RU54633U1

RU54633U1 - INTERNAL COMBUSTION ENGINE CASE VENTILATION SYSTEM

Info

Publication number: RU54633U1
Application number: RU2005114406/22U
Authority: RU
Inventors: Александр Вадимович Демидов; Михаил Алексеевич Дорошенко
Original assignee: Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ"
Priority date: 2005-05-11
Filing date: 2005-05-11
Publication date: 2006-07-10

Abstract

Изобретение относится к машиностроению, в частности двигателестроению, и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания (далее ДВС), Система вентиляции картера содержит сформированную в нижней части картера полость, заполненную газо-масляной средой, сообщающуюся с трактом системы впуска в ДВС топливовоздушной смеси посредством шланга отвода картерных газов, закрепленного на корпусе ДВС посредством присоединительного патрубка штуцера, смонтированного своим монтажным участком, выше уровня находящегося в картере масла. Новым является то, что на наружной цилиндрической стенке монтажного участка штуцера, сопрягаемой со стенкой корпуса ДВС, выполнен радиальный глухой паз, в котором размещен кольцевой уплотнительный элемент из упругого, термо-маслостойкого материала, и наружный диаметр которого выходит за пределы размера наружной цилиндрической стенки монтажного участка штуцера, при этом между частью наружной цилиндрической стенки монтажного участка штуцера, ограниченной его входным срезом, обращенным в сторону полости картера и ближайшем к нему торцом глухого паза и противолежащей ему стенкой корпуса ДВС, размещен слой термо-маслостойкого герметика. Предполагается, что заявляемая полезная модель найдет практическое применение во вновь разработанном на Волжском автозаводе (г. Тольятти) модельном ряде легковых автомобилей семейства "Калина".The invention relates to mechanical engineering, in particular engine manufacturing, and can be used in internal combustion engines (hereinafter ICE), the crankcase ventilation system contains a cavity formed in the lower part of the crankcase filled with a gas-oil medium, communicating with the path of the intake system in the ICE of the air-fuel mixture through a hose the crankcase gas outlet, mounted on the engine housing by means of a connecting pipe of a fitting mounted by its mounting section, is higher than the level of oil in the crankcase. What is new is that on the outer cylindrical wall of the mounting portion of the fitting mating with the wall of the ICE housing, a radial blind groove is made in which an annular sealing element of elastic, thermo-oil-resistant material is placed, and the outer diameter of which extends beyond the size of the outer cylindrical wall of the mounting of the fitting, while between the part of the outer cylindrical wall of the mounting portion of the fitting, limited by its inlet slice facing the crankcase cavity and the end face closest to it blind slot and the opposing wall of he internal combustion engine body is a layer of thermo-oil resistant sealant. It is assumed that the claimed utility model will find practical application in the newly developed at the Volga Automobile Plant (Togliatti) model range of cars of the Kalina family.

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности двигателестроению, и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания (далее ДВС),The invention relates to mechanical engineering, in particular engine manufacturing, and can be used in internal combustion engines (hereinafter ICE),

Конкретно ниже рассматривается одна из основных система ДВС -вентиляции картера, совершенно необходимая для обеспечения нормальной работоспособности ДВС. Дело в том, что давление в полости картера ДВС, в его рабочем режиме, не остается постоянным. С одной стороны это вызвано насосным эффектом, происходящим при перемещении поршней в цилиндрах ДВС от нижней мертвой точки (НМТ) до верхней мертвой точки (ВМТ) - что приводит к разрежению в полости картера, и наоборот, при обратном ходе поршня растет давление в полости картера. С другой стороны, рост или падение давления происходит за счет изменения температурного режима в полости картера. Поэтому необходимо перманентно либо стравливать часть среды, находящейся в полости картера в окружающую среду, либо наоборот, компенсировать недостаток среды из окружающей среды. Одновременно с этим необходимо осуществлять сепарацию масла от картерных газов, с целью возврата отсепарированного масла обратно в систему смазки и недопущения попадания паров масла в окружающую среду.Specifically, one of the main ICE-crankcase ventilation systems is considered below, which is absolutely necessary to ensure the normal operation of the ICE. The fact is that the pressure in the cavity of the ICE crankcase, in its operating mode, does not remain constant. On the one hand, this is caused by the pumping effect that occurs when pistons move in ICE cylinders from bottom dead center (BDC) to top dead center (TDC) - which leads to rarefaction in the crankcase cavity, and vice versa, when the piston moves backward, the pressure in the crankcase increases . On the other hand, an increase or decrease in pressure occurs due to a change in temperature in the crankcase. Therefore, it is necessary to permanently either bleed part of the medium located in the crankcase cavity into the environment, or vice versa, to compensate for the lack of medium from the environment. At the same time, it is necessary to carry out the separation of oil from crankcase gases, in order to return the separated oil back to the lubrication system and to prevent oil vapor from entering the environment.

