ITTO20000184A1

ITTO20000184A1 - ENDOTHERMAL ENGINE PROVIDED WITH A BLOW-BY GAS PURIFICATION DEVICE.

Info

Publication number: ITTO20000184A1
Application number: IT2000TO000184A
Authority: IT
Inventors: Ernst Lutz; Giancarlo Dellora
Original assignee: Iveco Fiat
Priority date: 2000-02-25
Filing date: 2000-02-25
Publication date: 2001-08-25
Also published as: ITTO20000184A0; IT1319917B1

Description

D E S C R I Z I O N E DESCRIPTION

del brevetto per invenzione industriale of the patent for industrial invention

La presente invenzione è relativa ad un motore endotermico provvisto di un dispositivo di depurazione dei gas di blow-by. The present invention relates to an internal combustion engine equipped with a blow-by gas purification device.

Come è noto, i motori endotermici sono provvisti di un circuito di sfiato del basamento atto a scaricare all'esterno del basamento stesso i gas cosiddetti di "blow-by" , cioè dei gas che trafilano dai cilindri nel basamento attraverso i segmenti dei pistoni. Lo sfiato è necessario sia per impedire l'aumento della pressione all'interno del basamento, sia per compensare le variazioni di volume dovute al moto dei pistoni. As is known, endothermic engines are provided with a crankcase breather circuit designed to discharge the so-called "blow-by" gases, ie gases which seep from the cylinders into the crankcase through the piston segments, outside the crankcase. The vent is necessary both to prevent the pressure increase inside the crankcase and to compensate for the volume variations due to the motion of the pistons.

I gas di blow-by contengono particelle di olio finemente nebulizzate, nonché particelle di incombusti di natura carboniosa (particolato) aventi dimensioni dell'ordine di qualche μιη, tipicamente comprese tra 5 e 8 μm . The blow-by gases contain finely atomized oil particles, as well as particles of unburnt carbonaceous nature (particulate matter) having dimensions of the order of a few μιη, typically between 5 and 8 μm.

Il circuito di sfiato è in qualche caso di tipo aperto, cioè scarica i gas di blow-by nell'ambiente; in questo caso, l'olio ed il pàrticolato devono essere separati dai gas per evidenti ragioni di tutela dell'ambiente e della salute (il particolato ha effetti cancerogeni) . The vent circuit is in some cases of the open type, ie it discharges the blow-by gases into the environment; in this case, the oil and the particulate must be separated from the gases for obvious reasons of environmental and health protection (the particulate has carcinogenic effects).

Più frequentemente, anche per ragioni normative, il circuito di sfiato è di.tipo chiuso e ricircola i gas di blow-by all'aspirazione del motore, per assicurare la completa combustione del particolato. Anche in questo caso, tuttavia, si presenta il problema di separare l'olio ed il particolato; infatti, l'olio ed il particolato tendono a formare sedimenti resinosi sui componenti che i gas attraversano prima di raggiungere i cilindri (in particolare sulle valvole e, per i motori sovralimentati, nel compressore e nell 'intercooler, ove riducono fortemente lo scambio termico) , compromettendo il buon funzionamento di tali componenti. Inoltre, nelle vetture catalizzate, la combustione dell'olio motore eventualmente ricircolato all'aspirazione ha effetti dannosi sulla marmitta catalitica e sulla sonda lambda. More frequently, also for regulatory reasons, the breather circuit is of the closed type and recirculates the blow-by gases at the engine intake, to ensure complete combustion of the particulate. Even in this case, however, there is the problem of separating the oil and the particulate; in fact, oil and particulate matter tend to form resinous sediments on the components that the gases pass through before reaching the cylinders (in particular on the valves and, for supercharged engines, in the compressor and in the intercooler, where they strongly reduce the heat exchange) , compromising the proper functioning of these components. Furthermore, in catalyzed cars, the combustion of the engine oil that is eventually recirculated to the intake has harmful effects on the catalytic converter and on the lambda probe.

Sono pertanto stati proposti dispositivi depuratori di vario tipo, ciascuno dei quali presenta però degli inconvenienti. Various types of purifying devices have therefore been proposed, each of which however has drawbacks.

