ТЕРМОРЕГУЛИРУЕМАЯ СИСТЕМА СМАЗКИ ДВС Российский патент 2004 года по МПК F01M5/00 

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в системах смазки ДВС.

Известны устройство (а.с. СССР 1346053, F 01 М 5/02, опубл. 1987), содержащее теплообменник, работающий на охлаждающей жидкости двигателя, или на отработавших газах, или от автономного электронагревателя, подключенный к ответвлению подающего трубопровода двигателя через циркулирующий насос, который включается при температуре масла ниже оптимальной; и устройство (а.с. СССР № 1229388, F 01 М 5/0, опубл. 1986), содержащее теплообменник, одна из секций которого размещена во внутреннем объеме топливного бака, а другая выполнена в виде каналов в стенках бака, причем секции подключены к напорному трубопроводу, снабженному перепускным клапаном, последний управляется термодатчиком через автоматический регулятор.

Недостатком первого устройства является то, что имеется возможность только подогрева моторного масла, а второго - только его охлаждения.

Известна система смазки ДВС (а.с. СССР № 1347588, F 01 М 5/00, опубл. 1984), содержащая маслозаборник из картера двигателя, масляный фильтр тонкой очистки, соединенный с масляным насосом через обратный клапан и гидромуфту. В системе масло через масляный радиатор прокачивается индивидуальным масляным насосом, приводимым в работу гидромуфтой. Количество масла, поступающего в гидромуфту, регулируется терморегулятором. При температуре масла ниже установленного предела масло в муфту не подается и насос отключается.

Недостатком данной системы смазки является то, что терморегулятор не позволяет поддерживать оптимальный гидродинамический режим работы смазочной системы во всем скоростном диапазоне работы двигателя, а также то, что наличие дополнительного насоса в смазочной системе будет приводить периодически к дополнительным затратам мощности на его привод.

Известна система смазки ДВС (патент РФ № 2125166, F 01 М 5/00, опубл. 1999), содержащая маслозаборник из картера двигателя, масляный фильтр тонкой очистки, соединенный с масляным насосом через обратный клапан и гидромуфту, а также клапан давления, гидроаккумулятор, необходимый для подачи, нагрева и охлаждения моторного масла, представляющий собой теплообменный аппарат, оребренная поверхность которого омывается отработавшими газами или воздухом, поступающим через исполнительный механизм, управляемый блоком сопротивлений в зависимости от частоты вращения коленчатого вала ДВС.

Недостатком этой системы является то, что для регулирования температуры моторного масла в системе смазки ДВС используется поверхностный теплообменный аппарат типа “труба в трубе”, который имеет определенную инерционность и при выполнении температурного регулирования (в зависимости от скоростного режима работы ДВС) требуемая температура достигается не мгновенно, а с некоторым запаздыванием, что сказывается на скорости регулирования температуры масла в системе смазки.

Известно устройство (a.c. СССР №1574847, F 01 М 5/00, опубл. 1990), включающее в себя теплообменник, масляно-жидкостный контур которого через насос сообщен с расширительным бачком и газожидкостным контуром, с двумя газовыми входами и выходами. Первый входной канал сообщен с выпускным коллектором, а у второго входного и выходного соответственно устанавливается электрический вентилятор и электромагнитный клапан, которые управляются термореле от датчика температуры масла и включается в электрическую цепь посредством замыкания левой или правой пары контактов переключателя при снятии или установке заглушки второго газового входа.

Недостатком является то, что устройство не обеспечивает автоматическое переключение вентилятора и электромагнитного клапана. Кроме того, система имеет газожидкостный контур с дополнительным насосом.

Наиболее близким аналогом (прототип) является система смазки ДВС (патент РФ №2149268, F 01 M 5/00, опубл. 2000), содержащая масляный картер, маслозаборник из картера, масляный насос, главную масляную магистраль, обратный клапан, электромагнитный клапан и теплообменник с регулируемой площадью поверхности теплообмена, в масляном контуре которого помещен механизм, состоящий из пружины, телескопического штока и поршня, образующий камеру, соединенную с выпускным коллектором двигателя через электромагнитный клапан, управляемый термореле от датчика температуры масла. В жидкостном контуре теплообменника (параллельно включенному в систему охлаждения двигателя посредством электромагнитных клапанов, управляемых термореле от датчика температуры охлаждающей жидкости) помещены трубки газового контура, сообщенные с воздухозаборником через обратный клапан, а с впускным и выпускным коллекторами - через электромагнитные клапаны, управляемые от датчика температуры масла.

Недостатком прототипа является сложность конструкции теплообменника с изменяемой площадью поверхности и его значительные габариты (длина), большое количество электромагнитных клапанов, управляющих работой системы смазки, а также других элементов, снижающих надежность работы системы.

Задачей изобретения является повышение эффективности и надежности работы смазочных систем.

Поставленная задача решается тем, что система смазки ДВС содержит масляный картер, маслозаборник из картера, масляный насос, обратный клапан, электромагнитный клапан, теплообменник с изменяемой поверхностью теплообмена, главную масляную магистраль, теплообменник выполнен змеевиковым, снабжен подвижной частью, а управление работой теплообменники осуществляется посредством соединенного с теплообменником гидроцилиндра, включающего поршень и шток, причем в зависимости от давления масла в системе смазки в гидроцилиндре происходит перемещение поршня, который через шток перемещает подвижную часть теплообменника, при этом система снабжена гидромуфтой, гидроаккумулятором и масляным фильтром.

Изобретение поясняется чертежом, где схематично показана система смазки двигателя.