Патентный обзор показал наличие самых разнообразных конструкций систем вентиляции картера ДВС, в частности, многоцилиндровых, с рядным расположением поршней, с карбюраторным или инжекторным смесеобразованием рабочей смеси и ее принудительным поджигом. В качестве примера можно привести следующие патентные документы:A patent review showed the presence of a wide variety of designs of ICE crankcase ventilation systems, in particular multi-cylinder, in-line pistons, with carburetor or injector mixture formation of the working mixture and its forced ignition. The following patent documents can be cited as an example:

- заявка на патент Германии №4017074, МПК F 01 M 13/00, 1991;- German patent application No. 4017074, IPC F 01 M 13/00, 1991;

- заявка на патент Германии №4240464, МПК F 02 F 7/00, 1994;- German patent application No. 4240464, IPC F 02 F 7/00, 1994;

- авторское свидетельство СССР №1451294, МКИ F 01 M 13/02, 1989;- USSR copyright certificate No. 1451294, MKI F 01 M 13/02, 1989;

- авторское свидетельство СССР №1451296, МКИ F 01M 13/04, 1989;- USSR copyright certificate No. 1451296, MKI F 01M 13/04, 1989;

- авторское свидетельство СССР №1574849, МКИ F 01 M 13/04, 1989;- USSR copyright certificate No. 1574849, MKI F 01 M 13/04, 1989;

- авторское свидетельство СССР №1062413, МКИ F 01 M 13/00, 1983;- USSR copyright certificate No. 1062413, MKI F 01 M 13/00, 1983;

- авторское свидетельство СССР №1454996, МКИ F 01 M 13/00, 1989;- USSR copyright certificate No. 1454996, MKI F 01 M 13/00, 1989;

- авторское свидетельство СССР №1663206, МКИ F 01 M 13/02, 1991;- USSR copyright certificate No. 1663206, MKI F 01 M 13/02, 1991;

Известна система вентиляции картера ДВС ВАЗ 2109, конструкция которой описана в "Автомобили ВАЗ-2108, ВАЗ-2109 и их модификации", устройство, техническое обслуживание и ремонт, М., "ЛЕГИОН", 1997, с.41, рис. 2-83. Система содержит впускную трубу, шланг отвода картерных газов в задроссельное пространство карбюратора, карбюратор, воздушный фильтр, верхний и нижний вытяжные шланги вентиляции картера, маслоотделитель, крышку головки цилиндров, указатель уровня масла и штуцер крепления нижнего вытяжного шланга вентиляции картера и масляного щупа на стенке корпуса (блок-картера) ДВС.A well-known ventilation system for the crankcase of the internal combustion engine VAZ 2109, the design of which is described in "Automobiles VAZ-2108, VAZ-2109 and their modifications", device, maintenance and repair, M., "LEGION", 1997, p.41, Fig. 2-83. The system contains an inlet pipe, a crankcase exhaust hose, a carburetor, an air filter, an upper and lower exhaust crankcase ventilation hoses, an oil separator, a cylinder head cover, an oil level indicator and a fitting for attaching the lower crankcase ventilation exhaust hose and dipstick to the housing wall (block crankcase) ICE.

