JP2003531330A - Method and apparatus for treating crankcase exhaust - Google Patents

Abstract

There is described an improved method for treating crankcase emissions from an internal combustion engine, comprising the steps of directing the emissions from the crankcase to an emissions separator, subjecting the emissions in the separator to a series of cleansing operations for removal of contaminants, directing the flow of cleansed emissions through a one way check valve back to the engine for combustion and collecting the separated contaminants for disposal.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】 （発明の分野） 本発明は、内燃機関のクランクケースとクランクケース排気とエンジン潤滑油
とを管理するための強化された自続式システムに関し、特に、クランクケース動
作圧を減らし、クランクケースから汚染物を取り除き、エンジン潤滑油の寿命を
延ばし、クランクケース排気流を浄化し、残留物の貯蔵及び発明装置の体積効率
維持のための二機能性リモートコレクタを含む、連続的な方法及び装置に関する
。加えて、本発明は、最適には、浄化排気流をエンジンの吸気マニホールドエア
ランナに均等に分配する方法及び装置と、エンジンスロットルを全開にした状態
でＰＣＶシステムに加わる動作可能な負圧を維持する方法及び装置に関する。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to an enhanced self-sustaining system for managing the crankcase, crankcase exhaust and engine lubricant of an internal combustion engine, and more particularly to reducing crankcase operating pressure A continuous process including a bi-functional remote collector for removing contaminants from the case, prolonging engine lubricating oil life, cleaning the crankcase exhaust stream, storing residues and maintaining the volumetric efficiency of the inventive device and Regarding the device. In addition, the present invention optimally maintains a method and apparatus for evenly distributing the purified exhaust flow to the intake manifold air runner of the engine and maintaining an operable negative pressure on the PCV system with the engine throttle fully open. Method and device.

【０００２】 （発明の背景） 歴史的に、エンジン潤滑油の効率は、バージンオイルに特定の添加物を導入す
ることにより、生産レベルで強化された。エンジンオイルは、基本的には、以下
によって汚染及び劣化する。ａ）燃料の煤煙と、不完全燃焼及び未燃焼の燃料と
、蒸気と、様々なガス及び酸を含む（複数の）エンジンピストンのブローバイ（
エンジン燃焼の望ましくない副産物で、ピストン及びピストンリングを通過して
クランクケースに逃れた部分）、ｂ）異質な液体、摩耗シリコン（ダート）、エ
ンジンコンポーネントの摩耗粒子、及びオイル酸化副産物、ｃ）オイルに共通す
る化学元素による異質な液体の乳化、例えば、硫黄は液体及びエンジンの高温と
結び付いて腐食性の硫酸となる。不利な環境においてオイルに与えられる唯一の
管理形態は、オイルフィルタを物理的に含めることのみである。オイルフィルタ
はオイルから固体を取り除くのには有効だが、水分及び酸といった希釈物の除去
ができないことから、オイルは、粘性の低下と最終的な潤滑性の消失とを被りや
すいままとなる。更に、フィルタがスラッジその他の固体により詰まると、フィ
ルタバイパスバルブが開かれ、フィルタを通っていないオイルが、下流のエンジ
ンコンポーネントへ循環することになる。このため、過度のエンジンの摩耗とオ
イルの過剰な汚染との一次サイクルが開始される。発生する問題は多様な性質を
有するが、この事例での大きな懸念は、シリンダボア及びピストンリングの摩耗
の増加である。結果として、ピルトンブローバイのパーセンテージは増加し、通
常より高い汚染物含有量がクランクケースオイルに影響を与え、劣化が加速する
。これにより、この問題はサイクル全体に及ぶ。クランクケース圧は、これに応
じて増加し、オイルがエンジンガスケット及びシールから押し出される可能性が
ある。この状態は、エンジンクランクケースからの吸気コンジットを介したオイ
ルの排出も助長し、エアクリーナを汚し、最終的には一酸化炭素の排出を増加さ
せる。更に、オイルは、汚染されたクランクケースの排気と共に放出され、ＰＣ
Ｖシステムと、エンジン燃焼室への途中にあるエンジン吸気マニホールドとを介
して移動し、燃焼プロセスを汚染し悪影響を与える。ここでも、結果として、コ
ンポーネントに関連する過度の摩耗と、クランクケースに入るピストンブローバ
イのパーセンテージの上昇が生じる。関連するＰＣＶの問題については、後で本
明細書において言及する。この現象は、エンジンが回転するたびに悪化し続ける
。燃料の消費は増加し、エンジン出力は低下し、排気物質は増加し、他の無数の
エンジン動作問題が生じる。追加的な複合要素は、多くの所有者／運転者がＯＥ
Ｍの指定通りにエンジンオイル及びフィルタを定期的に交換しない点で、これは
人的要因であり、現実の世界での問題である。多くの所有者／運転者は、単にエ
ンジンオイルをつぎ足すだけであり、過剰に追加する場合もある。結果として、
前記のものと同様の性質の問題が生じる。BACKGROUND OF THE INVENTION Historically, the efficiency of engine lubricating oils has been enhanced at the production level by introducing certain additives into virgin oil. Engine oils are basically contaminated and deteriorated by: a) Fuel soot, incompletely burned and unburned fuel, steam, blow-by of engine piston (s) containing various gases and acids (
Undesired by-products of engine combustion that escape through the piston and piston ring to the crankcase), b) foreign liquids, worn silicon (dirt), wear particles of engine components, and oil oxidation by-products, c) oil. Emulsification of heterogeneous liquids by common chemical elements, eg, sulfur combines with the high temperatures of liquids and engines to form corrosive sulfuric acid. The only form of control given to oil in adverse environments is the physical inclusion of an oil filter. While oil filters are effective at removing solids from oils, the inability to remove diluents such as water and acids leaves them vulnerable to reduced viscosity and eventual loss of lubricity. In addition, if the filter becomes clogged with sludge or other solids, the filter bypass valve will open, allowing unfiltered oil to circulate to downstream engine components. This initiates the primary cycle of excessive engine wear and excessive oil contamination. Although the problem that arises is of diverse nature, a major concern in this case is increased wear on the cylinder bore and piston ring. As a result, the percentage of Pilton blow-by increases and higher than normal contaminant content affects crankcase oil, accelerating degradation. This causes the problem to be cycle-wide. Crankcase pressure increases correspondingly and oil can be forced out of the engine gaskets and seals. This condition also facilitates oil discharge from the engine crankcase through the intake conduit, fouling the air cleaner and ultimately increasing carbon monoxide emissions. In addition, oil is released along with contaminated crankcase exhaust,
It travels through the V system and the engine intake manifold halfway to the engine combustion chamber, polluting and adversely affecting the combustion process. Again, this results in excessive wear associated with the components and an increased percentage of piston blow-by entering the crankcase. Related PCV issues will be referred to later in this specification. This phenomenon continues to get worse each time the engine spins. Fuel consumption increases, engine power decreases, exhaust emissions increase, and numerous other engine operating problems occur. Additional composite elements are available to many owners / drivers as OEs.
This is a human factor and a problem in the real world in that engine oil and filters are not regularly changed as specified by M. Many owners / drivers simply add engine oil and sometimes add more. as a result,
Problems of the same nature as those mentioned above arise.

【０００３】 内燃機関のクランクケース排気を再循環させ、エンジンの空気−燃料インダク
ションシステムに戻し、ピストン室で再燃焼させることは、約４０年前から法律
で定められている。排気の還流は、通常、クランクケースとエンジンのバルブ又
はカムカバーとの間に延びるオイル還流ラインを通り、バルブ又はカムカバーか
ら、外部ホース又はチューブを通じて、エンジンの吸気マニホールドへ向かい、
ここで排気は、（自然吸気エンジンの）キャブレタ／燃料インジェクタからの空
気−燃料混合物と混合され、燃焼室へ運ばれる。ポジティブクランクケースベン
チレーション（ＰＣＶ）バルブは、空気−燃料インダクションシステムへのクラ
ンクケース排気の流れを制御し、通常は、エンジンの運転速度に応じて、これを
行う。Recirculating the crankcase exhaust of an internal combustion engine, returning it to the engine's air-fuel induction system and reburning it in the piston chamber has been legally regulated for about 40 years. Exhaust gas recirculation typically passes through an oil recirculation line that extends between the crankcase and the engine valve or cam cover, from the valve or cam cover through an external hose or tube to the engine intake manifold,
Here the exhaust gas is mixed with the air-fuel mixture from the carburetor / fuel injector (of the naturally aspirated engine) and conveyed to the combustion chamber. Positive Crankcase Ventilation (PCV) valves control the flow of crankcase exhaust to the air-fuel induction system, and usually do so, depending on the operating speed of the engine.

【０００４】 ＰＣＶ（ポジティブクランクケースベンチレーション）バルブは、通常、３種
類のエンジン取り付け位置のいずれかに位置しており、１）バルブ／カムカバー
内のエンジンクランクケース通気口、２）還流コンジットと同じライン、或いは
３）エンジン吸気マニホールドに直接ネジ留めのいずれかである。このバルブは
、さまざまなエンジン負荷要件でのマニホールド内の既存の負圧に応じて、汚染
されたクランクケース排気流をエンジンの空気／燃料送出システム（吸気マニホ
ールド）に計量供給し混合する。クランクケースからの排気の経路は、ＰＣＶバ
ルブ／システム、吸気マニホールド、及び燃焼室（ここで状態変化する）を介し
、ピストンブローバイとして部分的にクランクケースに再び入ることになり、こ
れは摩耗及び汚染の二次エンジンサイクルとなる。ＰＣＶバルブには、結果とし
てエンジンの吸気マニホールドのバックファイヤを発生させる可能性があるクラ
ンクケースへの危険な逆流状態を静止する目的もある。このバックファイヤは、
クランクケースの爆発を引き起こす恐れもある。PCV (Positive Crankcase Ventilation) valves are typically located in one of three engine mounting positions: 1) engine crankcase vents in the valve / cam cover and 2) return conduit Either in line or 3) screwed directly to the engine intake manifold. This valve meters and mixes the contaminated crankcase exhaust flow into the engine's air / fuel delivery system (intake manifold) in response to the existing negative pressure in the manifold at various engine load requirements. The exhaust path from the crankcase, via the PCV valve / system, the intake manifold, and the combustion chamber (where it changes state), will partially re-enter the crankcase as a piston blowby, which will wear and contaminate. It becomes the second engine cycle of. The PCV valve also has the purpose of quiescing dangerous backflow conditions into the crankcase which can result in backfire of the engine's intake manifold. This backfire is
It may also cause the crankcase to explode.

【０００５】 クランクケース排気の原因及び性質は、広く知られており、更に詳細に説明す
る必要はない。望ましくは燃焼のため再循環させる未燃焼及び部分燃焼の燃料及
び揮発性ガスに加え、この排気は、燃焼させた場合でも、エンジン又は環境、或
いはその両方にとって有害な、多数の混入汚染物を含むと説明すれば十分である
。この汚染物は、燃焼される場合、有害な汚染物質としてエンジンから排出され
る。（複数の）エンジン燃焼室を出入りする途中で、これらは、酸素センサ及び
（複数の）触媒コンバータといった重要な排出制御を含む重要なエンジンコンポ
ーネントの機能を低下させる。この汚染物は、燃焼されない場合、単純にエンジ
ン内に残り、例えば、効率を無効にする燃焼室堆積物として、ピストンリングの
開放を妨害し、その機能を妨げ、或いは部分的にクランクケースに戻り、前記の
ようにオイルを汚染する。結果として、これは最終的に潤滑の効率低下、スラッ
ジの蓄積、及びエンジン性能を低下させる他の無数の問題を発生させ、燃料の消
費を増やし、排気物質を増加させ、エンジンの寿命を短くする。こうした問題は
、経時的に蓄積されて増加するものであり、エンジンクランクケース内が起源と
なる摩耗及び汚染の二次サイクルの結果である。第一のサイクルは、オイルフィ
ルタバイパスバルブを介してクランクケースから外部に達し、第二のサイクルは
、クランクケース通気口及びＰＣＶバルブ／システムを介して外部に達する。The causes and nature of crankcase exhaust are widely known and need not be described in further detail. In addition to unburned and partially burned fuel and volatile gases, which are desirably recirculated for combustion, this exhaust contains a number of entrained contaminants, which, when burned, are harmful to the engine and / or the environment. Is sufficient. When polluted, this pollutant is emitted from the engine as a harmful pollutant. On the way in and out of the engine combustion chamber (s), they degrade critical engine components, including critical emission controls such as oxygen sensors and catalytic converter (s). This contaminant, if not burned, simply remains in the engine and interferes with the opening of the piston ring, interferes with its functioning or partially returns to the crankcase, for example as combustion chamber deposits that negate efficiency. , Contaminate the oil as described above. As a result, this ultimately creates inefficient lubrication, sludge buildup, and myriad other problems that reduce engine performance, increasing fuel consumption, increasing exhaust emissions, and shortening engine life. . These problems, which accumulate and increase over time, are the result of a secondary cycle of wear and contamination originating within the engine crankcase. The first cycle reaches the outside from the crankcase via the oil filter bypass valve and the second cycle reaches the outside via the crankcase vent and the PCV valve / system.

