МАСЛООТДЕЛИТЕЛЬ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ВЕНТИЛЯЦИИ КАРТЕРА ДВИГАТЕЛЯ

Область техники, к которой относится полезная модель Настоящая полезная модель относится к маслоотделителю двигателя и к системе вентиляции картера двигателя, содержащей такой маслоотделитель.
Уровень техники
Когда воздушно-топливную смесь сжигают в камере сгорания двигателя, некоторое количество сжигаемого газа может попадать в картер двигателя через небольшой зазор между стенками цилиндра и поршневыми кольцами. Этот газ может быть назван картерным газом. Для того чтобы предотвратить прямую вентиляцию в атмосферу этого необработанного газа, между картером, имеющим более высокое давление и впускным коллектором, имеющим меньшее давление, можно предусмотреть систему вентиляции картера, которая позволит картерному газу протекать из картера во впускной коллектор и смешиваться со свежим воздухом. После этого газ можно снова подавать в камеру сгорания для повторного сжигания.
Моторное смазочное масло, обычно присутствующее при нормальной работе двигателя в картере, может переходить во взвешенное состояние и смешиваться с картерным газом. Однако сгорание масла вместе с рециркулированным картерным газом может приводить к повышению общего потребления масла двигателем и может ухудшать качество газового выброса двигателя. Для решения этих проблем были разработаны маслоотделители, отделяющие масляное содержимое от картерного газа, содержащего масляную пыль. Масляные сепараторы могут включать в себя различные поверхности, например, перегородки и т.п. с которыми можно сталкивать картерную газовую смесь, принуждая масло выпадать из этой смеси. Отделённое масло возвращают в смазочную систему двигателя, а картерный газ направляют во впускную систему двигателя, как описано.
Могут применяться маслоотделители различных конструкций. Один пример конструкции раскрывается в патенте США 5 562 087. Патент раскрывает маслоотделитель для картерного газа с помещённой в отдельный корпус форсункой, имеющей некоторое количество отверстий, расположенных на пути потока картерных газов. В днище корпуса имеется углубление в форме усеченного
конуса для приёма отделяемого из картерных газов масла. В объёме углубления расположен маслосливной фитинг, чтобы принимаемое углублением масло можно было рециркулировать обратно в масляный бак двигателя по присоединённой к фитингу трубке или аналогичному устройству. 5 Авторы настоящей полезной модели обнаружили несколько недостатков
такого подхода. Одним из примеров таких недостатков является использование в этом подходе отдельного корпуса для форсунки специальной конструкции. Другой пример - использование в этом подходе маслосливного фитинга и соединительной трубки для рециркуляции масла обратно в двигатель. Требуется более простая и 10 дешёвая конструкция с меньшим количеством деталей и более простая в изготовлении.
Раскрытие полезной модели
Варианты осуществления полезной модели согласно настоящему раскрытию 15 могут обеспечить маслоотделитель, который может включать в себя прикреплённый к днищу маслоотделителя резервуар для сбора отходящего от маслоотделителя масла. На резервуаре может быть размещён выпуск, расположение которого позволяет маслу на уровне или выше выпуска переливаться в резервуар и течь или капать по направлению к головке блока цилиндров. Маслоотделитель может также 20 включать в себя трубку, по меньшей мере, частично расположенную внутри резервуара, и сформированную в днище для пропускания масла в резервуар.
Трубка маслоотделителя предпочтительно является полым цилиндром. При этом резервуар является вторым полым цилиндром, по существу концентрическим с трубкой, при этом выпуск представляет собой по меньшей мере одно щелевидное 25 отверстие во втором полом цилиндре.
В одном варианте резервуар выполнен по существу цилиндрическим, а выпуск представляет собой два щелевидных отверстия на диаметрально противоположных сторонах резервуара.
Предпочтительно, чтобы трубка и днище маслоотделителя были выполнены 30 из первого материала, а резервуар выполнен из второго материала. При этом резервуар, предпочтительно, содержит пластик.
В описанном варианте осуществления маслоотделитель включает в себя днищевую пластину, имеющую опору внутри клапанной крышки, при этом клапанная
крышка определяет верх маслоотделителя и соединена с головкой блока цилиндров, на которую она опирается.
