Устройство вентиляции картерных газов
Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Устройство вентиляции картерных газов состоит из шланга (2), по которому очищенные картерные газы поступают на вход воздушного фильтра (6) и сварного сильфона (5). Сварной сильфон (5) состоит из мембран, имеющих одно отверстие. Отверстие расположено непосредственно у наружного контура мембраны. Мембраны соединяются друг с другом по наружным и внутренним контурам. Каждый последующий гофр сильфона, образованный из двух мембран, располагается так, что его внутреннее отверстие диаметрально противоположно отверстию предыдущего гофра. К сильфону подсоединены входной штуцер (7) для приема газов и выходная емкость (8) с перегородкой (10) и двумя штуцерами. Перегородка (10) отделяет выходное отверстие сильфона от штуцера, который соединяется шлангом с отражателем воды. Второй штуцер соединяется шлангом (3) с емкостью (9), предназначенной для сбора жидкости. Отражатель (11) воды установлен непосредственно у входа приемной трубы воздушного фильтра и представляет собой трубку, имеющую емкость (12) для сбора жидкости. Один конец трубки закрыт крышкой (13), а в другом выполнен вход для шланга (4), устанавливаемого непосредственно над емкостью (12) для сбора жидкости. В трубке имеется ряд отверстий (14) для выхода очищенных газов. Технический результат заключается в снижении токсичности и возможности очистки масла. 1 ил.
При работе двигателя в картер проникают частично подготовленная горючая смесь (воздух с некоторым содержанием воды и топлива), а также продукты сгорания этой смеси (пары воды, газы и т.д.), которые смешиваются с имеющимися в картере воздухом и взвешенными в нем частицами масла. Образовавшаяся таким образом газо-жидкостная смесь носит название «картерных газов».
Системы вентиляции картерных газов служат для удаления из картера газов. Их конструкции разнообразны. Но в основном различают «открытую» и «закрытую» системы вентиляции. В первом случае газы под воздействием собственного давления выбрасываются в атмосферу. Во втором случае газы поступают в цилиндры двигателя для их последующего сжигания.
Перед тем как покинуть картер практически во всех системах газы проходят очистку от взвешенных в нем частиц масла. Для этого используют различного рода лабиринтные или вихревые устройства, называемые «масляными отражателями». Выделенное из газов масло стекает опять в картер. При этом с частицами масла из газов выделяется вода, попадающая в картер. Поэтому наблюдается повышение уровня моторного масла в автомобилях (SX4. Инструкция для владельца, 2008). Считается, что вода испаряется из картера при высоких оборотах двигателя. В принудительных системах вентиляции очищенные от масла газы подаются на вход воздушного фильтра или вход системы дросселя. На наш взгляд, устройства принудительной вентиляции, у которых картерные газы поступают на вход воздушного фильтра, наиболее близки к предлагаемому в настоящей заявке устройству и могут служить его аналогом. Подобная система вентиляции имеется, например, на автомобилях FORD (Ремонт, обслуживание, эксплуатация Ford Focus II с 2004 года выпуска). Эта система вентиляции картерных газов работает так. Сначала картерные газы попадают в отражатель масла, расположенный под крышкой блока цилиндров. Отражатель масла возвращает часть масла и воды, имеющейся во взвешенном состоянии в картерном газе, назад в картер. Вода, попадая в масло, образует эмульсию белого цвета, ухудшающую свойства моторного масла. Затем по шлангу газы попадают на вход фильтра очистки картерных газов, установленного непосредственно перед входом системы воздушного фильтра. Фильтр картерных газов представляет собой специальную пористую губку, которая быстро засоряется продуктами газа и затем плохо пропускает эти газы.
