способ функционального диагностирования сепаратора

Классы МПК:F01M13/04 со средствами очистки воздуха, выпускаемого из картера, например для отделения от него масла
F01M11/10 индикаторные устройства; прочие предохранительные устройства 
B01D45/14 создаваемых вращением лопастей, дисков, барабанов или щеток 
B04B5/08 центрифуги для разделения преимущественно газовых смесей 
G01M99/00 Тематика, не предусмотренная в других группах данного подкласса
Автор(ы):,
Патентообладатель(и):ВОЛЬВО ЛАСТВАГНАР АБ (SE)
Приоритеты:
подача заявки:
2008-03-18
публикация патента:

Изобретение может быть использовано при диагностировании сепараторов, предназначенных для отделения масла, присутствующего в газах, прорывающихся в картер двигателя внутреннего сгорания. Картер содержит датчик давления и сообщается с сепаратором с возможностью передачи текучей среды. Способ функционального диагностирования сепаратора для отделения масла от газов, прорывающихся в картер двигателя внутреннего сгорания, включает следующие шаги. Получают первый выходной сигнал датчика давления в картере в первой временной рабочей точке или интервале. Сравнивают первый выходной сигнал датчика давления в картере с по меньшей мере одной опорной величиной или сигналом, на основе результатов которого обеспечивается функциональное диагностирование сепаратора. Раскрыт вариант способа функционального диагностирования сепаратора. Технический результат заключается в обеспечении функционального диагностирования сепаратора без использования дополнительных датчиков или сложных алгоритмов. 2 н. и 21 з.п. ф-лы, 8 ил. способ функционального диагностирования сепаратора, патент № 2465470

способ функционального диагностирования сепаратора, патент № 2465470 способ функционального диагностирования сепаратора, патент № 2465470 способ функционального диагностирования сепаратора, патент № 2465470 способ функционального диагностирования сепаратора, патент № 2465470 способ функционального диагностирования сепаратора, патент № 2465470 способ функционального диагностирования сепаратора, патент № 2465470 способ функционального диагностирования сепаратора, патент № 2465470 способ функционального диагностирования сепаратора, патент № 2465470

Формула изобретения

1. Способ функционального диагностирования сепаратора (14) для отделения масла от газов, прорывающихся в картер (11) двигателя внутреннего сгорания, где картер содержит датчик давления и сообщается с сепаратором (14) с возможностью передачи текучей среды, отличающийся тем, что он включает следующие шаги:

получение первого выходного сигнала датчика давления в картере в первой временной рабочей точке или интервале;

сравнение первого выходного сигнала датчика давления в картере с по меньшей мере одной опорной величиной или сигналом (Сf, Df), на основе результатов которого обеспечивается функциональное диагностирование сепаратора (14).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что упомянутая по меньшей мере одна опорная величина или сигнал (С f, Df) является показателем давления в картере, полученным во второй временной рабочей точке или интервале.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что упомянутая по меньшей мере одна опорная величина или сигнал (Cf, Df ) является вторым выходным сигналом датчика давления в картере во второй временной рабочей точке или интервале.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что при получении первого выходного сигнала датчика давления в картере двигатель внутреннего сгорания работает практически с постоянными оборотами или крутящим моментом, предпочтительно в режиме холостого хода.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере одну опорную величину или сигнал (Сf, Df) получают из выходного сигнала датчика давления в картере, когда двигатель внутреннего сгорания работает с нагрузкой.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно включает следующие шаги:

определение первого среднего значения на временном рабочем интервале по выходному сигналу датчика давления в картере;

сравнение первого среднего значения с по меньшей мере одной опорной величиной или сигналом (Cf, Df).

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно включает следующие шаги:

определение среднего значения по меньшей мере одной опорной величины (Cf, Df) на временном рабочем интервале;

сравнение первого среднего значения со средним значением опорной величины (Cf, Df).

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что среднее значение опорной величины, по существу, равно наименьшему значению выходного сигнала датчика давления в картере.

9. Способ по п.6, отличающийся тем, что упомянутый временной рабочий интервал представляет собой временной интервал 5-240 с, предпочтительно 5-60 с.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно включает запуск ответного действия, если разница между выходным сигналом и по меньшей мере одной опорной величиной или сигналом не превышает заданного порогового значения.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что первый выходной сигнал датчика давления в картере в первой временной рабочей точке или интервале содержит получаемые данные измерений, причем дополнительно осуществляют принятие первого выходного сигнала в качестве первого выходного сигнала функционального диагностирования, если максимальная разница между получаемыми данными измерений составляет примерно 10%.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что упомянутая по меньшей мере одна опорная величина представляет собой заранее заданную опорную величину.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что заранее заданная опорная величина является указанием на то, что эффективность работы сепаратора составляет меньше 50% от эффективности сепаратора при его нормальной работе.

14. Способ по п.1, отличающийся тем, что он включает сравнение первого среднего значения с первой и второй опорными величинами, причем вторая опорная величина представляет собой заранее заданную опорную величину.

