СИГНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОМЕНТА ЗАМЕНЫ МАСЛЯНОГО ФИЛЬТРА Российский патент 1998 года по МПК F01M11/10 F02B77/08 

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к системам смазки автомобильных двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Известно сигнальное устройство для определения момента замены масляного фильтра по заявке Японии N 61-190106, кл. F 01 M 11/10, 1986. Устройство содержит электропроводящий перепускной клапан, размещенный в двигателе в линии подачи масла к фильтру, датчик температуры двигателя, сигнальный элемент и логическое устройство, которое дает команду о включении сигнального элемента с учетом температуры двигателя при открытии перепускного клапана, что указывает на необходимость замены фильтра. Устройство недостаточно эффективно, так как сигнал о необходимости замены фильтра вырабатывается при открытии перепускного клапана, который при этом пропускает неочищенное масло в систему смазки двигателя, что увеличивает его износ. Кроме того, сигнальный перепускной клапан открывается не только при загрязнении фильтрующего элемента фильтра, но и при достаточно чистом фильтрующем элементе, когда двигатель работает в режимах, требующих повышенной пропускной способности фильтра. К таким режимам относятся пуск двигателя при низкой температуре и работа двигателя на оборотах, близких к предельным. В этих режимах работы ДВС пропускная способность фильтрующего элемента не обеспечивает необходимое давление в системе смазки, поэтому сигнальный клапан открывается, и в систему смазки поступает дополнительное количество неочищенного масла, минуя фильтрующий элемент, что также увеличивает износ двигателя.

Логическое устройство при низкой температуре ДВС не включает сигнальный элемент, хотя сигнальный клапан открыт, а в режиме ДВС на предельных оборотах сигнального клапана вызывает включение сигнального элемента, т.е. в этом режиме сигнальное устройство укажет на необходимость замены еще чистого фильтра, следовательно, устройство передает недостоверную информацию о состоянии фильтра.

Наиболее близким к заявляемому сигнальному устройству является техническое решение по заявке ФРГ N 3519026, кл. F 01 M 11/10, 1986, которое содержит два датчика давления, один из которых установлен перед масляным фильтром, другой - после фильтра. Датчики преобразуют давление масла в электрические сигналы, которые подаются на вход дифференциального усилителя, подключенного к пороговому устройству. Известное сигнальное устройство содержит также электрические датчики температуры двигателя и числа его оборотов, подключенные к соответствующим пороговым устройствам. Выходы всех пороговых устройств подсоединены к входам логического устройства, которое вырабатывает сигнал, когда все пороговые устройства одновременно подают свои выходные сигналы. К выходу логического устройства подключен сигнальный элемент, который сигнализирует о загрязнении масла и необходимости замены фильтра. Данное сигнальное устройство обладает достаточной эффективностью при нормальном режиме работы двигателя, однако оно не информирует о работе двигателя в режимах, требующих повышенной пропускной способности масляного фильтра, при которых дополнительное количество неочищенного масла поступает в двигатель в обход фильтра.

В основу заявляемого изобретения положена задача разработки высокоэффективного сигнального устройства для определения момента замены масляного фильтра, которое при этом обеспечивало бы информирование о работе двигателя в напряженном режиме, требующем повышенной пропускной способности фильтра, что позволило бы вовремя откорректировать режим работы двигателя и избегать попадания неочищенного масла в систему смазки.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в сигнальное устройство, содержащее датчик температуры и датчик числа оборотов двигателя внутреннего сгорания, одно логическое и два пороговых устройства и сигнальный элемент, причем каждый датчик соединен с входом соответствующего порогового устройства, согласно изобретению, введены пороговый датчик разности давления масла, сигнальный перепускной клапан, два генератора импульсов различной частоты и логический элемент ИЛИ. Соединения выполнены следующим образом: выход датчика разности давления подключен к третьему входу логического устройства, выход сигнального перепускного клапана соединен с четвертым входом логического устройства, выходы генераторов подключены к пятому и шестому входам логического элемента ИЛИ, к выходу которого подключен сигнальный элемент. Повышению эффективности сигнального устройства способствует введение порогового датчика минимально допустимого давления масла в систему смазки двигателя, при этом датчик подключен к одному из входов логического элемента ИЛИ.