Предлагаемая система вентиляции картера относится к принудительной вентиляции. Основное ее отличие состоит в том, что продукты очистки картерных газов не возвращаются в картер и двигатель, а собираются в отдельную емкость для последующей утилизации. Структурная схема данной системы показана на фигуре. Данная фигура в настоящей заявке одна. Основным узлом данной системы является сильфон 5, являющийся теплообменником, состоящий из мембран, имеющих одно отверстие, расположенное непосредственно у наружного контура мембраны. Мембраны соединяются друг с другом по внутренним и наружным контурам. При этом каждый последующий гофр сильфона, образованный из двух мембран, располагается так, что его внутреннее отверстие диаметрально противоположно отверстию предыдущего гофра. Этот сильфон известен по патенту №2418253 «Сильфонный теплообменник». Из двигателя автомобиля 1 без предварительной очистки по шлангу 2 через входной штуцер 7, присоединенный к сильфону, картерные газы поступают в сильфон. Ввиду того, что расстояние между мембранами небольшое (не более 3 мм), а путь прохождения газом теплообменника является лабиринтным, взвешенные в газе частицы жидкости осаждаются на стенках мембран. Так как стенки мембран тонкие (около 0.2 мм), а сама мембрана имеет значительную площадь (около 50 см2), то теплообменник охлаждает проходящие внутри его газы, в результате чего содержащиеся в нем пары частично конденсируются на стенках теплообменника. Выделенная, таким образом, жидкость из сильфона стекает в выходную емкость 8, присоединенную к сильфону, имеющую перегородку 10 и два штуцера. Перегородка отделяет выходное отверстие сильфона от штуцера, который соединяется шлангом с отражателем воды. Второй штуцер соединяется шлангом с емкостью 9, предназначенной для сбора жидкости. Из выходной емкости через штуцер по шлангу 3 жидкость стекает в емкость 9 для сбора жидкости. Перегородка уменьшает количество жидкости, проходящей под воздействием газов в отражатель воды. Удалению из сильфона жидкости в значительной мере способствуют непрерывно проходящие через него газы. Содержащийся в картерных газах бензин растворяет твердые отложения. Очищенные газы и небольшое количество жидкости из выходной емкости через штуцер поступают по шлангу 4 в отражатель воды 11, установленный непосредственно у входа системы воздушного фильтра автомобиля. Отражатель воды представляет собой цилиндрическую трубку, к которой приварена небольшая емкость 12 для сбора жидкости. При этом один конец трубки закрывается крышкой 13, а в другом выполнен вход для установки шланга 4. Шланг устанавливается непосредственно над емкостью для сбора жидкости 12. В части трубки, обращенной к входу системы воздушного фильтра, отражатель воды имеет ряд отверстий 14. Газы через отверстия попадают на вход приемника воздушного фильтра 6 и далее под воздействием разрежения, создаваемого двигателем, через воздушный фильтр попадают в дроссельное пространство двигателя автомобиля. Попадающая в отражатель воды жидкость стекает в емкость для сбора жидкости 12.
Предлагаемое изобретение имеет следующий существенный признак: использование в конструкции устройства вентиляции картерных газов «сильфонного теплообменника».
Изобретение направлено на получение следующих технических результатов:
1. Снижение токсичности выбросов автомобиля. Этот результат достигается за счет того, что жидкие фракции и их пары, содержащиеся в картерных газах, не выбрасываются в атмосферу, а собираются для утилизации.
2. Очистка моторного масла автомобиля. Этот результат достигается за счет того, что жидкие фракции, имеющиеся в картерных газах, не попадают в масло, а под действием разряжения на входе воздушного фильтра непрерывно выводятся из картера.
3. Снижение уровня загрязнения системы впуска воздуха автомобиля. Этот результат достигается за счет того, что картерные газы перед поступлением в систему впуска воздуха очищаются от жидких примесей и их паров.
Имеются следующие принципиальные отличия предлагаемого теплообменника от аналога.
1. В отличие от аналога в предлагаемом устройстве отсутствует маслоотражатель, поэтому в картер двигателя не попадает вода, выделяемая отражателем из газов вместе с маслом.
2. В отличие от аналога в предлагаемом устройстве имеется теплообменник, который выделяет не только жидкие фракции, содержащиеся в газе, но и конденсирует пары жидкостей, улучшая тем самым очистку картерных газов.
Испытание проводилось на автомобиле ВАЗ 2104 с пробегом двигателя около 200000 километров и на новом автомобиле SUZUKI SX4.
Результаты испытаний для обоих автомобилей получились однотипными, поэтому опишем их только для автомобиля марки SX4.
Шланг, соединяющий крышку распределительного вала через клапан, был заглушен, а второй шланг, соединяющий крышку распределительного вала с впускной системой, соединен с теплообменником. Уже после 100 километров пробега в сосудах для сбора жидкости появляется жидкость. В холодное время года количество выделяемой жидкости больше, чем в теплое время года.
В сосуде для сбора жидкости «отражателя воды» жидкости очень мало.
Пробег автомобиля к настоящему времени с установленной на нем описанной выше системой очистки картерных газов составил около 9000 километров. При этом на воздушном фильтре не обнаружены пятна масла.
Уровень моторного масла во время указанного выше пробега не увеличивался, а имеет небольшую тенденцию к снижению. С момента смены моторного масла (9000 километров) его цвет практически не изменился. Масло светлое.
Устройство вентиляции картерных газов, состоящее из шланга, причем очищенные картерные газы поступают на вход воздушного фильтра, отличающееся тем, что в устройстве используется сварной сильфон, состоящий из мембран, имеющих одно отверстие, расположенное непосредственно у наружного контура мембраны, при этом мембраны соединяются друг с другом по наружным и внутренним контурам, при этом каждый последующий гофр сильфона, образованный из двух мембран, располагается так, что его внутреннее отверстие диаметрально противоположно отверстию предыдущего гофра, к сильфону подсоединены входной штуцер для приема газов и выходная емкость с перегородкой и двумя штуцерами, перегородка отделяет выходное отверстие сильфона от штуцера, который соединяется шлангом с отражателем воды, а второй штуцер соединяется шлангом с емкостью, предназначенной для сбора жидкости, отражатель воды устанавливается непосредственно у входа приемной трубы воздушного фильтра и представляет собой трубку, имеющую емкость для сбора жидкости, при этом один конец трубки закрыт крышкой, а в другом выполнен вход для шланга, устанавливаемого непосредственно над емкостью для сбора жидкости, в трубке имеется ряд отверстий для выхода очищенных газов.