15. Способ по п.1, отличающийся тем, что он включает сравнение выходного сигнала датчика давления в картере с внешним давлением, представляющим собой давление воздуха, окружающего двигатель внутреннего сгорания.

16. Способ по п.1, отличающийся тем, что сепаратор (14) содержит устройство (12) отделения масла, размещенное в сепараторе (14) с возможностью вращения, причем вращение устройства (21) отделения масла осуществляется с помощью вращающего устройства.

17. Способ по п.16, отличающийся тем, что вращающее устройство представляет собой турбопривод (27), приводимый маслом главной масляной магистрали двигателя, охлаждающей жидкостью, сжатым воздухом, электродвигателем или смазочным маслом из картера.

18. Способ по п.16, отличающийся тем, что опорная величина или сигнал представляет собой второй выходной сигнал датчика давления в картере во второй временной рабочей точке или интервале, причем способ дополнительно включает следующие шаги:

получение первого выходного сигнала;

изменение количества энергии, подаваемой на вращающее устройство, и соответственно изменение эффективности работы сепаратора (14);

получение второго выходного сигнала.

19. Способ функционального диагностирования сепаратора (14) для отделения масла, присутствующего в газах, прорывающихся в картер двигателя внутреннего сгорания, где картер содержит датчик давления и сообщается с сепаратором (14) с возможностью передачи текучей среды, а сепаратор имеет впускное отверстие (29) и выпускное отверстие (26) для прорывающихся газов, отличающийся тем, что он включает следующие шаги:

измерение внешней температуры;

измерение температуры прорывающихся газов в выпускном отверстии (26) сепаратора (14) или ниже выпускного отверстия по потоку;

сравнение внешней температуры с температурой прорывающихся газов, на основе результатов которого обеспечивается функциональное диагностирование сепаратора (14).

20. Способ по п.19, отличающийся тем, что в нем осуществляют измерение температуры прорывающихся газов в выпускном отверстии (26) сепаратора (14).

21. Способ по п.19, отличающийся тем, что он включает дополнительно следующие шаги:

измерение внешней температуры и температуры прорывающихся газов в первой временной рабочей точке;

измерение внешней температуры и температуры прорывающихся газов во второй временной рабочей точке;

сравнение измеренных внешних температур с измеренными температурами прорывающихся газов.

22. Способ по п.19, отличающийся тем, что он включает установление соотношения внешних температур(ы) и температур(ы) прорывающихся газов со скоростью работы двигателя (1).

23. Способ по п.22, отличающийся тем, что он включает измерение скорости работы двигателя в той же рабочей точке(ах) во времени, где измеряется внешняя температура(ы) и температура(ы) прорывающихся газов.

Описание изобретения к патенту

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу функционального диагностирования сепараторов, предназначенных для отделения масла, присутствующего в газах, прорывающихся в картер двигателя внутреннего сгорания. Предпочтительно изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, устанавливаемым на транспортных средствах.

Уровень техники

В области очистки отработавших газов транспортных средств отрасль сталкивается с хрупким балансом обеспечения достаточной эффективности работы двигателя, которая необходима потребителям, и предотвращения выбросов высоких уровней вредных веществ, таких как NOx, COx, углеводороды, частицы и т.п., причем последнее требование исходит от потребителей, а также является следствием политики производителей в области экологии. Требование серьезного сокращения выбросов вредных веществ двигателей внутреннего сгорания, вплоть до нулевых уровней, исходит не только от потребителей, но и от законодателей. Таким образом, растущее осознание необходимости использования экологичных технических решений в области транспортных средств воплощается в ужесточении законодательства, касающегося допустимых уровней выбросов. Примером такого законодательства является требование наличия бортовых диагностических средств, которое пока еще не внедряется в мировом масштабе. Законодательные ограничения на уровни выбросов создают новые проблемы и возможности для производителей транспортных средств.

Короче говоря, в некоторых странах законодательство требует, чтобы бортовая диагностическая система определяла, что любая часть системы, которая не работает должным образом, отключена или не подключена должным образом, например, после проведения технического обслуживания. Таким образом, задается требование обеспечения бортовой компьютерной системы, а также множества датчиков для различных частей двигателя внутреннего сгорания и транспортного средства. Это приводит к постоянному росту количества датчиков и к разработке все более сложных алгоритмов анализа, которые требуют роста вычислительной мощности бортовых компьютерных систем.