【０００６】 新たなキャブレタ付きエンジンに関連する従来技術の発明では、様々なＰＣＶ
システムフィルタリングデバイスの挿入を通じて、混入汚染物を再循環させるこ
となく、クランクケース排気内の燃焼可能な揮発性物質を再循環させるために、
様々な試みが行われてきた。こうした作業の中では、様々な度合いの成功が達成
された。しかしながら、ＰＣＶバルブとエンジンマニホールドとの間に配置する
ことから、こうした発明の多くは、非現実的であり、商業的に成功しなかった。
この原因は、主に、こうしたデバイスによる吸気マニホールド（空気／燃料イン
ダクションシステム）の設計の調整から発生する不均衡である。これには、マニ
ホールドの容積を増加させる悪影響があり、対外的には、その後、マニホールド
との相乗作用がある空燃費の不均衡を発生させた。結果として、燃料効率又は排
気物質の一方又は両方が問題となった。前記のように、一部のデバイスは、旧世
代のキャブレタ付きエンジンで限られた成功を達成し、燃料効率及び排気物質等
の静的測定に当時利用されたテクノロジでは、これが支持された。しかしながら
、現在のハイテクの世界及び大幅に進歩した精巧なテストモデル、手順、及び測
定機器では支持されておらず、これには例えば、環境保護局及び連邦試験手順（
ＥＰＡ／ＦＴＰ）があり、これは試験用のシャーシダイナモメータ上でエンジン
に様々な運転及び負荷条件を加えるものであり、本明細書の内容に関連するエン
ジン性能を測定する唯一の完全で許容可能な規格である。更に、こうしたクラス
の旧式のテクノロジを、現代の「最先端」のコンピュータ制御エンジンに適用す
ることを試みた場合、ＯＥＭに関連する燃料及び排気物質の効率が損なわれるこ
とが分かっている。こうしたエンジンの酸素センサは、排気マニホールドに位置
しており、従来技術のデバイスからの付加的な空気を検出し、その結果、不均衡
を相殺するために、吸気マニホールドに付加的な燃料が注入される。In prior art inventions relating to new carbureted engines, various PCV
To recirculate combustible volatiles in the crankcase exhaust through the insertion of a system filtering device without recirculating entrained contaminants,
Various attempts have been made. In these efforts, varying degrees of success have been achieved. However, due to their placement between the PCV valve and the engine manifold, many of these inventions were impractical and unsuccessful commercially.
The cause is primarily an imbalance resulting from the adjustment of the intake manifold (air / fuel induction system) design by such devices. This has the adverse effect of increasing the volume of the manifold, and externally, creating a fuel economy imbalance that then has a synergistic effect with the manifold. As a result, one or both of fuel efficiency and exhaust emissions became an issue. As noted above, some devices have achieved limited success with older generation carbureted engines, supported by the technologies utilized at the time for static measurements such as fuel efficiency and exhaust emissions. However, it is not supported by today's high-tech world and significantly improved sophisticated test models, procedures, and measurement equipment, which include, for example, Environmental Protection Agency and federal test procedures (
EPA / FTP), which applies various operating and loading conditions to the engine on a chassis dynamometer for testing, and is the only complete and acceptable measure of engine performance relevant to the subject matter of this specification. It is a standard. Furthermore, attempts to apply these classes of outdated technology to modern "state-of-the-art" computer controlled engines have been found to compromise the efficiency of fuel and exhaust emissions associated with OEMs. The oxygen sensor of these engines is located in the exhaust manifold and detects additional air from the prior art device, resulting in additional fuel being injected into the intake manifold to offset the imbalance. It

【０００７】 例えば、ブッシュは、米国特許第4,089,309号において、クランクケース排気
の初期冷却のために、周囲の外気をデバイス内に引き込む補助吸気構造４３が必
要なオープンクランクケース排気デバイスについて説明している。これは未調整
の酸素をＰＣＶシステムに導入するもので、この酸素は、前に指摘したように、
現在のコンピュータ式エンジン制御システムで利用される酸素センサに検出され
、これによりシステムは必要な残りの燃料を注入する。ブッシュは、その後の米
国特許第4,370,971号において、ＰＣＶバルブ２７と吸気マニホールド進入ポー
ト３６との間にシステムを再配置するために、以前のシステム構成を放棄してい
る。こうすることでブッシュは、補助吸気構造６９を付随する問題と共に維持し
ただけでなく、構造全体を負圧環境に置いた。これは、ブッシュの主張では、吸
気マニホールドの設計と動作への有害な影響への当然の懸念を有することなく、
クランクケース排気の制御を改善することに関連する。具体的には、ブッシュの
後者の構造は、エンジンの吸気マニホールド内部と直接連通するようになり、容
積を外的に増加させることで、マニホールドの調整を不均衡にする。これは、マ
ニホールド内の理論空気／燃料混合気への酸素の追加に役立ち、この混合気を不
均衡にする。ここでも、この状態は、エンジンの酸素センサによって検出され、
不均衡を相殺するために付加的な燃料を注入することでのみ反応可能なコンピュ
ータを更に混乱させる。したがって、ブッシュが、現代のエンジンに対応するた
めに、補助吸気構造６９を除去し塞いだとしても、このシステムの再配置は、依
然として機能しない。For example, Bush in US Pat. No. 4,089,309 describes an open crankcase exhaust device that requires an auxiliary intake structure 43 to draw ambient ambient air into the device for initial cooling of the crankcase exhaust. . This introduces unconditioned oxygen into the PCV system, which, as pointed out earlier,
Detected by an oxygen sensor utilized in current computer engine control systems, which causes the system to inject the remaining fuel required. Bush, in subsequent U.S. Pat. No. 4,370,971, abandoned previous system configurations to reposition the system between PCV valve 27 and intake manifold inlet port 36. In this way, Bush not only maintained the auxiliary intake structure 69 with the attendant problems, but also placed the entire structure in a negative pressure environment. This is, in Bush's claim, without having due concern to the detrimental effects on intake manifold design and operation,
Related to improving control of crankcase emissions. Specifically, the latter construction of the bush allows for direct communication with the interior of the engine's intake manifold, increasing volume externally, which causes the manifold to become unbalanced. This helps to add oxygen to the theoretical air / fuel mixture in the manifold, causing this mixture to become imbalanced. Again, this condition is detected by the engine oxygen sensor,
It further confuses the computer, which can only react by injecting additional fuel to offset the imbalance. Therefore, even if the bush removed and plugged the auxiliary intake structure 69 to accommodate modern engines, the relocation of this system would still not work.

【０００８】 米国特許第4,370,971号のブッシュのアプローチと同様のアプローチは、コス
テロが米国特許第5,190,018号において説明している。コステロのデバイスは、
構造、動作、及び配置において、ブッシュのものと同様であり、エンジンの吸気
マニホールドの容積における未調整の増加を生み出すことを含め、付随する欠点
をすべて有している。An approach similar to Bush's approach in US Pat. No. 4,370,971 is described by Costello in US Pat. No. 5,190,018. Costello's device is
It is similar in construction, operation, and arrangement to that of the bush and has all the attendant drawbacks, including creating an unregulated increase in the volume of the intake manifold of the engine.

【０００９】 （発明の概要） クランクケース、クランクケース排気、及びエンジン潤滑油から汚染物を除去
することが可能な自続式クランクケース制御システムは、ＯＥＭコンポーネント
及び製油の設計効率を維持及び保護するために重要である。こうした修正ステッ
プは、燃料効率と、全体的なエンジン性能と、排気物質基準を維持し引き延ばす
のに役立つ。この汚染物除去ステップでは、異質な液体の存在を減らし、残留腐
食物を減らし、スラッジの蓄積につながる成分の存在を打ち消す。このプロセス
は、更に、摩耗及び汚染の一次及び二次サイクルの存在を緩和し、未燃焼揮発物
及びケトンが、クランクケース制御システムを超えて、ＰＣＶシステム及び吸気
マニホールドを介して、（複数の）エンジン燃焼室へ移動するのを可能にする。SUMMARY OF THE INVENTION A self-sustaining crankcase control system capable of removing contaminants from crankcases, crankcase exhausts, and engine lubricants maintains and protects OEM component and oil design efficiency. Is important for. These correction steps help maintain and prolong fuel efficiency, overall engine performance, and emissions standards. This decontamination step reduces the presence of foreign liquids, reduces residual corrosives, and negates the presence of components that lead to sludge buildup. This process further mitigates the presence of primary and secondary cycles of wear and contamination, allowing unburned volatiles and ketones to go beyond the crankcase control system and through the PCV system and intake manifold (s). Allows to move to the engine combustion chamber.

【００１０】 したがって、本発明の目的は、従来技術の欠点を未然に防止及び緩和する、内
部クランクケース排気セパレータを有する補助クランクケースベッセルを提供す
ることである。Therefore, it is an object of the present invention to provide an auxiliary crankcase vessel with an internal crankcase exhaust separator that obviates and alleviates the drawbacks of the prior art.

【００１１】 本発明の更なる目的は、クランクケースの動作圧を低減及び均等化することで
、クランクケースからのクランクケース汚染物及び排気の無制約の除去を最大化
する補助クランクケースベッセルを提供することである。A further object of the invention is to provide an auxiliary crankcase vessel that maximizes the unrestricted removal of crankcase contaminants and exhaust from the crankcase by reducing and equalizing the crankcase operating pressure. It is to be.

【００１２】 本発明の更なる目的は、エンジンのコンピュータ制御システムにとって不可視
であり、エンジンの吸気マニホールド又は論理空燃比の設計の調整を混乱させな
い補助クランクケースベッセル及びセパレータを提供することである。A further object of the present invention is to provide an auxiliary crankcase vessel and separator that is invisible to the computer control system of the engine and does not disrupt the engine's intake manifold or logic air-fuel ratio design adjustments.

【００１３】 本発明の更なる目的は、補助クランクケースベッセル及びそのセパレータから
引き込んだ液体及び固体残留物を収集し、その設計効率を維持するリモート二機
能性ベッセルを随意的に提供することである。A further object of the present invention is to optionally provide a remote bifunctional vessel that collects liquid and solid residues drawn from the auxiliary crankcase vessel and its separator and maintains its design efficiency. .

【００１４】 本発明の更なる目的は、負圧ではなく正圧の影響下で動作する前記の装置を提
供することである。A further object of the invention is to provide such a device which operates under the influence of positive pressure rather than negative pressure.

【００１５】 本発明の更なる目的は、スロットルを全開にした状態で、エンジンのＰＣＶシ
ステムに、動作可能な負圧を提供する随意的な装置を提供することである。これ
は、以前にはＯＥＭエンジンの設計上の特徴になっていない。A further object of the present invention is to provide an optional device for providing operable negative pressure to the engine's PCV system with the throttle fully open. This has not previously been a design feature of OEM engines.

【００１６】 本発明の更なる目的は、浄化したクランクケース排気を吸気マニホールドの個
々のエアランナに均等に分配するために、エンジンのＰＣＶシステムに随意的な
装置を提供することである。A further object of the invention is to provide an optional device for the PCV system of the engine to evenly distribute the cleaned crankcase exhaust to the individual air runners of the intake manifold.

