СИСТЕМА ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОГО ПОВРЕЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ИЗ-ЗА НЕДОСТАТОЧНОГО СМАЗЫВАНИЯ САМОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2018 года по МПК F01M5/02 F02D31/00 F02D41/06 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретения относится к области систем защиты механических элементов двигателя внутреннего сгорания, который может работать с наддувом. В частности, настоящее изобретение относится к области систем предотвращения повреждения блока турбонаддува.

Уровень техники

Когда двигатель остановлен, контур смазки двигателя внутреннего сгорания имеет тенденцию к опустошению из-за действия силы тяжести.

Таким образом, после запуска двигателя требуется некоторое время для того, чтобы наполнить соответствующий контур смазки и создать в нем давление.

Более того, на вязкость смазочного масла сильно воздействуют условия окружающей среды. Таким образом, если двигатель холодный при низкой температуре, то вязкость масла увеличивается и, как следствие, для того чтобы масло достигло различных механических деталей двигателя внутреннего сгорания, таких как корпус турбины и/или компрессора, и, таким образом, их подшипников, требуется больше времени.

В этот промежуток времени такие механические детали работают без масла, со значительным износом самих этих деталей.

Таким образом, в таких механических деталях, главным образом деталях блока турбонаддува, могут возникнуть проблемы, связанные с надежностью, если их слишком долго использовать до того, как контур смазки станет эффективным.

Раскрытие изобретения

Поэтому, задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы преодолеть все вышеупомянутые недостатки и предложить систему предотвращения механического повреждения двигателя внутреннего сгорания из-за недостаточной смазки такого двигателя.

Основная идея настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить систему, которая может оценить условия неэффективности контура смазки и ограничить износ механических частей.

Объектом настоящего изобретения является система предотвращения механического повреждения двигателя внутреннего сгорания из-за недостаточной смазки такого двигателя в соответствии с пунктом 1.

В соответствии с предпочтительным альтернативным вариантом осуществления изобретения, оценивают, ограничивают или предотвращают чрезмерное использование механических деталей двигателя с турбонаддувом. Другими словами снижают число оборотов двигателя, а также блока турбонаддува.

Другим объектом настоящего изобретения является двигатель внутреннего сгорания, оборудованный вышеупомянутой системой управления.

Еще одним объектом настоящего изобретения является транспортное средство, содержащее двигатель внутреннего сгорания, оборудованный вышеупомянутой системой управления.

Формула изобретения является неотъемлемой частью настоящего описания.

Краткое описание чертежей

Дополнительные задачи и преимущества настоящего изобретения станут понятны из следующего подробного описания предпочтительного варианта осуществления изобретения (и альтернативных ему вариантов осуществления изобретения) и прилагаемых к нему чертежей, которые являются только иллюстративными и не ограничивающими.

На фиг. 1 схематично показана система, являющаяся объектом настоящего изобретения, примененная к двигателю внутреннего сгорания;

на фиг. 2 - логическая блок-схема функционирования системы, показанной на фиг. 1.

На фигурах одинаковые числовые и буквенные ссылочные позиции обозначают одни и те же элементы или компоненты.

Осуществление изобретения

На фиг. 1 показана схема двигателя E внутреннего сгорания, оборудованного, по меньшей мере, одной ступенью турбонаддува, содержащей турбину Т, выход которой соединен с выхлопным патрубком двигателя внутреннего сгорания, и компрессор С, приводимый в действие турбиной Т, выход которого соединен с впускным патрубком двигателя E внутреннего сгорания.

Сам двигатель оборудован средством обработки, например, блоком ECU управления двигателем, средством измерения давления P смазочного масла и средством J питания, в общем, системой впрыска топлива, управляемой блоком ECU управления двигателем и/или средством управления наддувом двигателя внутреннего сгорания, а именно, по меньшей мере, одним средством из:

- средства управления геометрией турбины,

- средства управления перепускным затворным клапаном,

- средства управления тормозным клапаном двигателя на выхлопном трубопроводе по потоку перед турбиной,

- средства управления клапаном рециркуляции выхлопного газа, расположенным между выхлопным каналом, находящимся по потоку перед турбиной и впускным каналом, находящимся по потоку после компрессора,

- средства управления воздушным клапаном (дросселем) на впускном канале.

Система, которая является объектом изобретения, позволяет запустить непрерывный мониторинг давления смазочного масла, а также привести в действие одну или несколько стратегий предотвращения, по меньшей мере, при запуске двигателя до тех пор, пока давление масла не стабилизируется, и пока не будет преодолено заданное пороговое значение.

Такие стратегии могут, например, включать в себя следующее:

- отображение световой индикации или сообщения на приборной панели, которое указывает на то, что транспортное средство находится в состоянии "транспортное средство не готово", и/или

- ограничение крутящего момента, выдаваемого двигателем внутреннего сгорания, и/или

- ограничение максимального числа оборотов в минуту двигателя внутреннего сгорания и/или соответствующего блока турбонаддува.