В патенте ЕР 1085945 В1 раскрывается способ очистки газов. В патенте описывается сепаратор с множеством вращающихся дисков, привод которых осуществляется сжатым воздухом, смазочным маслом под давлением, охлаждающей водой под давлением или топливом под давлением. Однако в этом патенте ничего не говорится о возможности осуществления какого-либо контроля качества работы сепаратора. В публикации US 2001/00478801 раскрывается способ выполнения функционального диагностирования, то есть проверки функционирования системы вентиляции картера двигателя внутреннего сгорания. Система содержит импульсный клапан, которым управляют в зависимости от давления в картере двигателя, которое измеряется с помощью датчика давления. При обнаружении высокого давления импульсный клапан открывают для обеспечения выхода газов через впускную трубку. По характеристикам давления можно, например, определить: достаточен ли уровень масла, имеется ли утечка в системе вентиляции или происходит ли повышенный износ двигателя внутреннего сгорания. Однако в документе ничего не говорится о способе осуществления функционального диагностирования сепаратора, обеспечивающего отделение масла от газа. Таким образом, можно предположить, что имеется потребность в способе осуществления функционального диагностирования сепаратора для обеспечения выполнения растущих требований потребителей, законодателей, а также положений об охране окружающей среды, разработанных производителями.

Раскрытие изобретения

Вышеуказанные недостатки по меньшей мере частично устраняются с помощью способа функционального диагностирования сепаратора, предназначенного для отделения масла, присутствующего в газах, прорывающихся (просачивающихся) в картер двигателя внутреннего сгорания. Картер двигателя содержит датчик давления и сообщается с сепаратором с возможностью передачи текучей среды. Способ содержит следующие шаги: получение первого выходного сигнала датчика давления в картере двигателя в первой рабочей точке или в первом рабочем интервале и сравнение первого выходного сигнала датчика давления в картере двигателя с по меньшей мере одной опорной (эталонной) величиной или одним опорным сигналом, причем указанное сравнение обеспечивает функциональное диагностирование сепаратора. Способ по настоящему изобретению обеспечивает функциональное диагностирование сепаратора без введения дополнительных датчиков, за счет лучшего использования имеющихся датчиков. За счет использования датчиков, уже имеющихся в двигателе внутреннего сгорания, в данном случае датчика давления в картере двигателя, сокращается число рабочих операций при изготовлении двигателя, снижается стоимость и обеспечивается более эффективное регулирование уровня вредных выбросов.

По меньшей мере одна опорная величина или один опорный сигнал может характеризовать давление в картере двигателя, полученное во второй рабочей точке или во втором рабочем интервале, или же может быть дополнительно вторым выходным сигналом датчика давления в картере двигателя во второй рабочей точке или во втором рабочем интервале. Этот последний вариант осуществления настоящего изобретения предусматривает динамическое сравнение первого измеренного сигнала и опорного сигнала, поскольку оба сигнала измеряются в процессе работы двигателя внутреннего сгорания. При получении первого выходного сигнала датчика давления в картере двигателя он предпочтительно работает практически на постоянных оборотах или с постоянным крутящим моментом, предпочтительно в режиме холостого хода. Дополнительно по меньшей мере одну опорную величину или один опорный сигнал получают из выходного сигнала датчика давления в картере двигателя внутреннего сгорания, когда он работает с нагрузкой. Под термином "работает с нагрузкой" понимается режим работы двигателя, когда он нагружен крутящим моментом, то есть при движении вперед или назад.

По выходному сигналу датчика давления в картере двигателя может быть определено первое среднее значение на рабочем интервале, и затем это первое среднее значение сравнивается с по меньшей мере одной опорной величиной или одним опорным сигналом. В этом случае обеспечивается более надежное и предсказуемое сравнение, поскольку по измерению может быть получена более надежная величина. Аналогично, среднее значение по меньшей мере одной опорной величины может быть определено на рабочем интервале, и затем первое среднее значение сравнивается со средним значением опорной величины. Среднее значение опорной величины в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения практически эквивалентно наименьшему значению выходного сигнала датчика давления в картере двигателя. Рабочий интервал может быть в пределах временного диапазона 5-240 секунд, предпочтительно 5-60 секунд, для обеспечения точного измерения.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения по результатам функционального диагностирования осуществляется запуск ответного действия. В предпочтительном варианте, если разница между выходным сигналом или по меньшей мере одной опорной величиной или одним опорным сигналом не превышает заранее заданного порогового значения, то осуществляется запуск ответного действия.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения первый выходной сигнал датчика давления в картере двигателя принимается в качестве первого выходного сигнала функционального диагностирования, если максимальная разница между принятыми значениям измеренных данных составляет примерно 10%. В другом варианте первый выходной сигнал может быть принят в качестве первого выходного сигнала функционального диагностирования, если на заданном временном интервале измеряется практически постоянное давление (или разница давлений). Этот шаг принятия обеспечивает получение сигнала измеряемого давления в такой точке или на таком интервале, где сепаратор несомненно работает надлежащим образом. Для этого первая рабочая точка или рабочий интервал может содержать непрерывно принимаемые значения измеренных данных.

