УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДПУСКОВОЙ ПОДАЧИ МАСЛА В СИСТЕМУ СМАЗКИ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2002 года по МПК F01M5/02 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано при изготовлении двигателей внутреннего сгорания (ДВС), а также других типов поршневых и роторных машин, опоры скольжения которых смазываются под давлением смазочными жидкостями.

Известна конструкция теплового аккумулятора [1], имеющего форму цилиндра и содержащего во внутренней полости пакеты мембран, изготовленных из меди, зазоры между которыми заполнены теплоносителем (гидроокисью бария), который при температуре 78^oС плавится, поглощая большое количество теплоты. После остановки ДВС теплоноситель остается в расплавленном состоянии в течение недели при температуре окружающей среды до -20^oС. Перед пуском холодного ДВС включается прокачка насосом с автономным электроприводом жидкости их системы охлаждения через тепловой аккумулятор, в процессе чего жидкость и ДВС быстро разогреваются до рабочей температуры. Предпусковой разогрев ДВС от теплового аккумулятора способствует существенному снижению расхода топлива и токсичности выбросов. Теплоту от аккумулятора можно использовать также для обогрева салона автомобиля.

Анализ конструкции показывает, что тепловой аккумулятор используется только для разогрева охлаждающей жидкости в системе охлаждения и не решает задачи предпускового разогрева масла в системе смазки и обеспечения его подачи к подшипникам двигателя в период запуска.

Известно устройство для предпусковой подачи масла [2], обеспечивающее подачу под давлением подогретого масла в систему смазки. Устройство представляет собой аккумулятор давления, соединенный с системой смазки через управляющий клапан. Аккумулятор имеет двойные стенки с вакуумным промежутком между ними и подогреватель. При работающем ДВС аккумулятор заполняется маслом, а перед пуском отдает масло в систему.

Анализ устройства показывает, что оно не может эффективно работать при длительных остановках двигателя в условиях пониженных температур, так как в этом случае требуется при каждом пуске включение подогревателя, что приводит к дополнительному расходу энергии и снижению экономичности. Следует также отметить, что уровень давления зарядки аккумулятора в описанном устройстве ограничен давлением в системе смазки при номинальных режимах, что значительно ниже, чем в процессе разгона непосредственно после пуска двигателя. Кроме того, устройство не обеспечивает зарядку аккумулятора при первичном пуске двигателя.

Цель изобретения - создать устройство, подключаемое к смазочной системе двигателя внутреннего сгорания, для предпусковой подачи под давлением подогретого масла к подшипникам скольжения ДВС, для предотвращения пусковых износов и обеспечивающее запуск двигателя в холодных условиях при минимальных энергетических затратах.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для предпусковой подачи масла в систему смазки двигателя внутреннего сгорания, содержащем цилиндрический корпус с двойными стенками и вакуумным промежутком между ними, узел подогрева масла, расположенные в корпусе поршень с пружиной и электроконтактный датчик положения, управляющий клапан, соединяющий подпоршневое пространство в корпусе с системой смазки двигателя, согласно изобретению корпус снабжен расположенной внутри цилиндра третьей стенкой, образующей с одной стороны внутреннюю полость, в которой размещены вышеупомянутые поршень с пружиной и электроконтактный датчик и которая соединена через указанный управляющий клапан с системой смазки двигателя, а с другой стороны - полость, заполненную теплоносителем, в которой размещен радиатор с маслом, соединенный через второй управляющий клапан и термореле с системой смазки двигателя.

В качестве теплоносителя могут быть использованы октаногидрат гидроксида бария (Ва(OH)₂•8H₂О)) или щелочи NaOH, ВаОН.

Радиатор может быть выполнен в виде спиралевидной трубки или в виде ячеистой структуры с изогнутыми или прямыми трубками.

В отличии от существующих конструкций изобретение основано на соединении в одном корпусе гидравлического и теплового аккумуляторов в единую систему - теплогидроаккумулятор, осуществляющего подачу подогретого масла через систему смазки двигателя к подшипникам после длительной стоянки и в условиях низких температур без подключения дополнительных внешних источников энергии для подогрева и прокачки масла. Наличие трех стенок в цилиндре позволяет надежно изолировать теплоноситель от окружающей среды и одновременно максимально приблизить его к рабочему телу - маслу. Размещение радиатора, по которому циркулирует масло непосредственно в теплоаккумулирующем веществе, и применение управляющего клапана и термореле позволяет эффективно осуществлять его зарядку при повышении температуры масла выше температуры плавления теплоносителя (для октаногидрата гидроксида бария эта температура равна 85^oС) и одновременно предохраняет основной объем масла в системе смазки от перегрева во время работы двигателя.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где дан общий вид предлагаемого теплогидроаккумулятора. Теплогидроаккумулятор состоит из цилиндра 1 с тремя стенками, внутренняя полость которого содержит поршень 2 с пружиной 3 и электроконтактным датчиком положения поршня 4, между наружной 5 и средней 6 стенками для теплоизоляции создается вакуум, в зазоре между средней 6 и внутренней 7 стенками, заполненном теплоносителем 8, размещается спиральная трубка 9, которая соединена с системой смазки двигателя через один из управляющих клапанов 10, также как и внутренняя полость 11 цилиндра через другой управляющий клапан 12.

