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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Entlüftungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, wobei die Entlüftungsvorrichtung mit einem Filter versehen ist, um Öl von Durchblasgas zu trennen.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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In Viertaktmotoren wird in der Kubelkammer Durchblasgas erzeugt, welches ein Gas ist, das von der Brennkammer durch einen Spalt zwischen der Zylinderwand und dem Kolben austritt, und um das Durchblasgas zurück zur Brennkammer zu leiten, ist eine Entlüftungsvorrichtung vorgesehen, um das Durchblasgas zum Einlasssystem zu leiten. Das Durchblasgas enthält Ölnebel, und wenn sich das Öl in die Einlassluft mischt, werden die Emissionseigenschaften schlechter. Daher ist eine Entlüftungskammer, die mit der Kurbelkammer in Verbindung steht, integriert mit dem Kurbelgehäuse vorgesehen, um an der Entlüftungskammer den Ölnebel von dem Durchblasgas zu trennen, wodurch das Einmischen von Öl in die Einlassluft verhindert wird (siehe z. B.
JP 2006-200472 A ).
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Jedoch könnte in einigen Fällen das alleinige Vorsehen der Entlüftungskammer keine ausreichende Ölabtrennung erreichen. In diesen Fällen könnte man daran denken, eine Filtervorrichtung für Ölabtrennung in einem Teil eines Entlüftungskanals vorzusehen, der die Entlüftungskammer mit dem Einlasssystem verbindet. Jedoch nimmt bei Betrieb im kalten Zustand, wenn etwa der Motor in kalter Umgebung gestartet wird oder wenn der Motor in frostiger Umgebung betrieben wird, die Viskosität des Öls aufgrund der geringen Temperatur zu, und daher besteht die Tendenz, dass das Öl an dem Filter anhaftet und diesen verstopft. Um dieses Problem zu lösen, könnte man daran denken, die Filtervorrichtung und/oder das Rohr, welches ein Teil des Entlüftungskanals von der Entlüftungskammer zu der Filtervorrichtung bildet, mit einem Wärmeisoliermaterial zu umhüllen, um hierdurch die Abstrahlung von Wärme, welche diese Elemente vom Durchblasgas absorbiert haben, zu vermeiden. Jedoch würde eine solche Anordnung den Materialaufwand und die Anzahl der Montageschritte erhöhen, und darüber hinaus würde sie die Abmessung der Entlüftungsvorrichtung vergrößern.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Im Hinblick auf diese herkömmlichen Probleme ist es primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Entlüftungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor anzugeben, so dass auch bei Betrieb im kalten Zustand die Entlüftungsvorrichtung wirkungsvoll Öl vom Durchblasgas abtrennen kann, das zu dem Einlasssystem geleitet wird.
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Zur Lösung der Aufgabe wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Entlüftungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor angegeben, um das von in einer Kurbelkammer erzeugten Durchblasgas zu einem Einlasssystem zu leiten, wobei die Entlüftungsvorrichtung enthält: eine Entlüftungskammer, die benachbart der Kurbelkammer derart ausgebildet ist, dass die Entlüftungskammer mit der Kurbelkammer in Verbindung steht, wobei die Entlüftungskammer konfiguriert ist, um Öl von dem Durchblasgas abzutrennen, das von der Kurbelkammer in die Entlüftungskammer fließt; eine Filterkammer, die benachbart der Kurbelkammer derart ausgebildet ist, dass die Filterkammer mit der Entlüftungskammer in Verbindung steht, wobei die Filterkammer einen Filter aufnimmt, um Öl von dem Durchblasgas abzutrennen, das von der Entlüftungskammer in die Filterkammer fließt; und einen Entlüftungskanal, der die Filterkammer mit dem Einlasssystem verbindet. Bevorzugt sind eine Wand, die die Entlüftungskammer definiert, und ein Filtergehäuse, das die Filterkammer definiert, beide mit einem die Kurbelkammer definierenden Kurbelgehäuse integriert.
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Weil in der Entlüftungsvorrichtung mit einer solchen Struktur die den Filter aufnehmende Filterkammer zusätzlich zur Entlüftungskammer vorgesehen ist, ist es möglich, Öl von Durchblasgas effektiv abzutrennen. Weil ferner sowohl die Entlüftungskammer als auch die Filterkammer benachbart der Kurbelkammer ausgebildet und durch Wärme von der Kurbelkammer erwärmt werden, wird ein Temperaturabfall des Durchblasgases, das dort hindurchfließt, und des Öls, das in dem Durchblasgas enthalten ist, vermieden und wird das Verstopfen des Filters mit dem Öl verhindert. Somit ist es auch bei Betrieb im kalten Zustand möglich, das Öl von dem Durchblasgas, welches in das Einlasssystem geleitet wird, effektiv abzutrennen.
