Система смазки двигателя внутреннего сгорания с сухим картером

Система смазки двигателя внутреннего сгорания с сухим картером

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к конструкции систем смазки двигателей с сухим картером.

Из уровня техники известна система смазки двигателя с сухим картером (патент на изобретение №2017983, кл. F01M 11/00), состоящая из масляного бака, откачивающего насоса, нагнетательного насоса и соединительных трубопроводов.

Недостатком такой системы является отсутствие масляного холодильника, вследствие чего температура масла может колебаться в довольно широких пределах. Неконтролируемое повышение температуры может привести к перегреву пар трения. Переохлаждение масла так е отрицательно сказывается на смазке трущихся пар и параметрах двигателя.

Также из уровня техники известна система смазки двигателя внутреннего сгорания с сухим картером (Двигатели внутреннего сгорания. Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей. Из-д. 4. Под ред. А.С. Орлина и М.Г. Круглова. М., Машиностроение, 1990 г., с. 168-170, рис. 132), содержащая масляный бак, откачивающий насос, входы секций которого сообщены с маслозаборниками картера двигателя, а выходы - с теплообменником, нагнетательный масляный насос, вход которого сообщен с масляным баком, а выход - с главной магистралью двигателя, масляный теплообменник, выход которого сообщен с масляным баком. Особенностью системы является то, что откачивающий маслонасос имеет по меньшей мере 2-кратную производительность по отношению к нагнетающему. В результате этого в теплообменник подается масляно-газовая смесь нестабильного состава со средним объемным соотношением масла и газа ориентировочно 1:1.

Рассматриваемая система лишена отмеченного недостатка. Наличие в системе масляного теплообменника позволяет регулировать температуру масла, поддерживая ее на заданном уровне.

Однако рассматриваемой системе присущ ряд недостатков:

1. Низкая эффективность теплообменника, поскольку та часть внутренней поверхности теплообменника, которая в текущий момент времени соприкасается с газом, не участвует в теплообмене.

2. Существует вероятность сохранения пузырьков газа в охлажденном масле с дальнейшим попаданием этих пузырьков в нагнетающий маслонасос, что негативно отражается на смазке пар трения в ДВС.

3. Неконтролируемые поступления газа в теплообменник приводят к колебаниям температуры масла на выходе из него, а следовательно, колебаниям температуры масла в баке и на входе в двигатель. Этот недостаток системы имеет существенное значение при теплобалансных испытаниях двигателя, при которых колебания температуры масла на входе или выходе из двигателя являются недопустимыми.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в улучшении охлаждения масла и стабилизации потока масла и его температуры на входе в двигатель и, как следствие, повышении эффективности системы смазки двигателя внутреннего сгорания с сухим картером.

Указанный технический результат достигается за счет того, система смазки двигателя внутреннего сгорания с сухим картером, содержащая масляный бак, откачивающий насос, входы секций которого сообщены с маслозаборниками картера двигателя, нагнетательный масляный насос, вход которого сообщен с масляным баком, а выход - с главной магистралью двигателя, масляный теплообменник, выход которого сообщен с масляным баком, и дренажную трубу, соединяющую масляный бак с картером, согласно изобретению содержит дополнительный масляный насос, а масляный бак состоит их двух секций, сообщенных между собой с возможностью свободного перелива избытка масла из одной секции в другую, выход из откачивающего масляного насоса и вход в дополнительный масляный насос сообщены с первой секцией масляного бака, выход из масляного теплообменника и вход в нагнетательный масляный насос сообщены со второй секцией масляного бака, а выход из дополнительного масляного насоса сообщен с входом в теплообменник.

При этом секции масляного бака могут быть образованы посредством перегородки, частично перекрывающей поперечное сечение масляного бака, и сообщаться между собой посредством зазора между упомянутой перегородкой и верхней стенкой масляного бака.