В качестве прототипа принята система вентиляции картера ДВС ВАЗ 2112, конструкция которого описана в "Автомобили ВАЗ-2110, ВАЗ-21102, ВАЗ-21103, ВАЗ-2111, ВАЗ-2112", руководство по ремонту, эксплуатации и техническому обслуживанию, ПитерГранд, Санкт-Петербург, 2000, с.50, рис. 2-81. Система вентиляции картера содержит, по крайней мере, сформированную в нижней части картера полость, заполненную газо-масляной средой, сообщающуюся с трактом системы впуска в ДВС топливо-воздушной смеси посредством шланга отвода картерных газов, закрепленного на корпусе ДВС посредством присоединительного патрубка штуцера, смонтированного своим монтажным участком, выше уровня находящегося в картере масла. Названный штуцер закреплен в стенке корпуса ДВС посредством клея-герметика.As a prototype, the ventilation system of the VAZ 2112 ICE crankcase was adopted, the design of which is described in "VAZ-2110, VAZ-21102, VAZ-21103, VAZ-2111, VAZ-2112 automobiles", repair, operation and maintenance manual, PeterGrand, St. Petersburg, 2000, p. 50, fig. 2-81. The crankcase ventilation system contains at least a cavity formed at the bottom of the crankcase, filled with a gas-oil medium, communicating with the intake system of the fuel-air mixture into the ICE via the crankcase exhaust hose, mounted on the ICE housing through a connecting pipe of a fitting mounted to mounting area above the oil level in the crankcase. The named fitting is fixed in the wall of the engine housing by means of adhesive sealant.

Практика эксплуатации прототипа показала, что через некоторый, сравнительно небольшой период времени, происходит разгерметизация в соединении наружной стенки присоединительного патрубка штуцера со стенкой корпуса ДВС, в результате чего через образовавшийся зазор начинают прорываться картерные газы, пары и жидкая фаза масла, которое подтекая на стенку блок-картера (корпуса ДВС) и смешиваясь с пылью из окружающей среды, образует на внешней стенке ДВС грязный и липкий нарост токсичных веществ, трудно удаляемых и нарушающих эстетику. Причина этого нежелательного явления заключается в следующем. Блок-картер ДВС изготовлен из чугуна, штуцер изготовлен из алюминиевого сплава. Эти материалы, как известно, имеют различные коэффициенты температурного расширения. Слой клея-герметика после его полной полимеризации представляет собой твердое тело.The practice of operation of the prototype showed that after a relatively short period of time, depressurization occurs in the connection of the outer wall of the connecting pipe of the nozzle to the wall of the engine body, as a result of which crankcase gases, vapors and the liquid phase of the oil begin to break through, which leaks onto the block wall -crankcase (ICE cases) and mixing with dust from the environment, forms a dirty and sticky outgrowth of toxic substances on the outer wall of the ICE that are difficult to remove and violate the aesthetics. The reason for this undesirable phenomenon is as follows. ICE block crankcase is made of cast iron, the union is made of aluminum alloy. These materials are known to have different coefficients of thermal expansion. The layer of adhesive sealant after its complete polymerization is a solid.

Эксплуатация ДВС осуществляется в широком циклическом температурном диапазоне, и именно поэтому через некоторое время в клеевом соединении происходят нарушения и потеря герметичности. Этим обстоятельством была вызвана необходимость доработки конструкции крепления штуцера в стенке корпуса ДВС.The operation of the internal combustion engine is carried out in a wide cyclic temperature range, and that is why after a while in the adhesive joint, violations and loss of tightness occur. This circumstance necessitated the refinement of the design of the fitting of the fitting in the wall of the engine body.

Решение технической задачи предполагает, путем внесения в конструкцию известной системы вентиляции картера ДВС конструктивных изменений, повысить надежность работы системы и, тем самым повысить качество выпускаемой и реализуемой продукции - ДВС и автомобиля в целом.The solution to the technical problem involves, by introducing structural changes in the design of the well-known ICE crankcase ventilation system, to increase the reliability of the system and thereby improve the quality of manufactured and sold products - ICE and the car as a whole.

