BRPI1004405A2 - método e aparelho para reduzir a carbonização de gases oriundos da ventilação do cárter - Google Patents
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Abstract
MéTODO E APARELHO PARA REDUZIR A CARBONIZAçãO DE GASES ORIUNDOS DA VENTILAçãO DO CáRTER. A presente invenção refere-se a um método de carbonizar o óleo arrastado do gás de blow-by (F) de um motor (14) em um conjunto de respiradouro fechado (16) inclui as etapas de transportar o gás de blow-by do motor para um separador de neblina (18), transportar o gás de blow-by do separador de neblina para um dispositivo respirador de carbonização (12), aquecer o dispositivo respirador de carbonização pelo menos um de condu-tivamente e convencionalmente com um coletor de descarga (32) do motor, carbonizar pelo menos uma parte do óleo arrastado pelo gás de blow-by e depositar o óleo carbonizado no dispositivo respirador de carbonização, e transportar o gás de blow-by do dispositivo respirador de carbonização para um de um compressor do turbocompressor (24) e do motor.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO E APARELHO PARA REDUZIR A CARBONIZAÇÃO DE GASES ORIUNDOS DA VENTILAÇÃO DO CÁRTER".
ANTECEDENTES
A presente invenção refere-se em geral à ventilação de um mo- tor de combustão. Mais especificamente, as modalidades aqui descritas se referem à redução da combustão do gás de blow-by em um sistema de ven- tilação fechada de um motor de combustão.
Durante a operação de um motor de combustão, o gás é pres- sionado para fora da câmara de combustão e de dentro de um cárter através de uma abertura entre um anel de segmento e uma parede do cilindro. O gás também pode vir a partir das vedações da haste de válvula e vedações do turbocompressor. Este gás contendo gotículas de óleo é chamado gás de blow-by. A menos que seja removido do cárter, o gás de blow-by aumenta a pressão dentro do cárter.
Convencionalmente, o gás de blow-by pode ser ventilado a partir do cárter com um sistema de ventilação do cárter, também chamado de um conjunto de respiradouro. Em um sistema de ventilação aberta, o conjunto de respiradouro ventila para a atmosfera, porém a ventilação de blow-by pa- ra a atmosfera é considerada parte de emissões totais de um veículo. Por esta razão, a emissão de blow-by para o ambiente é geralmente evitada.
Outro sistema de ventilação do cárter convencionalmente co- nhecido é um conjunto de respiradouro fechado, onde o gás de blow-by po- de ser ventilado de volta para o motor, por exemplo, primeiro sendo ventila- do para um compressor do turbocompressor. Ventilar o gás de blow-by para a entrada do compressor do turbocompressor/entrada do motor pode poten- cialmente contaminar o hardware de entrada de ar do motor/compressor do turbocompressor. Sob altas temperaturas, o óleo arrastado no gás de blow- by pode endurecer e aderir ao compressor do motor/turbocompressor. O processo de endurecimento e aderência do óleo proveniente do gás de blow- by é conhecido como carbonização.
Outro método conhecido de ventilação de gás de blow-by é for- çar o gás de blow-by para que os gases de escape de ambas as emissões são tratadas por um sistema de pós-tratamento do veículo, por exemplo, ou um catalisador de oxidação de diesel (DOC) e/ou um filtro de partículas de diesel (DPF). Para injetar o gás de blow-by dentro da descarga, o gás de blow-by deve ser aquecido e comprimido de modo que o gás de blow-by possa permanecer em uma fase gasosa. Além disso, o óleo arrastado pode se depositar no DOC e cobrir os locais ativos do catalisador, o que pode di- minuir a eficácia do sistema de pós-tratamento, por exemplo, reduzindo os níveis de regeneração DPF passiva e aumentando as temperaturas de "light- off" necessárias para a regeneração do DPF ativo. Alternativamente, as e- missões do gás de blow-by podem resultar em maiores taxas de acúmulo de cinzas no DPF, o que pode exigir serviço de remoção de cinzas mais fre- qüente.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
Um método de carbonizar o óleo arrastado proveniente do gás de blow-by de um motor em um conjunto de respiradouro fechado inclui as etapas de transportar o gás de blow-by do motor para um separador de ne- blina, transportando o blow-by gás do separador de neblina a um dispositivo respirador de carbonização, aquecendo o dispositivo respirador de carboni- zação pelo menos um de condutivamente e convencionalmente com um co- letor de descarga do motor, carbonizando, pelo menos, uma parte do óleo arrastado do gás de blow-by e depositando o óleo carbonizado no dispositivo respirador de carbonização, e transportando o gás de blow-by do dispositivo respirador de carbonização para um de um compressor e um motor turbo- compressor.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
A figura 1 é um diagrama em fluxo de um conjunto de tratamento do blow-by possuindo um dispositivo respirador de carbonização em comu- nicação fluida com um compressor e um motor turbocompressor.
