复式油气分离器优化设计

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1、复式油气分离器优化设计OptimizationDesignofComplexOil-gasSeparator作者姓名：冯圆智专业名称：动力工程及工程热物理指导教师：李君教授学位类别：工学硕士答辩日期：2015年6月4日摘要油气分离器是发动机曲轴箱通风系统的主要组成部分，能够有效减少进入气缸二次燃烧的曲轴箱窜气中机油含量，进而降低发动机机油耗、减少积碳，降低机油燃烧所导致的污染物排放，因此较高的油气分离效率是提升发动机工作可靠性和低排放性能的重要保障。常见的单一式油气分离器由于自身结构的限制，只有在特定的工作条件下才能对曲轴箱窜气实现高效分离，无法适应发动机工况的瞬时变化，随着汽车工业的发

2、展，现有油气分离器越来越无法满足排放法规的要求，多级式油气分离器逐渐成为现代分离器研究的重点。本文研究的复式油气分离器由主动离心式和被动旋风式油气分离器组成，不仅有可调控的离心式主动部分随发动机工况的高适应性，而且具备旋风式油气分离器结构简单、成本低、分离效率高的优点，能够实现全工况下对发动机曲轴箱窜气中全粒径机油液滴的高效分离。本文主要是通过对现有油气分离器结构、应用原理、工作优缺点的研究分析，对所研究的复式油气分离器进行进一步的结构优化，使其能够充分适应发动机工况变化导致的曲轴箱窜气变化，实现发动机全工况状态下对发动机曲轴箱窜气中全粒径微粒的高效分离。首先采用数值分析的方法，研究影响

3、复式油气分离器被动部分旋风式油气分离器的内部流场及分离效率的相关因素，从而优化被动部分关键结构参数；然后通过搭建模拟实验平台及试验台架，进一步优化被动部分结构，并研究复式油气分离器主被动部分分离器之间的匹配关系。本文的主要研究内容主要有以下几点：(1)通过对复式油气分离器被动部分旋风式油气分离器的数值计算，对其内部气相场和两相流场进行研究，最终确定入口形状、入口流速、出气管直径、出气管插入深度、圆锥段锥角是影响分离器被动部分分离效率、整体压力损失的关键参数。且最终确定旋风式油气分离器最佳结构参数为α=10.4°，hc/dc=de/Do=0.45，分离器入口流速12.82m/s时，全部粒径

4、的油气分离效率均在92%以上。(2)搭建油气分离器分离器试验台架，通过对试制四种不同结构参数的分离器样件的台架试验数据分析，进一步优化复式油气分离器被动部分关键参数，最终确定I5³13矩形入口D30旋风式油气分离器具有较好实际分离效果，选其作为本文研究复式油气分离器被动部分，完成被动部分分离器结构优化。(3)搭建复式油气分离器模拟平台和试验台架，研究复式油气分离器主动部分电机转速对被动部分入口参数、分离效率的影响，建立了复式油气分离器模拟实验平台MAP图与复式油气分离器主动部分之间的联系,完成复式油气分离器主被动部分之间的匹配研究。关键词：曲轴箱窜气，复式油气分离器，优化设计，分离效率，

5、整体压力损失，匹配研究IIABSTRACTTheOilSeparatorisaveryimportantcomponentoftheenginecrankcaseventilationsystem,whichcaneffectivelyreducethesecondaryoilcontentcombustionofcrankcaseblow-byinthecylinder,therebyreducingengineoilconsumptionandemissionscausedbytheburningofoil,anditshighseparatingefficiencyisanimpo

6、rtantguaranteefortheenginereliabilityandlowemissionsperformance.Duetoitsstructurallimitations,commonsingletypeoilseparatorcandoagoodperformanceonlyinsomespecificoperatingconditions,failedtoadaptitselftotheinstantaneouschangeinengine.Withthedevelopmentoftheautomobileindustry,theexistingoilgassepar

7、ationisincreasinglyunabletomeetemissionregulations,moreandmorepeopleisfocusingonthemulti-stageoilseparator.Atypeofmulti-stageoilseparatorisdevelopedinthispaper,whichisconsistofactiveandpassivepartseparator,havingmanyad