Техническим результатом полезной модели является повышение работоспособности одной из основных систем ДВС, а в конечном итоге, повышение качества и потребительских свойств транспортного средства, в частности легкового автомобиля и, как следствие, повышение его конкурентоспособности как на внутреннем, так и на внешнем рынке.The technical result of the utility model is to increase the operability of one of the main ICE systems, and ultimately, to improve the quality and consumer properties of a vehicle, in particular a passenger car, and, as a result, increase its competitiveness both in the domestic and foreign markets.

Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что в известной системе вентиляции картера, содержащей, по крайней мере, сформированную в нижней части картера полость, заполненную газо-масляной средой, сообщающуюся с трактом системы впуска в ДВС топливо-воздушной смеси посредством шланга отвода картерных газов, закрепленного на корпусе ДВС посредством присоединительного патрубка штуцера, смонтированного своим монтажным участком, выше уровня находящегося в картере масла, на наружной цилиндрической стенке монтажного участка штуцера, сопрягаемой со стенкой корпуса ДВС, выполнен радиальный глухой паз, в котором размещен кольцевой уплотнительный элемент из упругого, термо-маслостойкого материала, и наружный диаметр которого выходит за пределы размера наружной цилиндрической стенки монтажного участка штуцера, при этом между частью наружной цилиндрической стенки монтажного участка штуцера, ограниченной его входным срезом, обращенным в сторону полости картера и ближайшем к нему торцом глухого паза и противолежащей ему стенкой корпуса ДВС, размещен слой термо-маслостойкого герметика.The specified technical result in the implementation of the utility model is achieved by the fact that in the known crankcase ventilation system containing at least a cavity formed in the lower part of the crankcase filled with a gas-oil medium, communicating with the intake system path of the fuel-air mixture in the ICE via the exhaust hose crankcase gases, mounted on the engine case by means of a connecting pipe of a fitting mounted by its mounting section, above the level of oil in the crankcase, on the outer cylindrical The fitting mounting section mating with the ICE body wall is fitted with a radial blind groove in which an annular sealing element is made of an elastic, thermo-oil-resistant material, and the outer diameter of which extends beyond the size of the outer cylindrical wall of the fitting mounting section, while between the outer part the cylindrical wall of the mounting portion of the fitting, limited by its inlet slice facing the crankcase cavity and the end face of the blind groove closest to it and the body opposite it ICE is a layer of thermo-oil resistant sealant.

На внутренней цилиндрической стенке монтажного участка может быть выполнена цилиндрическая расточка, глубина которой не превышает величину части наружной цилиндрической стенки монтажного участка штуцера, на которой размещен слой термо-маслостойкого герметика. Присоединительная часть штуцера может быть снабжена дополнительным патрубком для установки On the inner cylindrical wall of the mounting section, a cylindrical bore may be made, the depth of which does not exceed the size of the part of the outer cylindrical wall of the mounting section of the fitting, on which a layer of thermo-oil-resistant sealant is placed. The connecting part of the fitting can be equipped with an additional pipe for installation

указателя уровня масла в картерной полости ДВС. В предпочтительном варианте конструктивного исполнения уплотнительный элемент выполнен в виде тороидального кольца из резиновой смеси типа СКФ-26 или ИРП 1287.the oil level indicator in the crankcase of the engine. In a preferred embodiment, the sealing element is made in the form of a toroidal ring from a rubber mixture of type SKF-26 or IRP 1287.

Сравнение научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках МКИ показывает, что совокупность существенных признаков заявленного решения ранее не была известна, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности "новизна".Comparison of scientific, technical and patent documentation on the priority date in the main and related sections of the MKI shows that the set of essential features of the claimed solution was not previously known, therefore, it meets the patentability condition of “novelty”.

