СПОСОБ СМАЗКИ ТРУЩИХСЯ ПАР В ДВИГАТЕЛЯХ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ Российский патент 2016 года по МПК F01M9/02 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к способам и устройствам для обеспечения явления избирательного переноса меди из твердого раствора медного сплава на сталь и обратного переноса со стали на медный сплав в смазочной системе двигателя внутреннего сгорания.

Известен способ смазки трущихся пар в двигателях внутреннего сгорания (см. К.С. Шестопалов, С.Ф. Демиховский. Легковые автомобили. Екатеринбург: ИПП «УРАЛЬСКИЙ РАБОЧИЙ», 1993, с.53-55), заключающийся в подводе к трущимся деталям достаточно большого количества масла шестеренчатым насосом из картера через сетчатый фильтр, полнопоточный масляный фильтр, клапаны, главную магистраль, каналы подвода к коренным и шатунным подшипникам, каналы подачи масла к механизму газораспределения, необходимого для уменьшения трения за счет создания масляной пленки между сопряженными деталями, охлаждения их поверхностей, удаления частиц металла, образующихся вследствие износа, и защиты деталей от коррозии.

Недостатками способа являются низкий ресурс работы двигателей из-за повышенного износа трущихся пар, а также то, что с повышением износа повышается уровень шума, загрязнение воздуха и т.д.

Известен способ смазки трущихся пар (см. Балабанов В.И., Беклемышев В.И., Махонин И.И. Трение, износ, смазка и самоорганизация в машинах. М.: Изумруд, 2004, с.109-110), включающий перемещение под давлением по медным трубкам охлаждения конденсатора, через фильтр, дроссель, испаритель при помощи компрессора из приемной емкости в зону трения маслофреоновой смеси, растворение маслофреоновой смесью медных трубок, которые находятся на удалении от зоны трения, и последующий перенос растворенных ионов меди на сталь в зоне трения, приводящих к образованию сервовитной пленки, и обратный перенос со стали на медный сплав, сопровождающийся уменьшением коэффициента трения до жидкостного и приводящий к значительному снижению износа пары трения.

Однако недостатком данного способа являются низкие функциональные возможности способа, заключающиеся в использовании явления избирательного переноса только в бытовом холодильнике.

Известны также следующие способы смазки:

- способ (см. Балабанов В.И., Беклемышев В.И., Махонин И.И. Трение, износ, смазка и самоорганизация в машинах. М.: Изумруд, 2004, с.124-125, а также см. Балабанов В.И., Ищенко С.А., Беклемышев В.И. Триботехнология в техническом сервисе машин. Теория и практика эффективной эксплуатации и ремонта машин. М.: Изумруд, 2005, с.101-109), заключающийся в том, что в моторные масла указанной выше смазочной системы добавляются ремонто-восстановительные смеси в виде металлоплакирующих композиций, такие как Actex S.A., Metalyz 6, 8 и др., содержащие ультрадисперсные порошки меди, хрома, алюминия, олова, цинка и т.д.;

- способ смазки трущихся пар в двигателях внутреннего сгорания (см. Балабанов В.И., Ищенко С.А., Беклемышев В.И. Триботехнология в техническом сервисе машин. Теория и практика эффективной эксплуатации и ремонта машин. М.: Изумруд, 2005, с.101-156), заключающийся в том, что в моторные масла смазочной системы добавляются ионные полностью маслорастворимые соли пластичных металлов (медь, олово и др.) и органические кислоты или синтетические композиции, например МКФ-18У, СУРМ, Fenom, Enerdgyrelease и др.

Недостатком данных способов является то, что порошковые композиции могут забивать каналы основной масляной магистрали, а также дороговизна металлоплакирующих материалов с ионными композициями присадок, необходимость выполнения вручную операций добавления путем встряхивания тубы и выливания содержимого в маслозаливную горловину, смены масла и фильтра и т.д. или введения добавки непосредственно в камеру сгорания, а также низкая эффективность явления безызносности, в том числе и опасность для окружающей среды (серая слизь и т.д.).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому экономическому эффекту является «Способ обогащения масла системы смазки двигателя внутреннего сгорания легирующими элементами цветных металлов…» (см. патент РФ №2390640, МПК F01M 9/02, БИ №15, от 27.05.2009), включающий воздействие масла на коррозионно растворяемую в ней поверхность детали из цветного металла, содержащего медь и цинк, причем деталь выполняют в виде латунной трубки системы охлаждения, введенной в картер, а также на поверхность детали (электрода) из цветного металла, изолированной от корпуса, который включают в электрическую цепь двигателя в качестве анода.

