气体直接进入大气，势必污染了环境，使发动机排放超出了相关标准；如果排出的含油气体进入气缸燃烧，由于机油不能完全燃烧，大量的机油或者机油不完全燃烧的产物仍然进入大气中，同样污染了环境。此外，很多汽油发动机采用软管直接将曲轴箱内腔和大气连通，虽然在一定程度上可以降低曲轴箱内外腔压差，但对进排气量、进排气速度均无法控制，且无法实现油气的分离。另外，曲轴箱的密封性、进排气口气体流向的单一性以及排气口的油气分离均为曲轴箱压力自平衡系统的关键要素。
技术实现思路
针对上述需求，专利技术了提出一种用于航空重油活塞发动机的曲轴箱压力自平衡系统，可使曲轴箱根据腔内外压力差自动补气或排气，无需设置传感器，不需要人工干预，实现曲轴箱内外腔压力的自平衡，且对排出的油气混合气实现油气自动分离，机油可自动返回曲轴箱内腔；具有结构紧凑、工作稳定可靠、环保等优点。本专利技术用于航空重油活塞发动机的曲轴箱压力自平衡系统，在装有机械增压器与涡轮增压器的传统发动机气体循环路径基础上，增加了曲轴箱进气系统和曲轴箱排气系统；曲轴箱进气系统与曲轴箱排气系统，以曲轴箱为装配基体。所述曲轴箱进气系统与曲轴箱排气系统分别安装于曲轴箱上的进气口与出气口处，根据曲轴箱内外压力差自动调节进、排气量，实现曲轴箱内外腔压力的平衡；且曲轴箱排气系统在排气前，还利用油、气密度的不同对油气混合气进行油气分离，使分离后的油液经回油孔流回曲轴箱。上述曲轴箱进气系统具有曲轴箱进气口合件，通过曲轴箱进行口合件在曲轴箱进气口处固定滤网，过滤进入曲轴箱内腔的气体。曲轴箱进气系统与曲轴箱排气系统对进排、气量的自动调节，通过阀片与阀片限位板实现；阀片通过安装板设置于曲轴箱进气口与出气口处，通过打开和闭合阀片，实现安装板上的开口的打开与封闭；阀片的打开程度由安装板上安装的阀片限位板限制。上述曲轴箱排气系统对油气混合气进行油气分离通过油气分离合件实现。油气分离合件安装于曲轴箱排气座孔内，包括油气分离器叶轮轴、油气分离盖板、油气分离外罩与叶片。其中，油气分离器叶轮轴为空心轴，与曲轴箱内部连通；油气分离器叶轮轴顶端端部周向安装有叶片，叶片的顶边与油气分离器盖板固定；并由油气分离外罩罩住叶片；通过叶片将油液甩出。油气分离外罩侧壁周向上设计有槽孔，用于油液流出；且顶端开有六角形孔，用于排出气体。本专利技术的优点在于：1、本专利技术曲轴箱压力自平衡系统，使曲轴箱可根据曲轴箱内外压力差自动调节进、排气量，无需设置传感器且不需要人工干预，自动实现曲轴箱内外腔压力的平衡，保证发动机运动件平稳工作。2、本专利技术曲轴箱压力自平衡系统中，曲轴箱进、出气系统均采用了阀片及阀片限位板，阀片限位板截面曲线的设计充分考虑了进排气量、进排气速度和曲轴箱腔内外压力差变化之间的关系，分别与前置进气板、出气接头配合实现了气体的单向流动并对阀片的最大开度进行了限位；3、本专利技术曲轴箱压力自平衡系统中，曲轴箱进气系统中加入了进气滤网，可过滤掉吸入曲轴箱内空气中的微粒杂质，提高进气质量，增加发动机使用寿命。4、本专利技术曲轴箱压力自平衡系统中，曲轴箱出气系统中设计有油气分离合件，在将气体排出曲轴箱之前利用油、气密度的不同对油气混合气进行油气分离，油沿着油气分离器叶轮轴导叶的间隙被甩出，依次经过油气分离器外罩周向槽孔和曲轴箱油孔流回曲轴箱；气沿着油气分离器叶轮轴导叶的间隙被甩出后经油气分离器外罩上部的六角形孔排出，进入曲轴箱出气口合件直至排出曲轴箱。5、本专利技术曲轴箱压力自平衡系统中，从曲轴箱排出的高压气体可通过三通管与涡轮增压后的高压空气一并引入机械增压器进行二次增压后进人发动机燃烧室，有效提高了高压空气的利用率。附图说明图1为本专利技术曲轴箱压力自平衡系统的气体循环示意图；图2为本专利技术曲轴箱压力自平衡系统中曲轴箱进气系统结构示意图；图3为本专利技术曲轴箱压力自平衡系统中曲轴箱排气系统结构示意图；图4为曲轴箱进气系统中曲轴箱进气口合件结构示意图；图5为曲轴箱进气系统中前置进气机械合件结构示意图；图6为曲轴箱排气系统中油气分离合件结构示意图；图7为曲轴箱排气系统中回油孔开设位置示意；图8为曲轴箱进气系统中气体走向示意图；图9为曲轴箱排气系统中气体走向示意图。