Предложенное техническое решение промышленно применимо, т.к. может быть изготовлено промышленным способом, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, следовательно, соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость".The proposed technical solution is industrially applicable, because can be manufactured industrially, efficiently, feasibly and reproducibly, therefore, meets the patentability condition "industrial applicability".

Полезная модель поясняется чертежами, где на:The utility model is illustrated by drawings, where:

На фиг.1 показан фрагмент системы вентиляции картера прототипа;Figure 1 shows a fragment of the ventilation system of the crankcase of the prototype;

на фиг.2 показан штуцер, примененный в прототипе;figure 2 shows the fitting used in the prototype;

на фиг.3 показан фрагмент заявляемой системы вентиляции картера ДВС;figure 3 shows a fragment of the inventive ventilation system of the crankcase ICE;

на фиг.4 показана конструкция штуцера, примененная в заявляемой системе вентиляции картера ДВС;figure 4 shows the design of the fitting used in the inventive ventilation system of the crankcase ICE;

на фиг.5 увеличено показано крепление штуцера в корпусе (блок-картере) ДВС, в котором используется заявляемая система ветиляции картера.figure 5 enlarged shows the fitting of the fitting in the housing (block crankcase) of the internal combustion engine, which uses the inventive crankcase ventilation system.

Система вентиляции картера, представленная на фиг.3-7 содержит сформированную в нижней части картера 1 полость 2, заполненную газомасляной средой, сообщающуюся с трактом системы впуска в ДВС топливо-воздушной смеси (не показан) посредством шланга 3 отвода картерных газов, закрепленного на корпусе 4 ДВС посредством присоединительного патрубка 5 штуцера 6, смонтированного своим монтажным участком 7, выше уровня находящегося в картере 1 масла. На наружной цилиндрической стенке 8 монтажного участка 7 штуцера 6, сопрягаемой со стенкой 9 корпуса 4 ДВС, выполнен радиальный глухой паз 10, в котором размещен кольцевой уплотнительный элемент 11 из упругого, термо-маслостойкого материала, наружный диаметр которого выходит за пределы размера наружной цилиндрической стенки 8 монтажного участка 7 штуцера 6. Между частью 12 наружной цилиндрической стенки 8 монтажного участка 7 штуцера 6, The crankcase ventilation system shown in Figs. 3-7 comprises a cavity 2 formed in the lower part of the crankcase 1, filled with a gas-oil medium, communicating with the intake system of the fuel-air mixture (not shown) through the crankcase exhaust hose 3, mounted on the housing 4 ICE through the connecting pipe 5 of the fitting 6, mounted by its mounting section 7, above the level of oil in the crankcase 1. A radial blind groove 10 is made on the outer cylindrical wall 8 of the mounting portion 7 of the nozzle 6, which is mated to the wall 9 of the ICE housing 4, in which the annular sealing element 11 is made of an elastic, thermo-oil-resistant material, the outer diameter of which extends beyond the size of the outer cylindrical wall 8 of the mounting portion 7 of the fitting 6. Between the portion 12 of the outer cylindrical wall 8 of the mounting portion 7 of the fitting 6,

ограниченной его входным срезом 13, обращенным в сторону полости 2 картера 1 и ближайшем к нему торцом 14 глухого паза 10 и противолежащей ему стенкой 9 корпуса 4 ДВС, размещен слой 15 термо-маслостойкого герметика.bounded by its inlet slice 13, facing the cavity 2 of the crankcase 1 and the end face 14 of the blind groove 10 and the opposite wall 9 of the ICE housing 4, a layer 15 of heat-oil-resistant sealant is placed.