Недостатком данного способа является следующее низкая эффективность коррозионного растворения маслом поверхности детали: в первом варианте из-за недостаточной площади ее поверхности или длины латунной трубки, а в другом варианте из-за низкого напряжения электрической цепи двигателя. В результате и в первом, и во втором случае не обеспечивается устойчивое образование ионов в том количестве, чтобы был осуществлен эффект безызносности. В связи с чем ресурс работы двигателей низкий из-за повышенного износа трущихся пар, а также то, что с повышением износа повышается уровень шума, загрязнение воздуха и т.д.

Техническим результатом является повышение эффективности растворения маслом поверхности коррозионно растворяемой детали в количестве, обеспечивающем действенное осуществление явления безызносности в двигателях внутреннего сгорания, увеличение ресурса двигателей внутреннего сгорания и повышение безопасности окружающей среды.

Технический результат достигается тем, что в способе смазки трущихся пар в двигателях внутреннего сгорания, включающем обогащение масла системы смазки легирующими элементами цветного металла, содержащего медь и цинк, путем коррозионного растворения поверхности омываемой маслом трубки и поверхности электрода из цветного металла, который размещают в сливной пробке нижней части поддона, изолируют от корпуса и включают в электрическую цепь в качестве анода, согласно изобретению трубку размещают в каналах подачи масла к механизму газораспределения и в канале главной магистрали с возможностью сообщения с подводами к коренным подшипникам, а в полнопоточном масляном фильтре размещают изолированный от корпуса дополнительный электрод, являющийся анодом, который совместно с первым подключают в электрическую цепь двигателя через преобразователь, вырабатывающий импульсы амплитудой 300-500 В, причем материал дополнительного электрода детали содержит кроме меди и цинка олово и свинец, а в устройстве для обеспечения способа смазки трущихся пар, в двигателе внутреннего сгорания, содержащем встроенные в систему смазки латунную трубку и размещенный в сливной пробке поддона картера изолированный от корпуса электрод из цветного металла, подключенный к электрической цепи двигателя в качестве анода, согласно изобретению латунная трубка выполнена из двух частей, одна из которых запрессована в магистральный канал и имеет отверстия, совпадающие с каналами подвода масла к коренным и шатунным подшипникам, а другая - в каналы подачи масла механизму газораспределения, а также имеется дополнительный изолированный от корпуса электрод, размещенный в полнопоточном масляном фильтре, который совместно с первым подключен параллельно к преобразователю напряжения, включенному в электрическую цепь двигателя и состоящему из катушки индуктивности с высокой добротностью, транзистора и электронного прерывателя, к которым параллельно подключен через высокочастотный диод высокочастотный конденсатор, причем в качестве дополнительного электрода в полнопоточном масляном фильтре использован трубчатый перфорированный каркас бумажного фильтра, изготовленный из комбинированного материала, содержащего кроме меди и цинка также олово и свинец.

Новизна заявляемого технического решения состоит в том, что не только в поддоне картера происходит поступление в масло противоизносных и противозадирных присадок меди и цинка вследствие растворения деталей из цветных металлов, но и в полнопоточном масляном фильтре и в каналах главной магистрали и подачи масла в механизм газораспределения, а также в том, что для генерирования в масло ионов меди, цинка и олова, особенно на выходе из полнопоточного масляного фильтра, используется преобразователь напряжения, вырабатывающий импульсы амплитудой 300-500 В, причем материал дополнительного электрода (анода) содержит кроме меди и цинка олово и свинец.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на Фиг. 1 представлена система смазки двигателя внутреннего сгорания; на Фиг. 2 - электрическая схема преобразователя.

Способ смазки трущихся пар в двигателях внутреннего сгорания осуществляется следующим образом.