Стоит отметить, что вторая и третья из вышеупомянутых стратегий сильно взаимосвязаны, так как снижение числа оборотов в минуту соответствует сокращению выдаваемого крутящего момента, и наоборот.

Для вращения механических деталей максимальное число оборотов в минуту (rpm_max_no_lub), которому можно подвергнуть такую деталь, когда контур смазки не является эффективным, определяют на этапе проектирования.

Такое максимальное число оборотов в минуту (rpm_max_no_lub) может быть в несколько раз ниже, чем максимальное число оборотов в минуту (rpm_max), которое может выдержать такая деталь в условиях оптимальной смазки.

При обнаружении возможного чрезмерного использования механических деталей, а именно, когда скорость вращения слишком высока, предпочтительно, чтобы система снижала такую скорость вращения до максимально допустимой скорости в условиях недостаточной смазки (rpm_max_no_lub).

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления можно воздействовать на средство J питания после установления фиксированного числа (rpm) оборотов в минуту в карте питания двигателя, либо может быть установлено переменное ограничение числа (rpm) оборотов в минуту, вычисляемое по следующей формуле:

rpm=rpm_mis-C_mis x f(P,T)

где rpm - правильная скорость вращения, а именно, установленная системой предотвращения,

rpm_mis - текущая скорость вращения,

C_mis - выдаваемый крутящий момент,

f(P,T) - коэффициент преобразования выдаваемого крутящего момента в rpm как функция внешнего давления P и внешней температуры Т.

Как следствие, ограничение числа оборотов в минуту двигателя внутреннего сгорания влечет сокращение числа оборотов в минуту соответствующего блока турбонаддува.

В соответствии с другим предпочтительным альтернативным вариантом осуществления изобретения скорость потока всасываемого двигателем воздуха снижают с помощью, по меньшей мере, одного из следующего:

- средства управления геометрией турбины,

- средства управления перепускным затворным клапаном,

- средства управления тормозным клапаном двигателя на выхлопном трубопроводе по потоку перед турбиной,

- средства управления клапаном рециркуляции выхлопного газа, расположенным между выхлопным каналом, находящимся по потоку перед турбиной, и впускным каналом, находящимся по потоку после компрессора,

- средства управления воздушным клапаном (дросселем) на впускном канале, так, чтобы сократить число оборотов в минуту блока турбонаддува.

Очевидно, что уменьшения общего числа оборотов в минуту двигателя с блоком турбонаддува достигают независимо от того, воздействуют ли на карты питания, а именно, на систему впрыска, или на систему турбонаддува.

В соответствии с предпочтительным альтернативным вариантом осуществления изобретения, систему предотвращения активируют, когда запускают двигатель, и оставляют активной до тех пор, пока не будет определено полное заполнение контура смазки и создание в нем давления.

В этих случаях существует два варианта:

давление смазочного масла либо измеряют, либо оценивают.

Стоит отметить, что, так как датчик давления, в общем, размещают по потоку перед турбиной, необходимо оценить время создания давления в части контура, расположенной между датчиком и турбиной, так чтобы не посчитать, что контур полностью эффективный, когда он еще не стал таковым.

На фиг. 2 показана блок-схема, показывающая пример реализации представленной системы:

- этап 1: определяют запуск двигателя,

- этап 2; измеряют величину давления смазочного масла и, если такая величина превосходит заданное пороговое значение (ДА), то

- этап 3: контур считают эффективным, и цикл завершают, в противном случае

- этап 4: (НЕТ) реализуют, по меньшей мере, одну из вышеупомянутых стратегий, и происходит возврат к измерению (этапу 2) давления смазочного масла.

Таким образом, система может быть задействована при самом запуске двигателя и отключена, как только давление смазочного масла достигает упомянутого заданного порогового значения.

Настоящее изобретение может быть преимущественно реализовано посредством компьютерной программы, которая содержит программный код, выполняющий один или несколько этапов упомянутого способа, если упомянутая программа запущена на компьютере. По этой причине, подразумевается, что объем настоящего изобретения охватывает также упомянутую компьютерную программу и машинно-читаемое средство, которое содержит записанное сообщение, как например, машинно-читаемое средство, содержащее программный код, предназначенный для выполнения одного или нескольких этапов такого способа, если такая программа запущена на компьютере.

Специалисту в области техники будет очевидно, что можно предложить и осуществить на практике другие альтернативные и эквивалентные варианты осуществления изобретения, не отклоняясь от объема изобретения.

На основании настоящего изобретения можно предотвратить чрезмерное использование механических деталей двигателя, снижая вероятность механических повреждений из-за их неоптимальной смазки.

Более того, по сравнению с механическими решениями, можно предотвратить какую-либо механическую модификацию, которая обычно является более дорогой, чем настоящее изобретение, которое может быть преимущественно реализовано в виде программного обеспечения, посредством вышеупомянутого блока ECU управления двигателем или посредством дополнительного электронного блока управления, расположенного в транспортном средстве.

