УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТДЕЛЕНИЯ ВЫХОДЯЩИХ ИЗ КАРТЕРА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ (ЕГО ВАРИАНТЫ) Российский патент 1997 года по МПК F01M13/04 

Изобретение относится к области контроля загрязнения воздуха при вредных выбросах из картера двигателя внутреннего сгорания, в частности к фильтрующему устройству для этих выбросов.

Внутри картера двигателя образуются вредные загрязняющие вещества, которые создаются вытекающими из камеры сгорания и протекающими рядом газами, а также вращающим действием коленчатого вала, проходящего в картере. Эти вредные выбросы, как правило, выпускаются в воздух через отсасывающую трубу или через полихлорвиниловый (ПХВ) клапан в камеру сгорания двигателя.

В ряде изобретений с различной степенью успеха были предприняты попытки снизить вредные выбросы из картера.

Известные устройства по пат. США NN 3.450.114; 3.463.132; 3.779.221; 4.089.309; 4.167.164 и 4.370.971 объединяет то, что они содержат либо выпускное отверстие в атмосферу, либо емкость для сбора вредных выбросов, либо сочетание того и другого.

Предыдущие разработки в основном используют указанные элементы для фильтрации и разделения вредных выбросов из картера. Использование указанных устройств сопряжено, по крайней мере, с двумя недостатками.

Выброс в атмосферу приводит к втягиванию воздуха в камеру сгорания. Это неблагоприятно воздействует на автомобили с компьютерным управлением, которые сконструированы таким образом, чтобы допускать воздух в камеру сгорания только через заборную магистраль. Так, комиссия по воздушным ресурсам шт. Калифорнии не позволяет использовать отверстие для выхода воздуха, представленное в пат. N 4.370.971, в автомобилях, снабженных либо трехсторонним катализатором, либо катализатором-окислителем (см. "Распоряжение исполнительных структур комиссии по воздушным ресурсам шт. Калифорния N D-69-4). В Калифорнии продажа этого изделия разрешается только если отверстие для выхода в атмосферу закрыто заглушкой.

Также нежелательно иметь емкость для сбора, в которой хранятся твердые и жидкие части выбросов из картера, поскольку создаются токсичные отходы. Кроме того, создаются дополнительные проблемы, связанные с избавлением от этих токсичных отходов.

Задачей настоящего изобретения являлось создание устройства, уменьшающего вредные выбросы из картера двигателя без применения какой-либо дополнительной емкости для сбора этих выбросов благодаря изобретенной системе фильтрации.

В данном изобретении вредные вещества отделятся от потока, а фильтрующее устройство обеспечивает возвращение тяжелых углеводородов обратно в картер двигателя. Настоящее изобретение является усовершенствованием по сравнению с предыдущими изобретениями, т.к. обеспечивает более полную фильтрацию тяжелых углеводородов без использования отверстия для выхода воздуха в атмосферу или емкость для хранения вредных выбросов.

Задачей данного изобретения являлось также создание устройства контроля загрязнений для снижения вредных выбросов из картера двигателя внутреннего сгорания.

Еще одной задачей при разработке изобретения являлось создание устройства, которое можно использовать на различных типах двигателей внутреннего сгорания.

Задачей настоящего изобретения являлось также создание устройства контроля за загрязнениями, легко монтируемого на автомобиле, экономичного в работе и не требующего специального обслуживания благодаря изобретенной системе фильтрации.

Кроме того, задачей настоящего изобретения являлось исключение образования токсичных отходов с использованием емкостей для их сбора и хранения.

Также задачей данного изобретения являлось создание фильтра-сепаратора, не содержащего отверстия для выпуска в атмосферу и обеспечивающего разделение протекающих газов.

Кроме того, задачей изобретения являлось создание фильтра, селективно управляющего потоком.

Дополнительной задачей данного изобретения являлось создание фильтра, который можно использовать на двигателях различных габаритов, т.к. он имеет механизм селективного управления потоком.

Для достижения упомянутых задач в соответствии с вариантами реализации имеется фильтрующее устройство, включающее в себя корпус, входное отверстие для забора выбросов из картера и фильтрующий материал. Вместе с фильтром можно использовать ПХВ-клапан, адаптированный к различным размерам двигателя. Однако в предпочтительном варианте реализации корпус имеет измерительное устройство для селективного контроля выпуска отработанных веществ и поэтому в ПХВ-клапане в таком случае нет необходимости.

