СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ КАРТЕРНЫХ ГАЗОВ Российский патент 2007 года по МПК F01M1/00 

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для очистки картерных газов, которые образуются в работающем двигателе внутреннего сгорания, применяемом для приведения в движение транспортного средства.

Для очистки картерных газов необходимо устройство очистки, которое может эффективно удалять предельно мелкие частицы, твердые и/или жидкие, присутствующие во взвешенном состоянии в картерных газах. В последние годы предложены разного рода центробежные сепараторы для очистки картерных газов и разные способы привода центробежного сепаратора, применяемого для данной цели. Так, предлагалось приводить центробежный сепаратор в движение механически через посредство одного из обычных валов двигателя внутреннего сгорания, например, коленвала или кулачкового распредвала (смотри, например, патент США №5954035). Предлагалось также осуществлять привод на центробежный сепаратор от электродвигателя (смотри, например, заявку WO 01/36103). В соответствии с еще одним аналогичным способом, текучую среду, газ или жидкость, следует сжимать посредством двигателя внутреннего сгорания и использовать для привода турбины того или иного типа, соединенной с ротором центрифуги для очистки картерных газов (смотри, например, заявку WO 99/56883).

Одно из исходных положений применения центробежного сепаратора для очистки картерных газов, которые вырабатывает двигатель внутреннего сгорания транспортного средства, состоит в том, что энергия для привода центробежного сепаратора должна отбираться от двигателя внутреннего сгорания прямо или косвенно, т.е. через источник энергии какого-то типа, например, через генератор или аккумулятор питания электрических цепей или через компрессор или баллон высокого давления со сжатым газом.

Однако, описанные решения не устраняют всех проблем, поскольку двигатель внутреннего сгорания нагружают в разной степени в процессе его эксплуатации не только для приведения в движение транспортного средства, но также для питания различного бортового вспомогательного оборудования транспортного средства. Энергоснабжение от источника энергии упомянутого типа ограничено, прежде всего, потому, что источник энергии может быть настолько тяжело нагружен в некоторых режимах работы транспортного средства, что дополнительный отбор мощности невозможен или недопустим, например, по соображениям безопасности.

Задача настоящего изобретения заключается в создании способа и устройства для очистки картерных газов двигателя внутреннего сгорания, который конструктивно предназначен для приведения в движение транспортного средства, позволяющих свести к минимуму и/или оптимизировать последствия и энергоемкость очистки.

Данная задача может быть решена с помощью предлагаемого устройства для очистки картерных газов, вырабатываемых в процессе работы двигателя внутреннего сгорания, который конструктивно предназначен для приведения в движение транспортного средства, содержащего центробежный сепаратор, предназначенный для очистки упомянутых картерных газов, установленный на указанном транспортном средстве и снабженный ротором центрифуги, электродвигатель, приводимый в действие путем подключения к источнику тока, располагаемому на борту транспортного средства, и предназначенный для вращения ротора центрифуги, и оборудование для изменения степени очистки в центробежном сепараторе, в том числе, регулировочное оборудование, предназначенное для изменения скорости вращения электродвигателя и, соответственно, ротора центрифуги, когда двигатель внутреннего сгорания продолжает работать.

Целесообразно, чтобы в указанном устройстве регулировочное оборудование было предназначено для переключения скорости вращения электродвигателя с первого значения на второе значение, при этом оба значения были больше нуля.

Целесообразно также, чтобы регулировочное оборудование было подключено к источнику информации, располагаемому на борту транспортного средства.

Предпочтительно, чтобы указанный источник информации был назначен для снабжения данными, касающимися существующей или наступающей потребности в очистке картерных газов, вырабатываемых двигателем внутреннего сгорания, регулировочное оборудование конструктивно было предназначено для приведения его в действие данными из источника и для изменения скорости вращения электродвигателя в зависимости от упомянутых данных.

Предпочтительно, чтобы упомянутое оборудование для изменения степени очистки в центробежном сепараторе содержало декодирующее или переключающее устройство, выполненное с возможностью получения или выбора только определенных данных из числа данных, доступных в источнике информации, и при этом, упомянутое регулировочное оборудование было предназначено для приведения его в действие указанными полученными или выбранными данными и для изменения скорости вращения электродвигателя в зависимости от этих данных.

Предпочтительно также, чтобы упомянутый источник информации содержал датчик, предназначенный для определения степени чистоты картерных газов, выходящих из центробежного сепаратора.

Целесообразно, чтобы регулировочное оборудование было предназначено для приведения его в действие данными, полученными с датчика, предназначенного для определения данных, характеризующих фактическое изменение количества картерных газов, вырабатываемых двигателем внутреннего сгорания.

