專利名稱：漏泄氣體的催化凈化的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)，且更特別地，本發(fā)明涉及對來自這些引擎的 漏泄氣體進(jìn)行的處理。
背景技術(shù)：
往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)具有在適當(dāng)?shù)钠字羞M(jìn)行往復(fù)運(yùn)動的 一 系列活塞。 這些活塞被連接至曲軸以便將往復(fù)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)輸出。所有往復(fù)式 內(nèi)燃機(jī)具有一定量的氣體，所述氣體從燃燒室經(jīng)過活塞到達(dá)引擎的內(nèi) 室，所述內(nèi)室通常被稱作曲軸箱。對于在壓縮沖程結(jié)束時(shí)或者接近結(jié)束時(shí)利用吸入空氣的壓縮所產(chǎn)出的^型柴油機(jī)i型"內(nèi)燃機(jī)而言，漏泄^:所帶來曰的;司i更為嚴(yán)重。這些引擎通常進(jìn)行渦輪增壓，從而使得在壓縮沖程開始時(shí)的增壓可高 于大氣壓力。該因素以及其它因素例如柴油機(jī)引擎的常態(tài)高壓縮會導(dǎo) 致漏泄氣體從汽缸經(jīng)過活塞進(jìn)入罩住曲軸和引擎的其它運(yùn)行機(jī)構(gòu)的曲 軸箱內(nèi)。在過去，漏泄氣體被直接排到大氣中。這樣做的原因在于將氣 體包含在曲軸箱中是不可能的，因?yàn)閴毫ψ罱K會逐漸積聚并導(dǎo)致通過 各個(gè)密封件和其它墊圏產(chǎn)生泄漏。排放物法律中最近的提案規(guī)定漏泄氣體(所述漏泄氣體也被稱 作曲軸箱排氣)必須被包括作為法規(guī)規(guī)定的排放物的一部分。這意味 著來自曲軸箱的任何流體產(chǎn)物必須經(jīng)過處理或者以某種方式經(jīng)過處 置。 一種方法是將漏泄氣體引導(dǎo)進(jìn)入渦輪增壓器壓縮機(jī)的入口內(nèi)，從 而使得漏泄氣體與新鮮空氣混合并被引擎的燃燒過程所消耗。然而， 由于漏泄氣體中存在油粒以及未燃燒的烴，因此這些氣體進(jìn)入壓縮機(jī) 入口內(nèi)可能導(dǎo)致在壓縮機(jī)上形成沉積物。在渦輪增壓器利用高壓力比 壓縮機(jī)的情況下，壓縮機(jī)的排出溫度可能足夠高達(dá)到導(dǎo)致產(chǎn)生結(jié)焦的 程度。其它制造商利用精心設(shè)計(jì)的液體分離和過濾裝置以便除去排放物。所利用的過濾裝置需要周期性地進(jìn)行更換，這進(jìn)一步增加了保養(yǎng) 引擎的復(fù)雜性和成本。即便在漏泄氣體流經(jīng)過過濾的情況下，仍然沒 有完全除去受法規(guī)限制的漏泄氣體流組分中的排放物。因此，在本領(lǐng)域中需要提供對通過漏泄氣體流通路的流體的凈化。發(fā)明內(nèi)容在一種形式中，本發(fā)明包括一種用于具有燃燒室和位于所述燃燒 室外部的內(nèi)室的內(nèi)燃機(jī)的漏氣組件。所述組件包括從所述內(nèi)室通往大 氣的用于流體的通路且催化劑被置于所述通路中。加熱器被置于所述 通路中且位于所述催化劑與所述內(nèi)室之間。在另一種形式中，本發(fā)明包括一種具有殼體和可在所述殼體內(nèi)在 相關(guān)聯(lián)的燃燒室中進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動的多個(gè)活塞的內(nèi)燃機(jī)。所述活塞被連 接到曲軸上，所述曲軸軸頸接合在所述殼體內(nèi)以便提供旋轉(zhuǎn)輸出。所 述殼體具有位于所述燃燒室外部的內(nèi)室且所述引擎具有用于使流體從 所述內(nèi)室流至大氣的通道。催化劑被置于所述通道中，從而使得從所 述內(nèi)室到達(dá)大氣的流體在所述催化劑上通過。加熱器被置于所述通道 中且位于所述催化劑與所述殼體之間以便對到達(dá)所述催化劑的所述流 體進(jìn)行加熱。在又一種形式中，本發(fā)明包括一種用于對來自內(nèi)燃機(jī)的漏泄氣體 進(jìn)行凈化的方法，所述內(nèi)燃機(jī)具有將所述漏泄氣體引導(dǎo)至大氣的通道。所述方法具有以下步驟對所述通道中的所述漏泄氣體進(jìn)行加熱且隨 后使所述經(jīng)過加熱的漏泄氣體在到達(dá)大氣之前在催化劑上通過。