Ad esempio, sono noti separatori ad urto in cui il flusso di gas interagisce con pareti che ne provocano brusche variazioni di direzione; separatori di questo tipo sono però poco efficaci per la separazione del particolato, in quanto le dimensioni medie del particolato sono troppo piccole, e presentano un ingombro elevato. Anche l'impiego di elementi filtranti di tipo convenzionale si è rivelato insoddisfacente in quanto, se dotati di un potere di ritenzione sufficiente alla separazione del particolato, la perdita di carico attraverso gli elementi stessi è elevata e, inoltre, gli elementi sono soggetti ad un rapido intasamento. Inoltre, la funzionalità dei filtri convenzionali può essere compromessa da spruzzi d'olio che possono verificarsi all'interno del motore. For example, impact separators are known in which the gas flow interacts with walls which cause abrupt changes in direction; However, separators of this type are not very effective for the separation of the particulate, since the average dimensions of the particulate are too small, and have a large footprint. The use of conventional filter elements has also proved unsatisfactory as, if equipped with sufficient retention capacity to separate the particulate, the pressure drop across the elements is high and, moreover, the elements are subject to a rapid clogging. In addition, the functionality of conventional filters can be compromised by oil splashes that can occur inside the engine.

Scopo della presente invenzione è la realizzazione di un motore endotermico provvisto di un dispositivo di depurazione dei gas di sfiato del basamento del motore stesso, il quale sia privo degli inconvenienti connessi con i dispositivi depuratori noti e sopra specificati. The object of the present invention is to provide an internal combustion engine equipped with a purification device for the exhaust gases of the crankcase of the engine itself, which is free of the drawbacks connected with the known and specified purifying devices.

Il suddetto scopo è raggiunto dalla presente invenzione, la quale è relativa a un motore endotermico provvisto di un dispositivo di depurazione dei gas di blow-by, il dispositivo comprendendo un filtro avente un ingresso comunicante con l'interno del motore, un'uscita comunicante con un condotto atto a convogliare i detti gas di blow-by depurati, e un elemento filtrante interposto fra il detto ingresso e la detta uscita; il detto motore essendo caratterizzato dal fatto che il detto filtro è fissato ad un organo rotante del motore stesso. The aforesaid object is achieved by the present invention, which relates to an internal combustion engine equipped with a blow-by gas purification device, the device comprising a filter having an inlet communicating with the inside of the engine, an outlet communicating with a duct suitable for conveying said purified blow-by gases, and a filtering element interposed between said inlet and said outlet; the said motor being characterized in that the said filter is fixed to a rotating member of the motor itself.

Ulteriori caratteristiche della presente invenzione appariranno chiare dalla descrizione che segue di due esempi non limitativi di attuazione, con riferimento alle figure allegate, in cui: Further characteristics of the present invention will become clear from the following description of two non-limiting examples of implementation, with reference to the attached figures, in which:

la figura 1 è una vista laterale e in parziale sezione di una preferita forma di realizzazione del motore realizzato secondo la presente invenzione,· Figure 1 is a side and partial section view of a preferred embodiment of the engine made according to the present invention,

la figura 2 è una sezione in scala ingrandita di un dispositivo di depurazione dei gas di blow-by del motore di figura 1; e Figure 2 is a section on an enlarged scale of a blow-by gas purification device of the engine of Figure 1; And

la figura 3 illustra una seconda forma di attuazione del dispositivo di figura 2. Figure 3 illustrates a second embodiment of the device of Figure 2.

Con riferimento alla figura 1, è indicato con 1 un motore endotermico comprendente un basamento 2 definente una pluralità di cilindri 3, una testa 4, ed una coppa 5 fissata inferiormente al basamento 2 ed atta a contenere olio lubrificante. With reference to Figure 1, 1 indicates an endothermic engine comprising a crankcase 2 defining a plurality of cylinders 3, a head 4, and a sump 5 fixed below the crankcase 2 and able to contain lubricating oil.

Il motore 1 comprende inoltre, in modo noto, un albero motore 7, un albero a camme 8 atto a comandare il movimento di una pluralità di valvole 9, ed un gruppo di trasmissione 6 a ingranaggi per trasmettere il moto rotatorio dall'albero motore 7 all'albero a camme 8. In particolare, il gruppo di trasmissione 6 comprende una ruota 10 dentata calettata su una estremità dell'albero a camme 8/ The engine 1 also comprises, in a known way, a crankshaft 7, a camshaft 8 adapted to control the movement of a plurality of valves 9, and a gear transmission assembly 6 to transmit the rotary motion from the crankshaft 7 to the camshaft 8. In particular, the transmission assembly 6 comprises a toothed wheel 10 keyed on one end of the camshaft 8 /

Il motore 1 comprende, inoltre, un dispositivo di depurazione 11 dei gas di blow-by comprendente un filtro 12 di forma anulare, di asse A coincidente con l'asse dell'albero a camme 8, il quale è fissato su una faccia IOa esterna della ruota dentata 10, in maniera tale da ruotare con una velocità angolare pari alla velocità angolare dell'albero a camme 8. The engine 1 also comprises a blow-by gas purification device 11 comprising an annular filter 12, of axis A coinciding with the axis of the camshaft 8, which is fixed on an external face 10a of the toothed wheel 10, in such a way as to rotate with an angular velocity equal to the angular velocity of the camshaft 8.