Целесообразно также, чтобы упомянутый датчик был выполнен с возможностью определения изменения расхода в потоке, который создается вследствие выработки картерных газов двигателем внутреннего сгорания.

Целесообразно также, чтобы упомянутый датчик был выполнен с возможностью определения изменения избыточного давления, создаваемого вследствие выработки картерных газов двигателем внутреннего сгорания (31).

Целесообразно также, чтобы упомянутое регулировочное оборудование содержало реле, содержащее входную схему, функционирующую под воздействием данных, предназначенных для регулирования эффективности сепарации в центробежном сепараторе, и выходную схему, предназначенную для изменения скорости вращения электродвигателя в зависимости от упомянутых данных.

Целесообразно также, чтобы упомянутое регулировочное оборудование было выполнено с возможностью непрерывного изменения скорости вращения электродвигателя.

Целесообразно также, чтобы упомянутое регулировочное оборудование было выполнено с возможностью изменения скорости вращения электродвигателя ступенчато между по меньшей мере двумя значениями выше нуля.

Поставленная задача решается также с помощью способа очистки картерных газов, вырабатываемых в процессе работы двигателя внутреннего сгорания, который предназначен для приведения в движение транспортного средства, заключающегося в том, что используют центробежный сепаратор для очистки упомянутых картерных газов, установленный на транспортном средстве, и который содержит ротор центрифуги, используют электродвигатель, который для приведения его в действие подключают к источнику тока, предусмотренному на борту транспортного средства для вращения ротора центрифуги, изменяют эффективность сепарации центробежного сепаратора посредством изменения скорости вращения электродвигателя и соответственно ротора центрифуги, когда двигатель внутреннего сгорания продолжает работать.

Предпочтительно, чтобы скорость вращения электродвигателя переключали с первого значения на второе значение, при этом оба значения были больше нуля.

Предпочтительно также, чтобы скорость вращения электродвигателя изменялась под воздействием данных, собираемых из источника информации, располагаемого на борту транспортного средства.

Предпочтительно также, чтобы упомянутые данные получали из источника информации такого типа, который содержит больше данных, чем требуется для изменения степени очистки в центробежном сепараторе.

Предпочтительно также, чтобы упомянутые данные получали из компьютерной сети.

Предпочтительно также, чтобы скорость вращения электродвигателя изменяли согласно данным, характеризующим фактическое изменение количества картерных газов, вырабатываемых двигателем внутреннего сгорания.

Предпочтительно также, чтобы скорость вращения электродвигателя изменяли согласно измеренному изменению расхода потока картерных газов, создаваемого вследствие выработки картерных газов двигателем внутреннего сгорания.

Полезно, чтобы скорость вращения электродвигателя изменяли согласно измеренному изменению избыточного давления картерных газов, создаваемого вследствие выработки картерных газов двигателем внутреннего сгорания.

Полезно также, чтобы использовали электрическое реле, которое содержит входную схему и выходную схему, для изменения скорости вращения электродвигателя, при этом данные в форме электрического сигнала являлись источником воздействия на упомянутую первую схему, а выходная схема была предназначена для оказания воздействия на электродвигатель с целью изменения скорости его вращения.

Полезно также, чтобы по существу, непрерывное изменение скорости вращения электродвигателя осуществляли согласно данным, полученным из упомянутого источника информации.

Полезно также, чтобы производили ступенчатое изменение скорости вращения электродвигателя согласно данным, собранным из упомянутого источника информации.

При посредстве устройства вышеописанного типа, можно оптимизировать процесс очистки картерных газов, когда возникает необходимость в данной очистке, при минимально возможном расходе энергии. При этом можно также избежать излишнего износа различных деталей устройства, например, подшипников и т.п. Очистку картерных газов можно также периодически полностью прерывать, несмотря на то, что двигатель внутреннего сгорания продолжает работать. Настоящее изобретение основано на понимании того, что степень очистки картерных газов не обязательно должна оставаться неизменной в течение всего времени использования двигателя внутреннего сгорания, и что степень очистки в центробежном сепараторе можно регулировать изменением скорости вращения ротора центрифуги.

Регулирование скорости вращения электродвигателя и, тем самым, ротора центрифуги можно осуществлять несколькими разными способами, помимо прочего, зависящими от типа применяемого электродвигателя. Например, для регулирования скорости вращения электродвигателя можно применить уже известные технические средства, использующие частотное преобразование. В простейшем случае, регулирование можно осуществлять посредством, по меньшей мере, одного реле обычного типа. В реле данного типа схема входной цепи может быть построена с возможностью реагирования на данные, предназначенные для изменения степени очистки в центробежном сепараторе, а схема выходной цепи может быть построена с возможностью изменения скорости вращения электродвигателя в зависимости от упомянутых данных.