Описанный маслоотделитель имеет форму, пригодную для заполнения объёмом масла во время работы, причём выпуск расположен таким образом, чтобы 5 обеспечить накопление объёма масла, стремящегося подавить возвратный поток в резервуар через выпуск.
Согласно другому варианту полезной модели предложен маслоотделитель, содержащий:
отверстие в днищевой пластине маслоотделительной камеры; и 10 канал, ограниченный кольцевой стенкой, первый конец которой
зафиксирован на днищевой пластине и окружает отверстие, причём кольцевая стенка имеет второй конец;
резервуар для удерживания объёма масла, по меньшей мере, частично собранного из масла, поступающего через канал, причём резервуар имеет выпуск, 15 расположенный на расстоянии выше днища резервуара; и
второй конец кольцевой стенки, расположенный между выпуском и днищем резервуара.
Согласно этому варианту кольцевая стенка и днищевая пластина выполнены как единое целое.
Маслоотделитель, предпочтительно, также содержит кольцевой фланец, расположенный вокруг кольцевой стенки на нижней поверхности днищевой пластины, при этом верхний конец резервуара зафиксирован на кольцевом фланце, и предусмотрено кольцевое пространство между кольцевой стенкой и резервуаром. Кольцевое пространство включает в себя объём над выпуском.
Предпочтительно, кольцевая стенка, днищевая пластина и кольцевой фланец выполнены как единое целое, при этом кольцевая стенка представляет собой полый цилиндр, причём маслоотделитель также содержит кольцевое пространство радиально снаружи части верхнего конца кольцевой стенки, концентричное с кольцевым фланцем.
Предпочтительно, объём масла в маслоотделителе имеет глубину выше предустановленной величины с целью противостояния обратному давлению снаружи резервуара и подавления возвратного потока газов в обратном направлении.
В описанном варианте маслоотделителя кольцевая стенка представляет собой внутренний цилиндр, а резервуар включает в себя наружный цилиндр, концентричный с внутренним цилиндром.
Предложена также система вентиляции картера двигателя, содержащая 5 описанный выше маслоотделитель. Система вентиляции картера двигателя может включать в себя линию вентиляции картера, выполненную с возможностью пропускать смесь масла и картерного газа из картера двигателя в маслоотделительную камеру. Маслоотделительная камера может находиться над головкой блока цилиндров.
Таким образом, может быть обеспечен маслоотделитель, более удобный в размещении и менее дорогой. Также, таким образом, из трубки с одним концом, погружённым в масляный резервуар можно сконструировать упрощённый клапан, подавляющий возвратный поток.
Следует понимать, что вышеприведённое краткое описание предназначено для представления в упрощённом виде набора концепций, раскрываемых подробнее в разделе «Осуществление полезной модели». Не подразумевается идентификация ключевых или существенных признаков предмета полезной модели, объём которой уникально определён в формуле полезной модели, приведённой после раздела «Осуществление полезной модели». Кроме того, предмет полезной модели не ограничивается реализациями, устраняющими какие-либо недоставки, отмеченные выше или где-либо в настоящем раскрытии.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 в поперечном разрезе схематически изображён пример двигателя в 25 соответствии с настоящей полезной моделью.
На фиг. 2 схематически изображён двигатель по фиг. 1 в поперечном разрезе, взятом в другом месте двигателя.
На фиг. 3 показан частичный вид снизу в аксонометрии другого примера узла маслоотделителя в соответствии с настоящей полезной моделью. 30 На фиг. 4 показан частичный вид в поперечном разрезе узла маслоотделителя по фиг. 3.
Фиг. 3 - фиг. 4 изображены в масштабе, хотя, при желании, относительные размеры могут быть другими.
Осуществление полезной модели
На фиг. 1 и фиг. 2 схематически изображён двигатель 10 в поперечных разрезах, взятых в двух различных местах приведённого в качестве примера двигателя 10 в соответствии с настоящим раскрытием. Для упрощения понимания 5 настоящего раскрытия разнообразные детали двигателя могут быть не показаны или показаны в упрощённой форме. Например, некоторые области могут быть показаны с поперечной штриховкой, которая обычно обозначает сплошное тело, однако при фактическом осуществлении они могут содержать разнообразные компоненты двигателя и/или полые или пустые части двигателя с поперечно - заштрихованными областями. Кроме того, некоторые детали, показанные либо на одном, либо на обоих из фиг. 1 и фиг. 2, могут располагаться совсем в других местоположениях на двигателе, либо, в некоторых примерах могут совмещаться с плоскостью поперечного сечения, показанной на фиг. 1, но показанной здесь на фиг. 2. Некоторые детали здесь могут быть показаны в одной плоскости, но вместо этого могут иметь начало в одной плоскости, а заканчиваться - в другой плоскости. Некоторые из компонентов не были поперечно-заштрихованы и могут считаться видами сбоку частных элементов.