Con riferimento alla figura 2, il filtro 12 comprende un elemento filtrante 13 di materiale filtrante di forma anulare a sezione rettangolare, ed un involucro 14 costituito da una coppia di pareti di base 15,16 anulari piane che delimitano assialmente l'elemento filtrante 13, ed una parete laterale 17 cilindrica di contenimento, permeabile ai gas e convenientemente costituita da una griglia o rete metallica, la quale definisce un ingresso del filtro 12. La parete di base 16, disposta da parte opposta dell'elemento filtrante 13 rispetto alla ruota 10, è provvista di un'apertura 28 assiale definente un'uscita del filtro 12. With reference to Figure 2, the filter 12 comprises a filtering element 13 of filtering material of annular shape with a rectangular section, and a casing 14 consisting of a pair of flat annular base walls 15,16 which axially delimit the filtering element 13, and a cylindrical containment side wall 17, permeable to gases and conveniently constituted by a grid or metal mesh, which defines an inlet of the filter 12. The base wall 16, arranged on the opposite side of the filter element 13 with respect to the wheel 10 , is provided with an axial opening 28 defining an outlet of the filter 12.

Il filtro 12 è fissato alla ruota 10 mediante una pluralità di viti 18, le quali sono montate attraverso boccole 19 interposte fra le pareti di base 15, 16 e facenti parte dell'involucro 14. The filter 12 is fixed to the wheel 10 by means of a plurality of screws 18, which are mounted through bushings 19 interposed between the base walls 15, 16 and forming part of the casing 14.

Il dispositivo 11 è chiuso frontalmente da un coperchio 20, costituito dal carter di protezione del gruppo di trasmissione 6, il quale presenta un'apertura 21 affacciata all'apertura 28. Sul coperchio 20 è fissata un'estremità 22 di un condotto 23 di sfiato dei gas di blow-by, comunicante con le aperture 21 e 28, e convenientemente collegato all'aspirazione del motore. The device 11 is closed at the front by a cover 20, consisting of the protective casing of the transmission unit 6, which has an opening 21 facing the opening 28. An end 22 of a vent duct 23 is fixed on the cover 20. of the blow-by gases, communicating with the openings 21 and 28, and conveniently connected to the engine intake.

Tra il coperchio 20 ed il filtro 12 è interposta una guarnizione 24 atta ad impedire l'accesso diretto dei gas di blow-by all'apertura 21. La guarnizione 24 è una guarnizione anulare a labbro alloggiata in una sede 25 del coperchio 20 circondante l'apertura 21, e striscia contro un bordo interno della parete di base 16 circondante l'apertura 28. Between the cover 20 and the filter 12 a gasket 24 is interposed to prevent the direct access of the blow-by gases to the opening 21. The gasket 24 is an annular lip gasket housed in a seat 25 of the cover 20 surrounding the opening 21, and crawls against an inner edge of the base wall 16 surrounding the opening 28.

Fra il filtro 12 e la ruota dentata 10 è dispositivo il. Il dispositivo 27 differisce dal dispositivo 11 sostanzialmente per il fatto che la ruota fonica 25 non è un componente autonomo rispetto al filtro 12, ma è costituita da una delle pareti di base del filtro stesso. Between the filter 12 and the toothed wheel 10 there is a device il. The device 27 differs from the device 11 substantially in that the phonic wheel 25 is not an independent component with respect to the filter 12, but is constituted by one of the base walls of the filter itself.

Da un esame delle caratteristiche del motore l e, in particolare, dei dispositivi di depurazione il e 27 realizzati secondo i dettami della presente invenzione sono evidenti i vantaggi che essa consente di ottenere. From an examination of the characteristics of the engine 1 and, in particular, of the purification devices 11 and 27 made according to the dictates of the present invention, the advantages that it allows to be obtained are evident.

L'impiego di un filtro 12 rotante consente di separare l'olio ed il particolato dal flusso di gas di blow-by in modo efficace e con perdite di carico ridotte per il fatto che il filtro è autopulente e quindi non viene intasato dalle impurità intercettate. Tale capacità di autopulizia del filtro non viene compromessa neppure nel caso in cui esso venga investito da abbondanti proiezioni di olio. La soluzione è inoltre particolarmente semplice, economica e di ingombro ridotto. The use of a rotating filter 12 allows the oil and particulate matter to be separated from the blow-by gas flow effectively and with reduced pressure drops due to the fact that the filter is self-cleaning and therefore is not clogged by intercepted impurities. . This self-cleaning capacity of the filter is not compromised even if it is hit by abundant oil projections. The solution is also particularly simple, economical and compact.