Что касается необходимых входных данных для регулирования в рассматриваемом случае, то устройство в соответствии с настоящим изобретением, в предпочтительном варианте, можно подключать к источнику информации, который имеется на транспортном средстве и предназначен для снабжения данными, касающимися существующей или наступающей потребности в очистке картерных газов, вырабатываемых двигателем внутреннего сгорания. Следовательно, регулировочное оборудование целесообразно конструировать так, чтобы его реакция на данные из упомянутого источника информации обуславливала непрерывное или ступенчатое изменение скорости вращения ротора центрифуги в соответствии с упомянутой потребностью в очистке картерных газов. Однако, иногда может возникать крайне высокая потребность в энергии для выполнения некоторых других операций на транспортном средстве, которые пользуются более высоким приоритетом, чем операция очистки картерных газов, и, на какое-то время, возможно, потребуется прервать осуществление точной регулировки вышеописанного типа. На указанное время, очистку картерных газов, возможно, потребуется полностью прекратить, или, альтернативно, снизить степень очистки до значения, которое можно предварительно определить и запрограммировать для разных условий эксплуатации транспортного средства. Следовательно, иногда может быть необходимо, чтобы воздействие на упомянутое регулировочное оборудование устройства в соответствии с настоящим изобретением осуществлялось иначе, чем в случае, когда регулировочное оборудование должно точно согласовывать степень очистки в центробежном сепараторе с фактически имеющей место потребностью в очистке.

На современном транспортном средстве типа тяжелых грузовиков и рабочих машин обычно установлена компьютерная сеть. Одной из известных компьютерных сетей данного типа является шина CAN (CAN = сеть контроллеров). В данной компьютерной сети, которая, в предпочтительном варианте, содержит компьютер транспортного средства и связана с различными многочисленными датчиками, размещенными в разных частях транспортного средства и двигателе внутреннего сгорания, имеется в наличии большой объем данных, касающихся различных функций и режимов, с которыми приходится иметь дело на транспортном средстве. Для примера существующих данных можно перечислить следующее:

- текущее число оборотов двигателя,

- текущая нагрузка на двигатель,

нагрузка на двигатель по требованию водителя транспортного средства (текущее давление на педаль акселератора транспортного средства),

- температура двигателя,

- температура окружающего воздуха,

- скорость транспортного средства,

- общая наработка двигателя с момента, когда двигатель был новым,

- общий пройденный путь транспортным средством с момента, когда двигатель был новым,

- наработка с момента последнего пуска двигателя.

Конечно, сеть данного типа содержит много других данных, зависящих от компонентов, которые присутствуют на транспортном средстве. При посредстве включенного в сеть компьютера транспортного средства различные данные можно объединять и преобразовывать в управляющие сигналы различного типа для управления разными функциями, выполняемыми на борту транспортного средства, например, в сигналы для управления очисткой картерных газов в соответствии с настоящим изобретением.

В предпочтительном варианте осуществления устройства в соответствии с настоящим изобретением, установленное на нем оборудование, предназначенное для изменения степени очистки в центробежном сепараторе, может содержать декодирующее или переключающее устройство, которое предназначено для того, чтобы получать или выбирать только определенные данные из различных данных, доступных в источнике информации данного типа, при этом, упомянутое регулировочное оборудование конструктивно предназначено для приведения его в действие указанными полученными или выбранными данными и, в свою очередь, для изменения скорости вращения электродвигателя в зависимости от этих данных.

Независимо от того, существует или нет компьютерная сеть вышеуказанного типа, целесообразно, чтобы устройство очистки в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения можно было подключать к датчику, который предназначен для определения фактического изменения количества картерных газов, вырабатываемых двигателем внутреннего сгорания. В соответствии с другим вариантом или дополнительно к нему, устройство очистки можно подключать к датчику, который конструктивно предназначен определять изменение концентрации частиц, твердых или жидких, присутствующих в подлежащих очистке картерных газах, например, в картерных газах, проходящих из картера двигателя внутреннего сгорания в центробежный сепаратор. В конструкции данного типа степень очистки в центробежном сепараторе можно регулировать в соответствии с потребностью в очистке, которую можно выразить формулой, в которую входят как значение количества частиц, присутствующих в потоке подлежащих очистке картерных газов, так и фактическое значение потока данных картерных газов.