Система смазки содержит масляный картер 1, в котором размещен маслозаборник 2, подсоединенный к всасывающему каналу масляного насоса 3, имеющего привод через гидромуфту 4 от шестерен распределительного механизма 5. Управление работой гидромуфты осуществляется от регулятора давления 6, расположенного в главной масляной магистрали (ГММ) 7. Кроме того, к масляному насосу 3 через обратный клапан 8 присоединен гидроаккумулятор 9, снижающий пульсацию масла в системе смазки и поддерживающий постоянное рабочее давление в ней. Включение системы смазки в работу осуществляется через электромагнитный клапан 10 посредством замка зажигания 11. Подача масла в ГММ 7 осуществляется через масляный фильтр 12 и клапан термостат 13, который направляет масло либо в ГММ, либо через гидравлический шланг 14 в “змеевиковый” теплообменник 15 с регулируемой площадью поверхности, состоящий из подвижной 16 и неподвижной 17 частей. Управление работой теплообменника 15 осуществляется гидроцилиндром 18.

Гидроцилиндр 18 включает в себя шток 19, поршень 20 и пружину 21.

Система смазки работает следующим образом. В момент пуска ДВС, а именно при включении зажигания открывается электромагнитный клапан 10 за счет подачи напряжения на его обмотку через замок зажигания 11. При этом моторное масло из масляного картера 1 посредством масляного насоса подается через обратный клапан 8 в гидроаккумулятор 9, а из гидроаккумулятора 9 через фильтр 12 к клапану-термостату 13, а далее в зависимости от температуры масла оно направляется в ГММ 7, обеспечивая тем самым предпусковую прокачку и смазку трущихся узлов и деталей двигателя.

При работе ДВС в условиях эксплуатации система автоматически осуществляет регулирование температуры моторного масла посредством клапана термостата 13 и “змеевикового” теплообменника 15 с изменяемой площадью поверхности.

Регулирование температуры, а следовательно, и улучшение температурно-динамических характеристик работы смазочной системы происходит следующим образом.

Если масло имеет температуру ниже рабочей температуры (80°С), оно подается через клапан термостат 13 в ГММ 7. Если масло имеет температуру больше 80°С, оно перепускается через гидравлический шланг 14 в “змеевиковый” теплообменник 15, а величина площади поверхности зависит от давления масла в системе смазки. При этом, если давление в ГММ 7 больше 0,2 МПа, то под действием этого давления в гидроцилиндре 18 происходит перемещение поршня 20, который через шток 19 перемещает подвижную часть 16 теплообменника 15 в неподвижную часть 17 и уменьшает тем самым площадь поверхности теплообмена до минимума.

Если же температура масла становится выше рабочей температуры, а давление масла в ГММ меньше 0,2 МПа, то в гидроцилиндре 18 давление масла уменьшается и под действием пружины 21, действующей на поршень 20, шток 19 гидроцилиндра 18 втягивается и увлекает за собой подвижную 16 часть теплообменника 15, извлекая его тем самым из неподвижной части 17 теплообменника 15 и увеличивая тем самым его площадь поверхности до максимума.

В момент остановки ДВС выходу масла к насосу 3 и в ГММ 7 препятствует обратный клапан 8 и электромагнитный клапан 10, которые в этот момент закрыты.

Регулирование подачи масла в системе смазки осуществляется следующим образом. При увеличении частоты вращения коленчатого вала гидроаккумулятор 9 заполняется маслом, подаваемым масляным насосом 3, и по мере достижения давления выше 0,4 МПа регулятор давления 6 выключает гидромуфту 4, тем самым отключая масляный насос 3 от привода коленчатого вала. В результате этого гидроаккумулятор 9 будет разряжаться в смазочную систему ДВС, сохраняя постоянную подачу масла в смазочной системе ДВС и уменьшая величину механических потерь двигателя на привод масляного насоса, а также улучшая работу масляного фильтра и качественную очистку моторного масла.

При снижении давления в системе смазки меньше 0,2 МПа клапан давления включает гидромуфту 4 и через нее подключает в работу масляный насос 3, посредством которого производится одновременная подзарядка гидроаккумулятора 9 и подача масла в систему смазки.

Система смазки имеет масляный картер, в котором размещен маслозаборник, подсоединенный к масляному насосу, имеющему привод через гидромуфту от шестерен распределительного механизма. Управление работой гидромуфты осуществляется от регулятора давления, расположенного в главной масляной магистрали. Кроме того, система смазки содержит обратный клапан, гидроаккумулятор, масляный фильтр и клапан-термостат, направляющий масло либо в главную масляную магистраль, либо через гидравлический шланг в теплообменник, который представляет собой змеевиковый теплообменный аппарат с изменяемой площадью поверхности, управление работой которого осуществляется посредством гидроцилиндра, соединенного через шток с теплообменником, обеспечивающим изменение площади поверхности теплообменника за счет перемещения его подвижной части относительно неподвижной посредством гидроцилиндра в зависимости от давления масла в системе смазки. 1 ил.

Система смазки двигателя внутреннего сгорания, содержащая масляный картер, маслозаборник из картера, масляный насос, обратный клапан, электромагнитный клапан, теплообменник с изменяемой площадью поверхности, главную масляную магистраль, отличающаяся тем, что теплообменник выполнен змеевиковым, снабжен подвижной частью, а управление работой теплообменника осуществляется посредством соединенного с теплообменником гидроцилиндра, включающего поршень и шток, причем в зависимости от давления масла в системе смазки в гидроцилиндре происходит перемещение поршня, который через шток перемещает подвижную часть теплообменника, при этом система снабжена гидромуфтой, гидроаккумулятором и масляным фильтром.