СМАЗОЧНАЯ СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2001 года по МПК F01M1/00 

Изобретение относится к области автотракторного двигателестроения, а именно к смазочным системам двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Известны смазочные системы ДВС, содержащие емкость для масла; масляный насос с входом, сообщенным через маслоприемник с емкостью, и выходом, сообщенным через клапан со входом насоса или емкостью; магистраль после масляного насоса; жидкостно-масляный теплообменник с перепускным клапаном; фильтр для очистки масла с перепускным клапаном; систему охлаждения поршней с форсунками и одним общим или индивидуальным на каждую форсунку клапанами; главную масляную магистраль (ГММ); каналы и магистраль для подвода масла к подшипникам кривошипно-шатунного механизма (КШМ) и другим потребителям.

В таких смазочных системах на всех режимах работы ДВС масло поступает в ГММ и к сопряжениям КШМ через теплообменник и фильтр, а через форсунки охлаждения поршней подается при определенном давлении масла в зависимости от уровня настройки общего для всех и индивидуального для каждой форсунки ограничительного клапана. Как правило, уровень настройки таков, что масло не подается через форсунки только при работе двигателя (достаточно прогретого) с частотой вращения коленчатого вала, близкой к минимально допустимой, т.е. на очень редко используемом режиме работы ДВС. К указанным системам относятся смазочные системы большинства автомобильных ДВС (см. Смирнов В.Г., Лучинин Б.Н. Системы смазки автомобильных двигателей: Обзорная информация. - М.: НИИНАВТОПРОМ, 1979, 75 с.).

Основным недостатком данных систем является то, что вне зависимости от режимов работы ДВС (в том числе и теплового), масло поступает во все вышеназванные составные части смазочной системы, в том числе в теплообменник и систему охлаждения поршней, даже если в этом нет необходимости, что приводит к задержке поступления масла к подшипникам КШМ, длительному прогреву двигателя при пуске, ухудшению физико-химических свойств масла, неоправданным энергозатратам на функционирование смазочной системы, снижению уровня надежности двигателя в целом.

Известна также смазочная система ДВС (см. Экон. Пат. ГДР N 240238, МПК 4 F 01 P 7/14, заявл. 03.08.85, опубл. 22.10.86), в которой с целью регулирования подачи масла на охлаждение поршней использовано устройство, перераспределяющее поток масла в зависимости от давления наддува, создаваемого турбокомпрессором (ТКР) в соответствии с режимом работы двигателя под нагрузкой.

Описанное решение принято за прототип.

Известная смазочная система также обладает всеми вышеуказанными недостатками, т.к. поток масла проходит постоянно через все потребители, в том числе и форсунки охлаждения поршней, а не по необходимости.

Задачей изобретения является повышение эффективности работы смазочной системы, снижение затрат энергии на ее функционирование путем своевременной подачи к потребителям смазочной системы оптимального количества масла, т.е. необходимого и достаточного в зависимости от теплового режима работы двигателя.

Поставленная задача достигается тем, что в смазочной системе двигателя внутреннего сгорания, содержащей масляную емкость, маслоприемник, масляный насос с маслопроводами и перепускным клапаном, теплообменник, масляный фильтр с перепускным клапаном, управляемый распределитель, имеющий выходы, систему охлаждения поршней, главную масляную магистраль и сопряжение кривошипно-шатунного механизма, распределитель снабжен термосиловым элементом, установленным с возможностью последовательного перекрытия выходов распределителя для управления потоками масла в системе в зависимости от его температуры, имеет первый и второй выходы и установлен в магистрали после масляного насоса, а теплообменник и система охлаждения поршней, снабженная управляемым запорным устройством, связанным механически или электрически с распределителем, размещены в отдельной магистрали, подключенной с одной стороны к второму выходу распределителя, а с другой стороны через теплообменник - к главной масляной магистрали или через теплообменник - к главной масляной магистрали и запорное устройство - к системе охлаждения поршней, а масляный насос выполнен с регулируемой подачей в соответствии с давлением масла в главной масляной магистрали, при этом распределитель посредством термосилового элемента имеет возможность пропускать масло из магистрали после масляного насоса на режимах пуска и прогрева двигателя через первый выход и фильтр в главную масляную магистраль, а на переходном и рабочем режимах - через второй выход, теплообменник и фильтр в главную масляную магистраль или через теплообменник в главную масляную магистраль и запорное устройство в систему охлаждения поршней.