Ниже приведено подробное описание настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, в числе которых:

Фиг.1 изображает типовой центробежный сепаратор с приводом от электродвигателя, который может быть составной частью устройства в соответствии с настоящим изобретением,

Фиг.2 изображает сечение по линии II-II, показанной на фиг.1,

Фиг.3 схематически изображает транспортное средство, оснащенное устройством в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг.1 представлено сечение центробежного сепаратора, который можно установить на транспортное средство и который предназначен для очистки картерных газов от взвешенных в них частиц, обладающих плотностью выше плотности газов. Центробежный сепаратор содержит корпус 1, ограничивающий камеру 2. В корпусе предусмотрено отверстие 3 для впуска подлежащих очистке газов в камеру 2 и отверстие 4 для выпуска очищенных газов из камеры 2. Кроме того, в корпусе предусмотрено отверстие 5 для выпуска из камеры 2 частиц, сепарированных из газов.

Корпус 1 состоит из двух частей, соединенных между собой несколькими винтами 6. Данные винты 6 предназначены также для крепления корпуса к подвескам 7, выполненным из какого-либо упругого материала, через которые корпус можно крепить на упомянутом транспортном средстве (не показано).

В камере 2 размещен ротор 8, установленный с возможностью вращения вокруг вертикальной оси вращения К. Электродвигатель 9 служит для вращения ротора 8. Ротор 8 содержит вертикально ориентированный осевой вал 10, у которого верхний конец установлен в корпусе 1 на подшипнике 11, посаженном в подшипниковый стакан 12, а нижний конец установлен в корпусе 1 на подшипнике 13, посаженном в подшипниковый стакан 14. Подшипниковый стакан 14 размещается в корпусе в отверстии 3 для впуска газов и с этой целью содержит сквозные отверстия 15 для газов, поступающих на очистку в камеру 2.

Ротор 8 дополнительно содержит верхнюю торцевую стенку 16 и нижнюю торцевую стенку 17, при этом, две упомянутые торцевые стенки соединены с осевым валом 10. В центральной части нижней торцевой стенки 17 выполнены сквозные отверстия 18, через которые внутренняя полость ротора может сообщаться с отверстием 3 для впуска газов. Кроме того, нижняя торцевая стенка 17 снабжена кольцевым фланцем 19, который конструктивно взаимодействует с аналогичным кольцевым фланцем 20 подшипникового стакана 14 так, чтобы газы, поступающие через отверстие 3 для впуска газов, входили во внутреннюю полость ротора 8 через вышеупомянутые отверстия 18. Фланцы 19 и 20 могут быть выполнены так, чтобы их стык был совершенно герметичным, хотя полная герметичность их стыка не обязательна.

Нижняя торцевая стенка 17 неразъемно собрана с полой стойкой 21, которая ориентирована по оси, направлена вертикально вверх от торцевой стенки 17 и плотно охватывает осевой вал 10. Стойка поднимается до самой верхней торцевой стенки 16. В области размещения стойки 21 осевой вал 10 является цилиндрическим, в предпочтительном варианте, круглоцилиндрическим по экономическим причинам, и стойка 21 изнутри выполнена таким же образом, как вал снаружи. Снаружи стойка 21 характеризуется некруглой формой в поперечном сечении, как можно видеть из фиг.2.

Между торцевыми стенками 16 и 17 собраны стопой конические сепарационные диски 22. Каждый из данных дисков имеет одну часть, выполненную в форме усеченного конуса, и другую плоскую часть 23, которая выполнена единым целым с первой частью и находится вблизи стойки 21. Как видно из фиг.2, плоская часть выполнена так, что может охватывать некруглую стойку 21 таким образом, чтобы сепарационный диск не мог поворачиваться относительно стойки 21. Кроме того, в плоской части 23 выполнено несколько сквозных отверстий 24. Независимо от того, совмещены или нет оси отверстий 24 в различных сепарационных дисках 22, данные отверстия в сочетании с промежутками между центральными частями сепарационных дисков 22 образуют осевую впускную область 25 внутри ротора (смотри фиг.1), которая сообщается с отверстием 3 для впуска газов.

Для ясности, на чертеже показано лишь небольшое число сепарационных дисков 22 с большими осевыми промежутками. На практике, между торцевыми стенками 16 и 17 требуется устанавливать намного больше сепарационных дисков, и промежутки между дисками являются сравнительно тонкими.