На фиг. 1 двигатель 1 показан в разрезе через один цилиндр 12, а фиг. 2 может быть видом в разрезе между двумя цилиндрами 12 или рядом с ними.
Разнообразные компоненты двигателя 10 могут находиться под управлением, по меньшей мере, частично системы управления, которая может включать в себя контроллер (не показан), и команду оператора транспортного средства, вводимую через устройство ввода, которым может быть педаль акселератора (не показана). Цилиндр 12 может включать в себя камеру 14 сгорания. Внутри цилиндра 12 может помещаться поршень 16, совершающий возвратно-поступательное движение. Поршень 16 может быть соединён с коленчатым валом 18 посредством шатунного стержня 20, шатунной шейки 21, и шатуна 22, здесь совмещенного с противовесом 24. В некоторых примерах могут иметься отделённые друг от друга шатун 22 и противовес 24. Возвратно-поступательное движение поршня 16 может преобразовываться во вращательное движение коленчатого вала 18. Коленчатый вал, шатунный стержень 20, шатунная шейка 21, шатун 22 и возможно другие непоказанные элементы могут помещаться в картере 26. Картер 26 может удерживать в себе масло. Коленчатый вал 18 может быть соединён по меньшей мере с одним ведущим колесом транспортного средства через промежуточную
трансмиссионную систему. Кроме того, к коленчатому валу 18 через маховик может быть присоединён стартёр, предназначенный для запуска двигателя 10.
Камера 14 сгорания может принимать воздух из впускного коллектора 30 или впускного канала, и может выпускать отработавшие газы через выпускной канал 32. 5 Впускной коллектор 30 и выпускной канал 32 могут селективно сообщаться с камерой сгорания через впускной клапан 34 и выпускной клапан 36 соответственно. Для управления количеством воздуха, который может пройти через впускной коллектор, может быть предусмотрена дроссельная заслонка 31. В некоторых вариантах осуществления, камера 14 сгорания может включать в себя два или более впускных клапана и/или два и более выпускных клапана.
В настоящем примере, впускной клапан 34 и выпускной клапан 36 могут управляться путём приведения в движение кулачков через соответствующую систему 38 и 40 кулачкового привода клапанов. Каждая из систем 38 и 40 кулачкового привода клапанов может содержать один и более кулачков 42 и использовать одну или несколько из систем: систему переключения профилей кулачков (CPS), систему изменения фаз газораспределения (VCT), систему переменного газораспределения (WT) и/или систему переменного газораспределения с регулированием высоты подъема клапанов (WL) которые может использовать контроллер для изменения работы клапанов. Кулачки 42 могут быть выполнены с возможностью вращения на соответствующем вращающемся распределительном валу 44. Как показано, распределительные валы 44 могут иметь конфигурацию DOHC (с двумя распределительными валами верхнего расположения), хотя также возможны и альтернативные конфигурации. Положение впускного клапана 34 и выпускного клапана 36 может определяться датчиками 46 и положения соответственно. В альтернативных вариантах осуществления, впускной клапан 34 и/или выпускной клапан 36 могут управляться системой электрического привода клапанов. Например, цилиндр 12 может включать в себя впускной клапан, управляемый через систему электрического привода клапанов, и выпускной клапан, управляемый через систему кулачкового привода, содержащую системы CPS и/или VCT.
В одном варианте осуществления полезной модели на каждом ряду V-образного двигателя может использоваться двойная независимая система VCT. Например, в одном ряду V-образного двигателя цилиндр может иметь независимо регулируемые впускной и выпускной кулачки, причём установки каждого из
впускного и выпускного клапанов могут регулироваться независимо относительно установки коленчатого вала.