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Bevorzugt enthält das Einlasssystem einen Luftreiniger, der eine Staubkammer und eine saubere Kammer aufweist, die durch einen Luftfilter getrennt sind, wobei der Entlüftungskanal mit der Staubkammer des Luftreinigers verbunden ist.
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Wie oben beschrieben, wird in der Entlüftungsvorrichtung gemäß dem Aspekt der vorliegenden Erfindung das Öl von dem Durchblasgas effektiv abgetrennt, und dies macht es möglich, den Entlüftungskanal mit der Staubkammer des Luftreinigers zu verbinden. In dieser Anordnung wird das Durchblasgas dem Verbrennungsmotor nach Passage des Luftfilters und des Luftreinigers zugeführt, und daher kann das Öl, das im Durchblasgas mit dem Filter der Entlüftungskammer nicht abgetrennt werden konnte, durch den Luftfilter des Luftreinigers abgetrennt werden.
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Weiter bevorzugt ist die Filterkammer an einer höheren Position angeordnet als die Entlüftungskammer.
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Weil in dieser Anordnung die Filterkammer an einer höheren Position als die Entlüftungskammer angeordnet ist und somit leicht erwärmt werden kann, kann die Wärmeabsorption vom Durchblasgas und Öl durch den Filter verringert werden, und kann das Verstopfen der Öffnungen des Filters noch effizienter verhindert werden.
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In einer solchen Anordnung kann die Entlüftungsvorrichtung ferner enthalten: einen Ölrücklaufkanal, der die Filterkammer mit der Entlüftungskammer verbindet; und ein Einwegventil, das an dem Ölrücklaufkanal vorgesehen ist und einen Fluidfluss nur von der Filterkammer zu der Entlüftungskammer erlaubt.
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In dieser Anordnung kann das Öl, das von der an der erhöhten Position angeordneten Filterkammer abgetrennt ist, durch den Ölrücklaufkanal aufgrund der Schwerkraft leicht zur Lüftungskammer zurückgeleitet werden, die an der tieferen Position angeordnet ist. Weil ferner der Ölrücklaufkanal mit einem Einwegventil ausgestattet ist, kann das Öl glattgängig zur Lüftungskammer zurückgeführt werden, ohne Rückfluss des Öls durch den Ölrücklaufkanal zur Filterkammer, der andernfalls wegen dem Druckpulsieren in der Kurbelkammer auftreten könnte.
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Alternativ kann die Entlüftungsvorrichtung einen Ölrücklaufkanal enthalten, der die Filterkammer mit der Kurbelkammer verbindet; und ein Einwegventil, das an dem Ölrücklaufkanal vorgesehen ist und einen Fluidfluss nur von der Filterkammer zu der Kurbelkammer erlaubt.
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In dieser Anordnung kann das Öl, das von der an der erhöhten Position angeordnete Filterkammer abgetrennt ist, durch den Ölrücklaufkanal aufgrund der Schwerkraft leicht zur Kurbelkammer zurückgeleitet werden, die an einer tieferen Position angeordnet ist. Weil ferner der Ölrücklaufkanal mit einem Einwegventil ausgestattet ist, kann das Öl glattgängig zur Kurbelkammer zurückgeführt werden, ohne Rückfluss des Öls durch den Rücklaufkanal zu der Filterkammer, der andernfalls wegen dem Druckpulsieren in der Kurbelkammer auftreten könnte.
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Die Entlüftungsvorrichtung mit der obigen Struktur kann bevorzugt im Gehäuse einer Kogenerationseinheit angeordnet sein.
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Im Vergleich zum dem Fall, wo der Verbrennungsmotor als Antriebsquelle für ein Fahrzeug oder eine Freiluft-Arbeitsmaschine verwendet wird, muss der an einer Kogenerationseinheit verwendete Verbrennungsmotor eine höhere Emissions-Reduktionsleistung haben. Da wie oben beschrieben die Entlüftungsvorrichtung das Öl im Durchblasgas effizient abtrennen kann und hierdurch die Verunreinigung im Abgas reduziert wird, kann die Entlüftungsvorrichtung bevorzugt in der Kogenerationseinheit angewendet werden.
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Somit ist es gemäß dem Aspekt der vorliegenden Erfindung möglich, eine Entlüftungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor anzugeben, so dass auch bei Betrieb im kalten Zustand die Entlüftungsvorrichtung Öl vom Durchblasgas effektiv abtrennen kann, das zu dem Einlasssystem geleitet wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Seitenansicht, die schematisch die Struktur einer Kogenerationseinheit gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 eine Teilperspektivansicht des in 1 gezeigten Verbrennungsmotors, worin die Filtervorrichtung in Explosionsansicht gezeigt ist;
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3 ist eine Querschnittsansicht entlang Linie III-III in 2; und
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4 ist eine Querschnittsansicht ähnlich zu 3 und zeigt eine modifizierte Ausführung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN
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Im Folgenden werden Ausführungen der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die Zeichnungen im Detail beschrieben.