Фильтрующий материал может быть либо смесью силикагеля и частиц углерода, либо только силикагелем или гранулами кремнезема. Этот материал может быть покрыт либо маслом, либо повышающим действие масла веществом, например STR Energy Release или стабилизатором Мори.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где:
фиг.1 вид в перспективе данного изобретения;
фиг.2 вертикальное сечение устройства на фиг.1;
фиг.3 вид сбоку изобретения на фиг.1;
фиг. 4 изображение устройства на фиг. 3 в разобранном виде;
фиг. 5 вид сбоку другого варианта изобретения;
фиг. 6 вертикальное сечение устройства на фиг.5
фиг. 7 изображение устройства на фиг.6 в разобранном виде.

В связи с тем что фильтр картера согласно данному изобретению позволяет многочисленные варианты реализации в зависимости от эксплуатационных требований, было изготовлено и испытано значительное число описанных в заявке устройств, давших при эксплуатации отличные результаты по снижению вредных выбросов.

Один вариант реализации данного изобретения представлен на фиг.1 с фильтром 1. Изображение с разрезом фильтра 1 представлено на фиг.2. Фильтр 1 картера, показанный на фиг.1, используется совместно с двигателем внутреннего сгорания (не показан).

Два корпуса 2 и 3 образуют единое устройство. В данном варианте корпуса 2 и 3 соединены между собой прессовой посадкой посредством фланца 4 верхнего корпуса и фланца 5 нижнего корпуса. Это соединение прессовой посадки можно усилить клеем, сваркой или плавлением.

Патрубок 6 с входным отверстием соединен с картером двигателя либо напрямую, либо с помощью шланга и дает проход вредным выбросам из картера в фильтр через отверстие 7. Выпускной патрубок 8 имеет отверстие 9, позволяющее отфильтрованным газам проходить к камере сгорания через ПХВ линию в автомобиле или через магистраль всасывания дизельного двигателя.

Входной патрубок 6 сконструирован таким образом, что подогнан к выпускному патрубку двигателя внутреннего сгорания. Корпус патрубка 6 насажен на корпус 3 по прессовой посадке.

Наклонная ( с фаской) поверхность 10 размещена над входным патрубком 6 для того, чтобы позволить более тяжелым углеводородам возвращаться назад в картер. Экран 11 размещен у торца наклонной поверхности 10 для того, чтобы удерживать сортированные адсорбирующие гранулы кремнезема 12, используемого для фильтрации тяжелых углеводородов. Гранулы 12 это обычно диоксид кремнезема. Оказалось, что характеристики гранул кремнезема значительно улучшаются, если смочить их в повышающем действие масел веществе, таком как STP, Energy Release или в стабилизаторе Мори. В качестве альтернативы фильтрующий материал может представлять собой силикагель, частицы углерода или их сочетание. Экран 13 размещен сверху фильтрующего материала для удержания его на месте. Экраны 11 и 13 можно выполнить либо из пластмассы, либо из нержавеющей стали, либо из их комбинации в зависимости от условий производства.

Как показано на фиг.2, стандартный ПХВ клапан, распространенный в сегодняшних бензиновых двигателях, также может быть включен в состав этого фильтра для большого упрощения установки блока. Входной патрубок 6 включает в себя пружину 14 и клапан 15, который действует как ПХВ-клапан. Прокладка 16 используется для поддержания закрытого положения клапана 15. Понятно, что в случае автомобилей с ПХВ-клапаном или для автомобилей, не требующих этого клапана, прокладку 16, пружину 14 и клапан 156 можно не применять.

На фиг. 3 и 4 показан вариант другой реализации, который близок к предыдущему, но отличается выполнением металлического корпуса.

В связи с этим в этом варианте корпуса 117 и 18 соединены между собой на резьбе. Кроме того, выпускной патрубок 19 с отверстием 20 соединен с наконечником 21 выпускного патрубка, который связан с корпусом 17 через соединительное устройство 22. Другой отличительной деталью этого варианта устройства является ребро 23 входного патрубка 24, чем регулируется расход поступающего потока. На фиг. 5 показан другой вариант реализации данного изобретения. Аналогично предыдущим, представленным на фиг. 1 и 3, это устройство содержит винт 25 регулирования воздуха.

