DE1908313A1 - Brennkraftmaschinendampfrueckfuehrung - Google Patents

Description

• Brennkraftmaachinendampfrückfuhrung Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschinendampfrückführung, und richtet sich insbesondere auf eine Vorrichtung zum Reduzieren der Emission unerwUnschter Smogerzeugender Verunreinigungen mit den Auspuffgasen einer Brennkraftmaschine.
• Es ist bereits bekannt, durchgeblasene Gase au. dem Maschine gehäuse zurück in die Ansaugleitung zurückzuführen und sie dabei Bo zu behandeln, daß sich ihr Gehalt an unerwtlnsohten Schmutzkörpern verringert (USA-Patentschrift 3 092 091).
• Die Erfindung richtet sich auf eine Verbesserung solcher bekannter Systeme, welche in einer Filtervorrichtung und einem automatischen Schlammabzugsventil verkörpert wird, das auf das Ansaugvakuum anspricht Die gefilterten Gase können in die Maschinenansaugleitung durch ei v Ventilanordnung zuruckströmen, die auf das Ansaugvakuum und außerdem auf die Temperatur der Gase selbst anspricht.
• Die Zeichnungen zeigen eine bevorzugte Ausführungsmöglichkeit des Erfindungsprinzips, und zwar'in Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einer angeschlossenen Dampfrückführungsvorrichtung; Fig. 2 einen senkrechten Mittelschnitt durch die Rückfuhrungsvorrichtung nach Fig. 1; Fig. 3 einen Querschnitt längs der Linie 3-3 der Fig. 2; Fig. 4 einen Querschnitt längs der Linie 4-4 der Fig. 2; und in Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines der Einwegabzugsventile.
• Wie man allgemein aus Fig. 1 erkennt, verkörpert sich die Erfindung in einer Gasbehandlungsvorrichtung 1, die über eine geeignete Leitung 2 an ein abgedichtetes Kurbelgehäuse 3 einer üblichen Brennkraftmaschine 4 angeschlossen ist.
• Außerdem ist die Vorrichtung 1 über eine geeignete Leitung 5 an die Ansaugleitung 6 de P schine 4 angeschlossen, Ein Vergaser 7 geeigneter Bauart in der Nähe der Ansaugleitung 6 montiert.
• Die Vorrichtung 1 nimmt verschmutzte Gase aus dem Kurbelgehäuse 3 über die Leitung 2 auf, behandelt oil und gibt dann die behandelten Gase Uber die Leitung 5 weiter, aus der sie in die Ansaugleitung 6 zurUckkehren. FUr diesen Zweck enthält die Vorrichtung 1 ein zylindrisches Gehäuse 8 mit einem Boden 9 und einer entfernbaren Abschlußkappe 10.
• Ist die Abschlußkappe 10 auf ihrem Platz befestigt, dann entsteht eine geschlossene Kammer 11. -Die Leitung 2 erstreckt sich in den unteren Teil der Kammer 11 und gibt die verschmutzten Gase in diese beispielsweise über ein T-Glied 12 ab.
• Um unerwunschte Stoffe aus den Gasen in der Kammer 11 zu entfernen, sind Filtereinrichtungen vorgesehen. Für diesen Zweck ist ein im allgemeinen zylindrisches Hohlfilter 13 mit einem Boden 14 konzentrisch und im allgemeinen in der gleichen Erstreckung des Gehäuses 8 in der Kammer 11 angeordnet und läßt sich in geeigneter Weise an der oberen Kante mit der Abschlußkappe 10 abdichten. Die unter Druck aus der Leitung 2 in die Kammer 11 austretenden Gase zirkulieren unter dem Boden 14 und im zylindrischen Raum zwischen Gehäuse 8 und Filter 13, Werden jedoch schließlich durch das Filter in dessen Inneres gedrückt.
• Das Filter 13 kann aus geeignetem bekannten gasdurchlässigen Material, beispielsweise Streckmetall, Brechmetalloder Fasermaterial bestehen, und dient als Primärfilter zur Ausscheidung eines hohen Prozentsatzes unerwünschter Bestandteile der Gase.
• Diese Bestandteile kondensieren und drainieren nach unten sowohl auf der Innen- als auch Außenoberfläche der Filterwandungen und werden anschließend in der noch näher zu beschreibenden Weise entfernt.
