СИСТЕМА СМАЗКИ ТУРБОКОМПРЕССОРА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Полезная модель относится к двигателестроению, в частности к системам смазки машин и двигателей под давлением, и может быть использована для смазки турбокомпрессора, устанавливаемого на дизельных двигателях внутреннего сгорания (ДВС).
Особенность работы турбокомпрессора, устанавливаемого на автомобильных дизельных ДВС, например, применяемых на автомобилях КАМАЗ, заключается в том, что приводом компрессора, нагнетающего воздух в цилиндры ДВС, служит турбина, вращаемая выхлопными газами самого двигателя и имеющая общий вал и подшипник с компрессором. Однако поскольку температура выхлопных газов, воздействующих на турбину, составляет порядка 700°С, то подшипник турбокомпрессора работает в крайне неблагоприятных условиях, нуждаясь в постоянной смазке и охлаждении, для чего он связан с главной масляной магистралью двигателя, в которой масло находится под постоянным давлением, создаваемым масляным насосом ДВС при его работе. При этом, т.к. ротор турбокомпрессора развивает частоту вращения до 100000 об/мин. и не имеет жесткой кинематической связи с масляным насосом, сразу после остановки двигателя турбокомпрессор продолжает вращаться и имеет до своей остановки длительный выбег при температуре подшипника, значительно превышающей температуру коксования масла, не смазываясь, и не охлаждаясь, что вызывает ускоренный износ подшипника вплоть до разрушения.
Известна система смазки двигателя внутреннего сгорания с турбокомпрессором (Авт. св. СССР №1312197, МПК: F01M 5/00, 1/06, 1985), включающая гидроаккумулятор масла, вход которого соединен через обратный клапан с главной маслораспределительной магистралью ДВС, а выход - через жиклер с подшипником турбокомпрессора (напорной магистралью) и масляный насос, создающий давление масла в маслораспределительной магистрали при работе ДВС. При этом главная маслораспределительная магистраль сообщена с масляным поддоном, куда сливается излишек масла. Во время заполнения гидроаккумулятора находящийся в нем воздух сжимается, из-за чего после остановки масляного насоса (двигателя), масло в гидроаккумуляторе продолжает находиться под давлением некоторое время и в процессе выбега ротора турбокомпрессора (выход из гидроаккумулятора) поступает к подшипнику через напорную магистраль, при этом после остановки масляного насоса гидроаккумулятор отключается от главной маслораспределительной магистрали обратным клапаном.
Однако данная система смазки ДВС турбокомпрессора обладает ограниченными возможностями по адаптации к изменяющимся условиям ее эксплуатации (изменения температуры, давления, вязкости масла, его утечек и т.д.), что снижает надежность работы не только турбокомпрессора, но и двигателя внутреннего сгорания в целом.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является устройство системы смазки турбокомпрессора (Патент Франции №2646225, МПК: F16N 7/14; F02C 7/06; F01M 1/02, 9/00; 1989). Известное устройство содержит гидроаккумулятор масла, в который отдельным масляным насосом закачивается некоторый запас масла, подаваемый к турбокомпрессору в нужный момент времени. Устройство также содержит систему маслопроводов, включающих различные клапаны (предохранительные, перепускные и т.д.), обеспечивающие нормальную работу устройства.
Недостатками данного устройства также являются ограниченные возможности по адаптации к изменяющимся условиям его эксплуатации, применение единой системы смазки с двигателем и невозможность обеспечивать смазку трущихся поверхностей турбокомпрессора в предпусковой и пусковой момент запуска двигателя, что приводит к граничным условиям смазки трущихся поверхностей турбины и их быстрому износу.
Задачей данной полезной модели является повышение надежности работы турбокомпрессора.
Техническим результатом является обеспечение смазки трущихся поверхностей деталей турбокомпрессора перед запуском двигателя и при его полной остановке.
