Устройство для двигателя внутреннего сгорания, в частности для создания разрежения, двигатель внутреннего сгорания, автомобиль с таким двигателем и способ эксплуатации такого устройства - RU2721626C2

Чертежи

Описание

Изобретение относится к устройству для двигателя внутреннего сгорания, в частности газового двигателя или иного двигателя внутреннего сгорания, эксплуатируемого способом сжигания горючей смеси с ее принудительным воспламенением. Устройство служит, в частности, для создания разрежения в картере, целесообразно для уменьшения количества выбрасываемых частиц, и/или для вентиляции картера. Кроме того, изобретение относится к соответствующему способу сжигания.

У дизельных двигателей автомобилей обычным является удаление воздуха из картера в месте присоединения между воздушным фильтром и компрессором работающего на отработавших газах турбонагнетателя. При этом воздух, проникающий в картер из камеры сгорания, направляется в маслоотделитель. В картере создаются разрежения обычно порядка примерно 30 мбар. Вплоть до стандарта евро-5 для автомобилей промышленного назначения была ограничена только масса частиц. Начиная со стандарта евро-6 для автомобилей промышленного назначения, необходимо, кроме того, соблюдать предельное значение количества частиц. При применении способа сжигания горючей смеси в газовых двигателях с ее принудительным воспламенением, в частности в эксплуатационных состояниях принудительного холостого хода и холостого хода, дроссельная заслонка закрывается, оставляя небольшую щель. Во впускном коллекторе за дроссельной заслонкой возникает разрежение относительно окружающего пространства. За счет этого на такте всасывания в камере сгорания двигателя устанавливается разрежение, поэтому в камере сгорания устанавливается также разрежение относительно картера двигателя. Вследствие этого из картера в камеру сгорания всасывается газ (обратное проникновение). В результате движения газа моторное масло поступает из зоны гильза цилиндра/поршень в камеру сгорания. Из-за небольшой интенсивности сгорания на холостом ходу или отсутствия сгорания на принудительном холостом ходу в камере сгорания скапливается масло. Если после длительной фазы принудительного холостого хода или холостого хода происходит возрастание нагрузки, то скопившееся масло за счет повышенной интенсивности пламени сгорает в течение короткого промежутка времени. В результате образующихся при сгорании остатков масла (масляная зола) происходит выброс большого количества частиц. Этот эффект усиливается за счет того, что находящееся в камере сгорания количество масла при дозировании топлива не учитывается. В камере сгорания отсутствует кислород, что способствует выбросу частиц. Масляная зола состоит, главным образом, из очень мелких частиц, поэтому выброс количества частиц затронут сильнее, чем выброс массы частиц.

Задачей изобретения является создание возможности уменьшения количества выбрасываемых частиц.

Эта задача может быть решена посредством признаков независимых пунктов формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления изобретения приведены в зависимых пунктах формулы изобретения и в нижеследующем описании.

Согласно изобретению, создано устройство целесообразно для двигателя внутреннего сгорания и, в частности, для создания разрежения и/или для вентиляции картера. Устройство включает в себя камеру сгорания, картер и, по меньшей мере, один, соединенный с картером маслоотделитель. Кроме того, устройство включает в себя, по меньшей мере, одно устройство установления давления или установления разрежения в картере, чтобы предпочтительно уменьшить разность давлений между картером и камерой сгорания. Уменьшенная разность давлений между картером и камерой сгорания вызывает уменьшение проникновения масла в камеру сгорания и/или уменьшение обратного проникновения и, тем самым, в частности, уменьшение числа выбрасываемых частиц в отработавших газах, например в эксплуатационных состояниях двигателя внутреннего сгорания холостой ход, малая нагрузка и/или принудительный холостой ход. Двигатель внутреннего сгорания включает в себя целесообразно автомобильный двигатель.

Возможно, чтобы картер с помощью магистрального устройства (например, вентиляционного устройства, магистрали, системы магистралей и т.д.) был соединен в месте присоединения с магистралью подачи наддувочного воздуха в камеру сгорания. Место присоединения расположено предпочтительно на магистрали подачи наддувочного воздуха между дроссельным элементом и камерой сгорания.