На фиг.2 сепарационный диск 22 показан со стороны, которая направлена вверх на фиг.1. В дальнейшем данная сторона называется внутренней стороной сепарационного диска, поскольку она обращена внутрь в сторону оси ротора. Как можно видеть, сепарационный диск с внутренней стороны содержит несколько удлиненных ребер 26, образующих распорные элементы между данным сепарационным диском и смежным сепарационным диском, расположенным выше в стопе дисков. Между соседними ребрами 26 в промежутке между двумя сепарационными дисками образованы проходные каналы 27 для очищаемых газов. Как видно из фиг.2, ребра 26 установлены по изогнутым линиям и образуют, по меньшей мере, у радиально внешних периферических участков дисков, угол с образующими сепарационных дисков. Поскольку ребра 26 имеют изогнутую форму, то проходные каналы 27 для очищаемых газов также простираются вдоль линий, которые изогнуты соответствующим образом. В предпочтительном варианте, ребра 26 проходят, по существу, через всю коническую часть каждого сепарационного диска и заканчиваются вблизи радиально внешнего окружающего края сепарационного диска.

Ротор 8 окружен в корпусе 1 кольцевой областью 28, составляющей часть камеры 2.

Вышеописанный центробежный сепаратор известен в технике, а его функционирование подробно описано в заявке WO 01/36103. Ниже приведено краткое описание функционирования данного сепаратора.

Электродвигатель 9 приводит ротор 8 во вращение относительно вертикальной оси R. Картерные газы, которые выработаны двигателем внутреннего сгорания (не показан) и подлежат очистке от взвешенных в них частиц масел и, возможно также, твердых частиц, поступают через отверстие 3 для впуска газов и направляются вверх в осевую область 25 в роторе 8. Отсюда картерные газы направляются в промежутки между коническими частями сепарационных дисков 22, где вовлекаются во вращение ротором. В результате вращения, частицы, взвешенные в газах, отделяются посредством отбрасывания центробежной силой на внутренние стороны сепарационных дисков, по которым данные частицы затем соскальзывают или выкатываются в форме жидкости радиально наружу в направлении окружающих краев сепарационных дисков. Затем частицы в агломерированной или слипшейся форме отбрасываются с данных окружающих краев наружу в направлении окружающей стенки неподвижного корпуса 1, по которой частицы спадают вниз и далее наружу через выпускное отверстие 5 для частиц.

Поток картерных газов, очищенных от частиц, выходит из промежутков между сепарационными дисками 22 в кольцевую область 28, а затем выходит из данной области через отверстие 4 для выпуска газов.

Эффективность сепарации или степень очистки в центробежном сепараторе во многом зависит от скорости вращения ротора 8 центрифуги. Чем выше данная скорость, тем больше эффективность сепарации. Степень очистки в центробежном сепараторе можно изменять регулированием скорости вращения электродвигателя 9. Ротор центрифуги даже в невращающемся состоянии способен, хотя и в слабой степени, осуществлять очистку благодаря тому, что картерные газы вынуждены несколько раз изменять направление своего потока и протекать через узкие каналы при прохождении через ротор центрифуги.

На фиг.3 изображено транспортное средство 30 и двигатель внутреннего сгорания 31, установленный на данном транспортном средстве и конструктивно предназначенный приводить данное транспортное средство в движение. Двигатель внутреннего сгорания 31 конструктивно предназначен также для приведения в действие генератора 32 тока, который подключен к электрическому аккумулятору 33. Транспортное средство 30 оснащено также центробежным сепаратором 34 такого типа, который показан на фиг.1 и 2. Труба 35 конструктивно предназначена для подачи загрязненных картерных газов из картера двигателя 31 в отверстие для впуска газов центробежного сепаратора, а трубы 36 и 37 конструктивно предназначены для подачи, соответственно, очищенных картерных газов и частиц и масел, сепарированных из картерных газов, обратно в двигатель внутреннего сгорания. Очищенные газы подаются в отверстие для впуска воздуха двигателя внутреннего сгорания, а сепарированные частицы пропускаются вместе с сепарированным маслом обратно в так называемый маслосборник двигателя внутреннего сгорания. В соответствии с другим вариантом, очищенные газы выбрасывались в окружающий атмосферный воздух, а сепарированные частицы и масла могут накапливаться в отдельной емкости.

На фиг.3 показан также электродвигатель 9, который представлен на фиг.1 и конструктивно предназначен для привода ротора 8 центробежного сепаратора. В связи с использованием электродвигателя 9, предусмотрено регулировочное оборудование 38, которое конструктивно предназначено для приведения электродвигателя 9 в движение с разными скоростями. Для электропитания самого регулировочного оборудования 38 и электродвигателя, данное оборудование подключено к генератору 32 тока и электрическому аккумулятору 33.