Вышеупомянутые опорные точки измеряются динамически, то есть в процессе работы двигателя внутреннего сгорания, однако по меньшей мере одна опорная величина может быть заранее заданной опорной величиной. При этом заранее заданная опорная величина может быть выбрана для представления различных сепараторов с различной степенью неудовлетворительной работы. Например, заранее заданная опорная величина может представлять сепаратор, имеющий эффективность работы, не превышающую 50% от эффективности нормально работающего сепаратора. Под термином "нормально работающий сепаратор" понимается в настоящем описании такой же сепаратор, не имеющий отклонений в работе и работающий в тех же самых рабочих условиях.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения первый выходной сигнал датчика давления в картере двигателя, и предпочтительно первое среднее значение, сравнивается с первой и второй опорной величиной, с первым и вторым опорным интервалом или сигналом. Первая опорная величина представляет собой динамическую опорную величину, а вторая опорная величина является заранее заданной опорной величиной. При необходимости как первая, так и вторая опорные величины могут быть динамическими, или обе эти величины могут быть заранее заданными.

Для обеспечения точных измерений и улучшения качества функционального диагностирования выходной сигнал датчика давления в картере двигателя может сравниваться с внешним давлением, т.е. давлением внешнего воздуха, окружающего двигатель внутреннего сгорания. Эта компенсация давления в картере двигателя устраняет влияние давления окружающего воздуха, которое может мешать правильной интерпретации измерений давления в картере двигателя, например, при движении по дороге, высота которой относительно уровня моря может изменяться.

Как уже указывалось, сепаратор может иметь самые разные конструкции. Однако для целей настоящего изобретения предпочтительным вариантом является сепаратор, содержащий устройство отделения масла, такое как вращающийся диск, размещенный в сепараторе с возможностью вращения. Устройство отделения масла может приводиться во вращение вращающим устройством, таким как турбопривод, приводимый маслом главной масляной магистрали двигателя, охлаждающей жидкостью, сжатым воздухом, смазочным маслом из картера двигателя или иными подобными им средствами, или же приводимым непосредственно электродвигателем, или ремнем привода вентилятора и т.п.

В качестве опорной величины или опорного сигнала может использоваться второй выходной сигнал датчика давления в картере двигателя во второй рабочей точке или на втором рабочем интервале. При изменении количества энергии, подаваемой на вращающее средство, эффективность работы сепаратора, соответственно, изменяется между первым и вторым выходным сигналом. За счет такого изменения подачи энергии, например, путем изменения давления текучей среды, когда вращающее устройство приводится текучей средой под давлением, можно еще улучшить качество функционального диагностирования сепаратора, поскольку определенное увеличение подаваемой энергии должно вызывать соответствующее увеличение давления.

Настоящее изобретение относится также к применению датчика давления в картере двигателя для функционального диагностирования сепаратора, предназначенного для отделения масла, присутствующего в газах, прорывающихся в картер двигателя внутреннего сгорания.

Настоящее изобретение также относится к способу функциональной диагностики сепаратора, предназначенного для отделения масла, присутствующего в газах, прорывающихся в картер двигателя внутреннего сгорания. Картер двигателя содержит датчик давления и сообщается с сепаратором с возможностью передачи текучей среды, причем сепаратор имеет впускное и выпускное отверстия для прорывающихся газов. Способ содержит следующие шаги: измерение окружающей температуры, которая представляет собой температуру воздуха, окружающего двигатель внутреннего сгорания; измерение температуры прорывающихся газов на выпускном отверстии сепаратора или ниже выпускного отверстия по потоку; сравнение окружающей температуры с температурой прорывающихся газов, причем выявленное соотношение между окружающей температурой и температурой прорывающихся газов обеспечивает функциональное диагностирование сепаратора. В предпочтительном варианте температура прорывающихся газов измеряется на выпускном отверстии сепаратора. Окружающая температура и температура. прорывающихся газов предпочтительно измеряются в первой рабочей точке, и затем осуществляется сравнение с окружающей температурой и температурой прорывающихся газов, измеренными во второй рабочей точке. Затем может устанавливаться соотношение окружающих температур и температур прорывающихся газов со скоростью работы двигателя. Скорость работы двигателя измеряется в тех же рабочих точках (по времени), в которых осуществляется измерение окружающих температур и температур прорывающихся газов.

Определения

Под термином "рабочая точка" понимается точка работы системы, предпочтительно в некоторый момент времени.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение описывается ниже более подробно со ссылками на прилагаемые фигуры, на которых показано:

на фиг.1 - схематический общий вид двигателя внутреннего сгорания, снабженного сепаратором для отделения масла от газа;

на фиг.2 - сечение сепаратора, используемого в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения;

на фиг.3а-3в - графики изменения во времени разности давлений, измеренных датчиком давления в картере двигателя;

на фиг.4а-4в - графики изменения во времени температуры сепаратора, скорости работы двигателя и крутящего момента двигателя соответственно.

