專利名稱：用氣體燃料工作的內燃機的油分離器的制作方法
用氣體燃料工作的內燃機的油分離器 本發(fā)明屬于汽車領域以及涉及一種用氣體燃料工作的內燃機的油分離器。
如今為了運行用氣體燃料工作的汽車主要使用所謂液化氣和天然氣。液
化氣，如汽車煤氣(LPG二Liquified Petroleum Gas),它作為石油精煉時氫化過 程形成的副產品，通常以石油為基礎以及主要由丙烷和丁烷組成。天然氣 (CNG=Compressed Natural Gas)主要由曱烷組成以及通過開采天然氣源獲 得。
在用天然氣工作的汽車中，為了存放大的燃料量，需要將儲氣箱內的氣 體燃料壓縮至例如200-300bar的高壓。然后為了運行內燃機，壓縮的氣體燃 料必須重新舒張降壓到一個恰當?shù)妮^低的氣體壓力，它大多低于10bar,例 如約為8bar。氣體燃料的舒張降壓在一個與氣體燃料輸入管連接的減壓器中 進行，從那里出發(fā)，舒張降壓后的氣流供給各自的氣體噴嘴("Gasinjektoren"),
用于噴入內燃機的吸氣管道系統(tǒng)中。
實踐表明，在加燃料站為汽車加燃料時，壓縮至高氣體壓力的氣體燃料 往往被用于加燃料的壓縮機的潤滑油污染。人們發(fā)現(xiàn)造成污染的原因是，用 氣體燃料運行的汽車數(shù)量持續(xù)增長，并因而在加燃料站內相繼加燃料的時間 間隔越來越短。這可能導致壓縮機高壓級內的工作溫度顯著增高，從而使?jié)?滑油蒸發(fā)，并以氣態(tài)的形式或作為氣霧劑隨氣體燃料一起進入汽車的儲氣箱 中。
若氣體燃料在減壓器內舒張降壓至一個氣體壓力為例如8bar，則氣體燃 料在舒張降壓期間冷卻，由此使帶入的油成分凝結并以液態(tài)的形式或作為氣 霧劑包含在氣體燃料內?；诹鲃蛹夹g，包含在氣體燃料中的油不均勻地分 配給氣體噴嘴，這可能導致在這些氣體噴嘴內不同的流量特性，并在廢氣后 處理時產生問題。此外還存在損壞汽車部件，例如催化器的危險。除此之外， 還觀察到氣體噴嘴被包含在氣體燃料內的油成分粘結或固化。
為避免這些疑難問題，已知在汽車上儲氣箱與氣體噴嘴之間的氣體燃料 輸入管內設置一個油分離器。通常這種油分離器安裝在減壓器的低壓側，這
4樣做的優(yōu)點是，油分離器只須有針對低壓的耐壓強度，以及在減壓器低壓側 凝結以液態(tài)的形式或作為氣霧劑的油比較容易分離出來。
迄今使用的油分離器可設計為，使氣體燃料流過無紡布濾，以便由此分 離出包含在燃料中的油成分。然而借助無紡布濾基本上只能截獲以氣霧劑形 式包含在燃料中的油成分。若在氣體燃料內含有大量液態(tài)油，則它通常導致 無紡布濾迅速飽和并導致過濾效果下降?；谒纬傻臍饬鳎跓o紡布 濾中的油可"穿透，，到凈化氣體側，這可能以有害的方式造成氣體燃料被再 次污染的后果。
因此本發(fā)明的目的在于，提供一種油分離器，借助它氣體燃料可以可靠 而安全地凈化油成分。
按本發(fā)明的建議，此目的通過一種具有獨立權利要求所述特征的油分離 器達到。通過從屬權利要求的特征說明本發(fā)明有利的設計。
按本發(fā)明展示了 一種為了分離出包含在氣體燃料中的油成分的油分離 器，它規(guī)定并適用于連接在可用氣體燃料工作的尤其用于驅動汽車的內燃機 氣體燃料輸入管上。
油分離器包括一個有(被油成分污染的)氣體燃料流入孔和已凈化的氣 體燃料流出孔的外殼，以及一個裝在外殼內用于過濾氣體燃料的過濾元件， 例如一種無紡布濾，它可以流過氣體燃料。過濾元件密封地裝在一個在流動 技術上與流入孔(導流)連接的輸入腔與 一個在流動技術上與流出孔(導流)連 接的輸出腔之間。因此輸入腔和輸出腔僅通過過濾元件在流動技術上互相連 接，除此之外流體密封地彼此隔離，所以，以過壓流入過濾元件的氣體燃料 流沒有迂回的可能性，必須經(jīng)過過濾元件從流入側的輸入腔到達流出側的輸 出腔。流入孔通入輸入腔，從而使(被油成分污染的)氣體燃料可以輸送給過 濾元件。為此輸入孔與內燃機裝置的氣體燃料輸入管連接。在輸出腔內已凈 化的氣體燃料經(jīng)流出孔從油分離器流出。