Кроме того, на транспортном средстве 30 смонтирована компьютерная сеть, содержащая бортовой компьютер 39 транспортного средства и так называемые шины 40 данных. К компьютерной сети подключено множество разнотипных датчиков для сбора данных, касающихся различных функций, исполняемых на транспортном средстве. Кроме того, упомянутое регулировочное оборудование 38 подключено к данной компьютерной сети, из которой можно получать информацию для подключения и отключения электродвигателя 9 или для изменения скорости вращения электродвигателя посредством регулировочного оборудования. Благодаря подключению к компьютерной сети, в нее также можно поставлять информацию, например, о режиме и рабочем состоянии электродвигателя и центробежного сепаратора и концентрации загрязнителей как в загрязненных, так и в очищенных картерных газах.

Вышеупомянутый электродвигатель 9 может представлять собой электродвигатель постоянного тока или электродвигатель переменного тока; либо синхронный электродвигатель или асинхронный электродвигатель. В зависимости от типа электрического двигателя, регулировочное оборудование 38 можно проектировать различными способами, очевидными для специалиста по электродвигателям.

Если регулировочное оборудование 38 подключено к компьютерной сети вышеупомянутого типа, то данное оборудование не обязательно должно быть особенно сложным в части, касающейся его способности обрабатывать сигналы, поступающие от разных датчиков, установленных на транспортном средстве. В данном и аналогичном случаях, именно вышеупомянутый компьютер, установленный на транспортном средстве, призван выполнять необходимую обработку указанных сигналов и формировать управляющий сигнал для управления приводом электродвигателя. Регулировочное оборудование 38 в данном случае должно содержать средства декодирования (интерфейс), посредством которых данное оборудование может выбирать нужный сигнал из компьютерной сети, после чего сигнал может быть использован для регулирования скорости вращения электродвигателя.

В простейшем случае регулировочное оборудование может содержать электрическое реле, которое конструктивно предназначено для пуска или останова электродвигателя в зависимости от поступающего управляющего сигнала. Реле данного типа может содержать входную схему, способную реагировать на данные, предназначенные для регулирования эффективности сепарации в центробежном сепараторе 34, и выходную схему, конструктивно предназначенную для изменения скорости вращения электродвигателя 9 в зависимости от упомянутых данных.

Однако, в предпочтительном варианте осуществления регулировочное оборудование содержит устройство для приведения электродвигателя 9 во вращение с разными скоростями; либо таким образом, чтобы можно было установить ограниченное число скоростей вращения или непрерывно изменять скорость вращения электродвигателя. Широко известны и не нуждаются в подробном описании различные типы устройств регулирования скорости вращения электродвигателей (как постоянного, так и переменного тока). С электродвигателем постоянного тока можно использовать простое устройство для регулирования напряжения. С электродвигателем переменного тока можно использовать различные типы оборудования управления частотой. Оборудование данного типа может вырабатывать переменный ток регулируемой частоты с использованием источников постоянного или переменного тока.

Независимо от того, насколько сложным является тип применяемого регулировочного оборудования, оно должно быть такого типа, чтобы можно было прерывать работу электродвигателя в то время, когда двигатель внутреннего сгорания еще продолжает работать, например, на холостом ходу или при эксплуатации двигателя внутреннего сгорания на скорости меньше определенного значения. При необходимости, можно предусмотреть средства ручного выключения электродвигателя из работы и/или автоматического включения через определенное время после того, как двигатель внутреннего сгорания был запущен, или после того, как двигатель внутреннего сгорания достиг определенной скорости вращения. Электродвигатель должен быть спроектирован для работы от напряжения 48 В или ниже, например, 14, 28 или 42 В.

Сигнал, посредством которого предполагается регулировать или корректировать скорость вращения электродвигателя, может являться функцией многих различных изменяющихся факторов. Так, например, возможен учет, по меньшей мере, одного из нижеприведенных факторов:

- давление газов в картере двигателя внутреннего сгорания,

- давление газов в отверстии для впуска воздуха двигателя внутреннего сгорания,

- число оборотов двигателя внутреннего сгорания,

- нагрузка на двигатель внутреннего сгорания,

- температура окружающего воздуха,

температура смазочного масла двигателя внутреннего сгорания,

- общая наработка двигателя внутреннего сгорания.