Осуществление изобретения

На фиг.1 представлен схематический общий вид частей двигателя внутреннего сгорания. Настоящее изобретение будет описано ниже на неограничивающем примере блока 1 двигателя, представляющего собой шестицилиндровый четырехтактный дизельный двигатель с коробкой 2 передач и сцеплением, которое соединено с коленчатым валом двигателя. Работа двигателя форсируется с помощью турбокомпрессора 3 одного из известных типов, который содержит турбину 4, подсоединенную к выпускному коллектору 5 двигателя, и компрессор 6, подсоединенный к впускному (всасывающему) коллектору 7 двигателя через охладитель 8 воздуха наддува. Трубопровод 9 всасывания соединяет сторону всасывания компрессора 6 с воздушным фильтром 10.

Газы, прорывающиеся из соответствующей камеры сгорания двигателя, попадают в картер 11 двигателя, который содержит смазочное масло. Это происходит преимущественно в результате недостаточного уплотнения поршневыми кольцами зазора между поршнями двигателя и стенками соответствующих цилиндров. Газы, прорывающиеся в картер двигателя, содержат мельчайшие капельки масла, и, как это было указано выше, их необходимо отделять от газов. Для этой цели картер 11 двигателя снабжен сетчатым сепаратором 12 и сепаратором 13 с отбойными перегородками, конструкции которых хорошо известны. Из сепаратора 13 с отбойными перегородками газы из картера двигателя направляются дальше в сепаратор 14. Сепаратор 14 с помощью дренажного канала соединяется с маслосборным поддоном для стока частиц масла, которые отделяются с помощью сепараторов, так что отделяемое масло возвращается в поддон. После этого масло возвращается в картер 11 двигателя. В картере 11 двигателя установлен датчик 15 давления для измерения давления в картере.

Для целей описания настоящего изобретения сепаратор 14 может иметь известную конструкцию, например описанную в публикации ЕР 1085945 В1. В рассматриваемом варианте осуществления изобретения сепаратор 14 содержит вращающиеся диски, которые в процессе вращения отделяют масляные капельки от газов за счет возникающей центробежной силы. Сепаратор 14 приводится в движение маслом из главной масляной магистрали двигателя, давление в которой создается насосом, для обеспечения подвода масла к различным частям двигателя внутреннего сгорания, требующим смазки. Сепаратор 14 описывается ниже более подробно со ссылками на фиг.2.

На фиг.2 показано сечение сепаратора 14, который может использоваться в соответствии с настоящим изобретением. Сепаратор 14 имеет корпус 20, в котором расположена группа дисков 21, вращающихся вокруг оси 22. По мере того как газ, поступающий в сепаратор 14, проходит вдоль вращающегося диска, капельки масла под действием центробежной силы отбрасываются на внутреннюю поверхность корпуса 20, по которой они свободно стекают в направлении дренажного канала 23. Отделившиеся капельки масла по каналу 23 стекают из корпуса 20 в поддон 24 для масла через запорный клапан 25. Затем отделившееся и стекшее в поддон 24 масло может быть направлено обратно в картер 11 двигателя по трубопроводу 26. Вращающиеся диски 21 приводятся во вращение турбиной 27, которая приводится маслом из главной масляной магистрали двигателя, поступающим в турбину по маслопроводу 28, который в рассматриваемом варианте сообщается с картером 11 двигателя. Корпус 20 имеет также впускное отверстие, через которое неочищенные прорывающиеся газы поступают в корпус 20, и выпускное отверстие 30, через которое очищенный газ выходит из сепаратора. Для регулирования давления в корпусе 20 и давления выходящего газа используется регулятор 31 давления.

Настоящее изобретение относится к способу функционального диагностирования сепаратора, предназначенного для отделения масла, присутствующего в газах, прорывающихся в картер двигателя внутреннего сгорания. Настоящее изобретение описывается ниже со ссылками на вышеупомянутый блок 1 двигателя, картер 11 двигателя и сепаратор 14, причем описанный вариант никоим образом не ограничивает объем изобретения.

Для лучшего понимания способа функционального диагностирования сепаратора по настоящему изобретению работа двигателя внутреннего сгорания и сепаратора 14 иллюстрируется на фиг.3. При работе в лаборатории модели привода с двигателем внутреннего сгорания измерялись различные параметры. Двигатель внутреннего сгорания был снабжен управляемым тормозным устройством, которое могло обеспечивать моделирование различных ситуаций движения, например движение по дороге с подъемом или с уклоном. Это может быть сопряжено, например, с быстрым разгоном, медленным торможением и другими действиями в зависимости от оцениваемой ситуации. Датчики, имеющиеся на двигателе внутреннего сгорания, соединены с компьютером, снабженным соответствующим программным обеспечением для регистрации выходных сигналов от датчиков. Вышеупомянутый стенд для испытаний сам по себе имеет стандартную схему и поэтому ниже не описывается.

