CH683710A5

CH683710A5 - Filter zur Reduzierung schädlicher Kurbelgehäuse-Emissionen in einem Verbrennungsmotor.

Info

Publication number: CH683710A5
Application number: CH3702/92A
Authority: CH
Inventors: Theodore P Sweeten
Original assignee: Ventures Unlimited Inc
Priority date: 1991-03-25
Filing date: 1991-12-02
Publication date: 1994-04-29
Also published as: RU2084647C1; CA2106471A1; MX9201192A; EP0577613B1; AU658606B2; NO933380D0; NO180554B; CN1065320A; DE69127981T2; FI934204A0; US5113836A; CA2106471C; DE69127981D1; FI105228B; ATE159321T1; DK0577613T3; WO1992016724A1; NO933380L; NO180554C; HK1004636A1

Description

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Beschreibung

TECHNISCHES GEBIET

Das Gebiet der vorliegenden Erfindung ist der Schutz vor Luftverschmutzung durch schädliche Kurbelgehäuse-Emissionen aus dem Verbrennungsmotor, und sie bezieht sich insbesondere auf eine Filtervorrichtung zur Reduzierung dieser Emissionen.

STAND DER TECHNIK

Im Kurbelgehäuse des Verbrennungsmotors befinden sich Schadstoffe. Diese Schadstoffe werden durch durchblasende Gase aus dem Verbrennungsraum und die Drehbewegung der im Kurbelgehäuse drehenden Kurbelwelle verursacht. Früher wurden diese schädlichen Emissionen über ein Ansaugrohr für Kurbelgehäusebelüftung ins Freie gelassen oder durch ein Kurbelgehäuseentlüftungsventil in den Verbrennungsraum des Motors zurückgeführt.

Mit mehreren Erfindungen wurde mit unterschiedlichem Erfolg versucht, schädliche Kurbelgehäuse-Emissionen zu reduzieren. Frühere Erfindungen auf diesem Gebiet sind in Patentschriften Nr. 3 450 114, 3 463 132, 3 779 221, 4 089 309, 4 167 164 und 4 370 971 veröffentlicht. Diese Erfindungen haben entweder eine Entlüftung an die Atmosphäre, einen Behälter zum Sammeln schädlicher Emissionen oder in vielen Fällen eine Kombination von beiden gemein.

Im Stand der Technik werden im allgemeinen zum Filtern oder Trennen schädlicher Kurbelgehäu-se-Emissionen eines oder beider dieser Teile verwendet. Die Verwendung solcher Komponenten ist aus mindestens zwei Gründen problematisch.

Durch Entlüftung an die Atmosphäre kann Luft in den Verbrennungsraum gezogen werden. Dies hat nachteilige Auswirkungen auf computergesteuerte Kraftfahrzeuge. Computergesteuerte Fahrzeuge sind so ausgelegt, dass Luft nur über den Ansaugkrümmer in den Verbrennungsraum gelangen kann. Die California Air Resources Board (kalifornische Behörde zum Schutz vor Luftverschmutzung) erteilt keine Genehmigung für die Venwendung von der in Patentschrift Nr. 4 370 971 dargestellten Entlüftung bei Kraftfahrzeugen, die entweder mit einem Dreiwegekatalysator oder Oxidationskatalysator ausgestattet sind. Siehe California Air Resources Board Verfügung Nr. D-69-4. In Kalifornien ist der Verkauf dieses Produktes nur dann erlaubt, wenn die Entlüftung an die Atmosphäre verschlossen ist.

Auch ein Sammelraum, der getrennte feste und flüssige Anteile der Kurbelgehäuse-Emissionen aus dem Kurbelgehäuse lagert, ist aufgrund der Entstehung eines giftigen Abfallproduktes nicht wünschenswert. Ausserdem muss dieses giftige Abfallprodukt dann entsorgt werden, wodurch für den Verbraucher unnötige und lästige Probleme entstehen.