Для обогащения масла системы смазки легирующими элементами цветного металла, содержащего медь и цинк, путем коррозионного растворения поверхности омываемой маслом трубки и поверхности электрода, трубку размещают в каналах подачи масла к механизму газораспределения и в канале главной магистрали с возможностью сообщения с подводами к коренным подшипникам, а в полнопоточном масляном фильтре размещают изолированный от корпуса дополнительный электрод, служащий анодом, который совместно с первым подключают в электрическую цепь двигателя, через преобразователь, вырабатывающий импульсы амплитудой 300-500 В, причем материал дополнительной детали содержит кроме меди и цинка олово и свинец.

Для обеспечения предложенного способа смазки трущихся пар двигателя внутреннего сгорания используют устройство (Фиг. 1), содержащее поддон картера 1 с моторным маслом, в котором расположен сетчатый фильтр 2, сообщенный с шестеренчатым насосом 3, полнопоточный масляный фильтр 4, перепускные клапаны 5, канал главной магистрали 6, каналы 7 подвода к коренным и шатунным подшипникам, каналы 8 и 9 подачи масла к механизму газораспределения 10, имеющему оси коромысел 11, распредвал 12, коромысло привода клапана 13. Устройство также содержит латунную трубку, выполненную из 2-х частей. Первая часть 14 трубки запрессована в магистральный канал 6 и имеет отверстия, совпадающие с каналами 7 подвода масла к коренным и шатунным подшипникам. Вторая часть 15 и 16 трубки запрессована в каналы 8 и 9 подачи масла механизму газораспределения 10. В устройстве имеется электрод 17, размещенный в сливной пробке 18 поддона картера 1, через изолятор 19, и дополнительный электрод 20, размещенный в полнопоточном масляном фильтре 4. При этом дополнительный электрод 20 изолирован от корпуса через изоляторы 21 и подключен через уплотнительную пробку 22 проводом 23 к преобразователю напряжения 24, к которому проводом 25 подсоединен параллельно электрод 17. В схеме преобразователя напряжения 24 (Фиг. 2) имеется катушка индуктивности 26 с высокой добротностью, высокочастотный диод 27, высокочастотный конденсатор 28, транзистор 29 и электронный прерыватель (блок управления транзистором) 30. При этом высокочастотный конденсатор 28 подсоединен к транзистору 29 и электронному прерывателю 30 параллельно через высокочастотный диод 27. При этом в качестве транзистора 29 рекомендуем приборы типа IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) - транзисторы, у которых время включения 0,2-0,4 мкс, а время выключения 0,2-1,5 мкс, коммутируемые напряжения (http://electricalschool.info/spravochnik/poleznoe/778-igbt-tranzistory.html) достигают 3,5 кВ, а токи 1200 А. Преобразователь напряжения 24 подключен к цепи электропитания двигателя. Электродом 20 в полнопоточном масляном фильтре 4 является трубчатый перфорированный каркас бумажного фильтра, изготовленный из комбинированного материала, содержащего кроме меди и цинка также олово и свинец.

Устройство работает следующим образом.

При помощи шестеренчатого насоса 3 из картера 1 через сетчатый фильтр 2, полнопоточный масляный фильтр 4, перепускные клапаны 5, главную магистраль 6, каналы 7 подвода к коренным подшипникам и шатунным подшипникам, каналы 8 и 9 подачи к механизму газораспределения 10, имеющему оси коромысел 11, распредвал 12, коромысло привода клапана 13, во время работы двигателя осуществляется подвод достаточно большого количества масла. Преобразователь напряжения 24 при помощи электронного прерывателя 30, управляемого IGBT-транзистором 29, посредством катушки индуктивности 26, высокочастотного диода 27 и высокочастотного конденсатора 28 вырабатывает импульсы амплитудой 300-500 В. В результате электрод 20 под воздействием импульсов генерирует в масло ионы меди, цинка, олова и свинца, особенно на выходе из полнопоточного масляного фильтра 4. Далее масло, перемещаясь по частям 14, 15, 16 трубки, дополнительно воздействует на коррозионно растворяемую в ней внутреннюю поверхность данных частей латунной трубки, обогащаясь дополнительно ионами меди и цинка. Электрод 17 в поддоне картера 1 аналогично электроду 20 насыщает там масло ионами меди и цинка. В результате появляется возможность создания самонастраивающихся подвижных систем при избирательном переносе в смазочной системе двигателя внутреннего сгорания ионов меди из твердого раствора медного сплава электрода на сталь трущихся пар и обратного переноса со стали на медный сплав.