Risulta, infine, chiaro che al motore endotermico oggetto dell'invenzione possono essere apportate modifiche e varianti che non escono dall'ambito delle rivendicazioni . Finally, it is clear that modifications and variations may be made to the internal combustion engine object of the invention which do not depart from the scope of the claims.

Per esempio, il dispositivo di depurazione può interposta, una ruòta fonica 26, la quale è rigidamente collegata alla ruota 10 dalle viti 18. Alla ruota fonica è associato un sensore, non illustrato, per il rilevamento della velocità di rotazione della ruota stessa e quindi dell'albero a camme 8. For example, the purification device can interpose a phonic wheel 26, which is rigidly connected to the wheel 10 by the screws 18. A sensor, not illustrated, is associated with the phonic wheel, for detecting the speed of rotation of the wheel itself and therefore camshaft 8.

In uso, i gas di blow-by presenti nel basamento 2 attraversano radialmente il filtro 12 dall'esterno all'interno, come indicato dalle frecce in figura 2, per effetto della differenza di pressione esistente fra l'interno del motore 1 ed il condotto 23 collegato all'aspirazione. L'elemento filtrante 13 trattiene le impurità (olio e particolato), ed i gas depurati vengono ricircolati, attraverso il condotto 23, all'aspirazione del motore. In use, the blow-by gases present in the crankcase 2 radially pass through the filter 12 from the outside to the inside, as indicated by the arrows in figure 2, due to the pressure difference existing between the inside of the engine 1 and the duct. 23 connected to the suction. The filter element 13 retains the impurities (oil and particulate matter), and the purified gases are recirculated, through the duct 23, to the intake of the engine.

Poiché il filtro 12 è rotante, le impurità trattenute dall'elemento filtrante 13 sono soggette ad una forza centrifuga proporzionale alla loro massa, e tendono pertanto ad essere proiettate dal filtro 12 verso l'interno del motore, con il conseguente effetto di auto-pulizia dello strato 13 di materiale filtrante. Since the filter 12 is rotating, the impurities retained by the filtering element 13 are subjected to a centrifugal force proportional to their mass, and therefore tend to be projected by the filter 12 towards the inside of the engine, with the consequent self-cleaning effect. of the layer 13 of filtering material.

Con riferimento alla figura 3, viene illustrato un dispositivo di depurazione 27 le cui parti identiche al dispositivo 11 descritto verranno indicate con la medesima numerazione utilizzata nella descrizione del essere collegato a qualsiasi altro elemento rotante del motore . With reference to Figure 3, a purification device 27 is illustrated, the parts of which identical to the device 11 described will be indicated with the same numbering used in the description of being connected to any other rotating element of the engine.

Claims

R I V E N D I C A Z I O N I 1. Endothermic engine (1) provided with a blow-by gas purification device (11, 27), the device (11, 27) comprising a filter (12) having an inlet (17) communicating with the inside of the motor (1), an outlet (28) communicating with a conduit (23) adapted to convey said purified blow-by gases, and a filter element (13) interposed between said inlet (17) and said outlet ( 28); the said motor (1) being characterized in that the said filter (12) is fixed to a rotating member (10) of the motor (1) itself.

2. Motor according to claim 1, characterized in that said filter element (13) is annular in shape and is coaxial to said rotating member (10).

3. Engine according to claim 2, characterized in that the said filter element (13) is crossed by the said blow-by gases radially from the outside towards the inside, and that the said outlet of the said filter (12) consists by an axial opening (28) of said filter (12).

4. Engine according to one of the preceding claims, characterized in that said rotating member is a toothed wheel (10) forming the wall of a unit (6) for transmitting motion from a drive shaft (7) to a cam shaft (8) of the said engine (1) -

5. Engine according to claim 4, characterized in that said toothed wheel (10) is coaxial and rigidly fixed to said camshaft (8).

6. Engine according to claim 5, characterized in that said filter (12) is housed inside a protective cover (20) of said transmission assembly (6), and that a sealing element (24) is interposed between said cover (20) and said filter (12) and surrounds said outlet (28) of said filter (12).

7. Engine according to claim 6, characterized in that it comprises a vent duct (23) communicating with said outlet (28) of said filter (12) through an opening (21) of said cover (20).

8. Motor according to one of claims 4 to 7, characterized in that it comprises a phonic wheel (26) interposed between said toothed wheel (10) and said filter (12).

Engine according to claim 8, characterized in that said phonic wheel (26) constitutes a base wall of said filter (12).

10. Endothermic engine equipped with a blow-by gas purification device, substantially as described and illustrated with reference to the attached figures.