Топливная форсунка 50 показана присоединённой непосредственно к камере сгорания 14 для впрыска в неё топлива пропорционально ширине импульса сигнала, 5 получаемого от контроллера 12. При этом топливная форсунка 50 осуществляет прямой впрыск топлива в камеру 14 сгорания. Топливная форсунка 50 может быть установлена, например, сбоку или сверху камеры 14 сгорания. Топливо может доставляться к топливной форсунке 50 топливной системой (не показана), имеющей в своём составе топливный бак, топливный насос и топливную рампу. В некоторых вариантах осуществления камера 14 сгорания альтернативно или дополнительно может содержать топливную форсунку, установленную во впускном канале 30 в конфигурации, которая обеспечивает так называемый «впрыск топлива во впускной канал» выше по потоку от камеры 14 сгорания.
Система 52 зажигания может обеспечивать подачу искры зажигания в камеру 14 сгорания через свечу 54 зажигания в ответ на сигнал опережения зажигания от контроллера, в некоторых режимах работы. Хотя показаны компоненты искрового зажигания, в некоторых вариантах осуществления камера 14 сгорания или другие одна или несколько камер сгорания двигателя 10 могут работать в режиме компрессионного зажигания, со свечой зажигания или без неё.
Головка 60 блока цилиндров может быть присоединена к блоку 62 цилиндров. Головка 60 блока цилиндров может быть выполнена с возможностью функционально вмещать в себя и/или обеспечивать опору впускному клапану (клапанам) 34, выпускному клапану (клапанам) 36, ассоциированным системам 38 и 40 кулачкового привода клапанов и т.д. Головка 60 блока цилиндров также может обеспечивать опору для распределительных валов 44. Клапанная крышка 64 может быть соединена с головкой 60 блока цилиндров и/или смонтирована на ней, вмещая в себя ассоциированные системы 38 и 40 кулачкового привода клапанов и т.п. Помещаться в головке 60 блока цилиндров и/или иметь на неё опору могут также и другие компоненты, такие как свеча 54 зажигания. Блок 62 цилиндров, или блок двигателя, может быть выполнен с возможностью вмещать в себе поршень 16. В одном примере, головка 60 блока цилиндров может соответствовать цилиндру 12, расположенному на первом конце двигателя. Хотя на фиг. 1 показан только один цилиндр 12 многоцилиндрового двигателя 10, каждый цилиндр 12 может
аналогичным образом включать в себя свой собственный комплект впускных/выпускных клапанов, топливную форсунку, свечу зажигания и т.д.
На фиг. 1 также показан маслоотделитель 70. Маслоотделитель 70 может включать в себя маслоотделительную камеру 72 и днищевую пластину 74, которая 5 может определять дно маслоотделительной камеры 72. Маслоотделитель 70 может входить в состав клапанной крышки 64, как показано, или же может располагаться в другом месте двигателя 10, или быть ассоциированным с двигателем 10. Днищевая пластина 74 и/или маслоотделительная камера 72 могут быть смонтированы на головке 64 блока цилиндров, могут быть смонтированы внутри неё и/или опираться на неё. Маслоотделитель 70 в длину может проходить вдоль некоторой длины ряда цилиндров, то есть в направлении, существенно параллельном осям распределительных валов 44. Маслоотделитель 70 может считаться включающим в себя клапанную крышку 64. В составе маслоотделителя 70 могут иметься одна и несколько перегородок (не показаны).
Маслоотделитель может являться частью системы 80 вентиляции картера двигателя. Система 80 вентиляции картера двигателя может быть включена в состав двигателя с целью ограничения количества нежелательных отработавших газов, которые может испускать двигатель. В процессе работы, некоторая часть картерных газов 82, как показано стрелками на фиг. 1, может проходить из камеры сгорания в картер 26. Картерные газы 82, которые не сгорели полностью, могут быть снова поданы в камеру 14 сгорания через первую линию 84 вентиляции картера, вторую линию 86 вентиляции картера и впускной канал 30 для того, чтобы сжечь их полнее. Однако картерные газы 82 могут содержать взвешенное масло, поднятое в потоке газов из одного или нескольких мест в двигателе, например из картера 26. С целью отделения взвешенного масла от картерных газов 82, смесь 88 масла с картерными газами сначала можно пропустить через маслоотделитель 70, как это показано стрелками.