Результаты испытаний на стенде показаны на фиг.3а-3в, представляющих собой три разные диаграммы, содержащие пять разных графиков. На фиг.3а представлены: первый график А изменения во времени скорости двигателя в об/мин и второй график В изменения во времени крутящего момента в Нм. На фиг.3б представлены: третий график С изменения во времени разности давления в картере двигателя и давления окружающего воздуха при неудовлетворительно работающем сепараторе и четвертый график D изменения во времени разности давления в картере двигателя и давления окружающего воздуха при нормально работающем сепараторе. На фиг.3в представлен пятый график Е изменения во времени давления масла в основной масляной магистрали двигателя.

Необходимо отметить, что третий график С и четвертый график D на фиг.3б получены в двух разных сеансах испытаний для двух разных режимов работы сепаратора 14. Первый график А, второй график В и пятый график Е одинаковы для этих двух сеансов испытаний независимо от исправности или неисправности сепаратора. Таким образом, эти графики остаются неизменными и могут использоваться для понимания работы системы независимо от режима работы сепаратора.

Графики, представленные на фиг.3а-3в, показывают только части всего сеанса испытания. Как можно видеть, графики начинаются в момент времени 150, который представляет собой состояние через 150 секунд после начала испытания, и заканчиваются в момент времени, примерно соответствующий 270 секундам. Как можно видеть, на графике В на фиг.3а, представляющем собой величину крутящего момента, имеется несколько пиков в интервале 150-180 секунд, указывающих на то, что двигатель работает с несколькими пиками крутящего момента, разделенными провалами. Провалы на графике крутящего момента соответствуют нажатию педали сцепления двигателя для переключения передачи, после чего педаль сцепления отпускают и нажимают на педаль газа. В интервале 165-173 секунд крутящий момент практически отсутствует, что соответствует движению вниз по склону с отпущенной педалью газа, то есть ситуация торможения двигателем. В интервале 190-228 секунд на всех пяти графиках имеется практически горизонтальная часть. Как можно видеть, на первом графике А на фиг.3а имеется большой участок работы двигателя на постоянных малых оборотах, и этому участку соответствует участок малого крутящего момента на втором графике В. Эта ситуация соответствует, например, остановке на красный свет светофора, когда двигатель работает на холостых оборотах. Участку, на котором двигатель работает на холостых оборотах, предшествует более короткий участок длительностью примерно 10 секунд, на котором обороты двигателя падают. Начиная с отметки примерно 230 секунд двигатель снова набирает обороты для обеспечения нагрузки, соответствующей движению по проселочной дороге или в аналогичных условиях.

Как уже указывалось, третий график С на фигуре 36 соответствует работе с неудовлетворительно работающим сепаратором. Неисправность сепаратора моделировалась путем блокировки вращающихся дисков 21, так чтобы они не могли вращаться. На четвертом графике D иллюстрируется нормальная работа при полностью исправном сепараторе. Сигналы, показанные на третьем графике С и четвертом графике D, представляют собой разность давления, измеряемого внутри картера 11 двигателя датчиком давления, и давления окружающего воздуха. Вычитание атмосферного давления позволяет компенсировать его изменения, которые могут возникать при движении по дороге, высота которой относительно уровня моря может изменяться. В противном случае изменения атмосферного давления могут усложнить возможность системы по определению изменений давления в картере двигателя. Как можно понять, анализируя третий график С и четвертый график D, сепаратор, используемый в этих испытаниях, создает в картере двигателя при нормальной работе пониженное давление. Это пониженное давление гораздо легче увидеть на участках графиков, соответствующих работе двигателя на холостых оборотах, то есть на интервале 190-228 секунд и на предшествующем переходном участке длительностью примерно 10 секунд, соответствующем падению оборотов двигателя.

Например, это видно на четвертом графике D фиг.3б. На отметке примерно 180 секунд разность давления в картере двигателя и давления окружающего воздуха составляет примерно -1,9 кПа. Поскольку двигатель находится в условиях постоянного давления окружающего воздуха, разность давлений уменьшается, по мере того двигатель входит в состояние равновесия, например, когда двигатель работает на холостых оборотах, разность давлений уменьшается примерно до -1,2 кПа на отметке 190 секунд. Таким образом, пониженное давление в картере двигателя уменьшается, когда двигатель работает на холостых оборотах, по сравнению с режимом, когда двигатель работает на повышенных оборотах и с меньшим крутящим моментом. Пониженное давление возникает как следствие способа подсоединения сепаратора к картеру двигателя; также в зависимости от способа подсоединения сепаратора к картеру двигателя может возникать повышенное давление. На пятом графике Е фиг.3в показано изменение давления масла в главной магистрали, которое обеспечивает вращение турбопривода 27 сепаратора 14, и, как можно видеть, давление в картере двигателя связано с давлением масла в главной магистрали. Из вышеизложенного можно сделать вывод о том, что выходной сигнал датчика давления в картере двигателя может находиться в обратно-пропорциональной зависимости от скорости вращения вращающихся дисков и, соответственно, от эффективности работы сепаратора.

После получения такого вывода было найдено несколько различных способов осуществления функционального диагностирования сепаратора. Некоторые из таких способов показаны ниже на следующих неограничивающих примерах.