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1 ist eine Seitenansicht, die schematisch die Struktur einer Kogenerationseinheit 100 zeigt, die eine Entlüftungsvorrichtung 30 für einen Verbrennungsmotor 1 mit seiner Ausführung der vorliegenden Erfindung enthält. Die Kogenerationseinheit 100 ist eine Einheit zum Liefern von Wärme und Strom, und enthält in der dargestellten Ausführung ein Kogeneratorgehäuse 101, einen Verbrennungsmotor 1, der in dem Kogeneratorgehäuse 101 angeordnet ist, einen Generator (in der Zeichnung nicht gezeigt), der von dem Verbrennungsmotor 1 angetrieben wird, einen Abwärmetauscher (in der Zeichnung nicht gezeigt), der die Abwärme des Verbrennungsmotors 1 als Wärmequelle nutzt, und einen Inverter, der in der Zeichnung nicht gezeigt ist. Der Verbrennungsmotor ist ein kerzengezündeter Einzylinder-Viertakt-Gasmotor, der Stadtgas (oder LP-Gas, LB-Gas, etc., nachfolgend einfach als „Gas” bezeichnet) als Brennstoff verwendet.
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Der Verbrennungsmotor 1 enthält einen Motorhauptkörper 2 mit einer Brennkammer 2a, ein Einlasssystem 3, das dem Motorhauptkörper 2 ein aus Brenngas und Luft bestehendes Luft-Brennstoffgemisch zuführt, und ein Auspuffsystem 4, das das vom Motorhauptkörper 2 abgegebene Abgas leitet. Der Motorhauptkörper 2 ist so angeordnet, dass sich die Zylinderachse horizontal erstreckt, und ist versehen mit einem Motorblock 5, der einen Kolben, eine Kurbelwelle und ein Pleuelstange aufnimmt, welche den Kolben mit der Kurbelwelle verbindet (der Kolben, die Kurbelwelle und die Pleuelstange sind in der Zeichnung nicht gezeigt), einem Zylinderkopf 6, der am einen Ende des Motorblocks 5 an der Seite der Brennkammer 2a angebracht ist, sowie einem Zylinderkopfdeckel 7, der an einem dem Motorblock 5 entgegengesetztem Ende des Zylinderkopfs angebracht ist. Im dargestellten Beispiel ist der Motorblock 5 in einer solchen Orientierung angeordnet, dass sich die Kurbelwelle vertikal erstreckt, aber der Motorblock 5 kann auch so angeordnet werden, dass sich die Kurbelwelle horizontal erstreckt. Der Motorblock 5 ist aufgebaut aus einem Zylinderblock 8, der einen Zylinder 8a definiert, und einem Kurbelgehäuse 9, das eine Kurbelkammer 9a definiert. Eine Ölwanne 10 ist an einer Unterseite des Kurbelgehäuses 9 angebracht.
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Das Einlasssystem 3 enthält einen Lufteinlasskanal 11, dessen stromaufwärtiges Ende 11a sich zu der Innenseite des Kogeneratorgehäuses 101 öffnet und dessen stromabwärtiges Ende 11b mit der Brennkammer 2a über eine im Zylinderkopf 6 ausgebildete Lufteinlassöffnung verbunden ist, einen Luftreiniger 12, der an einem stromaufwärtigen Abschnitt des Lufteinlasskanals 11 vorgesehen ist, einen Gasmischer 13, der an einem Teil des Lufteinlasskanals 11 stromab des Luftreinigers 12 vorgesehen ist, sowie einen Brennstoffzufuhrkanal 14, dessen stromaufwärtiges Ende mit einer in der Zeichnung nicht gezeigten Brennstoffzufuhrquelle verbunden ist und dessen stromabwärtiges Ende 14b mit dem Gasmischer 13 verbunden ist. Der Gasmischer 13 mischt die durch den Lufteinlasskanal 11 zugeführte Frischluft mit dem durch den Brennstoffzufuhrkanal 14 zugeführten Brenngas.