此外，按本發(fā)明的油分離器還包括一個第一集油箱，它成形在輸入腔內 沿重力方向在一個流動技術上與流入孔連接、用于氣體燃料供入輸入腔內的 口的下方，以及它用于容納在輸入腔內借助重力分離作用從氣體燃料中分離 出的油。據(jù)此，第一集油箱設置為，它可以收集借助重力分離作用從氣體燃 料中分離出的油成分。為了有助于重力分離，通過流入孔流入輸入腔內的氣 體燃料有利地如此轉向，即，使(矢量的)氣流逆重力方向定向的矢量的流分量得到增加。
因此按有利的方式，還在氣體燃料到達過濾元件之前，可借助重力分離 作用分離出來的油成分，可以在輸入腔內與流動的氣體燃料分開，并截獲在 集油箱內。輸入腔起包含在氣體燃料內油成分的"油收集器"的作用。
按本發(fā)明的油分離器一項有利的設計，此油分離器還包括一個成形在輸 出腔內沿重力方向在 一個流動技術上與流出孔連接的口下方的第二集油箱， 它用于容納在輸出腔內從過濾元件流下的油。因此，萬一過濾元件不再有能 力保持截獲從燃料濾出的油，便可以有利地借助第二集油箱收集從過濾元件 流下的油。從而可以避免氣體燃料的重新污染。所述第二集油箱尤其可以裝 在第一集油箱的內部。
按本發(fā)明的油分離器另一項有利的設計，將它設計為模塊式結構。按此 項設計，油分離器包括一個含有過濾元件的過濾器模塊、 一個含有流入和流 出孔的連接模塊、以及一個含有兩個集油箱的集油模塊，其中過濾器模塊和 集油模塊分別可拆地固定在連接模塊上。在油分離器的這種模塊結構中，它 可以特別簡單的方式裝配在例如汽車中。為此只需要將連接模塊安裝在汽車 上，與內燃機的氣體燃料輸入管連接，然后將過濾器模塊和集油模塊固定在 連接模塊上。同樣，油分離器的維護可以按可預定的維修服務間隔以特別簡 單的方式實施，因為過濾器模塊和/或集油模塊，例如為了更換過濾元件或排 空集油箱，可以從安裝好的連接模塊拆下并重新裝配。
此外，本發(fā)明還擴展到一種尤其用于驅動汽車的內燃機裝置，它包括一
個可用氣體燃料工作的內燃機； 一個用于降低供給內燃機的氣體燃料氣體壓
力的減壓器，它在高壓側通過氣體燃料管與至少一個儲存氣體燃料的儲氣箱 導流連接，以及在低壓側通過氣體燃料管與至少一個可控制的用于調節(jié)供給
內燃機的氣體燃料氣流的氣體噴嘴導流連接；以及一個如上所述的油分離 器，其中，油分離器有利地連接在低壓側的氣體燃料管上。
此外，本發(fā)明還擴展到一種具有一個如上所述內燃機裝置的汽車。
下面參見附圖借助實施例詳細說明本發(fā)明。其中


圖1示意表示在例如汽車的內燃機裝置中按本發(fā)明的油分離器一種實 施例的結構。
據(jù)此，優(yōu)選地裝入汽車的內燃機裝置包括一個圖1示意表示的按本發(fā)明 的油分離器，它在總體上用附圖標記l表示，此油分離器在流入側通過氣體
6燃料管2與減壓器3低壓側出口導流連接。
減壓器3可涉及一種例如多級減壓器，它有多個通過各自的隔膜式壓力 控制閥互相連接的壓力室，例如流入側高壓室、流出鄰'M氐壓室和在中間的中 間壓力室，其中通過隔膜式壓力控制閥調整為一個高的、 一個低的以及一個 居中的氣體壓力。然而這種減壓器也可有不同數(shù)量的壓力級。這種減壓器的 結構對于專業(yè)人員而言是已知的，所以在這里無需進一步說明。
減壓器3在其高壓側通過氣體燃料管4與高壓截止閥5連接。通過該截 止閥5可截止輸往減壓器3的氣體燃料流。高壓截止閥5可例如設計為有組 合在內的輔助閥的主閥的形式，其中主閥:&計為，它可以用例如汽車的車上 電路提供的電功率電》茲控制。為此目的主閥的開啟面積設計為比輔助閥的開 啟面積大得多，乂人而通過打開的主閥可以，命送比通過打開的輔助閥相應地更 大的氣體質量流量。相應地，為了打開輔助閥所需要的力比用于打開主閥所 需的力小。這種高壓截止閥的結構對于專業(yè)人員而言是已知的，所以在這里 無需進一步說明。