Пример 1

При работе двигателя на холостых оборотах (то есть малые обороты, и практически отсутствует крутящий момент) сигнал датчика давления в картере двигателя получают в первой точке или в первом интервале. На фиг.3б это измерение соответствует интервалу 190-228 секунд или любой точке внутри него. После этого сигнал измерения сравнивается с опорным сигналом, с опорной величиной или с опорным интервалом. Как следует из фиг.3, эту опорную величину получают из области, обозначенной Cf и Df для третьего графика С и четвертого графика D соответственно. Необходимо отметить, что части Cf и Df пo характеру очень похожи, и поэтому опорный интервал в данном случае очевидным образом не зависит от работоспособности сепаратора. Опорная величина из областей Cf и Df практически равна максимальной разности давлений, и для рассматриваемого примера длится в течение примерно 10-20 секунд для графиков С и D. Разница между сигналом измерения и опорным сигналом является показателем состояния сепаратора. Для третьего графика С, соответствующего работе с неисправным сепаратором (диски не вращаются), разница сигналов практически незаметна, в то время как для четвертого графика D разница четко выражена. Соответственно, в тех случаях, когда разница не обнаруживается или же эта разница невелика, может быть сделан вывод о том, что сепаратор работает неудовлетворительно.

Пример 2

То же самое, что и в Примере 1, однако с той разницей, что опорная величина не динамическая, а записана заранее в запоминающем устройстве, соединенном с устройством управления. В этом случае сигнал измерения сравнивают с опорной величиной, записанной в запоминающем устройстве.

Пример 3

То же самое, что и в Примере 1, в сочетании с записанной опорной величиной, как в Примере 2.

Пример 4

В этом способе функционального диагностирования сепаратора используют распознавание определенного характера изменения сигнала датчика давления (например, третьего графика С или четвертого графика D). Под определенным характером изменения понимается заданное изменение величины во времени, которое представляет собой опорную характеристику в данном Примере. Как можно видеть на фиг.3б, четвертый график D на временном интервале 180-190 секунд имеет отчетливо выраженный характер изменения. Это изменение сначала примерно соответствует функции f(x)=1nX+m, и затем в некоторой точке резко переходит в практически горизонтальную линию (интервал 190-220 секунд), легко выделяемую на фоне резко выступающих пиков, имеющихся на графике. Хотя указанная логарифмическая функция может не описывать на все 100% часть графика на интервале 180-190 секунд, однако можно считать, что это описание графика достаточно четкое для выделения указанной части графика на фоне остальных частей четвертого графика D. Таким образом, способ заключается в получении сигнала датчика давления в картере двигателя и распознавании заданного изменения давления на временном интервале (или разности давлений на временном интервале). Если давление на временном интервале изменяется заданным образом, это является указанием на то, что сепаратор работает надлежащим образом. Пример 4 может использоваться в сочетании с любыми Примерами 1, 2 или 3.

В пятом альтернативном варианте, который не иллюстрируется на примере, для функционального диагностирования сепаратора может использоваться разница в амплитудах, измеренных на рабочей системе (график D) и на неисправной системе (график С).

Способ функциональной диагностики сепаратора, предназначенного для отделения масла, присутствующего в газах, прорывающихся в картер двигателя внутреннего сгорания, может предусматривать использование датчика скорости и дополнительно по меньшей мере одного датчика температуры. Как уже указывалось, когда используется сепаратор, содержащий вращающиеся диски, выходной сигнал датчика давления в картере двигателя может находиться в обратно-пропорциональной зависимости от скорости вращения вращающихся дисков и, соответственно, от эффективности работы сепаратора. Таким образом, датчик давления в картере двигателя может использоваться для косвенного измерения скорости вращения дисков. По меньшей мере один датчик температуры для измерения температуры прорывающихся газов устанавливают во впускном отверстии сепаратора. Температура прорывающихся газов сравнивается с температурой окружающего воздуха. Сравнивая температуру прорывающихся газов с температурой окружающего воздуха, можно определить, исправно ли соединение впускного патрубка, и, таким образом, обеспечивается еще одно функциональное диагностирование сепаратора, позволяющее установить утечку газов. Таким образом, настоящее изобретение относится к способу функционального диагностирования сепаратора, обеспечивающего отделение масла, присутствующего в газах, прорывающихся в картер двигателя внутреннего сгорания, с использованием датчика температуры путем сравнения температуры газа во впускном отверстии сепаратора с температурой окружающего воздуха. Температура окружающего воздуха может быть измерена с помощью обычного датчика температуры, обеспечивающего измерение температуры воздуха вне транспортного средства.