Конкретный пример выполнения заявляемого сигнального устройства поясняется чертежом, на котором представлена его функциональная схема.

В соответствии с приведенной схемой сигнальное устройство содержит датчик 1 температуры (t) двигателя и датчик 2 числа его оборотов (n), которые подключены к входам пороговых устройств 3 и 4 соответственно, а также пороговый датчик 5 разности давления (Δ₁P) масла на входе и выходе масляного фильтра (дифференциальный датчик) и сигнальный перепускной клапан 6 (Δ₂P).

Выходы пороговых устройств 3 и 4, а также дифференциальный датчик 5 и сигнальный клапан 6 подключены к соответствующим входам логического устройства 7 (на схеме показаны I, II, III, IV). К другим входам (V, VI) логического устройства 7 подключены генераторы 8 и 9 импульсов с различной частотой (f₁) и (f₂). Выходы логического устройства 7 соединены с входами логического элемента ИЛИ 10, к выходу которого подключен сигнальный элемент 11. Датчик 12 минимально допустимого давления масла (P_min) в системе смазки двигателя подключен к одному из входов логического элемента ИЛИ 10. Логическое устройство 7 (обозначено пунктирной линией) состоит из стандартных логических элементов И 13-17 и инверторов 18-20. Схема их соединений приведена на чертеже.

Предлагаемое сигнальное устройство работает следующим образом.

При нормальном режиме работы двигателя на средних оборотах и при исправном чистом масляном фильтре имеется сигнал на выходе порогового устройства 3 (на входе I устройства 7) и отсутствуют сигналы на выходе порогового устройства 4, дифференциального датчика 5 и сигнального клапана 6 (входы II, III, IV устройства 7). Сигнал на выходе элемента И 13 отсутствует. На входы V и VI устройства 7 поступают сигналы с частотой f₁ и f₂ от генераторов 8 и 9, однако эти сигналы блокируются элементами И 14-16, поэтому на выходе устройства 7 сигнал отсутствует и сигнальный элемент 11 не включается.

При загрязнении фильтрующего элемента масляного фильтра возрастает его гидравлическое сопротивление, т.е. возрастает разность давления на входе и выходе фильтра. При достижении заданной величины этой разности давления, соответствующей примерно 90% ресурса фильтра, срабатывает дифференциальный датчик 5, в результате чего на вход III устройства 7 поступает сигнал от датчика 5. При этом на выходе элемента И 13 появится сигнал, который является разрешающим сигналом для элемента И 15. Поэтому импульсы от генератора 8 с частотой f₁ пройдут через элемент ИЛИ 10, поступят на сигнальный элемент 11. Прерывистое включение с частотой f₁ сигнального элемента 11 указывает на необходимость замены фильтра в пределах определенного временного интервала, ограниченного 10% ресурса фильтра.

Если за это время фильтр не будет заменен, его гидравлическое сопротивление возрастет настолько, что откроется сигнальный перепускной клапан 6 и на входе IV устройства 7 появится сигнал, который является разрешающим сигналом для элемента И 16. На выходе устройства 7 появится сигнал от генератора 9 с частотой f₂, который через элемент ИЛИ 10 поступит на сигнальный элемент 11. Включение элемента 11 с частотой f₂ указывает на необходимость срочной замены масляного фильтра. Частота f₂ больше частоты f₁, при этом они разнесены так, что оператор легко визуально отличает первый (предупредительный) сигнал от второго (аварийного), например, f₁ ≅ 0,5 Гц, f₂ ≅ 2 Гц.

Во время пуска двигателя при низких температурах, когда резко возрастает вязкость смазочного масла, гидравлическое сопротивление даже чистого фильтра становится настолько большим, что срабатывает не только дифференцированный датчик 5, но и сигнальный клапан 6. В этом случае на входах I и II устройства 7 отсутствуют сигналы от датчиков 1 и 2, а на выходы III и IV поступают сигналы от датчика 5 и клапана 6. На выходе элемента И 13 сигнал отсутствует, а на вход элемента И 14 поступает разрешающий сигнал от клапана 6, который обеспечивает прохождение на выход устройства 7 сигнала с периодом 1/f₁ и частотой заполнения f₂, который формируется элементом И 17. Выходной сигнал устройства 7, пройдя через элемент ИЛИ 10, поступит на сигнальный элемент 11 и будет означать, что двигатель работает в режиме недостаточной пропускной способности масляного фильтра.