В случае отсутствия компьютерной сети вышеописанного типа, частоту вращения электродвигателя можно корректировать или регулировать посредством данных, передаваемых в регулировочное оборудование 38 непосредственно из датчика некоторого подходящего типа. Например, датчик может быть выполнен тем или иным способом так, чтобы регистрировать количество картерных газов, вырабатываемых в каждый момент двигателем внутреннего сгорания. Количество вырабатываемых картерных газов можно измерять на основании преобладающего давления в картере двигателя внутреннего сгорания или в канале для протекания картерных газов из картера в упомянутый центробежный сепаратор. Другой метод измерения количества вырабатываемых картерных газов может быть основан на определении значения преобладающего расхода газового потока по упомянутому каналу.

Еще один способ измерения потребности в очистке выработанных картерных газов может быть основан на определении значения концентрации масляного тумана в картерных газах. По измеренной величине такого рода, в сочетании с величиной, указывающей количество (т.е. объем) выработанных картерных газов, можно сформировать сигнал для регулирования скорости вращения электродвигателя.

Выше предполагалось, что необходимая степень очистки картерных газов фактически обеспечивается описанным регулированием скорости вращения электродвигателя по сигналу, сформированному на основании принятой или измеренной потребности в очистке картерных газов. Разумеется, в соответствии с другим вариантом, можно, при необходимости, регулировать скорость вращения электродвигателя посредством измеренного параметра, указывающего степень фактической чистоты картерных газов, выходящих из центробежного сепаратора. Таким образом, датчик можно приспособить для измерения количества частиц, остающихся во взвешенном состоянии в картерных газах, которые покидают центробежный сепаратор, и приводить управляющее устройство в действие так, чтобы оно либо повышало, либо снижало скорость вращения электродвигателя. Можно даже сочетать различные способы регулирования. Так, например, можно устанавливать определенную скорость вращения (например, ступенчато переключаемую скорость вращения) электродвигателя в зависимости, по меньшей мере, от одного из вышеописанных факторов, после чего можно осуществлять точное регулирование скорости вращения по измеряемому вышеописанному параметру, показывающему результат очистки картерных газов центробежным сепаратором.

Точное регулирование последним описанным образом может быть подходящим, если очищенные картерные газы (вместо подачи в отверстие для впуска воздуха в двигатель внутреннего сгорания) предполагается выпускать в окружающую атмосферу. Картерные газы с возможно недостаточной степенью очистки можно, в данном случае, отводить обратно в двигатель внутреннего сгорания через его отверстие для впуска воздуха.

