СИСТЕМА КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ФИЛЬТРА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2005 года по МПК B01D35/14 B01D37/04 F02M37/22 

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности устройствам для контроля состояния фильтрующих элементов.

Изобретение может быть использовано в качестве устройства, сигнализирующего о засоренности фильтрующего элемента и о его разгерметизации.

Известен индикатор засоренности фильтра, содержащей манометр, фильтр, включающий корпус с установленным в нем фильтрующим элементом и обратным гидроклапаном, в канале которого дополнительно установлен второй гидроклапан и дроссель, к которому присоединен манометр. При засорении фильтра и открытии обратного гидроклапана, даже при перепуске в систему малого количества нефильтрованного масла, скорость его движения в канале дросселя будет большой, и манометр покажет падение давления масла, это будет сигналом о засорении фильтра. (Авторское свидетельство СССР №1643052 А1, кл. В 01 D 35/14, опубликовано 23.04.91. Бюллетень №15)

Однако индикатор засоренности фильтра не сообщает о разгерметизации фильтрующего элемента.

При разгерметизации фильтрующего элемента неочищенная жидкость начнет поступать к потребителю, что может привести к преждевременной поломке двигателя. Также индикатор засоренности фильтра не учитывает расход жидкости и ее вязкость, от которых зависит давление в системе.

Наиболее близким к заявляемому устройству изобретением является сигнализатор фильтра. (Авторское свидетельство СССР №317396, кл. В 01 D 35/14, опубликовано 19.10.1971. Бюллетень №31).

Сигнализатор фильтра, например, топливной системы двигателя внутреннего сгорания, содержит включенный в цепь сигнализации и размещенный в корпусе манометрический датчик, полости которого сообщены каналами с входом и выходом фильтра.

Отличительной особенностью данного сигнализатора фильтра является то, что он снабжен дополнительным чувствительным элементом, соединенным с чувствительным элементом манометрического датчика и установленным за фильтром сопротивлением.

Гидравлическая характеристика сопротивления идентична характеристике фильтра. Вход и выход сопротивления сообщены с полостями дополнительного чувствительного элемента.

Сигнализатор фильтра работает следующим образом. Мембрана основного датчика развивает усилие, направленное вниз и пропорциональное перепаду давлений на фильтре. Мембрана дополнительного чувствительного элемента развивает усилие, направленное вниз и пропорциональное перепаду давлений на топливомасляном радиаторе. При незасоренном фильтре усилие, действующее вверх, превосходит усилие, действующее вниз, мембрана основного датчика находится на упоре, шток в крайнем верхнем положении, а контакты замкнуты. По мере засорения фильтрующего элемента перепад давлений на фильтре увеличивается, и когда этот перепад достигнет такой величины, что усилие мембраны основного датчика превысит усилие мембраны дополнительного чувствительного элемента, шток переместится вниз и разомкнет контакты. При этом происходит выдача сигнала о недопустимом засорении фильтра.

Описанный выше сигнализатор фильтра имеет ряд недостатков. Во-первых, данная система не способна регистрировать разгерметизацию фильтрующего элемента, т.к. при разгерметизации давление после фильтра увеличится, и соответственно уменьшится усилие, развиваемое мембраной основного датчика, направленное вниз. Мембрана останется на упоре. Во-вторых, гидравлическая характеристика дополнительного сопротивления при попадании неочищенной жидкости будет меняться, что может привести к появлению ложных сигналов. Введение дополнительного сопротивления в систему приводит к увеличению сопротивления всей системы и к дополнительной потере энергии на преодоление этого сопротивления.

В основу изобретения положена техническая задача, которая заключается в повышении надежности работы двигателя за счет своевременного поступления сигналов о состоянии фильтра, позволяющих предотвратить аварийные режимы работы двигателя, возникающие при засорении фильтрующих элементов и при разгерметизации фильтра.

Это достигается тем, что система контроля состояния фильтра двигателя внутреннего сгорания, содержащая фильтр, измеритель давления, полости которого сообщены каналами с входом и выходом фильтра и который включен в цепь сигнализации двигателя, согласно изобретению снабжена электронным блоком управления, датчиками температуры охлаждающей жидкости и частоты вращения коленчатого вала двигателя, при этом один из входов электронного блока управления соединен с измерителем давления, а второй и третий входы блока соединены соответственно с указанными датчиками, один из выходов электронного блока управления соединен с исполнительным механизмом, а второй выход соединен с сигнальными элементами цепи сигнализации двигателя.

Наличие связи измерителя давления с входом и выходом фильтра позволяет регистрировать потерю давления в фильтре. По перепаду давления до и после фильтра можно судить о состоянии фильтрующего элемента.

Связь измерителя давления с электронным блоком управления позволяет анализировать перепад давления на любом режиме работы двигателя. Наличие датчика температуры, связанного с электронным блоком управления, позволяет регистрировать температуру двигателя, от которой зависит вязкость фильтруемой жидкости. Наличие датчика частоты вращения коленчатого вала двигателя, связанного с электронным блоком управления, позволяет определить скоростной режим двигателя, от которого зависит расход жидкости через фильтр. Наличие связи электронного блока управления с сигнальными элементами цепи сигнализации двигателя позволяет сообщать оператору о предельном загрязнении фильтра либо о его разгерметизации. Наличие связи электронного блока управления с исполнительным механизмом позволяет воздействовать на органы управления двигателем, например произвести остановку двигателя или уменьшить цикловую подачу топлива, в случае возникновения аварийного режима работы. Выполнение устройства данным образом позволяет следить за состоянием фильтра и на любом режиме работы двигателя выдавать сигнал о разгерметизации фильтрующего элемента либо о засорении фильтра.