Также секции масляного бака могут быть сообщены одна с другой посредством патрубка с сечением, достаточным для свободного перелива избытка масла.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 изображена система смазки двигателя внутреннего сгорания с сухим картером; на фиг. 2 и 3 изображен масляный бак, выполненный в виде отдельных емкостей, сообщенных одна с другой посредством патрубка с сечением, достаточным для свободного перелива избытка масла. При этом фиг. 2 соответствует случаю, когда в правой полости В масляного бака появляется избыток масла, а на фиг. 3 - случаю, когда избыток масла появляется в полости А. Так, на фиг. 1 система смазки содержит масляный бак 1, состоящий из двух секций А и В, откачивающий масляный насос 2, содержащий по меньшей мере две секции, нагнетательный масляный насос 3, масляный теплообменник 4 и дополнительный масляный насос 5.

При этом входы 2.1 и 2.2 секций откачивающего масляного насоса 2 сообщены с маслозаборниками картера 6 двигателя внутреннего сгорания, а выходы 2.3 и 2.4 - с первой секцией А масляного бака 1. Вход 5.1 в дополнительный масляный насос 5 сообщен с первой секцией А масляного бака 1, а выход 5.2 - с масляным теплообменником 4. Выход 4.1 из масляного теплообменника 4 сообщен со второй полостью В бака 1. Со второй секцией В масляного бака 1 сообщен вход 3.1 в нагнетательный масляный насос 3. Выход 3.2 из нагнетательного масляного насоса 3 сообщен с главной масляной магистралью 7 двигателя. Кроме того, масляный бак 1 сообщен с полостью картера 6 дренажной трубой 8. На масляном баке 1 имеется заливная горловина 9. В масляном баке выполнена перегородка 10, частично перекрывающая его поперечное сечение.

Первая секция А и вторая секция В масляного бака 1 могут быть сообщены друг с другом посредством перегородки, частично перекрывающей поперечное сечение масляного бака 1, либо посредством патрубка с сечением, достаточным для свободного перелива избытка масла.

Прочие элементы системы смазки: фильтры, клапаны различного назначения, манометры и пр., а также подключение трубопроводов к масляному баку 1 на фиг. 2 и 3 условно не показаны.

Система смазки двигателя внутреннего сгорания с сухим картером работает следующим образом.

Нагнетательный масляный насос 3 забирает масло из второй секции В масляного бака 1 и подает его в главную магистраль 7 двигателя внутреннего сгорания для смазки пар трения.

Масло, стекающее с пар трения, собирается в углублениях картера 6 двигателя, откуда забирается секциями откачивающего масляного насоса 2 и направляется в первую секцию А масляного бака 1. Поскольку производительность откачивающего масляного насоса 2 существенно больше производительности нагнетающего масляного насоса 3, то одновременно с полной откачкой масла из картера 6 двигателя откачивающий масляный насос 2 дополнительно забирает примерно такой же объем картерных газов, и образовавшаяся газомасляная смесь, интенсивно перемешанная в откачивающем масляном насосе 2, подается в первую секцию А масляного бака 1. В этой секции масляного бака 1 происходит основное отделение газа от масла и масло дополнительным масляным насосом 5 из нижней части первой секции А масляного бака 1 подается в масляный теплообменник 4. При этом отделившиеся картерные газы возвращаются в картер 6 по дренажной трубе 8.

Низкое содержание газа в масле обеспечивает стабильное течение масла в каналах масляного теплообменника 4, стабильный процесс теплообмена и стабильную температуру охлажденного масла, поступающего из масляного теплообменника 4 во вторую секцию В масляного бака 1.

Во второй секции В масляного бака 1 происходит повторное и окончательное отделение газов, и качественно очищенное от газов масло со стабильной температурой подается нагнетающим масляным насосом 3 через главную магистраль 7 двигателя к парам трения в двигателе.