Выполнение смазочной системы с термоуправляемым распределителем, позволяющим в зависимости от температуры масла плавно распределять потоки масла в смазочной системе, включение теплообменника в отдельную магистраль на пути масла в систему охлаждения поршней и соединение его с главной масляной магистралью перед фильтром и с запорным устройством перед форсунками охлаждения поршней, а также введение в систему масляного насоса с регулируемой подачей в соответствии с давлением масла в главной масляной магистрали, позволяет в зависимости от теплового режима двигателя (температуры масла) подавать оптимальное, т.е. необходимое и достаточное, количество охлажденного масла к потребителям в системе и двигателе.

Выполнение смазочной системы ДВС по предлагаемой схеме позволит:
уменьшить задержку поступления масла под давлением к сопряжениям двигателя и время его прогрева, т.к. масло проходит по возможно короткому пути;
уменьшить гидравлическое сопротивление системы в целом, исключив проход холодного (вязкого) масла через теплообменник и систему охлаждения поршней;
исключить из конструкции теплообменника перепускной клапан и из системы охлаждения поршней клапан (клапаны) регулирования давления масла перед форсунками;
подавать на поршни только охлажденное масло в нужный момент в необходимом количестве;
уменьшить энергопотребление смазочной системой, обеспечив необходимую и достаточную подачу масла к потребителям, повысить уровень надежности двигателя в целом.

На чертеже представлена схема предлагаемой системы.

Смазочная система включает в состав масляную емкость 1, маслоприемник 2, масляный насос 3 с маслопроводами и регулируемой подачей в соответствии с давлением масла в главной масляной магистрали, перепускной клапан 4, масляный канал 5, управляемый распределитель 6, содержащий термосиловой элемент 7, первый выход 8 распределителя 6, второй выход 9 распределителя 6, отдельную магистраль 10 подвода масла к теплообменнику 11, запорному устройству 12, магистрали 13, форсункам 14 охлаждения поршней, магистраль 15, магистраль 16 подвода масла к фильтру 17, фильтр 17, перепускной клапан 18 фильтра 17, главную масляную магистраль (ГММ) 19, сопряжение кривошипно-шатунного механизма (КШМ) 20. Отдельная магистраль подключена с одной стороны к второму выходу 9 распределителя 6, а с другой стороны через теплообменник 11 - к ГММ 19 или через теплообменник 11 - к ГММ 19 и запорное устройство 12 - к системе охлаждения поршней.

Смазочная система работает в следующем порядке.

Масло из емкости 1 через маслоприемник 2 забирается масляным насосом 3 и поступает к распределителю 6, часть масла из магистрали 5 через клапан 4 поступает на вход насоса 3. При пуске двигателя (или его работе с низкой температурой масла) через распределитель 6, его выход 8, магистраль 16, фильтр 17, масло поступает в ГММ 19 и далее к КШМ 20 с возможным перепуском части масла через клапан 18. При этом подача масла насосом в магистраль 5 будет изменяться в зависимости от требуемой величины давления масла в ГММ 19 на входе в КШМ 20. На режимах пуска и прогрева двигателя масло через выход 9 распределителя 6 в отдельную магистраль 10, теплообменник 11, магистраль 15, к запорному устройству 12 и в магистраль 13 системы охлаждения поршней не поступает, т. к. при этом выход магистрали 5 посредством термосилового элемента 7 в распределителе 6 соединен только с выходом 8 последнего.