Управление расходом газов вентиляции картера через систему 80 вентиляции картера может осуществляться одним или несколькими механизмами, которые могут иметь в своём составе клапан 90. В некоторых случая клапан 90 может называться Клапаном принудительной вентиляции картера (PCV). Кроме того, в некоторых случаях система 80 вентиляции картера двигателя может называться системой принудительной вентиляции картера. В некоторых случаях может быть предусмотрена вентиляционная труба 92 или другое аналогичное
устройство, предназначенное для добавления в картер 26 чистого воздуха с целью удаления или снижения концентрации нежелательных картерных газов. В некоторых случаях вентиляционная труба 92 может быть соединена по текучей среде с впускным коллектором и/или впускным каналом 30, служащими источником чистого 5 воздуха.
На фиг. 2 в качестве примера схематично показан двигатель 10 в поперечном разрезе, как и на фиг. 1, только разрез взят в другом месте двигателя 10. Здесь показаны разнообразные другие элементы в соответствии с настоящим раскрытием. Некоторые элементы, которые могут быть видимыми на обоих разрезах, показаны 10 на обоих видах, но сообщаемость по текучей среде может быть показана по разному.
Различные варианты осуществления могут содержать систему 80 вентиляции картера двигателя. Система 80 вентиляция картера двигателя может содержать линию 84 вентиляции картера, выполненную с возможностью пропускания смеси 88 масла с картерными газами из кратера 26 двигателя в маслоотделительную камеру 72. Маслоотделительная камера 72 может быть расположена над головкой 60 блока цилиндров. Маслоотделительная камера 72 может иметь днище 74. В днище 74 может быть выполнено отверстие 94. Вниз от днища 74 может выступать трубка 96, которая может иметь первый конец 98, окружающий отверстие 94. Трубка 96 может также иметь второй конец 100 под первым концом 98. К днищу 74 может быть прикреплён резервуар 102, который может окружать второй конец 100 трубки 96. Резервуар 102 может содержать выпуск 104. Выпуск 104 может быть расположен над вторым концом 100 трубки и может обеспечивать доступ по текучей среде из резервуара 102 в головку 60 блока цилиндров. Таким образом, масло, возможно отделённое от смеси 88 масла с картерными газами, может покидать резервуар 102 и двигаться по направлению к головке 60 блока цилиндров, как показано стрелкой 106. Таким образом, отделённое масло затем может быть использовано повторно для смазки разнообразных компонентов двигателя.
Расположение выпуска 104 может быть таким, чтобы позволять маслу собираться в резервуаре 102 до уровня, достаточно глубокого, чтобы при давлении ниже предустановленного газы не могли проходить из головки 60 блока цилиндров в маслоотделительную камеру 72 через выпуск 104 и трубку 96.
В разнообразных примерах осуществления, по меньшей мере днище 74 маслоотделительной камеры 72 и трубка 96 могут быть выполнены как единое целое. Резервуар 102 может быть выполнен в виде отдельной детали. В некоторых примерах осуществления резервуар 102 может быть выполнен из пластика. Это 5 позволяет упростить изготовление маслоотделителя. Таким образом, может быть обеспечен относительной простой и/или недорогой механизм рециркуляции масла, отделённого от смеси 88 масла с картерными газами, и при этом этот механизм может также действовать, как клапан, предотвращающий обратный поток.
Различные варианты осуществления могут обеспечивать маслоотделитель 70, который может включать в себя резервуар 102, прикреплённый к днищу 74 маслоотделителя 70 для сбора масла, проходящего из маслоотделителя 70. На резервуаре 102 может иметься выпуск 104, расположенный так, чтобы масло, находящееся на уровне выпуска или выше него, могло переливаться из резервуара 102 и стекать или капать по направлению к головке 60 блока цилиндров. Маслоотделитель 70 может также включать в себя трубку 96, расположенную, по меньшей мере, частично внутри резервуара 102, и сформированную в днище 74 для пропускания масла в резервуар 102.
Трубка 96 может быть полым цилиндром, а резервуар 102 может быть вторым полым цилиндром, по существу концентричным с трубкой 96. В некоторых примерах, выпуск 104 может быть по меньшей мере одним щелевидным отверстием во втором полом цилиндре. В некоторых примерах резервуар 102 может быть существенно цилиндрическим, а выпуск 104 может быть двумя щелевидными отверстиями на диаметрально противоположных сторонах резервуара 102.