【００１７】 本発明の好適な実施形態における更なる目的は、これを、ガソリン、ディーゼ
ル、圧縮天然ガス（ＣＮＧ）、プロパン（ＬＰＧ）、エタノール、メタノール、
及び他のすべての燃料形態を消費する内燃機関に適合させることである。更に、
本発明の広義の原理は、例えば、圧縮天然ガスからの水の除去等、大量の流体か
ら汚染物を取り除くセパレータに適用することができる。A further object in a preferred embodiment of the present invention is to provide it with gasoline, diesel, compressed natural gas (CNG), propane (LPG), ethanol, methanol,
And all other forms of fuel consumption. Furthermore,
The broad principles of the invention can be applied to separators that remove contaminants from large volumes of fluids, such as the removal of water from compressed natural gas.

【００１８】 本発明の更なる目的は、オリジナルの装備品又はアフターマーケットでの追加
品として、生産及び設置が経済的であり、容易且つ手軽に使用できる前記の装置
を提供することである。A further object of the present invention is to provide such a device which is economical to produce and install, easy and convenient to use, either as original equipment or as an aftermarket addition.

【００１９】 本発明によれば、次に、内燃機関からのクランクケース排気を処理する方法が
提供され、該方法は、排気を前記クランクケースから排気セパレータに送るステ
ップと、汚染物を除去する浄化工程のために排気を前記セパレータの中に通すス
テップと、浄化した排気の流れを、燃焼のためにエンジンに戻る一方向チェック
バルブ手段に送るステップと、分離した汚染物を処分のために収集するステップ
とを含む。According to the present invention, there is next provided a method of treating crankcase exhaust from an internal combustion engine, the method comprising the step of sending the exhaust from the crankcase to an exhaust separator and a purification to remove contaminants. Passing exhaust through the separator for processing, sending the purified exhaust stream to a one-way check valve means returning to the engine for combustion, and collecting the separated contaminants for disposal. And steps.

【００２０】 本発明によれば、更に、内燃機関からのクランクケース排気を処理する装置が
提供され、該装置は、クランクケース排気を流入させる入口、燃焼のためにエン
ジンへ向かう処理済み排気の還流のための出口、及び前記クランクケース排気か
ら分離された汚染物を排出するドレーン手段を有する第一のハウジングと、前記
第一のハウジング内に配置された第二のハウジングにして、前記第一のハウジン
グの前記入口と流体連通する入口、及び前記第一のハウジングの前記出口及び前
記ドレーン手段の両方と流体連通する出口を含む第二のハウジングと、前記第二
のハウジング内に配置され、貫流するクランクケース排気に浄化工程を施して、
前記排気から前記非気体汚染物を分離する処理手段と、を備える。According to the invention, there is further provided a device for treating crankcase exhaust from an internal combustion engine, the device comprising an inlet for introducing crankcase exhaust, a recirculation of the treated exhaust to the engine for combustion. A first housing having a drain means for draining contaminants separated from the crankcase exhaust, and a second housing disposed in the first housing, A second housing including an inlet in fluid communication with the inlet of the housing and an outlet in fluid communication with both the outlet of the first housing and the drain means, and disposed within and flowing through the second housing. After purifying the crankcase exhaust,
Processing means for separating the non-gaseous pollutants from the exhaust gas.

【００２１】 （詳細な説明） 以下、本発明の好適な実施形態を詳細に説明するが、これらの実施形態は添付
図面と併せて読むことでより深く理解されよう。(Detailed Description) Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail, but these embodiments will be better understood by reading them in conjunction with the accompanying drawings.

【００２２】 図１を参照すると、クランクケース排気を液体、固体、及び気体部分に分離し
、気体部分を再循環させながら非気体部分を収集する本発明のセパレータ２００
に結合された従来のエンジンのレイアウトが図示されている。図示のエンジンは
、特に量販車では依然として一般に使用されている比較的ローテクのプッシュロ
ッド式キャブレタ付きエンジンである。しかしながら、本発明は、より新しい燃
料噴射オーバヘッドカム式コンピュータ制御エンジンでの使用にも同様に適する
。Referring to FIG. 1, a separator 200 of the present invention that separates the crankcase exhaust into liquid, solid, and gas portions and recycles the gas portion while collecting the non-gas portion.
The layout of a conventional engine coupled to the is illustrated. The engine shown is a relatively low tech push rod carbureted engine that is still commonly used, especially in volume vehicles. However, the present invention is equally suitable for use in newer fuel injection overhead cam computer controlled engines.

【００２３】 すべての図面を通じて、同様の数字は、同様の要素を特定するために使用され
ている。Like numbers are used to identify like elements throughout the drawings.

【００２４】 図示のように、エンジン１０は、クランクケース２０と、クランクケース排気
をバルブカバー３０の内部へ運ぶオイル還流ライン１００と、この排気をセパレ
ータ２００へ送るコンジット１１０のためのバルブカバー上のコネクタ３５とを
含む。As shown, the engine 10 includes a crankcase 20, an oil return line 100 that carries the crankcase exhaust to the interior of the valve cover 30, and a valve cover for a conduit 110 that routes this exhaust to a separator 200. And a connector 35.

【００２５】 排気は、クランクケース内の正圧によってコンジット１１０内へ強制される。
このコンジットは、好ましくは、セパレータ２００の入口への非制限的な流量を
最大化するために拡張された内径（Ｉ．Ｄ．）を有する。小さなＩ．Ｄ．を有す
る従来のコンジットの使用は、好適な大容量の排気流を達成することを不可能と
し、制限的な容量の少ない流れを構成する可能性がある。第二の拡張Ｉ．Ｄ．コ
ンジット１２０は、浄化済み排気の還流コンジットである。第三の小さい随意的
なコンジット２２０は、（複数の）スロットルバルブの下流から選択的に供給さ
れるフィルタリングした調整済み冷却用非周囲空気を、空気力学的に設計された
渦流生成器及びディフューザ２２２へ伝送する。コンジット２２０は、代わりに
、（複数の）スロットルバルブの上流、及び質量空気流量センサが存在する時は
その下流から、空気を引き込むこともできる。Exhaust is forced into the conduit 110 by the positive pressure in the crankcase.
The conduit preferably has an expanded inner diameter (ID) to maximize unrestricted flow to the inlet of separator 200. Small I. D. The use of conventional conduits having a pressure of 10% may make it impossible to achieve a suitable high volume exhaust flow, which may constitute a restrictive low volume flow. Second expansion I. D. The conduit 120 is a recirculation conduit for purified exhaust. A third small optional conduit 220 provides an aerodynamically designed vortex generator and diffuser 222 for filtered conditioned non-ambient cooling air selectively supplied downstream of the throttle valve (s). Transmit to. Conduit 220 may alternatively draw air from upstream of the throttle valve (s) and downstream of the mass air flow sensor, if present.

【００２６】 以下の説明において、セパレータ２００は、エンジンの外部に取り付けられ、
バルブカバーのコネクタを通じてエンジンのクランクケースと連通するものとし
て説明されている。しかしながら、セパレータは、バルブカバー自体の内部等、
内部に設置することが可能であり、クランクケースとの連通は、例えば、専用の
チェックバルブ又はエンジンブロック上のカップリング等、別の接続ポイントに
よって提供することができると考えられる。更に、セパレータは、一体化したエ
ンジンコンポーネント又はサブシステムとして構築することができると考えられ
る。In the following description, the separator 200 is attached to the outside of the engine,
It is described as communicating with the engine crankcase through a connector on the valve cover. However, the separator, such as inside the valve cover itself,
It is possible that it can be installed internally and communication with the crankcase could be provided by another connection point, for example a dedicated check valve or a coupling on the engine block. Further, the separator could be constructed as an integrated engine component or subsystem.

【００２７】 本発明のセパレータ２００は、図２に更に詳細に図示されており、メインハウ
ジング２３０と、好ましくは消耗品で交換可能な内部のカートリッジ２４０とを
含む。クロージャキャップ２３３は、ネジ山２３４を用いて、メインハウジング
２３０の開放された上部に固定される。Ｏリング２３７及び２３８は、それぞれ
、ハウジング２３０とキャップ２３３との間、及びカートリッジ２４０の肩部２
４３とキャップとの間を密封する。The separator 200 of the present invention, shown in more detail in FIG. 2, includes a main housing 230 and an internal cartridge 240, which is preferably consumable and replaceable. The closure cap 233 is secured to the open top of the main housing 230 using threads 234. O-rings 237 and 238 are provided between the housing 230 and the cap 233 and the shoulder 2 of the cartridge 240, respectively.
Seal between 43 and the cap.

【００２８】 クロージャキャップ２３３には、クランクケース排気を受領する凹形ベンチュ
リ２１２が付いた方向調整可能な丸みの付いた直角入口ポート２１０が入り込む
。出願者が構築した一実施形態において、入口ポート２１０は、入口の下流の中
間に拡散チャンバ２１６を定める。この拡散チャンバ２１６は、ディフューザ２
２２を挿入及び配置するポート２１４を含むことができる。このディフューザは
、コンジット２２０からのフィルタリングした調整済み冷却用非周囲空気を、カ
ートリッジ２４０へ流入するクランクケース排気に混合することを可能にする出
口２２４を含む。キャップ２３３を通じた出口ポート２１８は、入口ポート２１
０と同様の構造で、排気の浄化部分を流出させ、図１において最も明確に確認可
能なコンジット１２０と一方向ＰＣＶチェックバルブ１２６とを介して、エンジ
ンの吸気マニホールドに戻すことができる。Closure cap 233 encloses an orientable rounded right angle inlet port 210 with a concave venturi 212 for receiving crankcase exhaust. In one embodiment constructed by Applicant, the inlet port 210 defines a diffusion chamber 216 intermediate downstream of the inlet. The diffusion chamber 216 includes a diffuser 2
A port 214 for inserting and placing 22 may be included. The diffuser includes an outlet 224 that allows the filtered conditioned non-ambient cooling air from conduit 220 to be mixed with the crankcase exhaust entering cartridge 240. The outlet port 218 through the cap 233 is the inlet port 21
With a structure similar to 0, the purified portion of the exhaust can be flowed out and returned to the engine intake manifold via the conduit 120 and the one-way PCV check valve 126, most clearly visible in FIG.

【００２９】 メインハウジング２３０は、有利なことに、収集ベッセル４００へ続く出口ド
レーン２３６と連通する凹形フロア２３５を最下端部に含む。メインハウジング
２３０の内壁２３１は、カートリッジ２４０用の複数の支持ブラケット２３８を
含む。このブラケットは、内壁の周りで等距離の間隔を空け、フロア２３５の上
方でカートリッジを支持する。メインハウジング２３０は、下で説明するように
、ドレネージコレクタ及び又はドレネージサービスユニットの欠如を補うために
、随意的に引き延ばすことができる。The main housing 230 advantageously includes a concave floor 235 at the bottom end that communicates with an outlet drain 236 leading to the collection vessel 400. The inner wall 231 of the main housing 230 includes a plurality of support brackets 238 for the cartridge 240. The brackets are equidistantly spaced around the inner wall and support the cartridge above the floor 235. The main housing 230 can optionally be extended to make up for the lack of a drainage collector and / or drainage service unit, as described below.

【００３０】 カートリッジ２４０は、流入クランクケース排気を、液体、固体、及び気体部
分に分離／分別し、液体及び固体部分は、カートリッジとカートリッジ２４０内
のカセット２５０との両方において、減速、凝縮、及び分離され、その後、排出
される。The cartridge 240 separates / separates the incoming crankcase exhaust into liquid, solid, and gas portions that are decelerated, condensed, and condensed in both the cartridge and the cassette 250 within the cartridge 240. It is separated and then discharged.