Как правило, нагнетающий масляный насос 3 и откачивающий масляный насос 2 имеют привод от коленчатого вала двигателя, поэтому их производительность зависит от частоты вращения коленчатого вала.

Дополнительный масляный насос 5 может иметь автономный привод и его производительность в широком диапазоне режимов может быть больше или меньше, чем производительность нагнетательного масляного насоса 3.

Рассмотрим работу системы смазки в случае различных производительностей нагнетательного масляного насоса 3 и дополнительного масляного насоса 5.

На фиг. 2 и 3 под позицией 12 показан примерный исходный уровень масла в баке перед началом работы двигателя. Видно, что высота перегородки 10 (см. фиг. 1) либо нижний край патрубка 11 (см. фиг. 2 и 3) расположены примерно на исходном уровне 12 масла.

При низких частотах вращения коленчатого вала двигателя производительность нагнетательного масляного насоса 3 может оказаться меньше, чем производительность дополнительного масляного насоса 5. Таким образом, скорость откачки масла нагнетательным масляным насосом 3 из второй секции В масляного бака 1 окажется меньше, чем скорость его подачи в эту же секцию В дополнительным масляным насосом 5, и уровень масла во второй секции В начнет повышаться, а в первой секции А, наоборот, понижаться.

Поскольку первая секция А и вторая секции В масляного бака 1 сообщены между собой с возможностью свободного перелива избытка масла из одной в другую, то в первой секции А установится некоторый пониженный уровень масла 14 (см. фиг. 2), а в секции В - повышенный уровень 13. Из-за этого перепада уровней излишек масла из второй секции В будет свободно переливаться в первую секцию А.

При работе двигателя на высоких частотах вращения коленчатого вала производительность нагнетательного масляного насоса 3 может оказаться выше, чем производительность дополнительного масляного насоса 5, и скорость откачки масла из первой секции А масляного бака 1 (см. фиг. 3) окажется выше, чем скорость его поступления в эту секцию. Количество масла в секции А будет расти до некоторого уровня 15, а в секции В снижаться до уровня 16. Под действием образовавшегося перепада уровней излишек масла из первой секции А масляного бака 1 будет свободно и равномерно перетекать во вторую секцию В.

При работе двигателя на произвольном, но установившемся режиме, производительность откачивающего масляного насоса 2, нагнетательного масляного насоса 3 и дополнительного масляного насоса 5 будет постоянной, следовательно, перетекание масла между секциями А и В будет иметь стабильный характер и не отразится на стабильности температуры масла в баке.

Перетекание масла между секциями в случае применения масляного бака 1 с перегородкой 10 (фиг. 1) происходит аналогично, как и в случае, когда первая А и вторая секции Б масляного бака 1 сообщаются между собой посредством патрубка 11 (см. фиг. 2 и 3).

1. Система смазки двигателя внутреннего сгорания с сухим картером, содержащая масляный бак, откачивающий насос, входы секций которого сообщены с маслозаборниками картера двигателя, нагнетательный масляный насос, вход которого сообщен с масляным баком, а выход - с главной магистралью двигателя, масляный теплообменник, выход которого сообщен с масляным баком, дренажную трубу, соединяющую масляный бак с картером, отличающаяся тем, что система содержит дополнительный масляный насос, а масляный бак состоит их двух секций, сообщенных между собой с возможностью свободного перелива избытка масла из одной секции в другую, выход из откачивающего масляного насоса и вход в дополнительный масляный насос сообщены с первой секцией масляного бака, выход из масляного теплообменника и вход в нагнетательный масляный насос сообщены со второй секцией масляного бака, а выход из дополнительного масляного насоса сообщен с входом в теплообменник.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, секции масляного бака образованы посредством перегородки, частично перекрывающей поперечное сечение масляного бака.

3. Система по п. 1, отличается тем, что секции масляного бака сообщены одна с другой посредством патрубка с сечением, достаточным для свободного перелива избытка масла.