Die vorliegende Erfindung soll die Emissionen ohne einen Sammelraum reduzieren, so dass sich kein giftiges Abfallprodukt ansammeln kann. Dies wird mit Hilfe eines einzigartigen Filtersystems erreicht, das das Filtermaterial durch Luftkammern trennt und das Zurückfliessen der schweren Kohlenwasserstoffe in den Verbrennungsraum ermöglicht. Die vorliegende Erfindung stellt gegenüber früheren Erfindungen eine Verbesserung dar, denn es wird eine vollständigere Filtration der schwereren unverbrennbaren Kohlenwasserstoffe ohne die Verwendung einer Entlüftung an die Atmosphäre oder eines Sammelgefässes zum Lagern des flüssigen Anteils der Kurbelgehäuse-Emissionen erreicht.

Aufgabe dieser Erfindung ist die Bereitstellung einer Immissionsschutzvorrichtung zur Reduzierung schädlicher Kurbelgehäuse-Emissionen aus dem Verbrennungsmotor.

Ausserdem ist es Aufgabe dieser Erfindung, eine Vorrichtung bereitzustellen, die an verschiedene Verbrennungsmotoren angepasst werden kann.

Weiterhin ist es Aufgabe dieser Erfindung, eine Immissionsschutzvorrichtung bereitzustellen, die leicht installiert und wirtschaftlich verwendet werden kann und zum störungsfreien Betrieb keiner Wartung bedarf, durch ein spezielles Filtersystem, das noch nicht bei einem Verbrennungsmotor zum Trennen schädlicher Kurbelgehäuse-Emissionen verwendet wurde.

Eine zusätzliche Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, die Entstehung eines giftigen Abfallproduktes zu verhindern, das durch andere Vorrichtungen entsteht, die einen Sammelraum zum Lagern getrennter durchblasender Gase verwenden.

Des weiteren ist es Aufgabe dieser Erfindung, zur Unterstützung der Trennung der durchblasenden Gase eine Filter-/Trennvorrichtung ohne Entlüftung an die Atmosphäre bereitzustellen.

Weiterhin ist es Aufgabe dieser Erfindung, einen Filter mit gezielt steuerbarer Durchflussregulierung bereitzustellen.

Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung ist die Bereitstellung eines Filters, der aufgrund seiner gezielt steuerbaren Durchflussregulierung individuell bei Motoren unterschiedlicher Grösse verwendet werden kann.

Die in der folgenden Beschreibung beschriebene und in den beigefügten Zeichnungen veranschaulichte Ausführung umfasst neben den oben beschriebenen noch weitere Aufgaben.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Zur Erzielung der gewünschten Aufgaben der gegenwärtigen Erfindung entsprechend ihrer bevorzugten Ausführung, wird, kurz gefasst, eine Filtervorrichtung mit einem Gehäuse, einem Einlass zu dem Gehäuse zum Aufnehmen von Kurbelgehäuse-Emissionen und Filtermaterial bereitgestellt. Mit dem Filter kann zwar ein auf die Grösse des Motors zugeschnittenes Kurbelgehäuseentlüftungsventil verwendet werden, in der bevorzugten Ausführung jedoch weist das Gehäuse eine Regulierungsvorrichtung zur gezielten Steuerung des Austritts der Emissionen aus dem Gehäuse auf, und ein Kurbelgehäuseentlüftungsventil ist überflüssig.