【００３１】 一方、浄化及び分別された排気は、拡張コンジット１２０を介してハウジング
を出るために、出口ポート２１８へ向かって流れることが可能となる。明白であ
るように、エンジンが動作している時に吸気マニホールドで生じる真空は、クラ
ンクケース内の正圧と相まって、クランクケース排気をセパレータ２００内へと
強制する。入口ポート２１０に形成されたベンチュリ２１２は、コンジット１１
０から受領した排気の流れを加速する。入口ベンチュリ２１２は、更に、ベンチ
ュリを通過する際の排気温度の僅かな低下によって、コンジット１１０を通じた
クランクケースからのクランクケース排気の流れを最大化するのを支援する。On the other hand, the purified and fractionated exhaust is allowed to flow towards the outlet port 218 for exiting the housing via the expanded conduit 120. As is apparent, the vacuum created in the intake manifold when the engine is operating, combined with the positive pressure in the crankcase, forces the crankcase exhaust into the separator 200. The venturi 212 formed at the inlet port 210 has a conduit 11
Accelerate the exhaust flow received from zero. The inlet venturi 212 further assists in maximizing the flow of crankcase exhaust from the crankcase through the conduit 110 through a slight reduction in exhaust temperature as it passes through the venturi.

【００３２】 入口ポート２１０を通じて流れる排気は、次に、拡散チャンバ２１６に到達す
る。このチャンバには、出口２２４が付いた外部非周囲空気ディフューザ２２２
が配置されている。ディフューザ２２２は、チャンバ２１６の中央に位置してお
り、出口２２４からの調整済み非周囲空気が排気流の中央に導入される状態を確
保し、この空気がカートリッジ入口コンジット２４２の壁を伝って流れないよう
にする。この機能を強化するために、ディフューザ出口２２４は、微細なオリフ
ィスを備えるディフューザの下部表面の中央に配置される。こうした特有の配置
は、ディフューザの下流で生成される乱渦流と併せて、排気の酸化及び凝縮を促
進する。ディフューザ２２２は、横断面が三角形の形状で、頂点は上を向き、流
入する排気の層流に向かっている。ディフューザの周囲を通過する排気の層流は
ディフューザの両側で分割され、下流では乱流が発生し、おそらくは分子間の衝
突が生じる。そのため、こうして生成される乱渦流により、運動エネルギは大き
くなり、排気流の冷却が助長される。結果として、重炭化水素及び異質の排出物
は、液体状態へと変化し、渦流生成器２４４を通過し、カートリッジ２４０の膨
張チャンバ２４５へ向かう。The exhaust flowing through the inlet port 210 then reaches the diffusion chamber 216. This chamber has an external non-ambient air diffuser 222 with an outlet 224.
Are arranged. The diffuser 222 is located in the center of the chamber 216 to ensure that the conditioned non-ambient air from the outlet 224 is introduced into the center of the exhaust flow, which air flows through the wall of the cartridge inlet conduit 242. Try not to. To enhance this function, the diffuser outlet 224 is centrally located on the lower surface of the diffuser with a fine orifice. This unique arrangement, in combination with the turbulent vortex flow created downstream of the diffuser, promotes exhaust oxidation and condensation. The diffuser 222 has a triangular cross section, its apex points upward, and faces the laminar flow of the inflowing exhaust gas. The laminar flow of exhaust passing around the diffuser is split on both sides of the diffuser, creating turbulence downstream and possibly intermolecular collisions. Therefore, the turbulent vortex flow thus generated increases the kinetic energy and promotes cooling of the exhaust flow. As a result, the heavy hydrocarbons and foreign emissions change to the liquid state, pass through swirl generator 244, and into expansion chamber 245 of cartridge 240.

【００３３】 コンジット２４２は、上部ベンチュリ２４３'と渦流生成器ノズル２４４を接
続する。コンジット２４２を通過した排気は、再加速され、整えられ、僅かに冷
却される。渦流生成器ノズル２４４は、一次膨張チャンバ２４５に入る排気流の
中で大きな乱流の渦を生成し、排気流内の運動エネルギを高める。The conduit 242 connects the upper venturi 243 ′ and the vortex generator nozzle 244. Exhaust that has passed through conduit 242 is re-accelerated, trimmed, and slightly cooled. The vortex generator nozzle 244 creates a large turbulent vortex in the exhaust flow entering the primary expansion chamber 245, enhancing kinetic energy in the exhaust flow.

【００３４】 セパレータ２００内には、三つの膨張チャンバが存在し、そのうちチャンバ２
４５及び２４８の二つはカートリッジ２４０内に存在し、一つ２５８はカートリ
ッジ２４０に同心円状に収まる取り外し可能なカセット２５０内に存在しており
、カセット２５０については下で詳細に説明する。しかしながら、チャンバの数
は増減させることが可能であり、下では四つの拡張ゾーンを有する実施形態が説
明されている。Within the separator 200, there are three expansion chambers, of which chamber 2
Two, 45 and 248, reside in the cartridge 240, and one 258 resides in a removable cassette 250 that fits concentrically in the cartridge 240, which cassette 250 is described in detail below. However, the number of chambers can be increased or decreased and below is described an embodiment with four expansion zones.

【００３５】 一次膨張チャンバ２４５は、その側面と上面は、カートリッジ２４０の周囲の
壁２４６によって区切られており、下面は固体円錐バッフル２５１によって区切
られている。バッフル２５１は、カセット２５０の最上部のコンポーネントであ
り、カセットの中心を軸線方向に通過してカセットのコンポーネントを相互接続
する背骨の役割を果たすドレーンチューブ２５９へのネジ接続２５３を用いて、
カセットに接続される。このバッフルは、渦流生成器ノズル２４４によって生成
された流入排気渦流へと戻る反対の渦の動きを生成する。この結果、排気流の第
一段階の分離が生じ、望ましくない重炭化水素及び異物が排気流から除去され、
これは側壁での衝撃の助長と、生成された乱渦流内での分子間衝突の凝縮作用と
によるものと考えられる。バッフル２５１は、チャンバ２４５に流入する乱排気
流による直接的な過度の汚染からカセットの下流コンポーネントを保護する役割
も果たす。The primary expansion chamber 245 is bounded on its sides and top by a peripheral wall 246 of the cartridge 240 and on its underside by a solid conical baffle 251. The baffle 251 is the top component of the cassette 250 and uses a threaded connection 253 to the drain tube 259 that acts as a spine that axially passes through the center of the cassette to interconnect the components of the cassette.
Connected to cassette. This baffle creates the opposite vortex motion back into the incoming exhaust vortex created by the vortex generator nozzle 244. This results in a first stage separation of the exhaust stream, removing unwanted heavy hydrocarbons and debris from the exhaust stream,
It is considered that this is due to the acceleration of the impact on the side wall and the condensation action of the intermolecular collision in the generated turbulent vortex. The baffle 251 also serves to protect the downstream components of the cassette from direct and excessive contamination by the turbulent exhaust flow entering the chamber 245.

【００３６】 凝縮物は、オイルと、水、燃料、冷却液／不凍液、タール、ワニス、及びその
他のクランクケース排出物の水分を含んだ小滴の形態となる傾向があり、これは
カートリッジ壁２４６とバッフル２５１のリップ２５２とを伝って排出され、バ
ッフルの下方、カートリッジ壁２４６とカセットの対向する壁２６６との間の環
状スペース２６５に集まる。更に下方への排出は、カートリッジとカセットとの
間を密封するＯリング２６８によって防止される。このエリアに集まった流体は
、一方の端部がカセット壁２６６を通じて開き、他方の端部がドレーンチューブ
内で開く二本又は三本の放射状ドレーンライン２５６を介して、同心ドレーンチ
ューブ２５９へ流れ込む。放射状ドレーンラインの配置は、バッフルの真下にあ
るカセットの上面を示す平面図である図３で確認するのが最も分かりやすい。ド
レーンチューブ自体は、凝縮物をカートリッジの底部に送り、ここから残留物は
ドレーン２３６を通ってコレクタ４００（図１）へ流れ込む。Condensate tends to be in the form of oil and watery fuel, coolant / antifreeze, tar, varnish, and other crankcase effluent droplets, which are cartridge walls 246. Through the lip 252 of the baffle 251 and collect in the annular space 265 below the baffle, between the cartridge wall 246 and the opposing wall 266 of the cassette. Further downward ejection is prevented by an O-ring 268 that seals between the cartridge and the cassette. The fluid collected in this area flows into the concentric drain tube 259 via two or three radial drain lines 256 that open at one end through the cassette wall 266 and at the other end in the drain tube. The layout of the radial drain lines is best seen in FIG. 3, which is a plan view showing the top surface of the cassette just below the baffle. The drain tube itself sends the condensate to the bottom of the cartridge, from which the residue flows through drain 236 to collector 400 (FIG. 1).

【００３７】 以下は、消耗式／使い捨てカセット２５０が備える要素について更に詳細に説
明する。The following is a more detailed description of the elements included in the consumable / disposable cassette 250.

【００３８】 カセット２５０の基本要素には、上から順に、バッフル２５１と、ベンチュリ
付き速度スタック圧縮ヘッド２５４と、膨張チャンバ２５８と、ワイヤメッシュ
スクリーン２５７と、ガス減速及び凝縮要素２６１と、排気スカート２６７とが
含まれる。The basic elements of the cassette 250 are, from top to bottom, a baffle 251, a velocity stack compression head 254 with a venturi, an expansion chamber 258, a wire mesh screen 257, a gas moderating and condensing element 261, and an exhaust skirt 267. And are included.

【００３９】 拡張チャンバ２４５において凝縮した残留液体は、前記のように、ライン２５
６及び２５９を通じて排出され、これにより、事実上、カセットをバイパスし、
過度の粘性が生じるのを防止する。Residual liquid condensed in the expansion chamber 245 is stored in the line 25 as described above.
6 and 259, which effectively bypasses the cassette,
Prevents excessive viscosity.

【００４０】 圧縮ヘッド２５４は、バッフル２５１の下方に位置し、バッフルの下面の肩部
２５３によってバッフルから分離される。チャンバ２４５からの膨張した排気は
、このスペースに流入し、圧縮ヘッドを通じて形成された複数の加速スタック２
５５に入る。これらのスタックの配置は、図３で確認するのが最も分かりやすく
、放射状ドレーン２５６による干渉を回避するように配置されていることが確認
できる。加速スタック自体は、ほぼ漏斗形で、残存する排気流を圧縮する。スタ
ックから現れる排気は、次に、膨張チャンバ２５８へ入り、ある程度膨張し、そ
の後、減速及び凝縮要素２６１の上方に位置するメッシュマトリックススクリー
ン２５７を貫流する。このスクリーンは、残留物の追加的な凝縮のために、補足
的な排気衝突面を提供する。The compression head 254 is located below the baffle 251 and is separated from the baffle by a shoulder 253 on the underside of the baffle. The expanded exhaust from the chamber 245 flows into this space and the plurality of acceleration stacks 2 formed through the compression heads.
Enter 55. The arrangement of these stacks is most easily seen in FIG. 3, and it can be confirmed that the stacks are arranged so as to avoid interference by the radial drain 256. The accelerating stack itself is approximately funnel shaped and compresses the remaining exhaust stream. The exhaust emerging from the stack then enters the expansion chamber 258, expands to some extent, and then flows through the mesh matrix screen 257 located above the deceleration and condensation element 261. This screen provides a complementary exhaust impingement surface for additional condensation of the residue.