Исходя из изложенного выше описания, специалист в области техники может осуществить изобретение без необходимости описания дополнительных конструктивных подробностей. Элементы и характеристики, описанные в различных предпочтительных вариантах осуществления, могут быть скомбинированы, не отклоняясь от объема настоящего изобретения. То, что описано в описании существующего уровня техники, если явно не исключено в подробном описании, следует рассматривать в сочетании с характеристиками настоящего изобретения как составляющее неотъемлемую часть настоящего изобретения.

Изобретение относится к области систем защиты механических элементов двигателя внутреннего сгорания, который может работать с наддувом. Предложена система предотвращения механического повреждения двигателя внутреннего сгорания из-за недостаточной смазки самого двигателя, содержащая средство измерения или оценки давления (Р) в контуре смазки двигателя внутреннего сгорания, средство (ECU) обработки, выполненное с возможностью активации средства предотвращения механического повреждения двигателя (Е) внутреннего сгорания при каждом его пуске до тех пор, пока упомянутое давление является ниже заданного порогового значения. 4 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Система предотвращения механического повреждения двигателя внутреннего сгорания из-за недостаточной смазки самого двигателя, содержащая средство измерения или оценки давления (P) в контуре смазки двигателя внутреннего сгорания, средство (ECU) обработки, выполненное с возможностью активации средства предотвращения механического повреждения двигателя (E) внутреннего сгорания при каждом его пуске до тех пор, пока упомянутое давление является ниже заданного порогового значения,

при этом, если средство предотвращения содержит средство ограничения максимального числа оборотов в минуту двигателя внутреннего сгорания, средство ограничения выполнено с возможностью установки скорости вращения двигателя в фиксированное значение числа оборотов в минуту или в значение, определяемое по следующей формуле:

rpm = rpm_mis – C_mis x f(P,T),

где rpm_mis – текущая скорость вращения,

C_mis – выдаваемый крутящий момент,

f(P,T) – коэффициент преобразования выдаваемого крутящего момента в обороты в минуту как функция внешнего давления P и внешней температуры T.

2. Система по п. 1, в которой средство предотвращения содержит:

- световую индикацию или индикацию в виде сообщения, сообщающую о том, что транспортное средство находится в состоянии "транспортное средство не готово", и/или

- средство ограничения крутящего момента, выдаваемого двигателем внутреннего сгорания, и/или

- средство ограничения максимального числа оборотов в минуту двигателя внутреннего сгорания и/или соответствующего блока турбонаддува, и/или

- средство управления клапаном рециркуляции выхлопного газа, расположенным между выхлопным трубопроводом, находящимся по потоку перед турбиной, и впускным трубопроводом, находящимся по потоку после компрессора, и/или

- средство управления воздушным клапаном на впускном трубопроводе,

чтобы сократить число оборотов в минуту блока турбонаддува.

3. Система по п. 2, в которой, если средство предотвращения содержит средство ограничения максимального числа оборотов в минуту двигателя внутреннего сгорания, средство предотвращения выполнено с возможностью воздействия на

- средство (J) подачи топлива двигателя внутреннего сгорания, чтобы уменьшить число оборотов в минуту двигателя (E) внутреннего сгорания и, следовательно, блока (T, C) турбонаддува, и/или

оно выполнено с возможностью воздействия по меньшей мере на одно из следующего:

- на средство управления геометрией турбины,

- на средство управления перепускным затворным клапаном,

- на средство управления тормозным клапаном двигателя на выхлопном трубопроводе по потоку перед турбиной,

- на средство управления клапаном рециркуляции выхлопного газа, расположенным между выхлопным каналом, находящимся по потоку перед турбиной, и впускным каналом, находящимся по потоку после компрессора,

- на средство управления воздушным клапаном на впускном канале,

чтобы сократить число оборотов в минуту блока (T, C) турбонаддува.

4. Способ активации системы предотвращения механического повреждения двигателя внутреннего сгорания из-за недостаточной смазки самого двигателя по любому из пп. 1-3, содержащий следующие этапы:

- (этап 1) определение запуска двигателя,

- (этап 2) измерение величины давления смазочного масла и, если такая величина превосходит заданное пороговое значение (ДА), то

- (этап 3) контур считают эффективным и цикл завершают, в противном случае

- (этап 4) (НЕТ) реализуют по меньшей мере одну из стратегий предотвращения и осуществляют возврат к измерению (этапу 2) давления смазочного масла.

5. Способ по п. 4, в котором упомянутая стратегия предотвращения представляет собой по меньшей мере одно из следующего:

- отображение световой индикации или индикации в виде сообщения, сообщающих о том, что транспортное средство находится в состоянии "транспортное средство не готово", и/или

- ограничение крутящего момента, выдаваемого двигателем внутреннего сгорания, и/или

- ограничение максимального числа оборотов в минуту двигателя внутреннего сгорания и/или соответствующего блока турбонаддува.

6. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий систему предотвращения механического повреждения самого двигателя из-за недостаточной смазки по любому из пп. 1-3.

7. Наземное транспортное средство, содержащее двигатель внутреннего сгорания по п. 6.