Das Filtermaterial kann entweder ein Gemisch aus Kieselgel und Kohleteilchen, Kieselgel alleine,

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Kohleteilchen alleine, oder Quarzkügelchen sein. Dieses Material kann mit Öl oder einem Ölzusatz-Produkt wie STP, Energy Release oder Morey's Stabilizer überzogen sein.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die oben beschriebenen und spezielleren Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden den Fachleuten aus den folgenden ausführlichen Beschreibungen der bevorzugten Ausführungen der Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen schnell deutlich werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der Erfindung;

Fig. 2 eine Schnittansicht der Ausführung der Erfindung in Fig. 1 senkrecht durch die Mitte der in Fig. 1 dargestellten alternativen Ausführung der Erfindung;

Fig. 3 eine Seitenansicht einer alternativen Ausführung der Erfindung in Fig. 1 ;

Fig. 4 eine auseinandergezogene Darstellung der Erfindung in Fig. 3;

Fig. 5 eine Seitenansicht einer weiteren alternativen Ausführung der Erfindung;

Fig. 6 eine Schnittansicht der alternativen Ausführung der Erfindung in Fig. 5; und

Fig. 7 eine auseinandergezogene Darstellung der alternativen Ausführung der Erfindung in Fig. 6.

BESTER WEG ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

Da je nach Verwendungsanforderungen zahlreiche Ausführungsformen des Kurbelgehäusefilters dieser Erfindung möglich sind, wurde eine beträchtliche Anzahl von hier gezeigten und beschriebenen Ausführungen hergestellt und getestet, und alle haben mit hervorragenden Ergebnissen bei der Reduzierung schädlicher Emissionen abgeschnitten.

Eine Ausführung der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 1 dargestellt und mit der Bezugszahl 20 gekennzeichnet. Eine Schnittansicht des Filters 20 ist in Fig. 2 dargestellt und wird im folgenden ausführlich diskutiert werden. Der in Fig. 1 dargestellte Kurbelgehäuseenlüftungsfilter wird in Verbindung mit einem Verbrennungsmotor (nicht dargestellt) verwendet.

Der Inhalt der Erfindung ist in zwei Gehäusen, dem oberen Gehäuse 25 und dem unteren Gehäuse 29, untergebracht. In der gezeigten Ausführung sind das Gehäuse 25 und Gehäuse 29 mit dem oberen Gehäuseflansch 22 und unteren Gehäuseflansch 31 in einer Presspassung zusammengefügt. Diese Presspassverbindung kann durch die Verwendung von Klebstoff oder Schweiss- oder Schmelzverfahren noch weiter gefestigt werden.

Das Einlassgehäuse 32 ist mit dem Kurbelgehäuse entweder direkt oder über einen Schlauch verbunden, so dass schädliche Kurbelgehäuse-Emis-sionen durch die Öffnung 24 in den Filter eintreten können. Der Auslass 27 weist eine Öffnung 28 auf, so dass die gefilterten Gase bei einem Kraftfahrzeug über die Kurbelgehäuseleitung oder den Einlasskrümmer bei einem Dieselmotor zum Verbrennungsraum weitergeleitet werden können. Wie dargestellt, weist Auslass 27 des weiteren Rippen auf, um die Kurbelgehäuseleitung oder den Einlasskrümmer festzuhalten.

Der Einlass 32 ist passend zum Kurbelgehäuse-auslass eines Verbrennungsmotors ausgelegt. Das Gehäuse des Einlasses 32 ist mit dem Gehäuse 29 in einer Presspassung zusammengefügt.

Wie zuvor ist die abgefaste Fläche 23 genau über dem Einlass 32 angeordnet, damit die schwereren Kohlenwasserstoffe zurück in das Kurbelgehäuse fliessen können. Das Sieb 26a ist am oberen Ende der abgefasten Fläche 23 angeordnet und enthält eine Anordnung von adsorbierenden Quarzteilchen 21 zum Herausfiltern schwerer Kohlenwasserstoffe. Die Quarzteilchen 21 bestehen typisch aus Siliziumdioxid. Es hat sich herausgestellt, dass die Wirksamkeit der Quarzteilchen 21 wesentlich erhöht wird, wenn man sie mit einem ölanreichernden Produkt, wie beispielsweise STP, Morey's Stabilizer oder Energy Release, tränkt. Als Alternative können Kieselgel, Kohleteilchen oder eine Kombination von beiden als Filtermaterial verwendet werden.