Магистральное устройство может включать в себя маслоотделитель и/или устройство установления давления. Устройство установления давления может быть интегрировано в маслоотделитель или расположено вне маслоотделителя.

Маслоотделитель магистрального устройства предпочтительно через вентиляционный элемент (например, вентиляционную магистраль, вентиляционный патрубок и т.д.) и/или масловозвратное устройство (например, масловозвратную магистраль, масловозвратный патрубок и т.д.) соединен с картером. Масловозвратное устройство служит целесообразно для возврата масла в картер. Масловозвратное устройство может содержать, например, обратный клапан.

В качестве альтернативы или дополнительно к магистральному устройству устройство может содержать магистральное оборудование (например, вентиляционное оборудование, магистраль, систему магистралей и т.д.).

Магистральное оборудование служит, в частности, для соединения с вводным присоединением перед компрессором турбонагнетателя.

Возможно, чтобы магистральное оборудование включало в себя маслоотделитель и/или устройство установления давления. Устройство установления давления может быть интегрировано в корпус маслоотделителя или расположено вне корпуса маслоотделителя.

Маслоотделитель магистрального оборудования предпочтительно через вентиляционный элемент (например, вентиляционную магистраль, вентиляционный патрубок и т.д.) и/или масловозвратное устройство (например, масловозвратную магистраль, масловозвратный патрубок и т.д.) соединен с картером. Масловозвратное устройство служит целесообразно для возврата масла в картер. Вентиляционный элемент служит целесообразно для вентиляции картера. Масловозвратное устройство может содержать, например, обратный клапан.

Магистральное оборудование может содержать целесообразно между устройством установления давления и вводным присоединением обратный клапан.

Признак «установление давления» следует рассматривать в рамках изобретения широко, и он может включать в себя целесообразно, например, управление давлением или регулирование давления.

Признак «магистраль» следует рассматривать в рамках изобретения широко, и он может включать в себя целесообразно, например, гибкие или жесткие линии, трубы, шланги, присоединительные патрубки, устройства сопряжения и т.д.

Магистральным устройством является предпочтительно вентиляционное устройство.

Магистральным оборудованием является предпочтительно вентиляционное оборудование.

В варианте с двумя устройствами установления давления возможны предпочтительно два устанавливаемых (регулируемых или управляемых) рабочих давления в картере.

Изобретение не ограничено описанным здесь устройством, а включает в себя также автомобиль, предпочтительно автомобиль промышленного назначения, в частности автобус или грузовой автомобиль, с раскрытым здесь устройством.

Кроме того, изобретение относится к способу эксплуатации, в частности для устройства, как он здесь раскрыт и/или осуществлен с раскрытым здесь устройством. Устройство включает в себя, тем самым, камеру сгорания, картер и, по меньшей мере, один, соединенный с картером маслоотделитель.

В способе эксплуатации посредством, по меньшей мере, одного устройства установления давления устанавливается разрежение в картере, чтобы целесообразно уменьшить разность давлений между картером и камерой сгорания.

Способ эксплуатации служит, в частности, для создания разрежения в картере и/или для вентиляции картера.

Другие этапы способа приведены в описании устройства, на которое дана ссылка во избежание повторений.

Сделанное здесь в отношении устройства раскрытие относится также к способу эксплуатации и, следовательно, также целесообразно заявляется.

Описанные выше варианту осуществления и признаки изобретения могут комбинироваться между собой. Другие предпочтительные варианты осуществления изобретения раскрыты в зависимых пунктах формулы или приведены в нижеследующем описании предпочтительных вариантах осуществления изобретения в сочетании с прилагаемыми чертежами, на которых изображают:

- фиг. 1: схематичный вид устройства в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения;

- фиг. 2: схематичный вид устройства в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения.

Описанные со ссылкой на чертежи варианты осуществления изобретения частично совпадают, так что схожие или идентичные детали обозначены одинаковыми ссылочными позициями, и для их пояснения дана ссылка на описание другого варианта или фигуры во избежание повторений.

На фиг. 1 изображен схематичный вид устройство V для двигателя внутреннего сгорания.

Устройство V включает в себя картер 1, магистральное устройство (вентиляционное устройство) Х и работающий на отработавших газах турбонагнетатель 7.