高壓截止閥5流入側通過氣體燃料管6與儲氣箱7連接。儲氣箱7通常 設單獨的截止閥，與高壓截止閥5在流入側連接的氣體燃料管6從該截止閥 處分引出。
油分離器1在流出側與一氣體燃料管30連接，后者通入一個通常稱為 "Rail(軌道)"的氣體燃料匯流排8中。在氣體燃料匯流排8的末端設多個(圖 1中例如四個)可控制的氣體噴嘴9(Gasinjektoren)，氣體燃料可通過它們噴入 內燃機吸氣管系統(tǒng)中，這在圖1中沒有詳細表示。氣體噴嘴的數(shù)量取決于內 燃機氣缸數(shù)，以及僅為了完整性應當指出，氣體噴嘴的數(shù)量不限于4，而是 取決于內燃機的具體設計。
圖1中表示的油分離器1設計為模塊結構。它由過濾器模塊10、連接 模塊11和集油模塊12組成。在這里過濾器模塊10和集油模塊12例如借助 各自的螺紋連接裝置分別可拆地固定在連接模塊11上。因此這三個模塊共 同構成所述的油分離器l。僅為了完整性應當指出，這些模塊也可以借助其 它類型的固定裝置互相連接，例如借助彈性加載的卡扣連接或卡鎖連接。
連接模塊11借助一個穿過在其側面外殼壁的流入孔17與氣體燃料管2 連接。流入孔17的出口 18匯入一個由連接模塊11構成的空腔14中?？涨?14借助制在連接模塊11外殼壁中的通孔15與由過濾器模塊IO構成的空16導流連接。在過濾器模塊10中含有一個空心圓柱形的過濾元件19,它將 在過濾元件19外側的空腔16與在過濾元件19內部的空腔20隔開。
一連接管13伸入空腔20內，它將其一端構成岸義接凈化后氣體燃料的口
21, 以及將其另一端與穿過連接模塊11壁的流出孔29連接，后者本身連接 在氣體燃料管30上(圖1中表示成連續(xù)管)。
安裝在連接模塊11下側的集油模塊12將其外殼構成第一(外部)集油箱
22, 在其內部安裝一個第二(內部)集油箱23。外部集油箱22借助制在連接 模塊11底壁中的通孔24與連接模塊11構成的空腔14導流連接。就此而言， 由連接模塊11構成的空腔14、由過濾器模塊10在過濾元件19外側構成的 空腔16、以及外部集油箱22，共同構外一個處于過濾元件19流入側(污染 氣體側)的輸入腔，而在過濾元件19內側形成的空腔20構成處于過濾元件 19流出側(凈化氣體側)的輸出腔。
通孔24沿重力方向處于低于流入孔17出口 18的位置，所以從流入空 腔14中的氣體燃料借助重力分離出來的油成分，可以借助通孔24流入外部 集油箱22中。內部集油箱23借助一個伸入空腔20內的連接管25與之導流 連接。連接管25的口 26處于沿重力方向低于連接管13的口 21的位置，所 以從過濾元件19流出的油可以經(jīng)過連接管25流入內部集油箱23中，由此 不會污染已凈化的氣體燃料。
在過濾器模塊的裝配狀態(tài)，這兩個集油箱22、 23在流動技術上僅通過 過濾元件19互相連接，為的是避免氣體迂回過濾元件19流動(短路流動)。
下面iJL明油分離器1的工作方式。具有例如約8-10bar低氣體壓力的通 過氣體燃料管2流入油分離器1內的氣體燃料，首先進入由連接模塊11構 成的空腔14中，接著轉向約90°逆重力方向并經(jīng)過通孔15到達由過濾器模 塊IO在過濾元件19外側構成的空腔16內。主要在空腔14中通過重力分離 出氣體燃料中液態(tài)的油成分，液態(tài)的油成分作為油池28聚集在外部集油箱 22的最低位置，例如底部。通過偏轉約90°的流動方向，迫使流入的氣體 燃料逆重力方向流動，有利于從氣體燃料流分離液態(tài)油成分。因為油分離器 1在內燃機的供氣裝置中設在減壓器3的低壓側，所以在氣體燃料流內已經(jīng) 凝結的油成分比較容易分離。
接著，氣體燃料流過過濾元件19,由此截獲包含在氣體燃料內尤其以 氣霧劑形式的油成分，并到達在過濾元件19內側的空腔20中。凈化后的氣