В некоторых случаях трубка 96 и днище маслоотделителя 70 могут быть выполнены из одного материала, а резервуар 102 может быть выполнен из второго материала. Например, трубка и днище могут быть, например, отлиты из алюминия, а резервуар может содержать пластик. Резервуар также может быть выполнен из пластика полностью.
В некоторых случаях маслоотделитель 70 может включать в себя днищевую пластину 74, имеющую опору внутри клапанной крышки 64. Клапанная крышка 64 может задавать собой верх маслоотделителя 70. Клапанная крышка 64 может быть соединена с головкой 60 блока цилиндров, которая может обеспечивать ей опору. В некоторых случаях другие компоненты двигателя, например, головка 60 блока цилиндров, могут обеспечивать опору маслоотделителю 70 или соединяться с ним.
Резервуар 102 может иметь такую форму или размеры и/или ориентацию, чтобы в процессе работы заполняться объёмом масла. Выпуск 104 может располагаться так, чтобы посредствовать сбору объёма масла, который может стремиться подавлять возвратный поток в резервуар 102 через выпуск 104. 5 Например, объём масла может иметь глубину свыше предустановленного значения, чтобы противостоять обратному давлению снаружи резервуара 102 и подавлять возвратный поток газов в обратном направлении.
Разнообразные варианты осуществления могут обеспечивать узел 71 маслоотделителя, который может предусматривать наличие отверстия 94 в днищевой пластине 75 маслоотделительной камеры 72. Канал 110 может ограничиваться кольцевой стенкой 112, имеющей первый конец 98, зафиксированный на днищевой пластине 75 и окружающей отверстие 94. Кольцевая стенка 112 может также иметь второй конец 100. Узел 71 маслоотделителя может также включать в себя резервуар 102 для удерживания объёма масла, по меньшей мере, частично собранного из масла, проходящего через канал 110. Резервуар 102 может иметь выпуск 104, расположенный на расстоянии 114 над днищем 116 резервуара 102. Второй конец 100 кольцевой стенки 112 может располагаться между выпуском 104 и днищем 116 резервуара 102. Кольцевая стенка 112 и днищевая пластина 75 могут быть выполнены как единое целое.
На фиг. 3 показан вид снизу в аксонометрии, а на фиг. 4 - вид в поперечном разрезе ещё одного примера узла 71 маслоотделителя в соответствии с настоящим раскрытием. Узел 71 маслоотделителя может включать в себя кольцевой фланец 120 на нижней поверхности 122 днищевой пластины 75, расположенный вокруг кольцевой стенки 112. Резервуар 102 может иметь верхний конец 124, зафиксированный на кольцевом фланце 120. Верхний конец 124 может содержать кольцевой фланец 125 для соединения с кольцевым фланцем 120 на нижней поверхности 122.
В некоторых примерах, между кольцевой стенкой 112 и резервуаром 102 может иметься кольцевое пространство 126. В некоторых случаях кольцевое 30 пространство 126 может содержать над выпуском 104 объём 128. Некоторые примеры могут содержать кольцевое пространство 130 радиально снаружи части верхнего конца 99 кольцевой стенки 112, концентричное с кольцевым фланцем 120.
Следует понимать, что описываемые здесь системы и способы по своему характеру являются примерными, и что эти частные осуществления или примеры не
должны пониматься в ограничивающем смысле, так как предполагается наличие многочисленных вариантов. Следовательно, настоящее раскрытие включает в себя все обладающие новизной и неочевидные комбинации раскрытых здесь разнообразных систем и способов, а также все и всякие их эквиваленты. Хотя 5 некоторые из примеров осуществления относятся к маслоотделителю для двигателя внутреннего сгорания, содержащему днищевую пластину с трубкой, отходящей вниз от отверстия в пластине и соединённой с ней по текучей среде, причём на пластине может быть зафиксирован резервуар с целью сбора объёма масла и пропускания масла к двигателю, а также противостояния возвратному 10 потоку, также возможны и другие комбинации и модификации. Например, могут использоваться различные типы трубок, имеющие разнообразные геометрические формы поперечного сечения, в том числе круглую, квадратную, прямоугольную и т.д.