Сепаратор, предназначенный для очистки прорывающихся газов, поступающих из картера двигателя, такой как вышеописанный сепаратор, обеспечивает очистку газов даже в том случае, когда диски не вращаются, хотя и в меньшей степени. В некоторых случаях, когда диски не вращаются, сепаратор может удалять из прорывающихся газов до 70% масла. В то время как скорость (в об/мин) может быть легко измерена при использовании электрического привода вращающихся дисков, через сепаратор может проходить воздушный поток, даже если прорывающиеся газы не направляются надлежащим образом из картера двигателя в сепаратор. Таким образом, использование датчиков расхода будет менее эффективным. На фиг.4а на графике G представлены изменения во времени температуры на выпускном отверстии сепаратора, и на графике F представлены изменения во времени температуры окружающего воздуха. На фиг.4б представлен график I изменения во времени скорости работы двигателя. Графики F, G и I были получены в одном сеансе испытания, поэтому шкалы времени на фиг.4а и 4б одинаковы. На фиг.4в представлен график изменения во времени крутящего момента двигателя в том же самом сеансе испытания.

Как можно видеть на фиг.4а и 4б, в интервале 0-360 секунд двигатель работает на холостых оборотах. В этом интервале двигатель работает со скоростью 650 об/мин. Примерно через 360 секунд начинаются флуктуации скорости работы двигателя, при этом среднее число оборотов равно примерно 1200 об/мин, в то время как температура прорывающихся газов повышается до максимальной величины, составляющей примерно 65°С примерно на отметке 6000 секунд. Таким образом, функционирование сепаратора можно оценить по соотношению температуры прорывающихся газов и температуры окружающего воздуха, когда двигатель работает на холостых оборотах и под нагрузкой, когда обороты двигателя существенно выше.

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2465470

patent-2465470.pdf

Класс F01M13/04 со средствами очистки воздуха, выпускаемого из картера, например для отделения от него масла

центробежный сепаратор -  патент 2518921 (10.06.2014)
устройство вентиляции картерных газов -  патент 2509220 (10.03.2014)
устройство для уменьшения конденсации паров в картере двигателя внутреннего сгорания -  патент 2482294 (20.05.2013)
устройство масляного бака двигателя внутреннего сгорания -  патент 2461725 (20.09.2012)
зубчатый редуктор с системой уплотнений валов -  патент 2448294 (20.04.2012)
устройство для очистки выпускаемого из картера газа -  патент 2405945 (10.12.2010)
устройство для очистки картерных газов -  патент 2382213 (20.02.2010)
сепаратор для отделения жидкостей из потока текучей среды (варианты) -  патент 2350763 (27.03.2009)
способ очистки картерных газов и устройство для его осуществления -  патент 2317429 (20.02.2008)
способ очистки картерного газа и сепаратор для очистки газа -  патент 2315872 (27.01.2008)

Класс F01M11/10 индикаторные устройства; прочие предохранительные устройства 

способ контроля качества смазочного материала дизельного двигателя -  патент 2509899 (20.03.2014)
способ контроля критической загрязненности масляного фильтра с основным фильтрующим элементом и фильтрующим элементом перепускного клапана -  патент 2454552 (27.06.2012)
устройство для измерения концентрации частиц сажи в дизельном моторном масле -  патент 2291308 (10.01.2007)
способ контроля загрязненности масляного фильтра с основным фильтрующим элементом и фильтрующим элементом перепускного клапана -  патент 2281404 (10.08.2006)
индикатор неразрывности потока жидкости -  патент 2221964 (20.01.2004)
устройство для оценки технического состояния двигателя внутреннего сгорания -  патент 2145068 (27.01.2000)
сигнальное устройство для определения момента замены масляного фильтра -  патент 2103522 (27.01.1998)
устройство для контроля системы смазки двигателя внутреннего сгорания -  патент 2053381 (27.01.1996)
устройство для определения расхода масла на угар в двигателе внутреннего сгорания -  патент 2027032 (20.01.1995)

Класс B01D45/14 создаваемых вращением лопастей, дисков, барабанов или щеток 

Класс B04B5/08 центрифуги для разделения преимущественно газовых смесей 

Класс G01M99/00 Тематика, не предусмотренная в других группах данного подкласса

стенд для испытания форсунок -  патент 2526597 (27.08.2014)
центрифуга -  патент 2522625 (20.07.2014)
способ профилактики работы двигателя автомобиля -  патент 2502070 (20.12.2013)
стенд для испытаний гидравлических ясов -  патент 2491528 (27.08.2013)
стенд для испытания предохранительных механизмов почвообрабатывающих орудий и изучения влияния ударных нагрузок на навесные механизмы тракторов -  патент 2488087 (20.07.2013)
стенд для испытаний на надежность окон и дверей -  патент 2486487 (27.06.2013)
способ диагностирования датчиков массового расхода воздуха автомобилей и устройство для его осуществления -  патент 2474792 (10.02.2013)
стенд для исследования оборудования и процессов бестраншейного ремонта трубопроводов -  патент 2473068 (20.01.2013)
испытательный стенд -  патент 2467303 (20.11.2012)
автоматизированная система управления динамикой естественной вентиляции в герметичном контейнере и способ ее задействования -  патент 2466373 (10.11.2012)
Наверх