Das Sieb 26b ist oben auf den Quarzteilchen 21 angeordnet, um sie dort festzuhalten. Die Siebe 26a und 26b können je nach Produktionsanforderungen entweder aus Plastik, rostfreiem Stahl oder einer Kombination von beiden hergestellt sein.

Wie in Fig. 2 dargestellt, ist es auch möglich, ein in heutigen Benzinmotoren weitverbreitetes Standard-Kurbelgehäuseentlüftungsventil in diesen Filter einzubauen, um die Installation der Einheit weiter zu vereinfachen. Die Feder 39 und das als Kurbelgehäuseentlüftungsventil fungierende Ventil 38 sind im Einlass 32 untergebracht. Die Unterlegscheibe 40 wird dazu verwendet, das Ventil 38 in geschlossener Stellung zu halten. Für Fachleute wird es offensichtlich sein, dass bei Fahrzeugen mit einem Kurbelgehäuseentlüftungsventil oder bei Fahrzeugen, die kein Kurbelgehäuseentlüftungsventil benötigen, die Unterlegscheibe 40, Feder 39 und das Ventil 38 weggelassen werden können.

Die Fig. 3 und 4 stellen noch eine weitere alternative Ausführung dar. Diese alternative Ausführung ist der letzten sehr ähnlich, nur dass diese ein Me-tallgehäuse aufweist.

Die Gehäuse 25a und 29a sind aufgrund ihres Metallgehäuses in einer Schraubverbindung zusammengefügt. Des weiteren ist der Auslass 47 mit der Öffnung 48 mit dem Auslassanschlussstück 46 verbunden. Das Auslassanschlussstück 46 ist mittels eines Verbindungsstückes 42 mit dem Gehäuse 25a verbunden.

Ein weiteres wesentliches Merkmal, das in die vorhergehenden Ausführungen integriert werden könnte, ist die Schulter 37 des Einlassgehäuses 32a. Dank der Schulter 37 kann das Einlassgehäuse 32a in vorbestimmter Tiefe eingesetzt werden, wodurch der Strömungsdurchgang reguliert wird.

In Fig. 5 ist eine weitere alternative Ausführung der Erfindung dargestellt. Ähnlich den in Fig. 1 und 3 dargestellten Ausführungen, umfasst diese Ausführung eine Luftregulierschraube 52.

Fig. 6 ist eine Schnittansicht der in Fig. 5 darge5

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stellten Ausführung und veranschaulicht besser die Luftregulierschraube 52 und das Ventil 54 als weiteres geändertes Merkmal. Durch Drehen der Luftregulierschraube 52 im Uhrzeigersinn gegen das Gewinde 62 im Gehäuse würde sie sich nach innen bewegen und dadurch den Durchfluss durch den Auslass 56 variierbar begrenzen. Durch Drehen der Luftregulierschraube 52 entgegen dem Uhrzeigersinn gegen das Gewinde 62 im Gehäuse würde sich die Luftregulierschraube 52 nach aussen bewegen und dadurch den Durchfluss durch den Auslass 56 bis auf einen Nennwert erhöhen. Dadurch, dass der Filter 50 den Durchfluss innerhalb eines Bereiches erhöhen oder verringern kann, ist er zum Einsatz bei Motoren unterschiedlicher Grösse einstellbar.

Das Ventil 54 ist analog zum Kurbelgehäuseentlüftungsventil 38 in Fig. 4 ausgebildet, ist jedoch verkürzt worden. Solch ein Ventil 54 reguliert zwar nicht den Durchfluss wie Ventil 38, es erfüllt aber dennoch die Funktion, durch leichte Schabwirkung der Nasen 60 die Fläche 58 von Filtrierrückstand zu reinigen.

Fig. 7 zeigt eine auseinandergezogene Darstellung der Ausführung 50. Die Auslassanordnung 70 weist einen Mantel 64 mit Bund 66 auf. Der Bund 66 ist mit dem Manteloberteil 72 des Filters in Presspassung zusammengefügt. Für Fachleute sollte es offensichtlich sein, dass, abgesehen von den hierin beschriebenen Unterschieden, der Filter 50 in bezug auf andere Aspekte analog zu der in Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführung ausgelegt ist.