• In Übereinstimmung mit der Erfindung sind auf das Vakuum in der Maschinenansaugleitung 6 ansprechende Ventile vorgesehen, um die gefilterten Gase durch die Leitung 5 zurückzuführen.
• Für diesen Zweck ist ein aus mehreren Kammern bestehendes, im allgemeinen einstückiges Gehäuse 15 im Filter 13 angeordnet, und an der Kappe 10 in geeigneter Weise befestigt. Das Gehäuse 15 enthält eine im allgemeinen mittig angeordnete senkrechte Ventilkammer 16, die so angeordnet ist, daß sie über die Kappe 10 mit einer Abgabeleitung 5 in Verbindung steht. Die Kammer 16 ist über einen Kanal 17 mit einer senkrechten Ablaßkammer 18 verbunden, die wiederum über einen Kanal 19 mit einer zweiten senkrechten Ventilkammer 20 in Verbindung steht.
• Die Kammer 16 ist mit einem druckempfindlichen Ventil versehen, das aus einer langgestreckten rohrförmigen Hülse 21 besteht, welches am unteren Ende durch ein Glied 22 mit einem Durchlaß 23 verschlossen ist, welcher mit dem Inneren des Filters 13 in Verbindung steht und einen Ventilsitz 24 für die Aufnahme einer Kugel 25 bildet, die durch eine Feder 26 angedrückt wird. Die Kugel 25 ist locker in der Hülse 21 montiert, um den Durchlaß des Gases zu ermöglichen.
• In ähnlicher Weise ist die Kammer 20 mit einem Suckempfindlichen Ventil ausgerüstet; das aus einer langgestreckten rohrförmigen Hülse 27 besteht, die am unteren Ende durch ein im allgemeinen hohles Glied 28 mit einem Durchlaß 29 abgeschlossen ist, der mit dem Inneren des Filters 13 in Verbindung steht Außerdem ist ein Ventilsitz 30 für eine Ventilkugel 31 vorgesehen. Anschläge, beispielsweise eine obere unterbrochene Halterungsschulter 32 hindert die Kugel 31 am Austritt aus dem Glied 28. Eine zweite Kugel 33 ist im unteren Ende der Hülse 27 angeordnet und wird mit der Kugel 31 durch eine Anordnung in Eingriff gehalten, die aus einer Vielzahl in axialer Richtung angeordneter Federn 34, 35, Federhalterungen 36, 37~und Kugeln 38, 39, 40 besteht. Die Kugeln 36 und 39 sind zwischen Feder 34 und 35 angeordnet, wahrend die Kugel 40 auf dem oberen Teil der Feder 35 sitzt. Die Kugeln 33, 38, 39 und 40 sind abdichtend gegen die Wandung der Hülse 27 montiert.
• In der Wandung der Hülse 27 sind für später noch näher zu beschreibende Zwecke mehrere Öffnungen 41 angeordnet. Wie aus der Zeichnung erkennbar, können mehr als eine Öffnung 41 in jeder Höhe der Hülse 27 angeordnet sein, wobei jede Gruppe von Öffnungen im vertikalen Abstand längs der Hülse vorgesehen ist.
• Die unterste Gruppe der Öffnungen 41 ist am unteren Endteil der Hülse 27 angeordnet und etwas oberhalb der Kugel 33, wenn sich diese in der Ventilverschlußstellung befinden. Andere Gruppen von Öffnungen 41 sind zwischen den Enden jeder Feder 34 und 35 und auch zwischen den Kugeln 38 und 39 in der Ventilverschlußstellung angeordnet.
• Bei der besonderen wiedergegebenen Ausführungsform ist das Ventil in der Kammer 16 ein Niedervakuum- oder Druckventil, welches bei Maschinenleerlauf offensteht, um behandelte Gase aus der Vorrichtung abzugeben. Das Vakuum oder der Druck, bei welchem die Ventilkugel 25 sich abhebt, lßt sich ändern durch Ersatz der Feder 26 durch eine Feder anderer Charakteristik.
• Somit hebt sich die Kugel 25 bei Leerlauf vom Sitz 24 und die Gase werden über die Kugel 25 nach oben gedrückt und gelangen durch die Kammer 16 zur Leitung 5 und von dort zurück zur Ansaugleitung 6.