A figura 2 é uma vista lateral do motor e compressor turbocom- pressor possuindo um dispositivo respirador de carbonização na comunica- ção fluida entre o motor e o compressor turbocompressor.
DESCRIÇÃO DETALHADA Referindo-se agora à figura 1 e figura 2, um conjunto de trata- mento do blow-by é indicado em 10 e inclui um dispositivo respirador de car- bonização 12 em comunicação fluida a jusante com um motor 14. O motor de 14 emite um fluxo de gás de blow-by F a partir de um conjunto de respi- radouro 16, que na direção do fluxo de gás de blow-by, é a montante do dis- positivo respirador de carbonização 12. O conjunto de respiradouro 16 inclui um separador de neblina da respiração do óleo 18, que pode ser localizado em ou a jusante do motor 14. O separador de neblina 18 remove alguns, mas não todos, dos hidrocarbonetos do óleo arrastado contido no fluxo de gás de blow-by F.
Na direção do fluxo de gás de blow-by F, o separador de neblina 18, é disposto a montante do dispositivo respirador de carbonização 12. No conjunto de tratamento do blow-by 10, o dispositivo respirador de carboniza- ção 12 tem um corpo tubular 20 estendendo-se a partir do conjunto de respi- radouro 16 para uma entrada 22 de um compressor turbocompressor 24.
Embora o dispositivo respirador de carbonização 12 possua um corpo tubu- lar 20, também é possível que o dispositivo respirador de carbonização 12 tenha outras formas e configurações. Por exemplo, o dispositivo respirador de carbonização 12 possui uma seção transversal não circular que aumenta- ria a área de superfície interior e, portanto, aumentaria o intervalo de serviço do dispositivo de carbonização. Alternativamente, o dispositivo respirador de carbonização 12 poderia ser moldado para estar em conformidade com os tubos de escape e tubulações do motor 14 de modo que o dispositivo de carbonização 12 também forma um escudo de calor. O dispositivo respirador de carbonização 12 é formado de qualquer material resistente ao calor, in- cluindo metais, tais como aço inoxidável e aço carbono.
A entrada de carbonização 26 do dispositivo respirador de car- bonização 12 está em comunicação fluida a jusante com uma saída 28 do conjunto de respiradouro 16. A entrada de carbonização 26 pode ser anexa- da à saída 28. A saída de carbonização 30 do dispositivo respirador de car- bonização 12 está em comunicação fluida a montante com a entrada 22 do compressor de turbocompressor 24, e pode ser associada à entrada 22. O dispositivo respirador de carbonização 12 é conectado ao mo- tor 14, incluindo um coletor de descarga 32 do motor 14, com suportes 34. Pelo menos uma parte 36 do dispositivo respirador de carbonização 12 pode ser orientada geralmente paralela a uma superfície exterior do coletor de descarga 32. A segunda parte 38 do dispositivo de respiradouro de carboni- zação 12 está localizada nas proximidades, por exemplo, menos de 6 pole- gadas, com um tubo de escape 40 do motor. Alternativamente, o dispositivo respirador de carbonização 12 pode entrar em contato com o tubo de escape 40. É possível que o dispositivo respirador de carbonização 12 possa ser inferior a 1 polegada a partir do tubo de escape 40. Também é possível que qualquer parte do dispositivo respirador de carbonização 12 seja localizada adjacente ou em contato com as partes do motor que emitem grandes quan- tidades de calor.
O dispositivo respirador de carbonização 12 é montado para o motor 14, de tal forma que o dispositivo esteja ou em contato com ou nas proximidades, por exemplo, menos de 6 polegadas ou menos de 1 polegada, para o coletor de descarga 32, que recebe gases de escape quentes. O co- letor de descarga 32 tem uma temperatura elevada, tipicamente de 371,1°C a 760°C (700 a 1400 graus Fahrenheit), que, através de convecção ou con- dução transfere o calor para o dispositivo respirador de carbonização 12. Além disso, o tubo de escape 40 também pode transferir calor para o dispo- sitivo respirador de carbonização 12. Com a transferência de calor do coletor de descarga 32, o tubo de escape 40, e qualquer outra parte do motor 14, o dispositivo respirador de carbonização 12 atinge uma temperatura de carbo- nização, normalmente de 148,9°C a 176,7°C (300 a 350 graus Fahrenheit).