После прогрева двигателя или при температуре масла больше 85...90^oC и дальнейшем ее росте термосиловой элемент 7 распределителя 6 постепенно начинает перепускать масло, соединяя магистраль 5 через выход 9 распределителя 6 с отдельной магистралью 10, через теплообменник 11, магистраль 15, магистраль 16, фильтр 17 в ГММ 19 и КШМ 20. При этом часть масла продолжает поступать через выход 8 распределителя 6 в магистраль 16 и далее. В запорное устройство 12 и магистраль 13 системы охлаждения поршней масло не поступает. Количество перепускаемого масла через теплообменник изменяется в зависимости от температуры масла. При температуре 110...115^oC происходит полное подключение выхода 9 к магистрали 5 и отключение выхода 8 распределителя 6, а также открытие запорного устройства 12, и масло, проходя через отдельную магистраль 10, теплообменник 11 поступает через магистрали 15, 16, фильтр 11 в ГММ 19 и КШМ 20, а также в магистраль 13 к форсункам 14 системы охлаждения поршней, охладив поршни, сливается в емкость 1. Конструкция форсунок обеспечивает подачу масла через них в полости поршней в достаточном количестве и под необходимым давлением. Подача масла насосом 3 на всех режимах работы двигателя такова, что в ГММ 19 на входе в КШМ 20 поддерживается постоянное требуемое давление масла.

Заявляемое техническое решение может быть использовано при создании новых и доводке известных конструкций форсированных автотракторных двигателей и позволит улучшить их экономические и экологические показатели, повысить надежность.

Система содержит масляную емкость, маслоприемник, масляный насос с регулируемой подачей в соответствии с давлением масла в главной масляной магистрали, теплообменник, масляный фильтр, управляемый распределитель, систему охлаждения поршней, главную масляную магистраль и сопряжение кривошипно-шатунного механизма. Распределитель снабжен термосиловым элементом для управления потоками масла в системе в зависимости от его температуры, имеет первый и второй выходы и установлен в магистрали после масляного насоса. Теплообменник и система охлаждения поршней, снабженная управляемым запорным устройством, связанным механически или электрически с распределителем, размещены в отдельной магистрали. Последняя подключена с одной стороны к второму выходу распределителя, а с другой стороны - через теплообменник к главной масляной магистрали или через теплообменник - к главной масляной магистрали и запорное устройство - к системе охлаждения поршней. Изобретение позволяет улучшить экономические и экологические показатели форсированных автотракторных двигателей, повысить их надежность. 1 ил.

Смазочная система двигателя внутреннего сгорания, содержащая масляную емкость, маслоприемник, масляный насос с маслопроводами и перепускным клапаном, теплообменник, масляный фильтр с перепускным клапаном, управляемый распределитель, имеющий выходы, систему охлаждения поршней, главную масляную магистраль и сопряжение кривошипно-шатунного механизма, отличающаяся тем, что распределитель снабжен термосиловым элементом, установленным с возможностью последовательного перекрытия выходов распределителя для управления потоками масла в системе в зависимости от его температуры, имеет первый и второй выходы и установлен в магистрали после масляного насоса, а теплообменник и система охлаждения поршней, снабженная управляемым запорным устройством, связанным механически или электрически с распределителем, размещены в отдельной магистрали, подключенной с одной стороны ко второму выходу распределителя, а с другой стороны через теплообменник - к главной масляной магистрали или через теплообменник - к главной масляной магистрали и запорное устройство - к системе охлаждения поршней, а масляный насос выполнен с регулируемой подачей в соответствии с давлением масла в главной масляной магистрали, при этом распределитель посредством термосилового элемента имеет возможность пропускать масло на режимах пуска и прогрева двигателя через первый выход и фильтр в главную масляную магистраль, а на переходном и рабочем режимах - через второй выход, теплообменник, фильтр в главную масляную магистраль или через теплообменник в главную масляную магистраль и запорное устройство в систему охлаждения поршней.