Устройство работает следующим образом. Непосредственно перед запуском двигателя управляющий клапан 12 с помощью электрического сигнала переводится в крайнее правое положение и устройство (гидроаккумулятор) разряжается, обеспечивая подачу подогретого масла под давлением к подшипникам скольжения, исключая их работу в режиме масляного голодания. После запуска двигателя масло в смазочную систему поступает от основного масляного насоса и происходит зарядка гидроаккумулятора. Его поршень 2 поднимается до предельного значения, после чего срабатывает контактный датчик 4 и клапан 12 переходит в нейтральное положение, что позволяет производить зарядку гидроаккумулятора непосредственно после запуска двигателя, в период наибольших давлений в системе смазки.

При повышении температуры масла в системе смазки выше температуры плавления теплоносителя 8 срабатывает термореле 13 и открывается управляющий клапан 10. Горячее масло прокачивается через радиатор, например спиральную трубку теплоаккумулятора. Теплоноситель плавится и через определенное время клапан 10 возвращается в исходное положение. В заряженном таким образом теплогидроаккумуляторе теплоноситель сохраняется в расплавленном состоянии в течение нескольких дней при отрицательной температуре окружающей среды.

Перед первым пуском двигателя после длительной остановки управляющий клапан 12 переводится в крайнее левое положение и производится зарядка аккумулятора маслом от вспомогательного ручного насоса, либо от насоса с электроприводом. По окончании зарядки поршень поднимается в цилиндре 1 в крайнее верхнее положение, срабатывает электроконтактный датчик положения 4, управляющий клапан 12 возвращается в нейтральное положение.

При последующих пусках после подачи на клапан 12 сигнала, переводящего его в крайнее правое положение, в систему смазки поступает подогретое масло под давлением. Подзарядка и гидравлической, и тепловой части теплогидроаккумулятора производится автоматически.

Эффективность работы устройства, с точки зрения обеспечения наилучшей работоспособности подшипников скольжения коленчатого вала при запуске, обеспечивается способом подключения устройства к главной масляной магистрали: в непосредственной близости от наиболее нагруженного подшипника коленчатого вала.

Источники информации
1. Тепловой аккумулятор. Latent warmespeicher fur kaltstarbesserung von kraftfahrzeugen / Schatz D // Brennst-Warme-Kraft -1991-43, 6.-s.333-337,340.

2. Устройство для предпусковой подачи масла. Heated and insulated2pre-lubrication device for an engine: пат. 5460097 США, MKU F 01 M 5102/ Nekola Frank; Robert R. Pisano.- S 311257. Заявл. 23.9.94. Опубл. 24.10.95. Приор. 123/196.

В основу изобретения положена техническая задача создания устройства для предпусковой подачи масла к подшипникам скольжения ДВС, обеспечивающего запуск двигателя в холодных условиях при минимальных энергетических затратах и предотвращающего пусковые износы. Эта задача решается использованием устройства, состоящего из цилиндра с тремя стенками, внутренняя полость которого содержит поршень с пружиной и электроконтактным датчиком положения, между наружной и средней стенками для теплоизоляции создается вакуум, в зазоре между средней и внутренней стенками, заполненном теплоносителем (например, октаногидратом гидроксида бария (Ва (ОН)₂•8Н₂О)), и размещается спиральная трубка, которая соединена с системой смазки через один из управляющих клапанов, так же как и внутренняя полость цилиндра - через другой управляющий клапан. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для предпусковой подачи масла в систему смазки двигателя внутреннего сгорания, содержащее цилиндрический корпус с двойными стенками и вакуумным промежутком между ними, узел подогрева масла, расположенные в корпусе поршень с пружиной и электроконтактный датчик положения, управляющий клапан, соединяющий подпоршневое пространство в корпусе с системой смазки двигателя, отличающееся тем, что корпус снабжен расположенной внутри цилиндра третьей стенкой, образующей с одной стороны внутреннюю полость, в которой размещены вышеупомянутые поршень с пружиной и электроконтактный датчик и которая соединена через указанный управляющий клапан с системой смазки двигателя, а с другой стороны - полость, заполненную теплоносителем, в которой размещен радиатор с маслом, соединенный через второй управляющий клапан и термореле с системой смазки двигателя. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве теплоносителя использован октаногидрат гидроксида бария (Ва(ОН)₂•8Н₂O). 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве теплоносителя использован ВаОН. 4. Устройство по пп. 1 и 2 или 1 и 3, отличающееся тем, что радиатор выполнен в виде спиралевидной трубки. 5. Устройство по пп. 1 и 2 или 1 и 3, отличающееся тем, что радиатор выполнен в виде ячеистой структуры с прямыми трубками.