Турбонагнетатель 7 включает в себя, как обычно, турбину 8 и компрессор 9. Перед ним расположен воздушный фильтр 10. Поз. 20 обозначает отработавшие газы к системе для их выпуска. Поз. 21 обозначает наддувочный воздух к его охладителю (не показан).

Устройство V или двигатель внутреннего сгорания включает в себя картер 1, одну или несколько камер сгорания 4, один или несколько поршней 3, кривошипно-шатунный механизм 12, один или несколько головок 2 блоков цилиндров с одним или несколькими выпускными клапанами 5 и одним или несколькими впускными клапанами 6. Поз. 13 обозначает уровень масла в картере 1.

Магистральное устройство Х соединяет картер 1 в месте А присоединения в направлении 22.1 течения наддувочного воздуха за дроссельной заслонкой 11 магистрали 22 подачи наддувочного воздуха с этой магистралью 22. Последняя служит для подачи наддувочного воздуха в камеру сгорания 4, в частности к впускному клапану 6 или наддувочному коллектору. Поз. 21 обозначает наддувочный воздух от его охладителя (не показан) или направление течения наддувочного воздуха в его магистрали 22.

Магистральное устройство Х включает в себя маслоотделитель 16.1 и устройство 17.1 установления давления в картере (например, регулятор давления). Маслоотделитель 16.1 через присоединение 14.1 для вентиляции картера и масловозвратную магистраль 14.3, 14.4 соединен с картером 1. В масловозвратной магистрали 14.3, 14.4 расположен обратный клапан 18.2. Маслоотделитель 16.1 через магистраль 14.2 соединен с устройством 17.1 установления давления.

Кроме того, магистральное устройство Х включает в себя между устройством 17.1 установления давления и местом А присоединения обратный клапан 18.1 и/или управляемый запорный клапан 19. Поз. 14.5 обозначает магистраль между обратным клапаном 18.1 и запорным клапаном 19, тогда как поз. 14.6 - магистраль между запорным клапаном 19 и местом А присоединения. Запорный клапан 19 расположен между местом А присоединения и обратным клапаном 18.1.

Между устройством 17.1 установления давления и обратным клапаном 18.1 от предпочтительно Т-образного трубо- или шлангопровода 15 отходит снабженная обратным клапаном 18.3 вентиляционная магистраль 14.14, которая служит для соединения с вводным присоединением Е перед компрессором 9 турбонагнетателя 7, в частности между компрессором 9 и воздушным фильтром 10.

Магистраль 14.14 ведет, в частности, в двигателях с турбонаддувом к вводному присоединению Е перед компрессором 9 турбонагнетателя 7. Магистраль 14.14 открыта, когда давление после дроссельной заслонки 11 превышает давление перед компрессором 9. В этом случае обратный клапан 18.1 закрыт, или закрывается запорный клапан 19. Магистраль от устройства 17.1 установления давления через место А присоединения в магистраль 22 подачи наддувочного воздуха открыта, когда давление перед компрессором 9 превышает давление после дроссельной заслонки 11, что, в частности, происходит на холостом ходу, при низкой нагрузке или на принудительном холостом ходу двигателя внутреннего сгорания или, вообще, автомобиля. Обратный клапан 18.3 закрыт.За счет низкого давления после дроссельной заслонки 11 может быть создано высокое разрежение в картере 1. При этом давление в картере 1 посредством устройства 17.1 установления давления для регулирования разрежения в картере 1 регулируется до заданного значения. Если разрежение после дроссельной заслонки 11 превышает заданное значение, то в картере 1 устанавливается минимально давление после дроссельной заслонки 11. Если давление после дроссельной заслонки 11 превышает давление перед компрессором 9, то открытая магистраль 14.14 вызывает установление давления в картере 1 в диапазоне давления перед компрессором 9. Переключение между магистралями перед компрессором 9 (магистраль 14.14) и после дроссельной заслонки 11 (магистральное устройство Х) происходит предпочтительно за счет клапанного управления посредством самопроизвольно открывающихся и закрывающихся клапанов, целесообразно обратных клапанов. Следует упомянуть, что у двигателей без наддува магистраль 14.14 и/или клапанное управление могут отпасть.