На внутренней цилиндрической стенке 16 монтажного участка 7 может быть выполнена цилиндрическая расточка 17, глубина которой "а" не превышает величину части 12 наружной цилиндрической стенки 8 монтажного участка 7 штуцера 6, на которой размещен слой 15 термо-маслостойкого герметика. Присоединительная часть штуцера может быть снабжена дополнительным патрубком 18 для установки указателя уровня масла 19 в картерной полости 2 ДВС. Уплотнительный элемент 11, в предпочтительном варианте конструктивного исполнения, выполнен в виде тороидального кольца из резиновой смеси СКФ-26, на основе фторкаучука, или ИРП 1287.On the inner cylindrical wall 16 of the mounting section 7, a cylindrical bore 17 can be made, the depth of which "a" does not exceed the size of the part 12 of the outer cylindrical wall 8 of the mounting section 7 of the fitting 6, on which the layer 15 of the heat-oil-resistant sealant is placed. The connecting part of the fitting can be equipped with an additional pipe 18 for installing the oil level indicator 19 in the crankcase 2 of the engine. The sealing element 11, in a preferred embodiment, is made in the form of a toroidal ring from a rubber mixture SKF-26, based on fluororubber, or IRP 1287.

Практика эксплуатации опытных образцов предлагаемой системы вентиляции картера ДВС на экспериментальных автомобилях показала высокую эффективность и надежность в работе предлагаемого комплексного решения проблемы, имеющей место в прототипе, которая решена с одной стороны за счет надежной герметизации стыка монтажного участка 7 со стенкой 10 корпуса, а с другой стороны -размещения слоя клея-герметика на значительно меньшей длине в стыке, что естественно уменьшило внутренние напряжения в слое 15 герметика и исключило вероятность его растрескивания.The practice of operating prototypes of the proposed ICE crankcase ventilation system in experimental vehicles has shown high efficiency and reliability in the work of the proposed integrated solution to the problem that occurs in the prototype, which is solved on the one hand due to reliable sealing of the junction of the mounting section 7 with the wall 10 of the housing, and on the other side - placement of a layer of adhesive-sealant at a much shorter length in the joint, which naturally reduced the internal stresses in the layer 15 of the sealant and excluded the possibility of its spread reskivaniya.

Предполагается, что заявляемая полезная модель найдет практическое применение во вновь разработанном на Волжском автозаводе (г. Тольятти) модельном ряде легковых автомобилей семейства "Калина".It is assumed that the claimed utility model will find practical application in the newly developed at the Volga Automobile Plant (Togliatti) model range of cars of the Kalina family.

Разумеется, полезная модель не ограничивается описанным способом ее осуществления, показанным на прилагаемых фигурах. Остаются возможными изменения различных элементов либо замена их технически эквивалентными, не выходящие за пределы объема настоящей полезной модели.Of course, the utility model is not limited to the described method of its implementation, shown in the attached figures. It remains possible to change various elements or replace them with technically equivalent ones that do not go beyond the scope of the present utility model.

Claims

1. The crankcase ventilation system, comprising at least a cavity formed in the lower part of the crankcase filled with gas oil, communicating with the intake system of the fuel-air mixture in the ICE via the crankcase exhaust hose, mounted on the ICE housing through the connecting pipe of the fitting mounted to its mounting section above the level of oil in the crankcase, characterized in that on the outer cylindrical wall of the mounting section of the fitting, mating with the wall of the engine body, a radial blind groove in which an annular sealing element is made of an elastic, thermo-oil-resistant material, and the outer diameter of which extends beyond the size of the outer cylindrical wall of the mounting section of the fitting, while between the part of the outer cylindrical wall of the mounting section of the fitting limited by its inlet slice, facing the cavity of the crankcase and the end face of the blind groove and the opposite side of the ICE housing wall, a layer of thermo-oil-resistant sealant is placed.

2. The crankcase ventilation system according to claim 1, characterized in that a cylindrical bore is made on the inner cylindrical wall of the mounting section, the depth of which does not exceed the size of the part of the outer cylindrical wall of the mounting section of the fitting, on which a layer of thermo-oil-resistant sealant is placed.

3. The crankcase ventilation system according to claim 1, characterized in that the connecting part of the fitting is equipped with an additional pipe for installing an oil level indicator in the crankcase of the ICE.

4. The crankcase ventilation system according to any one of claims 1, 2 or 3, characterized in that the sealing element is made in the form of a toroidal ring from a rubber mixture of type SKF-26.