【００４１】 減速及び凝縮要素２６１は、有利なことに、ガラスビード等の不活性粒子の一
次パッキンを備え、それぞれは直径３乃至４ミルである。好ましくは、その上、
これより直径が小さく、比較すると２乃至３ミルであるガラスビードの二次パッ
キンが、一次パッキンと接面し、排気流の中の望ましくない重炭化水素及び異物
を更に減速及び凝縮させる。このビードは、穿孔することが可能であり、他の粒
子、又は繊維を使用することができる。このステップは、続く膨張チャンバ２４
８に排気が出てきた時に、軽炭化水素及び揮発性物質を重炭化水素及び異物から
分別するための準備である。関与するプロセスに関係なく、排気がガラスビード
を通過することで、望ましくない液体及び固体部分の分離が大幅に追加され、ワ
イヤメッシュ排気スカート２６７を通じて排出され、最終的にはコレクタ４００
に送り出されることが分かっている。ビードに対する排気の衝突により、液体部
分の巻き込みを大きくし、こうした部分を減速及び凝縮によって気相段階から分
離することが可能である。The deceleration and condensing element 261 advantageously comprises a primary packing of inert particles such as glass beads, each 3-4 mils in diameter. Preferably, additionally,
A secondary bead of glass beads, which is smaller in diameter than this and is 2-3 mils in comparison, interfaces with the primary packing to further slow down and condense unwanted heavy hydrocarbons and debris in the exhaust stream. The beads can be perforated and other particles or fibers can be used. This step is followed by the expansion chamber 24
This is a preparation for separating light hydrocarbons and volatile substances from heavy hydrocarbons and foreign substances when exhaust gas comes out at 8. Regardless of the process involved, the exhaust passing through the glass beads adds significantly to the separation of undesired liquid and solid parts and is exhausted through the wire mesh exhaust skirt 267 and ultimately the collector 400.
I know it will be sent to. The impingement of the exhaust on the beads can increase the entrainment of liquid parts, which can be separated from the gas phase stage by deceleration and condensation.

【００４２】 パッキン２６１は、エンジンが吸気マニホールドを通じてバックファイヤした
際には、フレームアレスタとして機能することもできる。The packing 261 can also function as a flame arrester when the engine backfires through the intake manifold.

【００４３】 カセット２５０は、パッキンの中にガラスビードを閉じ込める排気スカート２
６７で終了する。The cassette 250 includes an exhaust skirt 2 for enclosing the glass beads in the packing.
It ends at 67.

【００４４】 パッキンからの残りの排気流は、膨張チャンバ２４８に入り、特に排気がカー
トリッジ壁２４６に衝突するときには、重い残留物の追加的な凝縮が、ある程度
発生する可能性がある。こうした残留物も、カートリッジの開放された下端部２
４９を通じて排出され、コレクタ４００へ送り出される。The remaining exhaust flow from the packing enters the expansion chamber 248 and some additional condensation of heavy residue may occur, especially when the exhaust strikes the cartridge wall 246. These residues are also removed from the open lower end 2 of the cartridge.
It is discharged through 49 and sent to the collector 400.

【００４５】 動作において、汚染物は、メインハウジング２３０のドレーン２３６を通じて
重力コレクタ４００へ運ばれ、残りのガス状排気は、カートリッジ終点２４９を
回って、メインハウジング２３０の内壁２３１とカートリッジ２４０の外壁との
間を上方へ移動する。このアニュラス２７０を通じた排気の移動により、望まし
くない残留物の凝縮の機会が更に与えられ、残留物はアニュラスを下方へと戻り
、セパレータの底部に達し、排出される。In operation, contaminants are carried to the gravity collector 400 through the drain 236 of the main housing 230, and the remaining gaseous exhaust is circulated around the cartridge end point 249 to the inner wall 231 of the main housing 230 and the outer wall of the cartridge 240. Move up between. The movement of exhaust through this annulus 270 further provides the opportunity for condensation of unwanted residue, which then returns down the annulus to the bottom of the separator where it is discharged.

【００４６】 出願者が構築した好適な一実施形態において、アニュラス２７０の下端部には
、スクリーン２７１（図４）が設けられ、スクリーン上方の環状空間は、追加の
ガラスビード２６０によって充填又は部分的に充填することができる。これらの
ビードは、エンジンの吸気マニホールドによって生じ、コンジット１２０を通じ
て作用する吸引のレベルに応じて、アニュラス内で上昇又は下降する。これによ
り、最終的な浄化衝突のために、排気に晒される表面積を最大化することができ
る。In one preferred embodiment constructed by the Applicant, the lower end of the annulus 270 is provided with a screen 271 (FIG. 4) and the annular space above the screen is filled or partially filled with additional glass beads 260. Can be filled. These beads are caused by the intake manifold of the engine and rise or fall within the annulus depending on the level of suction acting through the conduit 120. This maximizes the surface area exposed to the exhaust for the final cleaning collision.

【００４７】 浄化された排気は、出口ポート２１８及びコンジット１２０を介してセパレー
タ２００から抜け出し、ＰＣＶバルブ１２６を通過した後、エンジンの吸気マニ
ホールドに達する。The purified exhaust exits the separator 200 through the outlet port 218 and conduit 120, passes through the PCV valve 126, and then reaches the intake manifold of the engine.

【００４８】 メインハウジング２３０によって表されるエンジン組立体の内部では、残存す
る揮発物の気化作用が生じると考えられる。この熱気化は、メインハウジング２
３０の断熱特性によるものであり、収容された内部カートリッジ２４０及びカセ
ット組立体２５０と関連する。熱は、高温のエンジンクランクケース排気が組立
体全体を対流することで発生する。この対流により、露出した内部表面への伝導
を介して熱が吸収される。吸収又は伝導された熱は、放射を通じて、重炭化水素
に含有される揮発物の気化を促進する。Inside the engine assembly represented by the main housing 230, it is believed that the vaporization of residual volatiles occurs. This heat vaporization is caused by the main housing 2
This is due to the insulating properties of 30, and is associated with the contained internal cartridge 240 and cassette assembly 250. Heat is generated by hot engine crankcase exhaust convection through the entire assembly. This convection absorbs heat via conduction to the exposed interior surface. The absorbed or conducted heat promotes vaporization of volatiles contained in heavy hydrocarbons through radiation.

【００４９】 知られているように、エンジンスピードが速い時、特にスロットル全開（ＷＯ
Ｔ）時には、エンジンの吸気マニホールド内で真空度が減少する。同時に、クラ
ンクケース内では、高速なピストンのポンピング動作により、過剰な圧力が蓄積
される。それでもなお、こうした圧力は、何らかの方法で発散させ、外へ出す必
要がある。これが行われない場合、ピストンブローバイの圧力は、クランクケー
ス吸気コンジットを通じて逆流し、エアクリーナ又はエアダクトに入り、エアフ
ィルタ及び又は下流コンポーネントを汚染することになる。場合によっては、こ
の状態は、過剰に濃い混合気の原因となる問題を生み出し、最終的にはテールパ
イプでの望ましくない排気につながる。加えて、クランクケースで冷却用外気が
吸気されないことの更なる影響として、エンジン及びエンジン潤滑剤の熱ストレ
スがある。現在まで、こうした問題から、エンジンの設計及び動作には困難な解
決策が求められてきた。以下では、スロットルの開度に関係なく、エンジンの吸
気マニホールドにおいて負圧を生成する方法及び装置について説明する。As is known, when the engine speed is fast, especially when the throttle is fully opened (WO
At time T), the degree of vacuum in the intake manifold of the engine decreases. At the same time, excessive pressure builds up in the crankcase due to the fast piston pumping action. Nevertheless, these pressures must somehow be dissipated and sent out. If this is not done, the piston blow-by pressure will flow back through the crankcase intake conduit and into the air cleaner or air duct, contaminating the air filter and / or downstream components. In some cases, this condition creates problems that cause an overly rich mixture, eventually leading to undesired exhaust in the tailpipe. In addition, thermal stress on the engine and the engine lubricant is a further effect of the fact that the outside air for cooling is not taken in by the crankcase. To date, these problems have required difficult solutions in engine design and operation. Hereinafter, a method and apparatus for generating a negative pressure in the intake manifold of the engine will be described regardless of the opening degree of the throttle.

【００５０】 図５は、スロットルを部分的に開いた時の吸気マニホールドにおける通常の高
真空度状態を表している。図６に示すように、スロットルが徐々に開くにつれ、
真空度は減少し、ＰＣＶシステムの動作効率に影響を与える。この問題を克服す
るために、負圧生成器１３０が、吸気マニホールドの内部に導入される。負圧生
成器は、セパレータ２００からコンジット１２０を通じて供給された浄化済み排
気を吸気マニホールド内に送る出口であり、スロットルを開いた状態で一般的と
なる高い動的流量時にベンチュリ効果を生みだし、事実上、自らの伴流で真空を
生じさせる。これは浄化済み排気を引き込み、高エンジンスピード時にＰＣＶシ
ステムの動作とエンジンクランクケース全体での周囲空気流とを維持する。この
負圧生成機能は、低スロットル状態で吸気マニホールドに真空が存在するときは
、ほとんど動作不能及び不要である。クランクケースの吸気の維持は、結果とし
て、極度の負荷条件下で、クランクケース潤滑剤とエンジンコンポーネントとを
冷却し保護する機能を果たす。FIG. 5 shows a normal high vacuum state in the intake manifold when the throttle is partially opened. As shown in FIG. 6, as the throttle gradually opens,
The degree of vacuum is reduced, affecting the operating efficiency of the PCV system. To overcome this problem, a negative pressure generator 130 is introduced inside the intake manifold. The negative pressure generator is the outlet that sends the purified exhaust gas, which is supplied from the separator 200 through the conduit 120, into the intake manifold, and produces a Venturi effect at high dynamic flow rates that are common with the throttle open, in effect. , Creates a vacuum on its own wake. This draws in purified exhaust and maintains the PCV system operation and ambient airflow throughout the engine crankcase at high engine speeds. This negative pressure generation function is almost inoperable and unnecessary when there is a vacuum in the intake manifold at low throttle conditions. Maintaining the intake of the crankcase consequently serves to cool and protect the crankcase lubricant and engine components under extreme load conditions.

【００５１】 代替の負圧生成器１５０、１６０、及び１７０は、それぞれ図７、８、及び９
に図示されており、その動作は、更に詳細に説明することなく、当業者に明らか
となる。Alternative negative pressure generators 150, 160, and 170 are shown in FIGS. 7, 8, and 9, respectively.
And their operation will be apparent to those skilled in the art without further elaboration.

【００５２】 上で説明した分離及び収集の方法及び装置が、図５乃至９で図示及び説明した
負圧生成器の使用とは関係なく機能することは明らかであろう。It will be apparent that the separation and collection method and apparatus described above will work independent of the use of the negative pressure generator illustrated and described in FIGS. 5-9.

【００５３】 図１０は、重力コレクタ４００の詳細を表している。これは、除去した汚染物
を収集及び貯蔵するために、コンジット２７０を用いてメインハウジング２３０
のドレーン２３６に接続される。重力コレクタ４００は、同じく設置可能なオプ
ションの排出サービスユニット５００（図１１）を有する。FIG. 10 shows details of the gravity collector 400. This uses the conduit 270 to collect and store the removed contaminants in the main housing 230.
Of the drain 236. Gravity collector 400 also has an optional drainage service unit 500 (FIG. 11) that can be installed.

【００５４】 コレクタ４００の機能は、セパレータ２００から残留物を受領するだけでなく
、減圧及びエンジンのクランクケースとの均圧も維持する。コレクタ４００は、
メインハウジング４０２と、これにネジ留めされたハウジングクロージャ４０４
とを備える。Ｏリング４０５は、ハウジングとキャップとを共に密封する。この
コレクタは、エンジンルーム内で水平又は垂直に配置可能であり、クランクケー
ス又はサブフレームの近く、或いは可能なあらゆるスペースで、ドレーン２３６
より低い位置に配置できる。入口４０６及び出口４０８は、両方ともキャップの
中心から外れており、エンジンルーム及び又は車両シャーシの狭い区画で、それ
ぞれコンジット２７０及び４２０のアクセス及び設置の容易さを高める。入口ニ
プル４０６は、コンテナチャンバの内側へ突き出す。これは、出口４０８と比較
して、拡張された直径を有する。除去ライン４１０は、コレクタ４００を水平に
設置した場合に、残留物にアクセス可能な開放端部を有する。重力排出プラグ４
１２は、除去ライン４１０の近隣で、底部に配置される。流体レベルセンサ４１
３は、キャップ４０４内に配置され、コレクタが垂直又は水平に設置されている
場合に、流体レベルを正確に測定することができる。出口ニプル４０８を介して
除去ライン４１０に相互接続されるコンジット４２０は、コレクタ４００からの
除去残留物を、カプラ６００の相互接続ニプル６０４へ導く。The function of collector 400 not only receives the residue from separator 200, but also maintains decompression and pressure equalization with the engine crankcase. The collector 400 is
Main housing 402 and housing closure 404 screwed to it
With. The O-ring 405 seals the housing and the cap together. This collector can be positioned horizontally or vertically in the engine compartment, near the crankcase or subframe, or wherever possible, in the drain 236.
Can be placed in a lower position. The inlet 406 and outlet 408 are both off center of the cap to facilitate ease of access and installation of conduits 270 and 420, respectively, in the engine compartment and / or narrow compartments of the vehicle chassis. The inlet niple 406 projects into the container chamber. It has an expanded diameter compared to the outlet 408. The removal line 410 has an open end that allows access to the residue when the collector 400 is installed horizontally. Gravity drain plug 4
12 is located at the bottom, near the removal line 410. Fluid level sensor 41
3 is placed in the cap 404 and can accurately measure the fluid level when the collector is installed vertically or horizontally. A conduit 420 interconnected to a removal line 410 via an outlet niple 408 directs the removal residue from collector 400 to an interconnecting niple 604 of coupler 600.