8體燃料從那里經(jīng)連接管13輸送給氣體燃料管30，再供給氣體噴嘴9。當過 濾元件19飽和時，截獲的油被形成的氣體燃料流朝凈化氣體側輸送，也就 是說，輸送到在過濾元件19內側的空腔20中，從那里它可以通過連接管25 流入內部集油箱23。在集油箱23中，油聚集在內部集油箱23的最低位置， 例如在底部的油池27內。附圖標記列表
1油分離器 2氣體燃料管
3減壓器 4氣體燃料管 5高壓截止閥 6氣體燃料管 7儲氣箱 8蓄壓管 9氣體噴嘴 IO過濾器模塊 11連接模塊 12集油模塊 13連接管 14空腔 15通孔 16空腔 17流入孑L 18 口
19過濾元件 20空腔 21 cr
22、 23集油箱 24通孔 25連接管 26 o
27、 28油池
29流出孔
30氣體燃料管
權利要求
1.一種連接在用氣體燃料工作的內燃機的氣體燃料管(2)上用于分離包含在氣體燃料中的油成分的油分離器(1)，它包括-有氣體燃料流入孔(17)和流出孔(29)的外殼，-安裝在外殼內可流過氣體燃料的過濾元件(19)，該過濾元件(19)密封地裝在在流動技術上與流入孔(17)連通的輸入腔(14、16、22)與在流動技術上與流出孔(29)連通的輸出腔(20)之間，-成形在輸入腔內沿重力方向在一個流動技術上與流入孔連通、用于氣體燃料供入輸入腔內的口(18)下方的第一集油箱(22)，用于容納在輸入腔內借助重力分離作用從氣體燃料中分離出的油。
2. 按照權利要求1所述的油分離器，它設計為，使流入輸入腔內的氣 體燃料流逆重力方向定向的矢量的流動分量得到增加。
3. 按照權利要求1或2所述的油分離器，它還包括一個成形在輸出腔 內沿重力方向在一個流動技術上與流出孔(29)連通的口(21)下方的第二集油 箱(23),用于容納在輸出腔(20)內從過濾元件流下的油。
4. 按照權利要求3所述的油分離器，其中，所述第二集油箱(23)設在第 一集油箱(22)內部。
5. 按照權利要求3或4所述的油分離器，有一種模塊化結構，它包括 -含有過濾元件(19)的過濾器模塊(10)，-含有流入和流出孔(17、 29)的連接模塊(11),以及-含有兩個集油箱(22、 23)的集油模塊(12),其中，所述過濾器模塊和集油模塊分別可拆地固定在所述連接模塊上。
6. —種尤其用于驅動汽車的內燃機裝置，它包括 -可用氣體燃料工作的內燃機，-用于降低供給內燃機的氣體燃料氣體壓力的減壓器(3)，它在高壓側通 過氣體燃料管(4、 6)與至少一個儲存氣體燃料的儲氣箱(7)導流連接，以及在 低壓側通過氣體燃料管(2、 30、 8)與至少一個可控制的用于調節(jié)供給內燃機 的氣體燃料流量的氣體噴嘴(9)導流連接，其中，該內燃機裝置包括一個按照權利要求1至5之一所述的油分離器(1)。
7. 按照權利要求6所述的內燃機裝置，其中，所述油分離器(l)設在所 述減壓器(3)的低壓側。
8. —種汽車，包括一個按照權利要求6或7所述的內燃機裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種連接在用氣體燃料工作的內燃機的氣體燃料輸入管上用于分離包含在氣體燃料中的油成分的油分離器(1)，它包括一個帶氣體燃料流入孔(17)和流出孔(29)的外殼；一個安裝在外殼內可流過氣體燃料的過濾元件(19)，它密封地裝在一個在流動技術上與流入孔連接的輸入腔與一個在流動技術上與流出孔連接的輸出腔之間；以及，成形在輸入腔內沿重力方向在一個流動技術上與流入孔連接的口下方的第一集油箱(22)，用于容納在輸入腔內借助重力分離作用從氣體燃料中分離出的油。此外，此油分離器還可以包括一個第二集油箱(23)，用于容納從過濾元件流下的油。
文檔編號B01D45/02GK101517220SQ200780034927
公開日2009年8月26日 申請日期2007年7月27日 優(yōu)先權日2006年8月1日
發(fā)明者安德烈亞斯·喬斯, 英戈·朱姆布羅伊科 申請人:Gm全球科技運作股份有限公司