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Der Luftreiniger 12 enthält ein Luftreinigergehäuse 17, das kastenförmig ist und im Inneren einen Filterraum 16 definiert, sowie einen Luftfilter 18, der innerhalb des Luftreinigergehäuses 17 angeordnet ist und den Filterraum 16 in eine stromaufwärtige Staubkammer 16a und eine stromabwärtige saubere Kammer 16b unterteilt. Das Luftreinigergehäuse 17 ist aufgebaut aus einem Gehäusehauptkörper 17a, das den Luftfilter 18 hält, und einem Abdeckelement 17b, das an dem Gehäusehauptkörper 17a abnehmbar angebracht ist. Die abnehmbare Anbringung des Abdeckelements 17b ermöglicht die Wartung des Luftfilters 18. An einer Seitenfläche des Gehäusehauptkörpers 17a ist eine Öffnung ausgebildet, die als Einlass für die Einlassluft dient, und diese Öffnung stellt das stromaufwärtige Ende 11a des Lufteinlasskanals 11 dar. Der Luftreiniger 12 reinigt die durch den Einlasslufteinlass aufgenommene Luft, indem die Luft durch den Luftfilter 18 hindurch tritt, und leitet die gereinigte Luft zum Gasmischer 13.
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Der Brennstoffzufuhrkanal
14 ist mit einer Proportionalventileinheit
21 versehen. Die Proportionalventileinheit
21 enthält ein Magnetventil
22 und ein Proportionalventil
23, welches stromab des Magnetventils
22 angeordnet ist. Das Magnetventil
22 ist ein normalerweise geschlossenes Ein-Aus-Ventil und wird durch Zufuhr von elektrischem Strom von einer in der Zeichnung nicht gezeigten Stromquelle zum Öffnen angetrieben. Das Magnetventil
22 wird geschlossen, um Zufuhr des Brenngases zu dem Motorhauptkörper
2 zu verhindern, wenn der Verbrennungsmotor
1 gestoppt wird, und wird geöffnet, um das Brenngas dem Motorhauptkörper
2 zuzuführen, wenn der Verbrennungsmotor
1 in Betrieb ist. Das Proportionalventil
21 ist ein Magnet-Proportionalventil, das den Zufuhrdruck des Brenngases gemäß einer Anregungsstromstärke steuert, ohne vom Druck des ihm zugeführten Brenngases abhängig zu sein, um hierdurch die Strömungsrate des Brenngases zu steuern, das durch den Brennstoffzufuhrkanal
14 fließt. Da das Proportionalventil
23 den Zufuhrdruck des Brenngases im Wesentlichen konstant halten kann, ist es möglich, einen herkömmlichen Druckregler wegzulassen und eine kompakte Vorrichtung zu bekommen. Es sei angemerkt, dass das Proportionalventil
23 eine bekannte Struktur haben kann, wie etwa z. B. in der
JP-H08-42400 A offenbart, und daher wird hier die detaillierte Beschreibung weggelassen.
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Der Gasmischer 13 enthält eine Gasdüse (in den Zeichnungen nicht gezeigt), die am stromabwärtigen Ende 14b des Brennstoffzufuhrkanals 14 vorgesehen ist, ein Drosselventil (in den Zeichnungen nicht gezeigt) und einen Drosselmotor 24 zum Antrieb des Drosselventils zum Öffnen und Schließen, und mischt das Brenngas, das von der Gasdüse in einer dem Einlassunterdruck entsprechenden Menge ausgeworfen wird, in die Einlassluftkammer, um das Gasgemisch zu erzeugen. Das erzeugte Gasgemisch wird über den Lufteinlasskanal 11 zur Brennkammer 2a des Motorhauptkörpers 2 geleitet.
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Der Zylinderkopf 6 ist mit einer Zündkerze (in den Zeichnungen nicht gezeigt) versehen, so dass die Elektrode der Zündkerze in der Brennkammer 2a angeordnet ist. Mit elektrischem Strom, der von einer (in den Zeichnungen nicht gezeigten) Stromversorgung über eine Zündvorrichtung einschließlich einer Zündspule zugeführt wird, erzeugt die Zündkerze eine Funkenentladung zu vorbestimmten Steuerzeiten, um das Gasgemisch zu zünden und das Brenngas zu verbrennen.
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Das Auspuffsystem 4 enthält einen Abgaskanal 26, der das in der Brennkammer 2a erzeugte verbrannte Gas zur Atmosphäre leitet. Der Abgaskanal 26 ist mit einem Schalldämpfer 27 versehen.
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Wenn das Brenngas verbrannt wird, leckt das Gas mit hohem Druck in der Brennkammer 2a durch den Spalt zwischen dem Kolben und der Umfangswandoberfläche des Zylinders 8a zur Kurbelkammer 9a. Das Durchblasgas, das zur Kurbelkammer 9a hindurchgetreten ist, enthält unverbranntes Luftkraftstoffgemisch und Öl, und würde, wenn es ohne Behandlung frei gelassen würde, eine Luftverschmutzung verursachen. Aus diesem Grund ist der Verbrennungsmotor 1 mit einer Entlüftungsvorrichtung 30 versehen, um unter Verwendung des Drucks in der Kurbelkammer 9a und des Unterdrucks im Einlasssystem 3 das der Kurbelkammer 9a erzeugte Durchblasgas zum Einlasskanal 11 zurückzuführen.