圖1示出了體現(xiàn)本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)和漏泄氣體凈化組件的外部透視 圖且圖中示意性地示出了相關(guān)聯(lián)的部件。
具體實(shí)施方式
唯一的示1示出了通常由附圖標(biāo)記IO表示的內(nèi)燃機(jī)。內(nèi)燃機(jī) IO具有引擎曲軸箱12，其中一系列汽缸襯套(未示出)接收活塞(也 未示出)，所述活塞進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動且被連接至曲軸，所述曲軸通過飛 輪14提供旋轉(zhuǎn)輸出。正如本文中所述，引擎10是壓縮引擎或柴油機(jī)類型的引擎，其中壓縮熱量被用于點(diǎn)燃從燃料噴射系統(tǒng)16噴射進(jìn)入燃 燒室內(nèi)的燃料。燃料噴射系統(tǒng)16可以是包括液壓機(jī)械類型、高壓共軌 類型(high pressure common rail)或組合式噴射器類型的多種類型 中的一種類型。在這些燃料系統(tǒng)中，出于其自身目的考慮，都要在適 當(dāng)?shù)臅r(shí)間計(jì)量出適當(dāng)量的燃料以便由引擎IO提供所需功率，同時(shí)仍保 持排放物輸出處于當(dāng)?shù)睾蛧曳ㄒ?guī)機(jī)構(gòu)所規(guī)定的限度內(nèi)，這對于引擎 應(yīng)用而言是適當(dāng)?shù)?。如前文中所述，柴油機(jī)引擎具有來自引擎燃燒室的旁通氣體流。 漏泄氣體是引擎運(yùn)行循環(huán)中很正常的一部分且是由于活塞環(huán)反轉(zhuǎn)以及 氣體通過活塞環(huán)的端隙所造成的。漏泄氣體從燃燒室行進(jìn)經(jīng)過活塞到 達(dá)引擎10中的內(nèi)室(未示出)。該室的一部分包括罩住連桿、曲軸和 用于引擎10的油箱的曲軸箱12的下部部分。典型的實(shí)踐是箱體12 內(nèi)的室延伸至頭部18，所述頭部具有一組搖桿或其它凸輪軸機(jī)構(gòu)以便 對引擎內(nèi)的提升閥進(jìn)行致動從而接納進(jìn)入的空氣并允許從燃燒室中排 出廢氣。頭部18被搖桿罩20和由搖桿罩20限定邊界的空間所覆蓋且 頭部18通過適當(dāng)?shù)耐ǖ辣贿B接至引擎箱體12內(nèi)的室。除了所限定的 用于使油從搖桿罩20到達(dá)曲軸箱12的下部部分中的油箱的路徑以外，道r搖桿罩20的殼體內(nèi);，且因此引擎10的二室，通過導(dǎo)管24內(nèi)的 通道22通往大氣，所述導(dǎo)管被連接至搖桿罩20上的開口 26。導(dǎo)管24 延伸至引擎的下部部分且具有使內(nèi)室通往大氣的開口 28。部件27被置 于搖桿罩20中以便阻擋大的油滴流入通道"。該部件可以以通過一系 列隔板的迂回路徑或者金屬網(wǎng)格的形式存在。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該 易于理解可使用其它方法防止大的油滴進(jìn)入通道22。殼體30被插置在導(dǎo)管24中以使得通道中的所有流體流都通過殼 體30。加熱器34被置于室30的上游端32處。催化劑36被置于加熱 器34的下游且溫度傳感器38位于二者之間但鄰近催化劑36的位置處。 加熱器34可以是通過線路40接收來自控制器42的功率的典型的電阻 加熱器?？刂破?2通過線路46接收來自適當(dāng)功率源44的功率。功率 源44通常將會是引擎/車輛電氣系統(tǒng)。通常，功率源將會提供處于適 用于車輛的電氣系統(tǒng)的水平下的直流電壓。控制器42通過線路40將 電流引導(dǎo)至加熱器34以便將通過導(dǎo)管24的流體加熱至使催化劑36處于活化狀態(tài)的溫度。為了為控制系統(tǒng)提供閉合回路，來自溫度傳感器38 的信號通過線路48被饋送至控制器42。為了筒化本發(fā)明的理解起見， 并未對這種控制方案的細(xì)節(jié)進(jìn)行討論。