Quando o gás de blow-by F flui através do dispositivo respirador de carbonização 12, a alta temperatura do dispositivo faz com que o óleo arrastado para a carbonização fora do gás de blow-by e se deposite na su- perfície interna do dispositivo de carbonização 12. Com o dispositivo respi- rador de carbonização 12 sendo localizado a montante do compressor de turbocompressor 24 o óleo é carbonizado fora do gás de blow-by F antes do gás de blow-by fluir para o compressor de turbocompressor 24. Nesta confi- guração, a quantidade de carbonização no compressor do turbocompressor 24 é reduzida e/ou eliminada.
É possível também que, na ausência de um compressor de tur- bocompressor 24, que o dispositivo respirador de carbonização 12 pode es- tar em comunicação fluida direta a montante de uma tubulação de entrada 42 do motor 14. Nesta configuração, o óleo arrastado no gás de blow-by F é carbonizado antes de chegar à tubulação de entrada 42 do motor 14.
Quando o dispositivo respirador de carbonização 12 apresenta um elevado grau de carbonização, e o fluxo de gás de blow-by F através do dispositivo de carbonização 12 é impedido, o dispositivo pode precisar ser substituído ou limpo. É possível que o dispositivo respirador de carbonização 12 possa ser dimensionado de tal forma que o dispositivo seja eficaz em toda a vida útil do motor 14.
O conjunto de tratamento do blow-by 10 é uma alternativa para desviar o gás de blow-by 18 diretamente para o hardware de entrada do mo- tor/compressor do turbocompressor, onde o hardware de entrada pode se tornar danificado pela exposição ao gás de blow-by. Além disso, o conjunto de tratamento do blow-by 10 é uma alternativa à emissão de gás de blow-by para o ambiente, ou a combinação do gás de blow-by 18 com o gás de es- cape e desviá-lo para o sistema de pós-tratamento do veículo. Com o dispo- sitivo respirador de carbonização 12, o óleo que está entrando no gás de blow-by F é carbonizado antes de chegar à entrada 22 do compressor do turbocompressor 24, ou, alternativamente, antes de atingir a tubulação de entrada 42 do motor 14. Com a maioria, ou substancialmente todo o óleo carbonizado fora do gás de blow-by F antes de o gás chegar ao compressor do turbocompressor 24 ou do motor 14, há pouca ou nenhuma carbonização no compressor do turbocompressor 24 no motor 14.
Claims (20)
1. Conjunto de tratamento do blow-by para um veículo possuindo um motor que emite gás de blow-by, o conjunto de tratamento do blow-by compreendendo: um coletor de descarga do motor para receber o gás de escape; um separador de neblina em óleo em uma comunicação fluida a jusante com o motor para receber o gás de blow-by; um dispositivo respirador de carbonização disposto em comuni- cação fluida a jusante com o separador de neblina em óleo para receber gás de blow-by, no qual pelo menos uma parte do dispositivo respirador de car- bonização recebe calor transferido do coletor de descarga para chegar a uma temperatura de carbonização, onde o óleo arrastado é carbonizado pa- ra fora do gás de blow-by e depositado no dispositivo respirador de carboni- zação; e uma saída de carbonização do dispositivo respirador de carboni- zação em comunicação fluida a montante com pelo menos um do compres- sor do turbocompressor e do motor.
2. Conjunto de tratamento do blow-by de acordo com a reivindi- cação 1, em que o dispositivo respirador de carbonização entra em contato com o coletor de descarga para receber o calor condutivamente transferido do coletor de descarga.
3. Conjunto de tratamento do blow-by de acordo com a reivindi- cação 1, em que o dispositivo respirador de carbonização está dentro de 152,4 mm (6 polegadas) do coletor de descarga para receber o calor transfe- rido por convecção a partir do coletor de descarga.
4. Conjunto de tratamento do blow-by de acordo com a reivindi- cação 1, em que a temperatura de carbonização do dispositivo respirador de carbonização é de pelo menos 148,9°C (300 graus Fahrenheit).
5. Conjunto de tratamento do blow-by de acordo com a reivindi- cação 1, em que o dispositivo respirador de carbonização compreende um corpo tubular.
6. Conjunto de tratamento do blow-by de acordo com a reivindi cação 1, compreendendo adicionalmente uma entrada de carbonização co- nectada ao conjunto de respiradouro, e uma saída de carbonização conec- tada ao compressor do turbocompressor.