Поставленная задача решается тем, что система смазки турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания автомобиля, включающая масляную магистраль, выполненную в виде замкнутого контура, и содержащую масляный насос и масляный фильтр, согласно предлагаемому решению выполнена автономной, масляная магистраль содержит масляный радиатор, электродвигатель, бак для заполнения маслом. При этом масляный фильтр расположен между масляным радиатором и баком, масляный насос размещен в баке и снабжен перепускным клапаном, а электродвигатель подключен к масляному насосу и общей системе электропитания автомобиля через замок зажигания.
Бак снабжен датчиком температуры масла, расположенным в его корпусе, а масляная магистраль - датчиком давления масла, расположенным перед масляным фильтром, при этом оба датчика подключены к блоку управления общей системы электропитания автомобиля. Кроме того, бак снабжен крышкой и содержит заливную и сливную пробки, расположенные в его стенке. Масляный насос и электродвигатель выполнены с возможностью их крепления к крышке бака.
Полезная модель поясняется чертежом, на котором представлена заявляемая система смазки турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания.
Позициями на чертеже обозначены: 1 - турбокомпрессор, 2 - трубопроводы, 3 - масляный радиатор, 4 - бак, 5 - масляный насос, 6 - перепускной клапан, 7 - масляный фильтр, 8 - крышка, 9 - электродвигатель, 10, 11 - заливная и сливная пробки, соответственно, 12 - датчик температуры масла, 13 - датчик давления масла.
Система смазки турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания представляет собой масляную магистраль, проходящую через подшипник турбокомпрессора 1 и включающую связанные между собой системой трубопроводов 2 масляный радиатор 3, расположенный за основной системой охлаждения автомобиля, бак 4 для заполнения маслом с расположенным в нем шестеренчатым масляным насосом 5 с перепускным клапаном 6, и масляный фильтр 7 тонкой очистки, предусмотренный в системе для очистки масла от загрязнений, появляющихся в процессе эксплуатации. При этом масляный насос 5 и фильтр 7 прикреплены к крышке 8 бака 4, на которой также закреплен электродвигатель 9 постоянного тока с рабочим напряжением 24 В, подключенный к насосу 5 и общей системе электропитания автомобиля через замок зажигания. Бак 4 снабжен заливной 10 и сливной 11 пробками, а также датчиком температуры масла 12, расположенным в его стенке. В трубопроводе перед фильтром установлен датчик давления масла 13, при этом оба датчика температуры и давления масла подключены к блоку управления.
Система смазки турбокомпрессора ДВС работает следующим образом
При включении системы питания автомобиля (без запуска двигателя внутреннего сгорания) при повороте ключа зажигания на электродвигатель 9 подается напряжение, что приводит во вращение масляный насос 5. Масло под давлением, регулируемым с помощью перепускного клапана 6, начинает поступать по трубопроводам 2 из бака 4 через масляный фильтр 7 в масляный радиатор 3, где оно охлаждается. После охлаждения масло поступает в турбокомпрессор 1, смазывая и охлаждая трущиеся поверхности и узлы агрегата. Затем масло поступает снова в бак 4. Объем масла в баке выбирают из условия обеспечения подачи масла для безаварийной работы турбокомпрессора (5 литров).
Таким образом, предлагаемая система смазки турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания работает независимо от главной системы смазки двигателя внутреннего сгорания и позволяет смазывать трущиеся поверхности деталей турбокомпрессора при незапущенном двигателе автомобиля, что обеспечивает нормальную работу сопряжении в предпусковой момент, в процессе работы и после остановки двигателя внутреннего сгорания. После остановки двигателя внутреннего сгорания, вращающиеся по инерции детали турбины будут продолжать смазываться маслом до тех пор, пока не выключат систему зажигания транспортного средства и на электродвигатель не перестанет поступать напряжение.
Кроме того, заявляемое техническое решение дает возможность применять специальные турбинные масла синтетического происхождения, не склонные к коксованию, обладающие более высокой устойчивостью при работе с высокими температурами и возможностью приспосабливаться к меняющимся в процессе работы условиям эксплуатации, что повышает долговечность работы турбокомпрессора.