然而，應(yīng)該理解可以模擬或 數(shù)字的形式實(shí)施控制以便對在催化劑36中和在所述催化劑上通過的流 體的溫度進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂?。催化劑材料可選自包括鉑、鈀和二者組合的貴金屬。本領(lǐng)域的技 術(shù)人員應(yīng)該易于理解可選擇具有同等適用性的其它催化劑材料。加熱器34的作用在于將通道22中的流體從約100。C的溫度加熱 達(dá)到至少200°C且優(yōu)選250°C的溫度，從而使得催化劑36能夠作用在 漏泄氣體上以便在通過開口 28將漏泄氣體排放至大氣之前對旁通導(dǎo)管 中的組分進(jìn)行氧化。漏泄氣體以氣溶膠的形式存在，所述氣溶膠主要 包括小油滴以及一些碳和痕量的磨損碎屑以及飄塵。顆粒尺寸介于0.1 至3微米的范圍內(nèi)，且絕大部分質(zhì)量分布落入0. 5至2微米之間。該 顆粒分布使得氣溶膠很可能被人吸入。通過將氣體加熱至所指示的溫 度，催化劑36使烴和潤滑油發(fā)生氧化從而使得即便不消除被排放至大 氣的來自那些組分的氣溶膠，也會使所述氣溶膠最少化。加熱器的容量取決于引擎條件且特別是取決于引擎排量。對于9 升的引擎而言，加熱器的容量可高達(dá)約500瓦。然而，本領(lǐng)域的技術(shù) 人員應(yīng)該易于理解引擎可被設(shè)置成其它形式且將需要具有不同容量 的加熱器。這種系統(tǒng)使得不需要復(fù)雜的過濾系統(tǒng)以及隨后對這種過濾 器進(jìn)行清洗和/或更換。盡管已經(jīng)對優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但應(yīng)該理解可在不偏離所 附權(quán)利要求書所限定出的本發(fā)明的范圍的情況下做出多種變型。
權(quán)利要求
1、一種用于具有燃燒室和位于所述燃燒室外部的內(nèi)室的內(nèi)燃機(jī)的漏氣組件，所述漏氣組件包括用于使流體從所述內(nèi)室通往大氣的通路；被置于所述通路中的催化劑；和被置于所述通路中且位于所述催化劑與所述內(nèi)室之間的加熱器。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的漏氣組件，其中所述加熱器將所述通路 中的所述流體加熱至使所述催化劑處于活化狀態(tài)的溫度。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的漏氣組件，其中所述加熱器將所述通路 中的所述流體加熱至大約200。C。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的漏氣組件，進(jìn)一步包括用于控制所述加 熱器將所述通路中的流體加熱所達(dá)到的程度的控制單元。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的漏氣組件，進(jìn)一步包括位于所述加熱器 與所述催化劑之間且至少鄰近所述催化劑的位置處的溫度傳感器，所 述傳感器為所述控制單元提供溫度信號以便調(diào)節(jié)所述催化劑的溫度。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的漏氣組件，其中所述催化劑的材料選自 包括柏、鈀以及賴和鈀的組合的組群。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的漏氣組件，其中通過所述通路的所述流 體流達(dá)到10 m3/hr且所述加熱器在高達(dá)500瓦的容量下進(jìn)行加熱。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的漏氣組件，其中所述加熱器和所述催化劑位于單個(gè)殼體中。