图中：1-曲轴箱进气系统2-曲轴箱排气系统3-曲轴箱4-机械增压器5-涡轮增压器101-曲轴箱进气口合件102-前置进气机械合件201-油气分离合件202-曲轴箱出气口合件101a-曲轴箱进气口接头101b-曲轴箱进气盖板101c-进气滤网101d-六角头螺栓102a-前置进气板102b-进气阀片102c-进气阀片限位板102d-定位圆柱销102e-定位弹簧102f-进气口201a-油气分离器叶轮轴201b-油气分离盖板201c-油气分离外罩201d-叶片201e-槽孔201f-回油孔201g-六角形孔201h-O型橡胶密封圈301-曲轴箱进气凸台302-曲轴箱座孔303-进气通道304-曲轴箱排气端座孔305-曲轴箱出气口凸台306-排气通道具体实施方式下面将结合附图对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术用于航空重油活塞发动机的曲轴箱压力自平衡系统，在装有机械增压器4与涡轮增压器5的传统发动机气体循环路径基础上，增加了曲轴箱进气系统1和曲轴箱排气系统2,如图1所示。曲轴箱进气系统1与曲轴箱排气系统2，以曲轴箱3为装配基体，其中，曲轴箱进气系统1包括曲轴箱进气口合件101与前置进气机械合件102,如图2所示；曲轴箱排气系统2包括油气分离合件201、曲轴箱出气口合件202,如图3所示。曲轴箱进气系统1中，曲轴箱进气口合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于航空重油活塞发动机的曲轴箱压力自平衡系统，其特征在于：在装有机械增压器与涡轮增压器的传统发动机气体循环路径基础上，增加了曲轴箱进气系统和曲轴箱排气系统；曲轴箱进气系统与曲轴箱排气系统，以曲轴箱为装配基体，曲轴箱进气系统与曲轴箱排气系统分别安装于曲轴箱上的进气口与出气口处，根据曲轴箱内外压力差自动调节进、排气量，实现曲轴箱内外腔压力的平衡；且曲轴箱排气系统在排气前，还利用油、气密度的不同对油气混合气进行油气分离，使分离后的油液经回油孔流回曲轴箱。

【技术特征摘要】
1.一种用于航空重油活塞发动机的曲轴箱压力自平衡系统，其特征在于：在装有机械增压器与涡轮增压器的传统发动机气体循环路径基础上，增加了曲轴箱进气系统和曲轴箱排气系统；曲轴箱进气系统与曲轴箱排气系统，以曲轴箱为装配基体，曲轴箱进气系统与曲轴箱排气系统分别安装于曲轴箱上的进气口与出气口处，根据曲轴箱内外压力差自动调节进、排气量，实现曲轴箱内外腔压力的平衡；且曲轴箱排气系统在排气前，还利用油、气密度的不同对油气混合气进行油气分离，使分离后的油液经回油孔流回曲轴箱。2.如权利要求1所述一种用于航空重油活塞发动机的曲轴箱压力自平衡系统，其特征在于：所述曲轴箱进气系统具有曲轴箱进气口合件，通过曲轴箱进行口合件在曲轴箱进气口处固定滤网，过滤进入曲轴箱内的气体。3.如权利要求1所述一种用于航空重油活塞发动机的曲轴箱压力自平衡系统，其特征在于：曲轴箱进气系统与曲轴箱排气系统对进排、气量的自动调节，通过阀片与阀片限位板实现；阀片通过安装板设置于曲轴箱进气口与出气口处，通过打开和闭合阀片，实现安装板上的开口的打开与封闭；阀片的打开程度由安装板上安装的阀片限位板限制。4.如权利要求3所述一种用于航空重油活塞发动机的曲轴箱压力自平衡系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：周煜，杜发荣，丁水汀，刘勐，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11