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Die Entlüftungsvorrichtung 30 enthält, von stromauf zu stromab, eine Entlüftungskammer 31, die mit der Kurbelkammer 9a in Verbindung steht, eine Filtervorrichtung 33, die mit der Entlüftungskammer 31 in Verbindung steht und mit einer Filterkammer 32 ausgestattet ist, und einen Entlüftungskanal 34, der die Filterkammer 32 mit dem Einlasssystem 3 verbindet.
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Die Entlüftungskammer 31 trennt das Öl von dem Durchblasgas, das darin von der Kurbelkammer 9a fließt, ab, und ist durch eine mit dem Kurbelgehäuse 9 integrierte Wand definiert, so dass die Entlüftungskammer 31 der Kurbelkammer 9a benachbart ist.
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Wie auch in 2 gezeigt, enthält die Filtervorrichtung 33 ein Filtergehäuse 35, das integriert mit dem Kurbelgehäuse 9a ausgebildet ist und an einer Position benachbart der Kurbelkammer 9a die Filterkammer 32 definiert, so dass die Filterkammer 32 eine zylindrische Form hat und sich seitlich nach außen öffnet, eine Filterabdeckung 36, die an der Öffnung des Filtergehäuses 35 abnehmbar angebracht ist, um die Filterkammer 32 zu verschließen, sowie einen Filter 37, der in der Filterkammer 32 aufgenommen ist. Die Filtervorrichtung 33 ist derart konfiguriert, dass das Durchblasgas, das von der Entlüftungskammer 31 her eintritt, durch den Filter 37 fließt, so dass das Öl dem Filter 37 noch weiter von dem Durchblasgas abgetrennt wird. Die abnehmbare Anbringung der Filterabdeckung 36 an dem Filtergehäuse 35 ermöglicht eine Wartung des Filters 37.
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Der Entlüftungskanal 34 ist aus einem Rohr gebildet, das mit der Filterabdeckung 36 und dem Luftreinigergehäuse 17 verbunden ist, und führt das Durchblasgas, das durch die Filtervorrichtung 33 hindurchgetreten ist, zum Luftreiniger 12. Das stromabwärtige Ende des Entlüftungskanals 34 ist mit der Staubkammer 16a des Luftfilters 12 verbunden.
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3 ist eine Querschnittsansicht entlang Linie III-III in 2. Wie in den 2 und 3 gezeigt, ist das Filtergehäuse 35 derart vorgesehen, dass die Filterkammer 32 über der Entlüftungskammer 31 und benachbart der Kurbelkammer 9a und der Entlüftungskammer 31 angeordnet ist. Insbesondere sind das Kurbelgehäuse 35 und die die Entlüftungskammer 31 definierende Wand beide integriert mit dem Kurbelgehäuse 9 ausgebildet, und ein unteres Teil des Filtergehäuses 35 stellt ein oberes Teil der die Entlüftungskammer 31 definierenden Wand dar. Eine zylindrische Montagenabe 35a zum Anbringen des Filters ist so ausgebildet, dass sie von einer zur Filterabdeckung 36 weisenden Bodenwandoberfläche des Filtergehäuses 35 vorsteht.
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Der Filter 37 enthält eine zylindrische Filterplatte, in die zahlreiche kleine Öffnungen (Durchblasgas-Kanäle) eingestanzt sind, und Endplatten 39, 39, die an jedem axialen Ende der Filterplatte 38 gesichert sind. In der Mitte von einer Endplatte 39 ist ein Montageloch 39a ausgebildet, so dass, durch Aufsetzen des Montagelochs 39a auf die Montagenabe 35a, der Filter 37 an dem Filtergehäuse 35 (dem Kurbelgehäuse 9) abnehmbar angebracht ist. Die Filterkammer 32 ist durch den Filter 37 in einen stromaufwärtigen Raum 32a (Innenraum der Filterplatte 38), der mit der Entlüftungskammer 31 in Verbindung steht, und einen stromabwärtigen Raum 32b, der mit dem Entlüftungskanal 34 in Verbindung steht, unterteilt.