• In ähnlicher Weise ist das Ventil in der Kammer 20 gin > chvakuum- oder Druckventil, welches sich oberhalb Maschinenleerlauf öffnet. Das Vakuum oder der Druck, bei welchem sich die Ventilkugel 31 abhebt, läßt sich in gleicher Weise durch Ersatz der Federn34 und 35 durch Federn anderer Charakteristiken ändern. Außerdem legt sich ein Glied 42 gegen den Oberteil der Kugel 40 und läßt sioh it vertikaler Richtung,'beispiels weise durch eine Schraube 43 in der Kappe 10 einstellen, um die Zusammendrückung der Federn 34 und 35 zu ändern.
• Wenn die Maschine im Leerlauf läuft und die Ventilkugel 25 sich abgehoben hat, dann fällt, wenn die Masohinendrossel betätigt wird, das Ansaugvakuum vorübergehend auf ca. Null ab und die Kugel 25 setzt sich auf. Dies ist jedoch nur eine vorübergehende Reaktuion,und das Vakuum nimmt dann wesentlich zu. Die Kugel 25 hebt sich wieder ab, jedoch verursacht die Verengung des Kanals 23 einen vergrößerten Druck innerhalb der Vorrichtung und die Kugel 31 wird abgehoben.
• Da das Gas an der Kugel 31 und den unterbrochenen Schultern 32 vorbeiströmen kann, hebt es die Kugel 33 an.
• Sobald sich die Kugel 33 über die unteren Öffnungen 41, die als Ventil wirken, bewegt hat, strömen die Gase nach außen in die Kammer 20 und dann durch den Kanal 19 in die Kammer 18, und nunmehr durch den Kanal 17 ins Innere der Hülse 21 und zur Leitung 5.
• Da sich die Maschine mit fortlaufendem Vollgas aufheizt, ist es tUnschenswert, den Widerstand gegen die Gasströmung durch den Ventilmechanismus für eine gegebene Größe des Ansaugvakuums zu verringern. Zu diesem Zweck erlauben die Öffnungen 41 oberhalb ir angehobenen Kugel 33 eine Zirkulation der heißen Gase in und durch die Hülse 27, wo sie unmittelbar mit Federn 34 und 35 in Berührung kommen und deren normale Festigkeitseigenschaften herabsetzen. Somit wird die Kugel 33 höher als bisher ansteigen und eventuell oberhalb des zweiten untersten Satzes von Öffnungen 41 sitzen. Die Gase können somit frei nach außen in die Kammer 20 aus den beiden untersten Sätzen von Öffnungen 41 strömen.
• Es hat sich gezeigt, daß, obwohl das Filter 13 einen hohen Prozentsatz unerwunschter Stoffe aus den Gasen entfernt, ein geringer Anteil solcher Stoffe in den gefilterten Gasen verbleibt. Einige dieser verbleibenden Stoffe neigen dazu, im Bereich des Kanals 17 auszukondensieren. Sie ziehen dann nach unten innerhalb der Kammer 18 ab und sammeln sich oberhalb eines Stopfens 44. Der Stopfen 44 kann zum Entfernen dieser Stoffe von Zeit zu Zeit von Hand abgenommen werden.
• In Ubereinstimmung mit der Erfindung sind ferner Einrichtungen zum automatischen Entfernen auskondensierter Stoffe aus der Rückführungsvorrichtung vorgesehen. Ftir diesen Zweck ist ein geeignetes biegsames Einweg-druckempfindliches Ventil 45 im Boden des Filters 13 und ein ähnliches Ventil 46 im Boden 9 des Gehäuses 8 angeordnet. Die Ventile 45 und 46 sind so angeordnet, daß der Sog oberhalb derselben zum Schließen führt, wenn die Maschine 4 arbeitet. Steht die Maschine 4 still, dann gibt es keinen Sog und die Ventile sind offen.
• Schlamm und dergleichen, der sich während des Maschinenbetriebs sammelt, sammelt sich somit oberhalb der Ventile 45 und 46, bis die Maschine abgestellt wird. Zu diesem Zeitpunkt öffnen sich die Ventile und der Schlamm zieht nach unten aus der Vorrichtung 1 ab, wo er dann gesammelt und/oder in anderer geeigneter Weise beseitigt wird. Man kann, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, andere Einweg-druckempfindliche Ventile verwenden.