На фиг. 6 показано сечение устройства по варианту на фиг.5, на котором более ясно показан винт 25 и другая отличительная деталь, клапан 26. При повороте против часовой стрелки по резьбе 27 винт 25 будет выворачиваться из корпуса, что увеличит расход выходящего из выпускного патрубка воздуха. Возможность увеличения или уменьшения в некотором диапазоне потока позволяет регулировать работу фильтра 28 таким борзом, что его можно применять с двигателем различных видов.

Клапан 26 аналогичен ПХВ-клапану 15 на фиг. 4, но более короткий. Такой клапан 26 не регулирует поток, подобно клапану 15, однако он тоже осуществляет функцию очищения поверхности 29 благодаря легкой очистке лепестков 30.

На фиг. 7 представлен указанный вариант устройства в разобранном виде. Узел 31 выпускного патрубка имеет гильзу 32 с буртиком 33, который закрепляется по прессовой посадке на верхней части 34 оболочки фильтра. Из описания понятно, что за исключением описанных здесь отличий фильтр 28 аналогичен устройствам, представленным на фиг.3 и 4. В вариантах, показанных на фиг. 1 4, выбросы из картера двигателя благодаря созданию вакуума втягиваются во входной патрубок 6, проходя ПХВ-клапан 15, а затем они входят в соприкосновение в частицами кремнезема, покрытыми веществом с 12 добавками масел. Покрытие перекрывает зазоры между гранулами кремнезема. В качестве альтернативы фильтрующий материал 12 может быть силикагелем, частицами углерода или комбинацией того и другого.

Указанное покрытие образует похожий на маслянистый мембранный барьер между зазорами в фильтрующем материале 12, закрывающий проход жидкости и твердых веществ внутрь камеры сгорания. Только чистые горячие газы могут проходить через этот фильтр. Жидкие части выбросов из картера оседают назад в картер каждый раз при отключении двигателя, что исключает необходимость иметь емкость для сбора отходов.

Альтернативный вариант реализации, показанный на фиг. 5 7, включает в себя регулировочный винт 25. В этом случае можно не использовать ПХВ-клапан, потому что поток воздуха контролируется этим винтом.

Изобретение относится к области контроля загрязнения воздуха при вредных выбросах из картера ДВС, в частности к фильтрующему устройству для этих выбросов. Сущность изобретения: устройство содержит корпус с входным патрубком, соединенным с картером. В корпусе устройства размещен фильтрующий материал, а картер имеет выпускное отверстие. Устройство снабжено средством для регулирования величины вредных выбросов, установленным в корпусе. Фильтрующий материал может быть покрыт маслом или веществом, усиливающим действие масла. Фильтрующий материал может быть выполнен, например, в виде гранул кремнезема. Даны варианты устройства. 3 с. и 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Устройство для отделения выходящих из картера двигателя внутреннего сгорания вредных выбросов, содержащее корпус, имеющий входной патрубок для забора выбросов, соединенный с картером, в котором выполнено выпускное отверстие, и фильтрующий материал, а также средство для регулирования величины вредных выбросов, отличающееся тем, что средство для регулирования величины вредных выбросов установлено в корпусе устройства. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что фильтрующий материал покрыт маслом. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что фильтрующий материал покрыт веществом, усиливающим действие масел. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что фильтрующий материал выполнен в виде смеси силикагеля и частиц углерода. 5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что фильтрующий материал выполнен в виде силикагеля. 6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что фильтрующий материал выполнен в виде частиц углерода. 7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что фильтрующий материал выполнен в виде гранул кремнезема. 8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что средство для регулирования величины вредных выбросов включает в себя элемент, установленный в корпусе посредством резьбы с возможностью регулирования расхода выходящего из корпуса потока. 9. Устройство для отделения выходящих из картера двигателя внутреннего сгорания вредных выбросов, содержащее корпус, имеющий входной патрубок для забора выбросов, соединенный с картером, и фильтрующий материал, а также средство для регулирования величины вредных выбросов, отличающееся тем, что средство для регулирования величины вредных выбросов установлено в корпусе устройства. 10. Устройство для отделения выходящих из картера двигателя внутреннего сгорания вредных выбросов, содержащее корпус, имеющий входной патрубок для забора выбросов, соединенный с картером, в котором выполнено выпускное отверстие и фильтрующий материал, отличающееся тем, что фильтрующий материал покрыт маслянистой жидкостью.