【００５５】 重力コレクタ４００には、カプラ６００の外気通風ニプル６０６を起点とする
外気通風コンジット４２２が設けられる。このニプルは、通風ニプルキャップ６
０６'を有する。コレクタハウジングキャップ４０４において、通風コンジット
４２２は、キャップ内の通風ニプル４１４の位置で終了する。The gravity collector 400 is provided with an outside air ventilation conduit 422 starting from the outside air ventilation niple 606 of the coupler 600. This niple is a ventilation niple cap 6
06 '. In the collector housing cap 404, the ventilation conduit 422 ends at the position of the ventilation niple 414 within the cap.

【００５６】 コレクタ４００とポータブル排出サービスユニット５００との接続は、チェッ
クバルブカプラ６００により行われる。このカプラは、エンジンルーム又はウォ
ールブラケット前面のヘッダパネルに配置され、ニプル６０２、６０４が設けら
れる。前者、ニプル６０２は、コレクタ４００からのコンジット４２０につなが
り、後者、ニプル６０４は、次の排出サービスユニット５００へのコンジット５
２０を接続する。The check valve coupler 600 connects the collector 400 and the portable discharge service unit 500. This coupler is arranged on the header panel in the front of the engine room or the wall bracket and is provided with niples 602 and 604. The former, niple 602, connects to conduit 420 from collector 400, and the latter, niple 604, conduit 5 to the next emission service unit 500.
Connect 20.

【００５７】 図１１を参照すると、サービスユニット５００のハウジング５０２には、チェ
ックバルブ５０８と真空ソースニプル５１０とを収容する密封キャップ５０４が
設けられ、前記ニプルはダストキャップ５１０'を有する。要素５１２は、負圧
の影響下で自己密封する格納式のダンプスパウトを備える。排出サービスユニッ
ト５００の入口ニプル５０６は、コンジット５２０を介して、カプラ６００のニ
プル６０４に相互接続される。排出サービスユニット５００の出口ニプル５１０
は、周期的にコレクタ４００を空にするために、コンジット５３０を介して、エ
ンジンの吸気マニホールドで事前に選択された真空ソースに相互接続される。Referring to FIG. 11, the housing 502 of the service unit 500 is provided with a sealing cap 504 that accommodates a check valve 508 and a vacuum source niple 510, and the niple has a dust cap 510 ′. Element 512 comprises a retractable dump spout that self-seals under the influence of negative pressure. The inlet niple 506 of the drainage service unit 500 is interconnected to the niple 604 of the coupler 600 via the conduit 520. Exit niple 510 of the discharge service unit 500
Are interconnected via conduit 530 to a preselected vacuum source at the intake manifold of the engine to periodically empty collector 400.

【００５８】 ここで説明した基本的な方法及び装置は、排出サービスユニット５００とは関
係なく機能できる。排出サービスユニット５００は、随意的に含めることができ
る。 こうした排出サービスユニットは、ディーゼルエンジンの場合、エンジンの真
空ソースがほとんど欠如しているため、適合しない可能性があるが、コレクタ４
００は同様に排出することができる。The basic method and apparatus described herein can function independently of the emission service unit 500. Evacuation service unit 500 may optionally be included. Such an exhaust service unit may not be suitable for a diesel engine due to the lack of a vacuum source in the engine, but collector 4
00 can be similarly discharged.

【００５９】 次に図１２乃至１７を参照すると、効率的に製造するため、特にユニットがプ
ラスチックで製造される場合のために、構造が幾分簡略化されたプリセットセパ
レータの好適な実施形態が図示されている。この実施形態は、主な特徴において
、図１乃至図４を参照して上で説明した実施形態と同様であり、原理の例外は、
カセット２５０が別個の要素としては排除され、代わりに、より経済的及び簡単
に構築するため、カートリッジ２４０と一体化されている点である。そのため、
以下の説明は、二種類の実施形態の間での大きな違いに限定されている。Referring now to FIGS. 12-17, there is illustrated a preferred embodiment of a preset separator with a somewhat simplified construction for efficient manufacturing, especially if the unit is made of plastic. Has been done. This embodiment is similar in its main features to the embodiment described above with reference to FIGS. 1 to 4, with the exception of the principle
The cassette 250 is eliminated as a separate element and instead is integrated with the cartridge 240 for a more economical and easy construction. for that reason,
The following description is limited to the major differences between the two embodiments.

【００６０】 特に図１２で確認されるように、入口ポート２１０及び出口ポート２１８は、
直線で、図２に示したセパレータの入口及び出口ポートの一体化エルボは欠如し
ている。正確には、比較的安価な丸みの付いたエルボ１９５を使用可能で、これ
は、ポート２１０及び２１８のリッジが付いた外面に、摩擦によるはめ込み又は
クランプ留めを行うことが可能である。これにより、エルボをコンジット１１０
及び１２０の方向に向け、こうしたラインでの不必要な屈曲及び襞を最少化する
ことができる。この入口ポートには、図１３で明確に確認できるように、ディフ
ューザ２２２が依然として封入されており、このディフューザは、入口２１０の
拡大された喉部２２８に位置するクレードル２２７の中で支持されている。クレ
ードルの下部エッジ２２９は、面取りされており、これに対応して面取りされた
上部ベンチュリ２４３'に重なり合う。ディフューザ２２２は、存在する場合、
上で説明したものと同じ機能を提供するが、この実施形態において、このディフ
ューザは、吸気マニホールドからの調整済み空気を排気流に放出することに適合
していない。そのため、この三角形のディフューザは、単に乱流を生成するにす
ぎない。こうした空気を排気流に導入する場合には、上で説明した出口２２４を
含むディフューザを代わりに使用することができる。As can be seen in particular in FIG. 12, the inlet port 210 and the outlet port 218 are
Straight, it lacks the integral elbow of the separator inlet and outlet ports shown in FIG. To be precise, a relatively inexpensive rounded elbow 195 can be used, which can be friction fit or clamped to the ridged outer surface of ports 210 and 218. This allows the elbow to be in conduit 110.
And 120 to minimize unnecessary bending and folds in these lines. This inlet port still contains a diffuser 222, as can be clearly seen in FIG. 13, which is supported in a cradle 227 located in the enlarged throat 228 of the inlet 210. . The lower edge 229 of the cradle is chamfered and overlaps the correspondingly chamfered upper venturi 243 '. The diffuser 222, if present,
Although providing the same function as described above, in this embodiment the diffuser is not adapted to discharge conditioned air from the intake manifold to the exhaust stream. Therefore, this triangular diffuser merely creates turbulence. When introducing such air into the exhaust stream, the diffuser including outlet 224 described above may be used instead.

【００６１】 先に説明したように、膨張チャンバ２４５の下面は、円錐バッフル２５１によ
って区切られている。この実施形態において、バッフルは、図１４で最も明確に
図示されており、傾斜の付いた側部の角度が更に大きくなっており、バッフルの
下側のスリーブ２４８と圧縮ヘッド２５４の上面から上方に延びる円形ステム２
４９との間でのスナップ取り付けにより、圧縮ヘッド２５４自体に接続される。As described above, the lower surface of the expansion chamber 245 is partitioned by the conical baffle 251. In this embodiment, the baffle is shown most clearly in FIG. 14 with the beveled sides having a greater angle to allow the lower sleeve 248 of the baffle and the upper surface of the compression head 254 to rise above. Circular stem 2 that extends
It is connected to the compression head 254 itself by snap attachment to and from 49.

【００６２】 このバッフルの目的は、膨張チャンバ２４５へ戻る反対の渦流を生成し、衝突
によって液体汚染物の凝縮を促進することである。凝縮物は、内壁２４６を伝っ
て下方へ排出され、バッフルのリップ２５２を通過して、バッフルの下方、カー
トリッジ壁２４６と圧縮ヘッド２５４の対向する肩部２６６との間の環状スペー
ス２６５に入る。しかしながら、この実施形態では、Ｏリング２６８は排除され
、代わりに、壁２６６が延長されて下面２６６'を含むようになっているため、
環状スペース２６５は、圧縮ヘッドの上部外周を完全に囲んで延びる作り付けの
溝となる。以前に説明した実施形態では、このスペースからの流体は、放射状ド
レーンライン２５６を介して、ドレーンチューブ２５９へ排出されたが、この実
施形態では、排出方法を大幅に簡略化し、図１５で明確に確認できるように、溝
の下面に三つの小さな穴２６４を形成しており、これにより、凝縮物は引き続き
カートリッジ２４０の内壁２４６を伝って下方へ排出され、ドレーン２３６へ向
かう。この方法により、放射状ドレーン２５６及びドレーンチューブ２５９を排
除することができる。The purpose of this baffle is to create an opposing vortex flow back into the expansion chamber 245, promoting condensation of liquid contaminants by collision. Condensate is discharged downwardly through the inner wall 246 and past the baffle lip 252 into the annular space 265 below the baffle, between the cartridge wall 246 and the opposing shoulder 266 of the compression head 254. However, in this embodiment, the O-ring 268 is eliminated and instead the wall 266 is extended to include the lower surface 266 ′,
The annular space 265 provides a built-in groove that extends completely around the upper circumference of the compression head. In the previously described embodiment, fluid from this space was drained to the drain tube 259 via the radial drain line 256, but this embodiment greatly simplifies the draining method and is clearly shown in FIG. As can be seen, the bottom surface of the groove has three small holes 264 that allow the condensate to continue to drain down the inner wall 246 of the cartridge 240 towards the drain 236. By this method, the radial drain 256 and drain tube 259 can be eliminated.

【００６３】 壁２６６の最上部は、２６９に示すように傾斜が付いており、バッフル２５１
のリップ２５２の上向きフレアと協調して、図１４において破線で図式的に示す
ように、外周で延びる円錐状の開口部又はベンチュリ２７９を提供しており、こ
れはバッフルの下面２７６と圧縮ヘッド２５４の上面２７７との間にある膨張エ
リア又はチャンバ２７５へと続く。開口部２７９を通る排気では、加速及びこれ
に伴う冷却が発生し、その後、チャンバ２７５に入る排気流では膨張が起こると
考えられ、少なくとも理想的には、速度スタック２５５の上では均等且つ安定し
た圧力が維持される。次に、排気流は、速度スタック２５５の通過を強制される
際に再び圧縮及び加速され、膨張チャンバ２５８に入る。急速な一連の圧縮、膨
張、及び加速は、汚染物の分離を促進すると考えられ、特に、速度スタックから
チャンバ２５８に放出される液体として、これを観察できる場合がある。The top of the wall 266 is beveled as shown at 269, and the baffle 251
In cooperation with the upward flare of the lip 252 of the baffle, as shown diagrammatically in dashed lines in FIG. 14, there is provided a conical opening or venturi 279 that extends around the perimeter, which lower surface 276 of the baffle and compression head 254. To the expansion area or chamber 275 between the upper surface 277 and the upper surface 277. Exhaust through the openings 279 is expected to experience acceleration and concomitant cooling, followed by expansion in the exhaust flow entering the chamber 275, at least ideally even and stable above the velocity stack 255. The pressure is maintained. The exhaust stream is then compressed and accelerated again as it is forced through the velocity stack 255 and enters the expansion chamber 258. A rapid series of compressions, expansions, and accelerations are believed to facilitate the separation of contaminants, which may be particularly observable as a liquid discharged from the velocity stack into chamber 258.