Использование изобретения позволит повысить эффективность генерирования ионов меди и др. компонентов в масло, а также износостойкость трущихся пар двигателя внутреннего сгорания и долговечность двигателя и снизить затраты на ремонт и обслуживание.

Изобретение относится к системе смазки двигателя внутреннего сгорания. Способ смазки трущихся пар, включающий обогащение масла легирующими элементами цветного металла, содержащего медь и цинк, путем коррозионного растворения поверхности омываемой маслом трубки и поверхности электрода из цветного металла, который размещают в сливной пробке нижней части поддона, изолируют от корпуса и включают в электрическую цепь в качестве анода, при этом трубку размещают в каналах подачи масла к механизму газораспределения и в канале главной магистрали с возможностью сообщения с подводами к коренным подшипникам, а в полнопоточном масляном фильтре размещают изолированный от корпуса дополнительный электрод, являющийся анодом, который совместно с первым подключают в электрическую цепь двигателя через преобразователь, вырабатывающий импульсы амплитудой 300-500 В, причем материал дополнительного электрода детали содержит кроме меди и цинка олово и свинец. Устройство для реализации способа содержит встроенные в систему смазки латунную трубку и размещенный в сливной пробке поддона картера изолированный от корпуса электрод из цветного металла, подключенный к электрической цепи двигателя в качестве анода, причем латунная трубка выполнена из двух частей, одна из которых запрессована в магистральный канал и имеет отверстия, совпадающие с каналами подвода масла к коренным и шатунным подшипникам, а другая - в каналы подачи масла механизму газораспределения, дополнительный изолированный от корпуса электрод размещен в полнопоточном масляном фильтре, который совместно с первым подключены параллельно к преобразователю напряжения, включенному в электрическую цепь двигателя и состоящему из катушки индуктивности с высокой добротностью, транзистора и электронного прерывателя, к которым параллельно подключен через высокочастотный диод высокочастотный конденсатор, причем в качестве дополнительного электрода в полнопоточном масляном фильтре использован трубчатый перфорированный каркас бумажного фильтра, изготовленный из комбинированного материала, содержащего кроме меди и цинка также олово и свинец. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ смазки трущихся пар в двигателях внутреннего сгорания, включающий обогащение масла системы смазки легирующими элементами цветного металла, содержащего медь и цинк, путем коррозионного растворения поверхности омываемой маслом трубки и поверхности электрода из цветного металла, который размещают в сливной пробке нижней части поддона, изолируют от корпуса и включают в электрическую цепь в качестве анода, отличающийся тем, что трубку размещают в каналах подачи масла к механизму газораспределения и в канале главной магистрали с возможностью сообщения с подводами к коренным подшипникам, а в полнопоточном масляном фильтре размещают изолированный от корпуса дополнительный электрод являющийся анодом, который совместно с первым подключают в электрическую цепь двигателя через преобразователь, вырабатывающий импульсы амплитудой 300-500 В, причем материал дополнительного электрода детали содержит кроме меди и цинка олово и свинец.

2. Устройство для обеспечения способа смазки трущихся пар, в двигателе внутреннего сгорания, содержащее встроенные в систему смазки латунную трубку и размещенный в сливной пробке поддона картера изолированный от корпуса электрод из цветного металла, подключенный к электрической цепи двигателя в качестве анода, отличающееся тем, что латунная трубка выполнена из двух частей, одна из которых запрессована в магистральный канал и имеет отверстия, совпадающие с каналами подвода масла к коренным и шатунным подшипникам, а другая - в каналы подачи масла механизму газораспределения, а также имеется дополнительный изолированный от корпуса электрод, размещенный в полнопоточном масляном фильтре, который совместно с первым подключен параллельно к преобразователю напряжения, включенному в электрическую цепь двигателя и состоящему из катушки индуктивности с высокой добротностью, транзистора и электронного прерывателя, к которым параллельно подключен через высокочастотный диод высокочастотный конденсатор, причем в качестве дополнительного электрода в полнопоточном масляном фильтре использован трубчатый перфорированный каркас бумажного фильтра, изготовленный из комбинированного материала, содержащего кроме меди и цинка также олово и свинец.