Изобретение поясняется чертежом.

Система контроля состояния фильтра двигателя внутреннего сгорания состоит из измерителя давления 1, связанного трубопроводами 2 и 3 с входом и выходом фильтра 4. Электронный блока управления 5 связан электронной цепью с датчиком температуры 6 охлаждающей жидкости и датчиком частоты вращения 7 коленчатого вала. Выходы электронного блока управления 5 соединены электронной цепью с исполнительным механизмом 8 и сигнальными элементами 9 и 10 цепи сигнализации двигателя. Измеритель давления 1 разделен мембраной 11 на две полости А и В. Мембрана 11 подпружинена пружиной 12 и связана кинематически со стальным сердечником 13. Стальной сердечник входит в катушку индуктивности 14, связанную с электронным блоком управления 5.

Система контроля состояния фильтра работает следующим образом. При работе двигателя на фильтре 4 создается перепад давления ΔР. Этот перепад давления зависит от расхода жидкости через фильтр, который учитывается скоростным режимом двигателя с помощью датчика частоты вращения 7 коленчатого вала двигателя. Также перепад давления ΔР зависит от вязкости жидкости, которая, в свою очередь, зависит от температуры жидкости и учитывается датчиком температуры 6 охлаждающей жидкости. Датчик температуры 6 может контролировать непосредственно температуры фильтруемой жидкости.

Перепад давления ΔР для данного скоростного и температурного режима двигателя должен находиться в определенных пределах от ΔР_min до ΔР_max. Перепад давления ΔР меньше минимально допустимого перепада давлений ΔP_min, обусловленного сопротивлением нового фильтрующего элемента, свидетельствует о разгерметизации фильтрующего элемента. В результате чего в двигатель начнет поступать нефильтрованная жидкость, вызывая повышенный абразивный износ двигателя, что недопустимо для надежной работы двигателя. Увеличение перепада давления ΔР выше максимально допустимого ΔР_max свидетельствует о засоренности фильтрующего элемента и о необходимости провести техническое обслуживание фильтра.

Перепад давления ΔР по каналам 2 и 3 передается в рабочие полости А и В измерителя давления 1, вызывая прогиб мембраны 11 на определенную величину. Мембрана 11, прогибаясь, вызывает перемещение стального сердечника 13, который, в свою очередь, входит в катушку индуктивности 14, изменяя индуктивность цепи. Катушка индуктивности 14 связана электронной цепью с электронным блоком управления 5. Сигнал поступающий с катушки 14 на электронный блок управления, сравнивается с сигналом, соответствующем перепаду давления для данной частоты вращения коленчатого вала двигателя и температуры охлаждающей жидкости.

Если перепад давления на фильтре находится в допустимых пределах, то система не выдает никаких сигналов.

Если перепад давления на фильтре ΔР выходит за пределы максимально допустимого перепада ΔР_max, это свидетельствует о засорении фильтра, то электронный блок управления выдает сигнал на сигнальный элемент 9, сообщая оператору о необходимости технического обслуживания фильтра.

Если перепад давления на фильтре ΔР оказывается ниже минимального перепада давления ΔР_min, то электронный блок управления выдает сигнал на сигнальный элемент 10, сообщая оператору о разгерметизации фильтра, и выдает сигнал на исполнительный механизм 8. В качестве исполнительного механизма может быть использовано устройство для остановки двигателя или любое другое устройство действующее на органы управления двигателем.

Таким образом, предлагаемая конструкция системы контроля состояния фильтра двигателя внутреннего сгорания позволит значительно снизить вероятность наступления аварийных ситуаций из-за абразивного износа деталей двигателя, вызванного поступлением неочищенной жидкости, и получать достоверную информацию о состоянии фильтра.

Система контроля состояния фильтра двигателя внутреннего сгорания может быть использована в качестве аварийной сигнализации на двигателях внутреннего сгорания.

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к устройствам для контроля состояния фильтрующих элементов. Система контроля состояния фильтра двигателя внутреннего сгорания содержит фильтр и измеритель давления, полости которого сообщены каналами с входом и выходом фильтра и который включен в цепь сигнализации двигателя. Также система снабжена электронным блоком управления, датчиками температуры охлаждающей жидкости и частоты вращения коленчатого вала двигателя, при этом один из входов электронного блока управления соединен с измерителем давления, а второй и третий входы блока соединены соответственно с указанными датчиками. Один из выходов электронного блока управления соединен с исполнительным механизмом, а второй выход соединен с сигнальными элементами цепи сигнализации двигателя. 1 ил.

Система контроля состояния фильтра двигателя внутреннего сгорания, содержащая фильтр, измеритель давления, полости которого сообщены каналами с входом и выходом фильтра и который включен в цепь сигнализации двигателя, отличающаяся тем, что система снабжена электронным блоком управления, датчиками температуры охлаждающей жидкости и частоты вращения коленчатого вала двигателя, при этом один из входов электронного блока управления соединен с измерителем давления, а второй и третий входы блока соединены соответственно с указанными датчиками, один из выходов электронного блока управления соединен с исполнительным механизмом, а второй выход соединен с сигнальными элементами цепи сигнализации двигателя.