【００６４】 以前はカセット２５０の一部であった要素の機能は、上で説明したものとほ
ぼ同じであり、例外は、スカート２６７と速度スタック圧縮ヘッド２５４との間
のスペース２５８の内容積全体が、ガラスビード等の不活性物のパッキンで占め
られている点である。圧縮ヘッド２５４は、図１４で最も明確に確認できるよう
に、カートリッジ２４０の一体部分となっており、スカート２６７は、図１６で
最も明確に確認できるように、カートリッジ壁２４６に形成された円周ノッチ又
はデテント２７８内にスナップ取り付けする。ビードは、２乃至４ミルのサイズ
で変化させることが可能であり、共に混合すること、或いは最上部に大きな粒子
を配した層状にすることができる。有利なことに、このビードは、排気流の重炭
化水素と異質の液体及び固体とを更に段階的に減速させる目的で、穿孔すること
、或いは中空にすることが可能である。The function of the elements that were formerly part of the cassette 250 was much the same as described above, with the exception of the entire internal volume of the space 258 between the skirt 267 and the velocity stack compression head 254. However, the packing is made up of an inert material such as glass beads. The compression head 254 is an integral part of the cartridge 240, as best seen in FIG. 14, and the skirt 267 is the circumference formed in the cartridge wall 246, as most clearly seen in FIG. Snaps into notch or detent 278. The beads can vary in size from 2 to 4 mils and can be mixed together or layered with large particles on top. Advantageously, the beads can be pierced or hollow to further slow down the heavy hydrocarbons and foreign liquids and solids of the exhaust stream.

【００６５】 パッキンが汚れ、効果がなくなったときには、カートリッジ２４０全体を取り
外して処分することが可能であり、新しいカートリッジを所定の場所に設置する
。この実施形態には、四つの膨張チャンバが存在し、番号は上から順に２４５、
２７５、２５８、２４８である。When the packing is dirty and no longer effective, the entire cartridge 240 can be removed and disposed of, and a new cartridge installed in place. In this embodiment, there are four expansion chambers, numbered from top to bottom 245,
275, 258 and 248.

【００６６】 図１７は、車両のエンジンルームで都合の良い場所にセパレータを取り付ける
のに役立つブラケット２０５を含む、セパレータ２００の外観を示す斜視図であ
る。FIG. 17 is a perspective view of the exterior of a separator 200, including brackets 205 that help mount the separator in a convenient location in the vehicle engine compartment.

【００６７】 上で説明した方法及び装置を使用することで、望ましくない燃焼の副産物及び
異物を、エンジンのクランクケースのオイルに取り込まれる可能性の高い状態に
なる前に、クランクケースから除去することができる。これにより、汚染の少な
いダート及び酸の含まれない潤滑剤及び環境が生じる。排気は、クランクケース
からセパレータベッセル２３０へとパージされる。したがって、排気流は拡張コ
ンジットを通じて、加速され、セパレータを通過し、ここでクランクケース排気
圧は、ベッセル２３０が提供する外部容積の追加により低減され、汚染物は、凝
縮及び誘導渦流の働きと、圧力及び温度の格差による分離と、膨張と、衝突と、
誘導分別と、運動衝撃と、誘導伴出とによって分離される。重炭化水素及び異物
は、セパレータから別個の重力コレクタに排出される。クランクケース排気に由
来する軽炭化水素及び揮発物は、この全体的なプロセスの結果として、清浄度が
増す。こうした浄化された炭化水素及び揮発物は、より高性能の燃料を含み、こ
の燃料はコンジットを介して、有利なことに吸気マニホールドの先にあるスロッ
トルバルブの下流側に移動する。 これはすべて、基本的には、外部の未調整の空気を引き込まない密閉システム
内で達成される。Using the methods and apparatus described above to remove unwanted combustion byproducts and debris from the crankcase before it is likely to be entrapped in engine crankcase oil. You can This results in a low contamination dirt and acid free lubricant and environment. Exhaust gas is purged from the crankcase into the separator vessel 230. Thus, the exhaust flow is accelerated through the expansion conduit and past the separator, where the crankcase exhaust pressure is reduced by the addition of the external volume provided by the vessel 230, and the contaminants work with condensation and induced vortex flow. Separation due to pressure and temperature differences, expansion, collisions,
It is separated by the guided separation, the motion impact, and the guided entrainment. Heavy hydrocarbons and debris are discharged from the separator into separate gravity collectors. Light hydrocarbons and volatiles from the crankcase exhaust are cleaner as a result of this overall process. These purified hydrocarbons and volatiles contain a higher performance fuel that travels through the conduit, advantageously downstream of the throttle valve, ahead of the intake manifold. All this is basically accomplished within a closed system that does not draw in external unconditioned air.

【００６８】 本発明の前記の実施形態は、本発明の好適な実施形態の例示を意図したもので
あって、本発明の範囲を限定するものではない。当業者に容易に明らかになる様
々な変形例は、本発明の範囲に含まれるものである。本発明の範囲は、前記特許
請求の範囲によってのみ限定される。 独占的な財産又は権利を請求する本発明の実施形態は、前記特許請求の範囲に
おいて定義されている。The above embodiments of the present invention are intended to exemplify the preferred embodiments of the present invention and not to limit the scope of the present invention. Various modifications that will be readily apparent to those skilled in the art are within the scope of the present invention. The scope of the invention is limited only by the claims which follow. Embodiments of the invention that claim exclusive property or rights are defined in the appended claims.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】 本発明のセパレータを含む内燃機関の概略図である。[Figure 1]   1 is a schematic diagram of an internal combustion engine including a separator of the present invention.

【図２】 セパレータの側断面図である。[Fig. 2]   It is a sectional side view of a separator.

【図３】 セパレータの一部を形成する速度スタック圧縮ヘッドの平面図である。[Figure 3]   FIG. 6 is a plan view of a velocity stack compression head forming part of a separator.

【図４】 セパレータの一部を形成する環状スクリーンの平面図である。[Figure 4]   It is a top view of the annular screen which forms a part of separator.

【図５】 吸気ランナ内に位置する負圧生成器の概略図である。[Figure 5]   FIG. 4 is a schematic diagram of a negative pressure generator located in the intake runner.

【図６】 スロットルを全開にした状態での同じ吸気ランナを示す図である。[Figure 6]   It is a figure which shows the same intake runner in the state where the throttle is fully opened.

【図７】 代替の負圧生成器の概略図である。[Figure 7]   FIG. 7 is a schematic diagram of an alternative negative pressure generator.

【図８】 代替の負圧生成器の概略図である。[Figure 8]   FIG. 7 is a schematic diagram of an alternative negative pressure generator.

【図９】 代替の負圧生成器の概略図である。[Figure 9]   FIG. 7 is a schematic diagram of an alternative negative pressure generator.

【図１０】 図２のセパレータから排出された物質の重力コレクタを示す部分側断面図であ
る。FIG. 10 is a partial side cross-sectional view showing a gravity collector of material discharged from the separator of FIG.

【図１１】 図１０のコレクタで排出を行うためのサービスユニットを示す部分側断面図で
ある。11 is a partial side sectional view showing a service unit for discharging with the collector of FIG.

【図１２】 修正したセパレータの側断面図である。[Fig. 12]   It is a sectional side view of the modified separator.

【図１３】 図１２のセパレータの上部を示す側断面図である。[Fig. 13]   It is a sectional side view which shows the upper part of the separator of FIG.

【図１４】 図１２のセパレータの中央部を示す側断面図である。FIG. 14   It is a sectional side view which shows the center part of the separator of FIG.

【図１５】 図１２のセパレータの一部を形成する速度スタック圧縮ヘッドの平面図である
。FIG. 15 is a plan view of a velocity stack compression head forming part of the separator of FIG.

【図１６】 図１２のセパレータの一部を示す拡大側断面図である。FIG. 16   It is an expanded side sectional view which shows a part of separator of FIG.

【図１７】 図１２のセパレータの外観を示す上方斜視図である。FIG. 17   It is an upper perspective view which shows the external appearance of the separator of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０ エンジン ２０ クランクケース ３０ バルブカバー ３５ コネクタ １００ オイル還流ライン １１０ コンジット １２０ コンジット １２６ ＰＣＶチェックバルブ １３０ 負圧生成器 １５０ 代替の負圧生成器 １６０ 代替の負圧生成器 １７０ 代替の負圧生成器 １９５ エルボ ２００ セパレータ ２０５ ブラケット ２１０ ポート ２１２ 凹形ベンチュリ ２１４ ポート ２１６ 拡散チャンバ ２１８ 出口ポート ２２０ コンジット ２２２ ディフューザ ２２４ 出口 ２２７ クレードル ２２８ 喉部 ２２９ 下部エッジ ２３０ メインハウジング ２３１ 内壁 ２３３ クロージャキャップ ２３４ ネジ山 ２３５ 凹形フロア ２３６ 出口ドレーン ２３７ Ｏリング ２３８ Ｏリング ２４０ カートリッジ ２４２ 入口コンジット ２４３ 肩部 ２４４ 渦流生成器 ２４５ 膨張チャンバ ２４６ カートリッジ壁 ２４８ 膨張チャンバ ２４９ カートリッジ終点 ２５０ カセット ２５１ 固体円錐バッフル ２５２ リップ ２５４ 圧縮ヘッド ２５５ 加速スタック ２５６ ドレーンライン ２５７ ワイヤメッシュスクリーン ２５８ 膨張チャンバ ２５９ ドレーンチューブ ２６０ ガラスビード ２６１ 凝縮要素 ２６４ 穴 ２６５ 環状スペース ２６６ 壁 ２６７ 排気スカート ２６８ Ｏリング ２７０ アニュラス ２７１ スクリーン ２７５ 膨張チャンバ ２７６ バッフル下面 ２７７ 圧縮ヘッド上面 ２７９ ベンチュリ ４００ 収集ベッセル ４０２ メインハウジング ４０４ ハウジングクロージャ ４０５ Ｏリング ４０６ 入口 ４０８ 出口 ４１０ 除去ライン ４１４ 通風ニプル ４２０ コンジット ４２２ 通風コンジット ５００ 排出サービスユニット ５０２ ハウジング ５０４ 密封キャップ ５０６ 入口ニプル ５０８ チェックバルブ ５１０ 真空ソースニプル ５２０ コンジット ５３０ コンジット ６００ カプラ ６０２ ニプル ６０４ ニプル ６０６ 通風ニプル     10 engine     20 crankcase     30 valve cover     35 connector   100 oil return line   110 conduit   120 conduits   126 PCV check valve   130 Negative pressure generator   150 Alternative Negative Pressure Generator   160 Alternative Negative Pressure Generator   170 Alternative Negative Pressure Generator   195 Elbow   200 separator   205 bracket   210 port   212 concave Venturi   214 port   216 Diffusion chamber   218 exit port   220 conduit   222 diffuser   224 exit   227 cradle   228 Throat   229 Lower edge   230 Main housing   231 inner wall   233 closure cap   234 screw thread   235 concave floor   236 Exit drain   237 O-ring   238 O-ring   240 cartridges   242 entrance conduit   243 shoulder   244 Vortex generator   245 expansion chamber   246 cartridge wall   248 expansion chamber   249 Cartridge end point   250 cassettes   251 solid cone baffle   252 lip   254 compression head   255 acceleration stack   256 drain line   257 wire mesh screen   258 expansion chamber   259 drain tube   260 glass beads   261 Condensation element   264 holes   265 annular space   266 wall   267 exhaust skirt   268 O-ring   270 Annulus   271 screen   275 expansion chamber   276 Baffle bottom surface   277 Top of compression head   279 Venturi   400 collection vessels   402 main housing   404 housing closure   405 O-ring   406 entrance   408 exit   410 removal line   414 Ventilation Nipple   420 conduit   422 Ventilation conduit   500 emission service unit   502 housing   504 sealed cap   506 Entrance Niple   508 check valve   510 vacuum source niple   520 conduit   530 conduit   600 coupler   602 Niple   604 Nipple   606 Ventilation Nipple

