СПОСОБ ОЧИСТКИ КАРТЕРНЫХ ГАЗОВ Российский патент 1999 года по МПК B01D47/00 B04C5/04 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть применено в двигателях внутреннего сгорания.

Известно, что в автомобильных двигателях химическая энергия топлива преобразуется в тепловую, а затем в механическую работу. Процесс освобождения химической энергии реализуется посредством горения, при котором реагенты энергоносителя соединяются с кислородом. В продуктах окислительных реакций содержатся токсичные компоненты, выбрасываемые двигателем в составе отработанных газов (ОГ). Отработанные газы разбавляются также побочными продуктами горения, хотя и присутствующими в небольших количествах, но в силу своей активности представляющими серьезную опасность для живых организмов. Это окислы азота, сернистые соединения, всегда присутствующие в топливах и маслах нефтяного происхождения, химические элементы, входящие в топлива и масла (свинец, барий, фосфор и др.). В поршневых двигателях внутреннего сгорания часть газов через неплотности поршневых колец проникает из цилиндров в картер. Смешиваясь в нем с парами смазочного масла, они образуют картерные газы (КГ), являющиеся вторым источником выбросов токсичных веществ. Хотя выброс картерных газов к общему объему выбросов отработанных газов составляет 6-12%, однако по химическому составу они являются наиболее неполно сгораемыми и в большей степени концерогенными.

Известно устройство для удаления картерных газов (Г.П. Панкратов. Двигатели внутреннего сгорания, автомобили, трактора и их эксплуатация. М., Высшая школа, 1989 , с. 32).

Однако это устройство не очищает картерные газы от масла, смол и в таком виде направляет в карбюратор для последующего смешения как компонент горючей смеси, что не способствует наилучшему смесеобразованию и, как следствие, повышает токсичность отработанных газов.

Известен очиститель картерных газов (А. Кочергин. Очиститель картерных газов. За рулем, 1991, N 5, с. 37), в котором осуществляется способ очистки картерных газов, включающий смешение газов с водой.

Недостатками прототипа являются то, что часть картерных газов не очищается и не насыщается парами воды, кроме того, вода в очистителе создает сопротивление выходу картерных газов и повышает давление в картере, могущее выдавить масло через резиновые уплотнения коленчатого вала и другие узлы.

Задачей изобретения является улучшение процесса смесеобразования и сокращение выбросов токсичных веществ двигателей внутреннего сгорания. Для решения поставленной задачи смешение газов с водой осуществляют в эжекторе, а дальнейшую очистку газов ведут в гидроциклоне с последующим отводом воды с загрязнениями в емкость для очистки и отстоя, при этом патрубок для ввода картерных газов устанавливают с возможностью вертикального перемещения, а также устанавливают оптимальный уровень сливного патрубка гидроциклона. Способ осуществляют в устройстве, приведенном на чертеже, состоящем из конического корпуса 1 гидроциклона, крышки 2 со сливным патрубком 3, вводного патрубка 4, эжектора 5 с патрубком для ввода картерных газов 6, выходного патрубка 7, емкости 8 для сбора загрязнений, отстоя и фильтрации с водопроницаемой перегородкой 10, сливной пробки 9, жидкостного насоса 11 и трубопроводной обвязки 12. Перегородка 10 емкости 8 делит ее на две части: грязную I и чистую II.

Очистка картерного газа и насыщение его парами воды осуществляется следующим образом. Картерные газы насосом 11 подаются через патрубок 6 в эжектор 5 и дальше за счет эжекции вместе с водой поступают через патрубок 4, установленный касательно плоскости корпуса 1 гидроциклона. Отличительная особенность эжектора состоит в том, что отбор картерных газов осуществляется за счет регулирования подачи газов в зону большего разряжения, а следовательно, большей подачи газов (возможность вертикального перемещения патрубка 6). Картерные газы с жидкостью поступают в гидроциклон под давлением и приобретают вращательное движение. Под действием центробежных сил загрязнения и вода, обладающие большим удельным весом, отбрасываются на стенки корпуса 1, теряя скорость, частицы скользят по ним вниз по спиральной траектории и через патрубок 7 удаляются. Во время очистки в корпусе устанавливаются два вращающихся потока: восходящий и нисходящий. Угловая скорость первого потока больше, чем второго, поэтому не успевшие отделиться на первом этапе мелкие тяжелые частицы загрязнения и вода выбрасываются из него и также попадают на стенки очистителя. Таким образом, картерные газы подвергаются двойной очистке - предварительной при движении их вниз и окончательный в восходящем потоке. Попадая в конусную часть, загрязнения осаждаются в первой половине емкости 8 и время от времени удаляются вместе с загрязненной водой через сливную пробку 9. Отделенная от картерных газов и загрязнений вода из второй половины емкости 8 поступает через насос 11 вновь в эжектор 5, смешивается с картерными газами и далее цикл повторяется.

Предложенный способ отличается от известного более высокой степенью извлечения примесей из очищаемых картерных газов и невозможностью засорения каналов и жиклера карбюратора. Кроме того, увлажненная парами воды топливная смесь уменьшает возможность детонации при работе двигателя и сокращает канцерогенные выбросы в окружающую среду.

Способ предназначен для очистки картерных газов. Способ включает смешение газов с водой в эжекторе. Дальнейшую очистку газов ведут в гидроциклоне с последующим отводом воды с загрязнениями в емкость для очистки и отстоя, при этом патрубок для ввода картерных газов устанавливают с возможностью вертикального перемещения, устанавливают также оптимальный уровень сливного патрубка гидроциклона. Способ обеспечивает улучшение процесса смесеобразования, сокращение выбросов токсичных веществ двигателей внутреннего сгорания. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ очистки картерных газов, включающий смешение газов с водой, отличающийся тем, что смешение осуществляют в эжекторе, а дальнейшую очистку газов ведут в гидроциклоне с последующим отводом воды с загрязнениями в емкость для очистки и отстоя, при этом патрубок для ввода картерных газов устанавливают с возможностью вертикального перемещения. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что устанавливают оптимальный уровень сливного патрубка гидроциклона.