На фиг. 2 изображено устройство в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения.

Устройство V включает в себя картер 1 и магистральное устройство Х, которые могут быть выполнены, в основном, как в предыдущем примере. Магистральное устройство Х на фиг. 2 отличается от магистрального устройства Х на фиг. 1, в частности, тем, что от него не ответвляется никакая магистраль 14.14. Вместо предпочтительно Т-образного трубо- или шлангопровода 15 находится магистраль 14.7, которая выполнена без ответвлений так, что маслоотделитель 16.2 и устройство 17.2 установления давления не соединены с вводным присоединением Е перед компрессором 9. Магистраль 14.7 соединяет устройство 17.2 установления давления с обратным клапаном 18.1.

Устройство V на фиг. 2 включает в себя магистральное оборудование (вентиляционное оборудование) Y. Магистральное оборудование Y соединяет картер 1 с вводным присоединением Е перед компрессором 9 турбонагнетателя 7.

Магистральное оборудование Y включает в себя маслоотделитель 16.3 и устройство 17.3 установления давления. Устройство 17.3 установления давления через магистраль или присоединительный патрубок 14.9 соединено с маслоотделителем 16.3. Маслоотделитель 16.3 через магистральный элемент 14.8 и содержащую обратный клапан 18.4 масловозвратную магистраль 14.10, 14.11 соединен с картером 1.

Магистральное оборудование Y содержит между устройством 17.3 установления давления и вводным присоединением Е обратный клапан 18.3. Вентиляционная магистраль 14.12 соединяет устройство 17.3 установления давления с обратным клапаном 18.3, а вентиляционная магистраль 14.13 - обратный клапан 18.3 с вводным присоединением Е.

Изображенный на фиг. 2 вариант обладает преимуществом коротких магистралей и, тем самым, быстрого срабатывания, а также двух устанавливаемых или регулируемых рабочих давлений в картере 1.

Со ссылкой на варианты на фиг. 1 и 2 устройства установления давления служат для установления разрежения в картере 1 0,1-500 мбар, предпочтительно свыше 100 или 150 мбар, чтобы уменьшить разность давлений между картером 1 и камерой сгорания 4, что вследствие этого ведет к уменьшению обратного проникновения и количества выбрасываемых частиц.

Уменьшение количества выбрасываемых частиц возникает, в частности, за счет того, что из-за уменьшения разности давлений в картере 1 и камере сгорания 4 уменьшается так называемое Reverse Blow-By, а за счет этого уменьшается, в свою очередь, проникновение масла из картера 1 в камеру сгорания 4.

Создание разрежения в картере 1 0,1-500 мбар, предпочтительно свыше 100 или 150 мбар, ограничено, в частности, критическими эксплуатационными состояниями холостой ход, низкая нагрузка и принудительный холостой ход, что достигается управляемым запорным клапаном 19.

Изобретение не ограничено описанными выше предпочтительными вариантами его осуществления. Напротив, возможно большое число модификаций, в которых также использована идея изобретения и которые поэтому подпадают под объем охраны. Кроме того, в изобретении заявлена также защита объекта и признаков зависимых пунктов формулы независимо от признаков и пунктов формулы, на которые дана ссылка.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ

1 - картер

2 - блок головок цилиндров

3 - поршень

4 - камера сгорания

5 - выпускной клапан

6 - впускной клапан

7 - работающий на отработавших газах турбонагнетатель

8 - турбина

9 - компрессор

10 - воздушный фильтр

11 - дроссельный элемент (дроссельная заслонка)

12 - кривошипно-шатунный механизм

13 - уровень масла

14.1 - присоединение или магистраль для вентиляции картера

14.2 - магистраль от маслоотделителя к устройству установления давления (регулятору давления)

14.3 - масловозвратная магистраль перед обратным клапаном

14.4 - масловозвратная магистраль к масляному поддону

14.5 - вентиляционная магистраль от обратного клапана к управляемому запорному клапану

14.6 - вентиляционная магистраль от управляемого запорного клапана к наддувочному коллектору после дроссельного элемента или в магистраль для подачи наддувочного воздуха после дроссельного элемента