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０１Ｍ 13/04 Ｆ０１Ｍ 13/04 Ｃ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ， ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，Ｃ Ｎ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ， ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，Ｋ Ｐ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ， ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，Ｓ Ｇ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 3G015 BD13 BD25 BD28 BE02 BF05 BF06 CA05 CA16 DA04 EA05 4D031 AB04 AB11 AB22 BA03 BB10 EA03 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. ⁷ Identification code FI theme code (reference) F01M 13/04 F01M 13/04 C (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK) , ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR , NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CR, CU, CZ, DE. DK, DM, DZ, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK , LR, LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZA, ZWF F terms (reference) 3G015 BD13 BD25 BD28 BE02 BF05 BF06 CA05 CA16 DA04 EA05 4D031 AB04 AB11 AB22 BA03 BB10 EA03

Claims (27)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 内燃機関からのクランクケース排気を処理する方法であって
、 前記クランクケースからの排気を排気セパレータに向けるステップと、 前記セパレータを貫流する排気に非気体汚染物を除去する浄化工程を施すステ
ップと、 浄化済み排気の流れを、一方向チェックバルブ手段を通じて、再びエンジンへ
送り燃焼させるステップと、 分離した非気体汚染物を収集して処分するステップと、 を含む方法。1. A method for treating crankcase exhaust from an internal combustion engine, comprising directing exhaust from the crankcase to an exhaust separator, and purifying the exhaust flowing through the separator to remove non-gaseous contaminants. Applying the purified exhaust stream through the one-way check valve means to the engine for combustion again, and collecting and disposing of the separated non-gaseous pollutants. 【請求項２】 前記浄化工程が、汚染物の分離を促進するために、排気流の
複数回の膨張及び圧縮を含む、請求項１記載の方法。2. The method of claim 1, wherein the cleaning step comprises multiple expansions and compressions of the exhaust stream to promote contaminant separation. 【請求項３】 前記浄化工程が、排気流における乱流の形成を追加的に含む
、請求項２記載の方法。3. The method of claim 2, wherein the cleaning step additionally comprises the formation of turbulence in the exhaust stream. 【請求項４】 前記乱流が、部分的には、前記排気流の方向を変えて、前記
排気流を周りにある前記セパレータの表面に衝突させ、前記排気流の他の部分に
衝突させる円錐状のバッフル手段に対して前記排気流を向けることにより形成さ
れる、請求項３記載の方法。4. A cone in which the turbulence partially redirects the exhaust flow to impinge the exhaust flow on the surface of the surrounding separator and on other parts of the exhaust flow. The method of claim 3 formed by directing the exhaust stream against a baffle means in the form of a baffle. 【請求項５】 前記排気流が、前記バッフル手段との接触に続いて、前記排
気流の圧縮及び加速のために、一つ以上の漏斗状アパーチャを通じて送られる、
請求項４記載の方法。5. The exhaust stream is directed through one or more funnel-shaped apertures for compression and acceleration of the exhaust stream following contact with the baffle means.
The method of claim 4. 【請求項６】 前記漏斗状アパーチャからの前記排気流の放出時、前記排気
流が、前記排気流の膨張及び減速が可能となるエリアに入る、請求項５記載の方
法。6. The method of claim 5, wherein upon discharge of the exhaust stream from the funnel-shaped aperture, the exhaust stream enters an area where expansion and deceleration of the exhaust stream is possible. 【請求項７】 前記エリアが、少なくとも部分的には、前記排気流からの汚
染物の更なる分離のために、前記排気流を減速させ、無作為に方向を変えさせる
ことに適合するパッキン手段で充填されている、請求項６記載の方法。7. Packing means adapted to decelerate and randomly redirect said exhaust stream, at least in part, for further separation of contaminants from said exhaust stream. The method of claim 6, wherein the method is filled with. 【請求項８】 前記排気流が、前記パッキンから退出し、前記排気流の膨張
及び減速が可能な別のエリアへ入り、その後、前記排気流が前記別のエリアから
、燃焼のため再び前記エンジンへと向けられる、請求項７記載の方法。8. The exhaust flow exits the packing and enters another area where expansion and deceleration of the exhaust flow is possible, after which the exhaust flow is recombusted from the other area for combustion of the engine. The method of claim 7, wherein the method is directed to. 【請求項９】 前記浄化済み排気が、前記エンジンの吸気マニホールドに向
けられる、前記請求項のいずれか一項に記載の方法。9. The method of any one of the preceding claims, wherein the purified exhaust is directed to an intake manifold of the engine. 【請求項１０】 前記排気が、出口を通じて前記吸気マニホールドに放出さ
れ、前記出口が、スロットル全開又は全開に近い条件下で、前記排気を前記マニ
ホールドに引き込むのに適合する相対的に低圧な局部的領域の影響を受ける、請
求項９記載の方法。10. The exhaust is discharged to the intake manifold through an outlet, the outlet adapted to pull the exhaust into the manifold under conditions near or near full throttle opening. The method of claim 9, wherein the method is area sensitive. 【請求項１１】 内燃機関からのクランクケース排気を処理する装置であっ
て、 クランクケース排気を流入させる入口と、エンジンでの燃焼のために処理済み
排気をエンジンに還流させる出口と、前記クランクケース排気から分離した非気
体汚染物を排出するドレーン手段と、を有する第一のハウジングと、 前記第一のハウジング内に配置される第二のハウジングにして、前記第一のハ
ウジングの前記入口と流体連通する入口と、前記第一のハウジングの前記出口及
び前記ドレーン手段の両方と流体連通する出口とを含む第二のハウジングと、 前記第二のハウジング内に配置され、貫流するクランクケース排気に浄化工程
を施して、前記排気から前記非気体汚染物を分離する処理手段と、 を備える装置。11. An apparatus for treating crankcase exhaust from an internal combustion engine, comprising: an inlet for introducing the crankcase exhaust, an outlet for returning the treated exhaust to the engine for combustion in the engine, and the crankcase. A first housing having drain means for discharging non-gaseous pollutants separated from the exhaust; and a second housing arranged in the first housing, wherein the inlet of the first housing and the fluid A second housing including a communicating inlet, an outlet in fluid communication with both the outlet of the first housing and the drain means, and a second crankcase exhaust disposed within the second housing and flowing through. Processing means for performing a step to separate the non-gaseous pollutants from the exhaust gas. 【請求項１２】 前記処理手段が、前記排気流で乱流を様々に作成し、排気
流を加速及び減速させ、圧縮及び膨張させる手段を備える、請求項１１記載の装
置。12. The apparatus of claim 11, wherein the processing means comprises means for creating various turbulences in the exhaust flow, accelerating and decelerating the exhaust flow, and compressing and expanding the exhaust flow. 【請求項１３】 前記乱流を作成する手段が、前記排気流を前記第二のハウ
ジングの近隣の表面に向けて偏向させ、前記排気流の他の部分と衝突させるよう
に配置された円錐状の部材を含む、請求項１２記載の装置。13. A conical arrangement arranged to deflect the exhaust flow toward a surface adjacent the second housing and to collide with other portions of the exhaust flow by the means for creating the turbulence. 13. The device of claim 12 including the member of. 【請求項１４】 前記手段が、通過する前記排気の流れを加速することに適
合した一つ以上の漏斗状アパーチャを更に含む、請求項１３記載の装置。14. The apparatus of claim 13, wherein said means further comprises one or more funnel-shaped apertures adapted to accelerate the flow of said exhaust gas therethrough. 【請求項１５】 前記手段が、膨張及び減速のために前記排気流が放出され
る少なくとも一つのエリアを更に含む、請求項１４記載の装置。15. The apparatus of claim 14, wherein said means further comprises at least one area where said exhaust stream is discharged for expansion and deceleration. 【請求項１６】 前記手段が、膨張及び減速のために前記排気流が放出され
る複数の前記エリアを含む、請求項１５記載の装置。16. The apparatus of claim 15, wherein said means comprises a plurality of said areas where said exhaust stream is discharged for expansion and deceleration. 【請求項１７】 少なくとも一つの前記複数のエリアが、パッキン手段によ
り充填又は部分的に充填され、前記パッキン手段を通じて前記排気流を減速させ
、無作為に方向を変更させる、請求項１６記載の装置。17. The apparatus of claim 16 wherein at least one of said plurality of areas is filled or partially filled by packing means to slow down and randomly redirect said exhaust flow through said packing means. . 【請求項１８】 前記パッキン手段が、複数の分離した粒子を備える、請求
項１７記載の装置。18. The apparatus of claim 17, wherein the packing means comprises a plurality of discrete particles. 【請求項１９】 処理済み排気の還流のための前記出口と前記内燃機関の吸
気マニホールドとの間の流体連通を提供するコンジット手段を含み、前記コンジ
ット手段が、前記処理済み排気を前記吸気マニホールド内に放出するための出口
を含む、前記請求項のいずれか一項に記載の装置。19. Comprising conduit means for providing fluid communication between said outlet for the recirculation of treated exhaust and an intake manifold of said internal combustion engine, said conduit means for directing said treated exhaust within said intake manifold. An apparatus according to any one of the preceding claims, comprising an outlet for discharging into. 【請求項２０】 前記マニホールド内に延びる前記出口に関連する手段で、
前記吸気マニホールド内への前記排気の流れを促進するために、前記手段の下流
に低圧の領域を形成する手段を含む、請求項１９記載の装置。20. Means associated with said outlet extending into said manifold,
20. The apparatus of claim 19 including means for forming a region of low pressure downstream of said means to facilitate the flow of said exhaust gas into said intake manifold. 【請求項２１】 前記手段が、少なくとも部分的には前記マニホールド内に
延びる突起を備え、前記突起の全体又は一部が、前記出口の上流に位置する、請
求項２０記載の装置。21. The apparatus of claim 20, wherein said means comprises a protrusion extending at least partially into said manifold, all or a portion of said protrusion being located upstream of said outlet. 【請求項２２】 内燃機関の吸気マニホールドに流体を引き込む装置であっ
て、 前記マニホールドに入る前記流体の流れのための出口手段と、 前記出口に関係して前記マニホールド内に延びる手段にして、前記手段の下流
に低圧の領域を形成し、前記流体を前記領域に引き込み、そこから前記マニホー
ルドに引き込む手段と、 を備える装置。22. An apparatus for drawing fluid into an intake manifold of an internal combustion engine, comprising: outlet means for the flow of said fluid entering said manifold; and means extending into said manifold in relation to said outlet, Means for forming a low pressure region downstream of the means for drawing the fluid into the region and from there into the manifold. 【請求項２３】 前記手段が、少なくとも部分的には前記マニホールド内に
延びる突起を備える、請求項２２記載の装置。23. The apparatus of claim 22, wherein the means comprises a protrusion that extends at least partially into the manifold. 【請求項２４】 前記突起の全体又は一部が、前記出口の上流に位置する、
請求項２３記載の装置。24. All or part of the protrusion is located upstream of the outlet,
The device of claim 23. 【請求項２５】 前記出口が、前記マニホールドの内部表面と同じ高さに形
成される、請求項２４記載の装置。25. The apparatus of claim 24, wherein the outlet is formed flush with the interior surface of the manifold. 【請求項２６】 前記流体が、前記エンジンのクランクケースからの処理済
み排気を含む、前記請求項のいずれか一項に記載の装置。26. An apparatus according to any one of the preceding claims, wherein the fluid comprises treated exhaust from a crankcase of the engine. 【請求項２７】 内燃機関の吸気マニホールドに流体を引き込む方法であっ
て、 前記流体を放出するために前記マニホールド内に連通する出口を設けるステッ
プと、 前記出口のすぐ下流に、相対的に低圧の領域を形成するステップと、 前記出口から前記マニホールド内へ流体を引き込むために低圧の前記領域を使
用するステップと、 を含む方法。27. A method of drawing fluid into an intake manifold of an internal combustion engine, comprising the step of providing an outlet in communication with the manifold for discharging the fluid; and a relatively low pressure immediately downstream of the outlet. Forming a region, and using the region at low pressure to draw fluid from the outlet into the manifold.