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Ein Gaseinlass 31a ist angenähert im Mittelteil der Bodenwand der Entlüftungskammer 31 ausgebildet, und ein erstes Blattventil 41 ist an der Oberseite der Bodenwand der Entlüftungskammer 31 vorgesehen, um den Gaseinlasskanal 31a zu verschließen. Das erste Blattventil 41 ist ein Einwegventil, welches erlaubt, dass das Durchblasgas von der Kurbelkammer 9a zur Entlüftungskammer 31 fließt, aber einen Fluss des Durchblasgases von der Entlüftungskammer 31 zur Kurbelkammer 9a verhindert. Das erste Blattventil 41 ist in einer solchen Orientierung angebracht, dass, wenn es geöffnet ist, das erste Blattventil 31 erlaubt, dass das Durchblasgas in die Entlüftungskammer 31 zu einem äußeren Teil der Entlüftungskammer 31 von der Kurbelkammer 9a weg fließt.
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Die Entlüftungskammer 31 und der stromaufwärtige Raum 32a der Filterkammer 32 sind durch einen Verbindungskanal 42 miteinander verbunden, die an einer Seite der Kurbelkammer 9a ausgebildet ist. Das untere Ende des Verbindungskanals 42 ist mit einem kurbelwellenseitigen Endabschnitt (linken Endabschnitt in 3) mit der Entlüftungskammer 31 verbunden. Der Verbindungskanal 42 enthält einen vertikalen Abschnitt 42a, der sich von seinem unteren Ende nach oben erstreckt, und einen Verzweigungsabschnitt 42b, der sich seitlich von einem zwischenliegenden Teil des vertikalen Abschnitts 42a weg erstreckt, um in der Montagenabe 35a ein zylindrisches Loch zu bilden.
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Ferner sind die Entlüftungskammer 31 und der stromabwärtige Raum 32b der Filterkammer 32 durch einen Ölrücklaufkanal 43 miteinander verbunden. Der Ölrücklaufkanal 43 erstreckt sich von dem untersten Teil der Filterkammer 32 durch eine untere Wand des Gehäuses 35 nach unten, und öffnet sich an der Entlüftungskammer 31 einem unteren Ende nach außen. Ein zweites Blattventil 44 ist an der oberen Wand der Entlüftungskammer 31 vorgesehen, um den Auslass (das untere Ende) des Ölrücklaufkanals 43 zu verschließen. Das zweite Blattventil 44 ist ein Einwegventil, welches den Ölfluss von der der Filterkammer 32 zur Entlüftungskammer 31 erlaubt, aber verhindert, dass das Durchblasgas von der Entlüftungskammer 31 zur Filterkammer 32 fließt. Das zweite Blattventil 44 kann so konfiguriert sein, dass es durch den Druck des im Ölrücklaufkanal 43 angesammelten Öls öffnet, oder kann konfiguriert sein, um nur dann zu öffnen, wenn in Folge von Druckpulsieren die Kurbelkammer 9a einen Unterdruck hat.
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Nun werden der Betrieb und die Wirkung der vorstehend beschriebenen Entlüftungsvorrichtung beschrieben.
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Zuerst wird der Fluss des Durchblasgases und des Öls beschrieben. Weil der Verbindungskanal 42 mit einem Teil der Entlüftungskammer 31 verbunden ist, das nicht in der Strömungsrichtung des Durchblasgases ist, welches in die Entlüftungskammer 31 eintritt (nach rechts in 3), fließt das Durchblasgas (welches Öl enthält), das in die Entlüftungskammer 31 eingetreten ist, innerhalb der Entlüftungskammer 31 derart, dass das darin enthaltene Öl auf eine Wand auftrifft, welche die Entlüftungskammer definiert, wodurch das Öl an der Wand anhaftet und von dem Durchblasgas abgetrennt wird. Weil ferner der Verbindungskanal 32 an der Verbindung zwischen dem vertikalen Abschnitt 42a und dem Verzweigungsabschnitt 42b geknickt ist, wird das Öl noch weiter von dem Durchblasgas abgetrennt, während das Durchblasgas durch den Verbindungskanal 42 hindurchfließt.
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Das Durchblasgas, das von dem Verbindungskanal 42 in den stromaufwärtigen Raum 32a der Filterkammer 32 eingetreten ist, bewegt sich durch die Öffnungen der Filterplatte 38 zum stromabwärtigen Raum 32b. Bei diesem Prozess haftet das in dem Durchblasgas enthaltene Öl an der Filterplatte 38 an und fließt aufgrund der Schwerkraft nach unten. Das Öl, das sich in dem untersten Teil der Filterkammer 32 angesammelt hat, wird durch den Ölrücklaufkanal 43 zur Entlüftungskammer 31 zurückgeführt, und fließt weiter durch einen Kanal (in den Zeichnungen nicht gezeigt), der die Entlüftungskammer 31 mit der Kurbelkammer 9a verbindet, zur Kurbelkammer 9a, so dass sich das Öl in der Ölwanne 10 ansammeln kann (1).