При работе двигателя на оборотах, близких к предельным, на входы I, II, III, IV устройства 7 поступают сигналы от датчиков 1, 2, 5 и клапана 6. В этом случае, как и в случае работы двигателя при низких температурах, на выходе элемента И 13 сигнал отсутствует, а на вход элемента И 14 поступает разрешающий сигнал от клапана 6. На выходе устройства 7 также появляется сигнал с периодом 1/f₁ и частотой заполнения f₂, сформированный элементом И 17, который поступает на сигнальный элемент 11 и означает, что необходимо откорректировать режим работы двигателя, т.е. в данном случае снизить его обороты.

Если по каким-либо причинам давление в системе смазки двигателя упадет ниже допустимого, сработает датчик 12 и его непрерывный сигнал поступит на один из входов элемента ИЛИ 10 и далее - на сигнальный элемент 11, что предупреждает о возникновении аварийной ситуации.

Таким образом, заявляемое сигнальное устройство обладает высокой эффективностью, так как в нормальном режиме работы ДВС заблаговременно, до открытия перепускного клапана, оно информирует о необходимости замены фильтра. В случае, если по каким-либо причинам замена фильтра не была своевременно произведена, сигнальное устройство по истечении некоторого промежутка времени специальным сигналом сообщает о необходимости срочной замены фильтра.

По сравнению с известным сигнальным устройством-прототипом заявляемое сигнальное устройство информирует оператора о работе двигателя в напряженных режимах, требующих повышенной пропускной способности масляного фильтра, что дает возможность произвести коррекцию режима работы двигателя и избежать попадания неочищенного масла в систему смазки.

Кроме того, сигнальное устройство позволяет предотвратить аварийную ситуацию при снижении давления масла в системе смазки ниже допустимого благодаря введению в устройство порогового датчика минимально допустимого давления.

Использование: изобретение относится к двигателестроению, а именно к системам смазки автомобильных ДВС. Сущность изобретения: сигнальное устройство для определения момента замены масляного фильтра содержит датчик 1 температуры и датчик 2 числа оборотов ДВС, два пороговых устройства 3 и 4, логическое устройство 7 и сигнальный элемент 11. В устройство введены пороговый датчик 5 разности давления масла на входе и выходе масляного фильтра, сигнальный перепускной клапан 6, генераторы 8 и 9 импульсов различной частоты и логический элемент ИЛИ 10. Логическое устройство 7 состоит из стандартных логических элементов И 13-17 и инверторов 18-20. В сигнальное устройство может быть введен пороговый датчик 12 минимально допустимого давления в системе смазки двигателя. Сигнальное устройство позволяет заблаговременно информировать о необходимости замены фильтра, а также о работе двигателя в напряженных режимах, требующих повышенной пропускной способности фильтра. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. Сигнальное устройство для определения момента замены масляного фильтра, содержащее датчик температуры и датчик числа оборотов автомобильного двигателя внутреннего сгорания, одно логическое и два пороговых устройства и сигнальный элемент, причем каждый датчик соединен с входом соответствующего порогового устройства, а выходы пороговых устройств соединены с первым и вторым входами логического устройства, отличающееся тем, что в него введены пороговый датчик разности давления масла на входе и выходе масляного фильтра, сигнальный перепускной клапан, два генератора импульсов различной частоты и логический элемент ИЛИ, при этом выход датчика разности давления подключен к третьему входу логического устройства, выход сигнального перепускного клапана соединен с четвертым входом логического устройства, выходы обоих генераторов соединены с пятым и шестым входами логического устройства, выходы логического устройства с входами логического элемента ИЛИ, к выходу которого подключен сигнальный элемент. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в него введен пороговый датчик минимально допустимого давления в системе смазки двигателя, подключенной к одному из входов логического элемента ИЛИ.