In der in Fig. 1-4 gezeigten Ausführung werden die Kurbelgehäuse-Emissionen durch ein Vakuum am Kurbeigehäuseentlüftungsventil 38 vorbei in den Einlass 32 gezogen, wo sie auf mit Ölzusatz überzogene Quarzteilchen 21 treffen. Dieser Überzug überbrückt die Lücken zwischen den Quarzkügelchen. Als Alternative können Kieselgel, Kohleteilchen oder eine Kombination von beiden als Filtermaterial 21 verwendet werden.

Dieser Überzug bildet eine schleimhautartige Membransperre zwischen den Lücken im Filtermaterial 21. Diese Membran lässt keine Flüssigkeit und keine Festkörper in den Verbrennungsraum durch. Nur saubere, brennbare Gase können den Filter passieren. Jedesmal, wenn der Motor abgestellt wird, fliessen die Flüssiganteile der Kurbelgehäuse-Emissionen in das Kurbelgehäuse zurück, wodurch sich ein Gefäss zum Sammeln der Flüssigkeiten erübrigt.

In der in Fig. 5-7 dargestellten alternativen Ausführung ist die Luftregulierschraube 52 eingebaut. Der Betrieb dieser Ausführung verläuft analog zu dem der anderen. Das Kurbeigehäuseentlüftungsventil kann weggelassen werden, denn der Durchfluss lässt sich mit der Luftregulierschraube 52 steuern.

Es wird Fachleuten nicht schwerfallen, sich verschiedene Änderungen und Modifikationen der hier zum Zwecke der Veranschaulichung ausgewählten Ausführungen vorzustellen. Insoweit solche Variationen und Modifikationen nicht vom Geist der Erfindung abweichen, sollen sie in den Rahmen der Erfindung miteinbezogen werden, der nur durch faire

Interpretation der folgenden Ansprüche bestimmt werden kann.

Nach der vollständigen Beschreibung und Offenbarung der vorliegenden Erfindung und ihrer alternativen bevorzugten Ausführungen in so klarer und prägnanter Weise, dass es Fachleuten ermöglicht wird, sie zu verstehen und in die Praxis umzusetzen, folgen nun die Ansprüche der Erfindung.

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Trennen von Emissionen in Verbindung mit einer mit einem Verbrennungsmotor verbundenen Kurbelgehäuseentlüftung, wobei besagte Vorrichtung folgendes umfasst: ein Gehäuse, einen Einlass zur Aufnahme von Kurbelgehäuse-Emissionen, Filtermaterial und eine Regulierungsvorrichtung zur gezielten Steuerung des Austritts von besagten Emissionen aus besagtem Gehäuse.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der besagtes Filtermaterial mit Öl überzogen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der besagtes Filtermaterial mit einem Ölzusatzprodukt überzogen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der als besagtes Filtermaterial ein Gemisch aus Kieselgel und Kohleteilchen verwendet wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der als besagtes Filtermaterial Kieselgel verwendet wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der als besagtes Filtermaterial Kohleteilchen verwendet werden.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der als besagtes Filtermaterial Quarzkügelchen verwendet werden.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der besagte Regulierungsvorrichtung ein Glied umfasst, das in das Gehäuse eingeschraubt und so positioniert ist, dass der aus besagtem Gehäuse austretende Emissionsfluss gehemmt wird.

9. Vorrichtung zum Trennen von Emissionen in Verbindung mit einer mit einem Verbrennungsmotor verbundenen Kurbelgehäuseentlüftung, wobei besagte Vorrichtung folgendes umfasst: ein Gehäuse, einen Einlass zur Aufnahme von Kurbelgehäuse-Emissionen und mit einer viskosen Flüssigkeit überzogenes Filtermaterial.

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