7. Conjunto de tratamento do blow-by de acordo com a reivindi- cação 1, compreendendo adicionalmente: um tubo de escape em comunicação fluida com o motor para receber os gases de escape; e uma segunda parte do dispositivo respirador de carbonização que recebe o calor transferido do tubo de escape para chegar a uma tempe- ratura de carbonização onde o óleo é carbonizado para fora do gás de blow- by e depositado no dispositivo respirador de carbonização.
8. Conjunto de tratamento do blow-by de acordo com a reivindi- cação 1, em que a pelo menos uma parte do dispositivo respirador de car- bonização é orientada geralmente paralela ao coletor de descarga.
9. Conjunto de tratamento do blow-by de acordo com a reivindi- cação 1, em que o dispositivo respirador de carbonização é montado para o motor com suportes.
10. Método de carbonizar o óleo arrastado a partir do gás de blow-by de um motor em um conjunto de respiradouro fechado, o método compreendendo as etapas de: transportar o gás de blow-by do motor para um separador de neblina; transportar o gás de blow-by do separador de neblina para um dispositivo respirador de carbonização; aquecer o dispositivo respirador de carbonização pelo menos um de condutivamente e convencionalmente com um coletor de descarga do motor; carbonizar pelo menos uma parte do óleo arrastado a partir do gás de blow-by e depositar o óleo carbonizado no dispositivo respirador de carbonização; e transportar o gás de blow-by do dispositivo respirador de carbo- nização para um de um compressor do turbocompressor e do motor.
11. Método de acordo com a reivindicação 10, compreendendo adicionalmente a etapa de aquecer o dispositivo respirador de carbonização para pelo menos 148,9 0C (300 graus Fahrenheit).
12. Método de acordo com a reivindicação 10, compreendendo a etapa de aquecer o dispositivo respirador de carbonização pelo menos um de condutivamente e convencionalmente com um tubo de escape.
13. Método de acordo com a reivindicação 10, compreendendo a etapa de separar pelo menos uma segunda parte do óleo arrastado para fora do gás de blow-by no separador de neblina.
14. Método de acordo com a reivindicação 10, compreendendo a etapa de conectar o dispositivo respirador de carbonização ao separador de neblina em óleo e o compressor do turbocompressor.
15. Conjunto de tratamento do blow-by para um veículo possuin- do um motor que emite gás de blow-by, o conjunto de tratamento do blow-by compreendendo: um coletor de descarga do motor para receber o gás de escape; um separador de neblina em óleo em uma comunicação fluida a jusante com o motor para receber o gás de blow-by; um dispositivo respirador de carbonização possuindo um corpo tubular conectado a e em comunicação fluida a jusante com o separador de neblina em óleo para receber o gás de blow-by, em que pelo menos uma parte do corpo tubular recebe o calor transferido do coletor de descarga para chegar a uma temperatura de carbonização onde o óleo arrastado é carbo- nizado para fora do gás de blow-by gás e depositado no dispositivo respira- dor de carbonização; e uma saída de carbonização do corpo tubular conectado a e o em comunicação fluida a montante com um compressor do turbocompressor.
16. Conjunto de tratamento do blow-by de acordo com a reivindi- cação 15, em que o dispositivo respirador de carbonização entra em contato com o coletor de descarga para receber o calor condutivamente transferido a partir do coletor de descarga.
17. Conjunto de tratamento do blow-by de acordo com a reivindi- cação 15, em que o dispositivo respirador de carbonização está dentro de -152,4 mm (6 polegadas) do coletor de descarga para receber o calor transfe- rido por convecção do coletor de descarga.
18. Conjunto de tratamento do blow-by de acordo com a reivindi- cação 15, em que a temperatura de carbonização do dispositivo respirador de carbonização é de pelo menos 148,9°C (300 graus Fahrenheit).
19. Conjunto de tratamento do blow-by de acordo com a reivindi- cação 15, compreendendo adicionalmente: um tubo de escape em comunicação fluida com o motor para receber os gases de escape; e uma segunda parte do dispositivo respirador de carbonização que recebe o calor transferido do tubo de escape para alcançar uma tempe- ratura de carbonização onde o óleo arrastado é carbonizado para fora do gás de blow-by e depositado no dispositivo respirador de carbonização.
20. Conjunto de tratamento do blow-by de acordo com a reivindi- cação 15, em que a pelo menos uma parte do dispositivo respirador de car- bonização é orientada geralmente paralela ao coletor de descarga.
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