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Wie oben beschrieben, ist die Entlüftungsvorrichtung 31 der dargestellten Ausführung versehen mit: einer Entlüftungskammer 31, die benachbart der Kurbelkammer 9a ausgebildet ist, so dass die Entlüftungskammer 31 mit der Kurbelkammer 9a in Verbindung steht und Öl von dem dahin fließenden Durchblasgas von der Kurbelkamer 9a abtrennt; einer Filterkammer 32, die benachbart der Kurbelkammer 9a ausgebildet ist, so dass die Filterkammer 32 mit der Entlüftungskammer 31 in Verbindung steht und den Filter 37 aufnimmt, um das Öl von dem Durchblasgas abzutrennen, das in der Filterkammer 32 von der Entlüftungskammer 31 fließt; sowie einem Entlüftungskanal 34, der die Filterkammer 32 mit dem Einlasssystem 3 verbindet. Bei dieser Anordnung wird das Öl im Durchblasgas an der Entlüftungskammer 31 abgetrennt, wird danach weiter vom Filter 37 abgetrennt, wodurch das Öl im Durchblasgas effizient abgetrennt wird. Weil ferner die Entlüftungskammer 31 und die Filterkammer 32 jeweils benachbart der Kurbelkammer 9a ausgebildet sind, werden sie durch die Wärme der Kurbelkammer 9a leicht erwärmt. Hierdurch wird ein Temperaturabfall des Durchblasgases, welches durch diese Kammer fließt, und des Öls, das in dem Durchblasgas enthalten ist, vermieden, und daher wird ein Verstopfen des Filters 37 durch das Öl verhindert. Somit wird auch im kalten Betriebszustand das Öl von dem Durchblasgas effektiv abgetrennt, und wird das saubere Durchblasgas, von dem das Öl abgetrennt worden ist, zum Einlasssystem 3 geleitet.
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Ferner enthält in der dargestellten Ausführung das Einlasssystem 3 den Luftreiniger 12, der die Staubkammer 16a und die saubere Kammer 16b aufweist, die durch den Luftfilter 18 getrennt sind, und der Entlüftungskanal 34 ist mit der Staubkammer 16a des Luftreinigers 12 verbunden. Die Verbindung des Entlüftungskanals 34 mit der Staubkammer 16a ist möglich, weil die Entlüftungsvorrichtung 30 der vorliegenden Ausführung das Öl von dem Durchblasgas effizient abtrennt, wie oben beschrieben. Weil aufgrund dieser Anordnung das Durchblasgas dem Verbrennungsmotor 1 nach Durchtritt durch den Luftfilter 18 zugeführt wird, wird das Öl, das vom Filter 37 nicht von dem Durchblasgas abgetrennt werden konnte, vom Luftfilter 18 abgetrennt, und daher ist das dem Verbrennungsmotor 1 zugeführte Durchblasgas sauberer.
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Weil ferner die Filterkammer 32 an einer höheren Position angeordnet ist als die Entlüftungskammer 31 und somit leicht erwärmt werden kann, wird die Absorption der Wärme vom Durchblasgas und Öl durch den Filter 37 vermieden und wird ein Verstopfen der Öffnungen des Filters 37 noch wirkungsvoller verhindert.
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Darüber hinaus enthält die Entlüftungsvorrichtung 30 der vorliegenden Ausführung den Ölrücklaufkanal 43, der die Filterkammer 32 mit der Entlüftungskammer 31 verbindet, und das zweite Blattventil 44, das an dem Rücklaufkanal 43 vorgesehen ist, um den Fluidfluss nur von der Filterkammer 32 zur Entlüftungskammer 31 zu ermöglichen. Hierdurch wird das Öl, das von der an der oberen Position angeordneten Filterkammer 32 abgetrennt ist, durch den Ölrücklaufkanal 32 aufgrund der Schwerkraft leicht zur Entlüftungskammer 31 rückgeführt, das an einer tieferen Position angeordnet ist. Weil ferner der Ölrücklaufkanal 43 mit dem zweiten Blattventil 44 ausgestattet ist, wird das Öl glattgängig zur Entlüftungskammer 31 zurückgeführt, ohne den Rückfluss des Öls durch den Ölrücklaufkanal 33 zur Filterkammer 32, der andernfalls durch Druckpulsieren der Kurbelkammer 9a auftreten könnte.