• Die Rückführungsvorrichtung gemäß der Erfindung schafft ein neuartiges System zur Behandlung von Brennkraftmaschinen-Auspuffgasen zur Verringerung des Anteils an verschmutzenden Stoffen, die in die Umgebungsluft abgeblasen werden. Die Vorrichtung ist verhältnismäßig billig herzustellen und zu unterhalten, und kann praktisch an allen Brennkraftmaschinen angebaut werden. Versuche mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung an einem Motorfahrzeug haben die Ausscheidung von über 170 g (6 Unzen) Verunreinigungen auf ca. 400 km (2-50 Meilen) Fahrt ergeben. In manchen Fällen kann es wunschenswert sein9 die Kammer 16.und das zugeordnete Ventil wegzulassen, wodurch dann alle Gase durch die Öffnung 26 strömen Patentansprüche

Claims (10)

1. Patentansprüehe: 1. Zwischen dem abgedichteten Kurbelgehäuse und, der Ansaugleitung anzuschließende Vorrichtung zur Behandlung und Rückführung der Maschinenauspuffgase, g e k e n n z e i c h n e t durch ein. Gehäuse (8) mit einer ersten Kammer (11) mit Anschlußklanimer (2) an das abgedichtete Kurbelgehäuse (3) und mit einem Gasauslaß (5) zum Anschluß an die Ansaugleitung (6) und durch ein druckempfindliches Ventil (31, 33, 41) in der ersten Kammer (11), das mit dem Gasauslaß (5) verbunden ist und mit dem Gaseinlaß (2) in Verbindung steht und die Strömung der Auspuffgase zum. Auslaß (5) steuert, wobei das Ventil enthält (1) eine zweite, mit dem Auslaß (5) in Verbindung stehende Kammer (20); (2) ein erstes Ventil (31, 33, 41) zwischen der ersten Kammer (11) und der zweiten Kammer (20) und (3) ein zweites Ventil (38, 39) zwischen dem ersten Ventil (31, 33, 41) und der zweiten Kammer (20), das normalerweise geschlossen ist und die Verbindung mit dieser Kammer verhindert, sich jedoch zur Herstellung der Verbindung nach dem Öffnen des ersten-Ventils öffnen läßt.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t durch zusätzliche Ventile zwischen erster und zweiter Kammer, die auf den Gasdruck in der ersten Kammer ansprechen.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, g e k e n n z e i c h -n e t durch ein Hohlgasfilter (13) im Gehäuse (8), in dem die Ventile angeordnet sind.
4. 4, Vorrichtung nach Anspruch 2, g e k e n n z e i c h n e t durch ein Hohlgasfilter innerhalb des Gehäuses, in dem alle Ventile angeordnet sind.
5. 5. Zwischen dem abgedichteten Kurbelgehäuse und der Ansaugleitung anzuschließende Vorrichtung zur Behandlung und Rückführung der Maschinenauspuffgase, dadurch g e k e n nz e i c h n e t , daß das Ventil einer ersten Kammer mit gefilterten Gasen ausgesetzt ist, im Gehäuse zwischen den Kanälen ein Gasfilter angeordnet ist, und druckempfindliche Ventile innerhalb des Ventiles vorgesehen und an den Auslaßkanal zur Steuerung der Strömung der gefilterten Gase zu letzterem Kanal angeschlossen sind, wobei die Ventile so angeordnet sind, daß sie mit den gefilterten Gasen in Berührung kommen und auf deren Eemneratur ansprechen, um die Gasströmung durch das Ventil bei Zunahme der Temperatur der Gase zu erhöhen, wobei das einer ersten Kammer mit gefilterten Gasen ausgesetzte Ventil besteht aus (1) einer zweiten mit dem Auslaßganal in Verbindung stehenden Kammer; (2) einem ersten zwischen den Kammern angeordneten Ventil, das auf den Druck aus der ersten Kammer anspricht; (3) und einem zweiten Ventil zwischen dem ersten Ventil und der zweiten Kammer, das normalerweise geschlossen ist und die Verbindung zwischen den Kammern verhindert, edoch nach dem Öffnen des ersten Ventils zur HersteX1ang der Verbindung zu öffnen ist.