14.7 - вентиляционная магистраль от устройства установления давления к обратному клапану после дроссельного элемента, в частности без ответвления

14.8 - присоединение или магистраль для вентиляции картера

14.9 - вентиляционная магистраль от маслоотделителя к устройству установления давления (регулятору давления)

14.10 - масловозвратная магистраль перед обратным клапаном

14.11 - масловозвратная магистраль к масляному поддону

14.12 - вентиляционная магистраль от устройства установления давления к обратному клапану

14.13 - вентиляционная магистраль от обратного клапана к вводному присоединению перед компрессором

14.14 - вентиляционная магистраль к вводному присоединению перед компрессором

15 - трубо- или шлангопровод с ответвлением, например Т-образный

16 - маслоотделитель

16.1 - маслоотделитель для вентиляции картера перед компрессором и/или после дроссельного элемента (11)

16.2 - маслоотделитель для вентиляции картера после дроссельного элемента (11)

16.3 - маслоотделитель для вентиляции картера перед компрессором

17 - устройство установления давления (регулятор давления) в картере

17.1 - устройство установления давления (регулятор давления) в картере при вентиляции картера перед компрессором и/или после дроссельного элемента (11)

17.2 - устройство установления давления (регулятор давления) в картере при вентиляции картера после дроссельного элемента (11)

17.3 - устройство установления давления (регулятор давления) в картере при вентиляции картера перед компрессором

18.1 - обратный клапан в вентиляционной магистрали после дроссельного элемента (11)

18.2 - обратный клапан в масловозвратной магистрали

18.3 - обратный клапан в вентиляционной магистрали перед компрессором

18.4 - обратный клапан в масловозвратной магистрали

19 - управляемый запорный клапан в вентиляционном устройстве Х

20 - отработавшие газы к системе для их выпуска

21 - наддувочный воздух к охладителю наддувочного воздуха

22 - магистраль для подачи наддувочного воздуха в камеру сгорания

22.1 - направление течения наддувочного воздуха

Х - магистральное/вентиляционное устройство (вентиляционная система) для вентиляции перед компрессором и/или после дроссельного элемента

Y - магистральное/вентиляционное устройство (вентиляционная система) для вентиляции перед компрессором

A - место присоединения (магистраль для подачи наддувочного воздуха и вентиляционное устройство Х)

E - вводное присоединение (вентиляционное устройство Y перед компрессором)

V - устройство для двигателя внутреннего сгорания.

Реферат

Изобретение относится к двигателестроению. Устройство (V) для создания разрежения в картере (1) двигателя и/или для вентиляции картера (1) содержит по меньшей мере одну камеру сгорания (4), по меньшей мере один, соединенный с картером (1), маслоотделитель (16.1) и по меньшей мере одно устройство (17.1) установления давления, выполненное с возможностью установления разрежения в картере (1) при работе таким образом, что целесообразно уменьшается разность давлений между картером (1) и камерой сгорания (4). По меньшей мере одно устройство (17.1) установления давления служит для создания разрежения в картере (1) по меньшей мере 0,1 мбар, чтобы уменьшить разность давлений между картером (1) и камерой сгорания (4). Причем картер (1) через магистральное устройство (Х) соединено в месте (А) присоединения с магистралью (22) для подачи наддувочного воздуха в камеру сгорания (4). Магистральное устройство (Х) включает в себя средство (19) управления, которое служит по меньшей мере для одного из следующего: предотвращения обратного течения воздуха в картер (1), ограничения рабочего диапазона магистрального устройства (Х) к месту (А) присоединения и/или ограничения установления разрежения в картере (1) эксплуатационным состоянием холостой ход, низкая нагрузка и/или принудительный холостой ход двигателя внутреннего сгорания. Картер (1) через магистральное устройство (Х) соединен в месте (А) присоединения с магистралью (22) для подачи наддувочного воздуха в камеру сгорания (4). Магистральное устройство (Х) включает в себя обратный клапан (18.1) между устройством (17.1) установления давления и местом (А) присоединения. Также раскрыты двигатель внутреннего сгорания, автомобиль и способ эксплуатации устройства. Технический результат заключается в уменьшении количества выбрасываемых частиц. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 2 ил.

Формула