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In der vorliegenden Ausführung sind der Verbrennungsmotor 1 und die Entlüftungsvorrichtung 30 in dem Kogenerationsgehäuse 101 angeordnet und stellen die Kogenerationseinheit 100 dar. Im Vergleich zu dem Fall, wo der Verbrennungsmotor als Antriebsquelle für ein Fahrzeug oder eine Freiluft-Arbeitsmaschine verwendet wird, muss der in der Kogenerationseinheit 100 verwendete Verbrennungsmotor 1 eine höhere Emissionsreduktionsleistung haben. Da wie oben beschrieben, die Entlüftungsvorrichtung 30 das Öl in dem Durchblasgas effektiv abtrennen kann und dadurch die Verunreinigungen im Abgas reduzieren kann, kann die Entlüftungsvorrichtung 30 vorzugsweise der Kogenerationseinheit 100 verwendet werden, wie dargestellt.
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Im Vorstehenden ist die vorliegende Erfindung im Hinblick auf eine konkrete Ausführung davon beschrieben worden, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehende Ausführung beschränkt, und es können verschiedene Verwendungen und Modifikationen vorgenommen werden. Zum Beispiel sind in der obigen Ausführung die die Entlüftungskammer 31 definierende Wand und das die Filterkammer 32 definierende Filtergehäuse einstückig mit dem Kurbelgehäuse 9 ausgebildet, aber sie können auch als separate Elemente ausgebildet und an dem Kurbelgehäuse 9 angebracht werden. In diesem Fall ist es bevorzugt, wenn das Filtergehäuse 35 etc. an dem Kurbelgehäuse 9 derart angebracht werden, dass sie mit dem Kurbelgehäuse 9 über ein große Kontaktfläche in engem Kontakt stehen, so dass sie mit dem Kurbelgehäuse 9 einen effektiven Wärmeaustausch durchführen können. Ferner werden in der obigen Ausführung die Öffnungen des Filters 39 realisiert, indem Löcher die Filterplatte 38 gestanzt werden, und der Filter 37 kann auch anstelle der Filterplatte 38 auch ein Gitter oder dgl. enthalten.
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Obwohl ferner in der obigen Ausführung die Filterkammer 32 mit der Kurbelkammer 9a über die Entlüftungskammer 31 verbunden wurde, um zu erlauben, dass das in der Filterkammer 32 abgetrennte Öl zur Kurbelkammer 9a zurückkehrt, kann zu dem gleichen Zweck die Filterkammer 32 auch direkt mit der Kurbelkammer 9a verbunden werden, wie in 4 gezeigt, worin sämtliche Komponenten wie jene in 3 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. In der in 4 gezeigten Ausführung erstreckt sich der Ölrücklaufkanal 43 von dem untersten Teil der Filterkammer 32 nach unten zur Kurbelkammer 39 durch die untere Wand des Gehäuses 35 und eine Wand, deren unteres Teil der Entlüftungskammer definiert, um die Filterkammer 32 direkt mit der Kurbelkammer 9a zu verbinden. Ferner ist ein Blattventil 44a an der oberen Wand der Kurbelkammer 9a vorgesehen, um den Auslass (das untere Ende) des Ölrücklaufkanals 43 zu verschließen. Dieses Blattventil 44a arbeitet ähnlich der in 3 gezeigten zweiten Blattventil 44; es erlaubt nämlich den Ölfluss von der Filterkammer 32 zur Kurbelkammer 9a, verhindert aber, dass das Durchblasgas von der Kurbelkammer 9a zur Filterkammer 32 fließt.
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Darüber hinaus kann die konkrete Struktur, die Anordnung, Anzahl, Winkel, Material etc. der Elemente oder Teile der Ausführungen im Umfang der vorliegenden Erfindung geeignet geändert werden. Auch sind nicht alle Strukturelemente, die in den obigen Ausführungen gezeigt sind, notwendigerweise unabkömmlich, und sie können nach Bedarf geeignet ausgewählt werden.
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Eine Entlüftungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor (1) zum Leiten des von in einer Kurbelkammer (9a) erzeugten Durchblasgas zu einem Einlasssystem (3) enthält: eine Entlüftungskammer (31), die benachbart der Kurbelkammer (9a) derart ausgebildet ist, dass die Entlüftungskammer (31) mit der Kurbelkammer (9a) in Verbindung steht, wobei die Entlüftungskammer (31) konfiguriert ist, um Öl von dem Durchblasgas abzutrennen, das von der Kurbelkammer (9a) in die Entlüftungskammer (31) fließt; eine Filterkammer (32), die benachbart der Kurbelkammer (9a) derart ausgebildet ist, dass die Filterkammer (32) mit der Entlüftungskammer (31) in Verbindung steht, wobei die Filterkammer (32) einen Filter aufnimmt, um Öl von dem Durchblasgas abzutrennen, das von der Entlüftungskammer (31) in die Filterkammer (32) fließt; und einen Entlüftungskanal (34), der die Filterkammer (32) mit dem Einlasssystem (3) verbindet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2006-200472 A [0002]
- JP 08-42400 A [0027]