6. 6. Zwischen dem abgedichteten Kurbelgehäuse und der Ansaugleitung anzuschließende Vorriehtung zur Behandlung und Rückführung der Maschinenauspuffgase, g e k e n n s z e i c h n e t durch ein Gehäuse mit einem Gase in laßkanal und einem Gasauslaßkanal, einem Gasfilter im Gehäuse zwischen den Kanälen und einem druckempfindlichen Ventil innerhalb des Gehäuses im Anschluß mit dem Auslaßkanal zur Steuerung des Durchganges der gefilterten Gase zu diesem Kanal, wobei das Ventil so angeordnet ist, daß es von den gefilterten Gasen berührt wird und auf die Temperatur desselben anspricht und die Gasströmung durch das Ventil bei Anstieg der Gastemperatur ansteigt, wobei das Ventil enthält (1) eine zweite mit dem Auslaßkanal in Verbindung stehende Kammer; (2) eine Hülse in der zweiten Kammer, die-mit der ersten Kammer in Verbindung steht; (3) normalerweise geschlossene erste und zweite Ventile zwischen dem Inneren der Hülse und der ersten und zweiten Kammer; (4) Anordnung des ersten und zweiten Ventils relativ zueinander derart, daß sich zuerst das erste Ventil öffnet und anschließend das zweite Ventil infolge des Gasdruckes in der ersten Kammer.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, g e k e n n z e i c h n e t durch das Öffnen des ersten Ventils begrenzende Anschläge.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 6, g e k e n n z e i c h n e t durch Federn innerhalb der Hülse, die das erste und zweite Ventil in ihre normalerweise geschlossene Stellung drücken und durch die Verbindung zwischen der zweiten Kammer und den Federn herstellende Einrichtungen zur Erzeugung der Temperaturempfindlichkeit des Ventilbetriebs.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß sich Hülse und Federn vertikal erstrecken und erstes und zweites Ventil am unteren Ende der Hülse angeordnet sind, wobei die die Verbindung herstellenden Einrichtungen aus wenigstens einer Öffnung in der Wandung der Hülse oberhalb des ersten und zweiten- Ventils bestehen.
10. 10. Zwischen dem abgedichteten Kurbelgehäuse und einer Ånsaugleitung anzuschließende Vorrichtung zur Behandlung und Rückführung der Maschinenauspuffgase, g e k e n n -z e i c h n e t durch ein Gehäuse mit einem Gaseinlaß und einem Gasauslaß, ein Filter innerhalb des Gehäuses zwischen diesem Einlaß bzw. Auslaß und einem druckempfindlichen Ventil innerhalb des Gehäuses imAnschluß an den Auslaß zur Kontrolle des Durchganges der gefilierten Gase zu diesem Auslaß, das für den Kontakt mit den gefilterten Gasen angeordnet ist und auf deren Temperatur anspricht, so daß sich die Gasströmung durch das -Ventil bei Zunahme der Gastemperatur erhöht, wobei das Ventil einer ersten Kammer mit einem Inhalt an gefilterten Gasen ausgesetzt ist und enthält (i) eine zweite mit dem Auslaßkanal in Verbihdung stehende Kammer; (2) ein erstes Ventil (31) zwischen den Kammern, das im wesentlichen auf alle Druckbereiche für die Gase der ersten Kammer anspricht; (3) eine dritte Kammer (16) in Verbindung mit dem Auslaß (5) und (4) ein zweites Ventil (25) zwischen der ersten und dritten Kammer, wobei das zweite Ventil nur auf den oberen Bereich der Drucke der Gase-in der- ersten Kammer anspricht, sowie gekennzeichnet durch eine vierte Kammer (18) in Verbindung mit der zweiten und dritten Kammer und zur Aufnahme von aus den gefilterten, zum Auslaß strömenden Gasen kondensierten Materials, sowie ferner gekennzeichnet durch einen entfernbgren Abzugsstofen (44§ zwischen der vierten Kammer (18) und der ersten-Kammer (-11 ).

    L e e r s e i t e