9、 一種內(nèi)燃機(jī)，所述內(nèi)燃機(jī)包括殼體；可在所述殼體內(nèi)在相關(guān)聯(lián)的燃燒室中進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動的多個(gè)活塞， 所述活塞被連接到曲軸上，所述曲軸軸頸接合在所述殼體內(nèi)以便提供 旋轉(zhuǎn)輸出；所述殼體具有位于所述燃燒室外部的內(nèi)室； 用于使流體從所述內(nèi)室流至大氣的通道；催化劑，所述催化劑被置于所述通道中，從而使得從所述內(nèi)室到 達(dá)大氣的流體在所述催化劑上通過；和加熱器，所述加熱器被置于所述通道中且位于所述催化劑與所述 殼體之間以便對到達(dá)所述催化劑的所述流體進(jìn)行加熱。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的內(nèi)燃機(jī)，其中所述加熱器將所述通道 中的所述流體加熱至使所述催化劑處于活化狀態(tài)的溫度。
11、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的內(nèi)燃機(jī)，其中所述加熱器將所述流體 加熱至大約200。C。
12、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的內(nèi)燃機(jī)，進(jìn)一步包括用于控制所述加 熱器對所述通路中的所述流體進(jìn)行加熱的控制單元。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的內(nèi)燃機(jī)，進(jìn)一步包括位于所述通道中 且位于所述加熱器與所述催化劑之間的溫度傳感器，所述溫度傳感器 被置于鄰近所述催化劑的位置處且為所述控制單元提供信號以便控制 所述加熱器。
14、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的內(nèi)燃機(jī)，其中所述催化劑材料選自包 括鍤、4巴以及柏和釔的組合的組群。
15、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的內(nèi)燃機(jī)，其中通過所述通道的所述流 體流達(dá)到10 m3/hr且所述加熱器具有高達(dá)500瓦的容量。
16、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的內(nèi)燃機(jī)，其中所述加熱器和所述催化劑位于單個(gè)殼體中。
17、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的內(nèi)燃機(jī)，進(jìn)一步包括位于所述內(nèi)室與 所述通路之間的用于防止油滴進(jìn)入所述通路的部件。
18、 一種用于對來自內(nèi)燃機(jī)的漏泄氣體進(jìn)行凈化的方法，所述內(nèi) 燃機(jī)具有將所述漏泄氣體引導(dǎo)至大氣的通道，所述方法包括以下步驟對所述通道中的漏泄氣體進(jìn)行加熱；并且 使所述經(jīng)過加熱的漏泄氣體在到達(dá)大氣之前在催化劑上通過。
19、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述漏泄氣體被加熱至使 所述催化劑處于活化狀態(tài)的溫度。
20、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述漏泄氣體被加熱至 200°C的溫度。
21、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述漏泄氣體的流速達(dá)到 10 m3/hr且加熱速率達(dá)到500瓦。
22、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述催化劑材料選自包括 銷、鈀以及柏和釔的組合的組群。
全文摘要
一種用于凈化漏泄氣體的組件具有電加熱器和以串聯(lián)關(guān)系被置于漏泄氣體導(dǎo)管中的下游催化劑，所述漏泄氣體導(dǎo)管從引擎的曲軸箱通往大氣。所述加熱器受到控制器的控制以便在通往所述催化劑的入口處保持由溫度傳感器確定的選定溫度。對所述漏泄氣體的加熱使所述漏泄氣體的溫度升高至使所述催化劑處于活化狀態(tài)的溫度以便對所述漏泄氣體流的組分進(jìn)行氧化。
文檔編號F01M13/04GK101229485SQ200710186920
公開日2008年7月30日 申請日期2007年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月13日
發(fā)明者R·E·溫索爾 申請人:迪爾公司