Изобретение относится к двигателестроению и м.б. использовано для очистки картерных газов, которые образуются в работающих двс транспортного средства. Устройство содержит центробежный сепаратор, установленный на транспортном средстве и снабженный ротором, электродвигатель (ЭД), подключенный к источнику тока (ИТ), располагаемому на борту транспортного средства, оборудование для изменения степени очистки, в том числе регулировочное оборудование (РО). РО переключает скорости вращения ЭД. РО подключено к источнику информации (ИИ) (компьютерная сеть), располагаемому на борту транспортного средства. ИИ содержит датчик для определения степени чистоты картерных газов, выходящих из центробежного сепаратора. РО приводится в действие данными, полученными с датчика, определяющего фактическое изменение количества картерных газов, вырабатываемых двигателем. Приведен способ очистки картерных газов. Изобретение позволяет снизить энергоемкость очистки. 2 н. и 21 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для очистки картерных газов, вырабатываемых в процессе работы двигателя внутреннего сгорания (31), который конструктивно предназначен для приведения в движение транспортного средства (30), содержащее центробежный сепаратор (34), предназначенный для очистки упомянутых картерных газов, установленный на транспортном средстве (30) и снабженный ротором (8) центрифуги, электродвигатель (9), приводимый в действие путем подключения к источнику тока (33), располагаемому на борту транспортного средства (30), и предназначенный для вращения ротора (8) центрифуги, и оборудование для изменения степени очистки в центробежном сепараторе (34), в том числе регулировочное оборудование (38), предназначенное для изменения скорости вращения электродвигателя (9) и соответственно ротора (8) центрифуги, когда двигатель внутреннего сгорания (31) продолжает работать.2. Устройство по п.1, в котором регулировочное оборудование (38) предназначено для переключения скорости вращения электродвигателя (9) с первого значения на второе значение, при этом оба значения больше нуля.3. Устройство по любому из п.1 или 2, отличающееся тем, что регулировочное оборудование (38) подключено к источнику (39, 40) информации, располагаемому на борту транспортного средства (30).4. Устройство по п.3, в котором источник (39, 40) информации предназначен для снабжения данными, касающимися существующей или наступающей потребности в очистке картерных газов, вырабатываемых двигателем внутреннего сгорания (31), регулировочное оборудование (38) конструктивно предназначено для приведения его в действие данными из источника (39, 40) информации и для изменения скорости вращения электродвигателя (9) в зависимости от упомянутых данных.5. Устройство по п.3, в котором упомянутое оборудование для изменения степени очистки в центробежном сепараторе (34) содержит декодирующее или переключающее устройство, выполненное с возможностью получения или выбора только определенных данных из числа данных, доступных в источнике (39, 40) информации, при этом упомянутое регулировочное оборудование предназначено для приведения его в действие указанными полученными или выбранными данными и для изменения скорости вращения электродвигателя (9) в зависимости от этих данных.6. Устройство по п.3, в котором упомянутый источник информации содержит датчик, предназначенный для определения степени чистоты картерных газов, выходящих из центробежного сепаратора (34).7. Устройство по любому из п.1 или 2, в котором регулировочное оборудование (38) предназначено для приведения его в действие данными, полученными с датчика, предназначенного для определения данных, характеризующих фактическое изменение количества картерных газов, вырабатываемых двигателем внутреннего сгорания (31).8. Устройство по п.7, в котором упомянутый датчик выполнен с возможностью определения изменения расхода в потоке, который создается вследствие выработки картерных газов двигателем внутреннего сгорания (31).9. Устройство по п.7, в котором упомянутый датчик выполнен с возможностью определения изменения избыточного давления, создаваемого вследствие выработки картерных газов двигателем внутреннего сгорания (31).10. Устройство по п.1, в котором упомянутое регулировочное оборудование (38) содержит реле, содержащее входную схему, функционирующую под воздействием данных, предназначенных для регулирования эффективности сепарации в центробежном сепараторе (34), и выходную схему, предназначенную для изменения скорости вращения электродвигателя (9) в зависимости от упомянутых данных.11. Устройство по п.1, в котором упомянутое регулировочное оборудование (38) выполнено с возможностью непрерывного изменения скорости вращения электродвигателя (9).12. Устройство по п.1, в котором упомянутое регулировочное оборудование (38) выполнено с возможностью изменения скорости вращения электродвигателя (9) ступенчато между, по меньшей мере, двумя значениями выше нуля.13. Способ очистки картерных газов, вырабатываемых в процессе работы двигателя внутреннего сгорания (31), который предназначен для приведения в движение транспортного средства, заключающийся в том, что используют центробежный сепаратор (34) для очистки упомянутых картерных газов, установленный на транспортном средстве и который содержит ротор (8) центрифуги, используют электродвигатель (9), который для приведения его в действие подключают к источнику тока (33), предусмотренному на борту транспортного средства (30) для вращения ротора (8) центрифуги, изменяют эффективность сепарации центробежного сепаратора (34) посредством изменения скорости вращения электродвигателя (9) и соответственно ротора (8) центрифуги, когда двигатель внутреннего сгорания (31) продолжает работать.14. Способ по п.13, в котором скорость вращения электродвигателя (9) переключают с первого значения на второе значение, при этом оба значения больше нуля.15. Способ по п.13, в котором скорость вращения электродвигателя изменяют под воздействием данных, собираемых из источника информации, располагаемого на борту транспортного средства (30).16. Способ по п.15, в котором упомянутые данные получают из источника информации такого типа, который содержит больше данных, чем требуется для изменения степени очистки в центробежном сепараторе.17. Способ по п.16, в котором упомянутые данные получают из компьютерной сети (39, 40).18. Способ по п.13, в котором скорость вращения электродвигателя (9) изменяют согласно данным, характеризующим фактическое изменение количества картерных газов, вырабатываемых двигателем внутреннего сгорания (31).19. Способ по п.18, в котором скорость вращения электродвигателя (9) изменяют согласно измеренному изменению расхода потока картерных газов, создаваемого вследствие выработки картерных газов двигателем внутреннего сгорания (31).20. Способ по п.18, в котором скорость вращения электродвигателя (9) изменяют согласно измеренному изменению избыточного давления картерных газов, создаваемого вследствие выработки картерных газов двигателем внутреннего сгорания (31).21. Способ по п.13, в котором используют электрическое реле, которое содержит входную схему и выходную схему, для изменения скорости вращения электродвигателя (9), при этом данные в форме электрического сигнала являются источником воздействия на упомянутую первую схему, а выходная схема предназначена оказывать воздействие на электродвигатель (9) с целью изменения скорости его вращения.22. Способ по п.15, в котором, по существу, непрерывное изменение скорости вращения электродвигателя (9) осуществляют согласно данным, полученным из упомянутого источника информации.23. Способ по п.15, в котором производят ступенчатое изменение скорости вращения электродвигателя (9) согласно данным, собранным из упомянутого источника информации.