СИСТЕМА СМАЗКИ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Полезная модель относится к двигателестроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания (ДВС).
Для надежной, долговечной и бесшумной работы двигателя и его систем масло из поддона должно поступать в масляную магистраль двигателя без перебоев. Для этого в масляном поддоне, а конкретно в зоне маслозаборника масляного насоса, масло должно находиться постоянно и в достаточном количестве. Однако, при движении автомобиля по бездорожью, на поворотах, при резких торможениях или ускорениях имеют место колебания уровня масла в поддоне, при этом маслозаборник может временно оказаться выше уровня масла, находящегося в поддоне, что приводит к перебою подачи масла в системы двигателя и его «масляному голоданию», в результате чего ухудшается смазка пар трения, появляется шумность в работе двигателя, повышается износ деталей и узлов, вплоть до выхода их из строя и заклинивания двигателя.
Кроме того, при интенсивной работе двигателя масло может просто не успевать собираться в достаточном количестве в зоне, где располагается заборное устройство масляного насоса, в результате чего так же возникают перебои в подаче масла в двигатель.
Для решения этих проблем используются различные конструктивные приемы.
Известна система смазки ДВС ВАЗ-2108, В.А. Вершигора и др. "Автомобиль ВАЗ-2108", М., ДОСААФ СССР, 1986, с.67, рис.32, поз.20, содержащая, в частности, масляный насос с маслозаборником и поддон, который представляет собой
цельноштампованный корытообразный корпус, снабженный фланцем крепления к блоку цилиндров ДВС и пластинчатым успокоителем, консольно закрепленным выше уровня масла на боковой стенке поддона в зоне маслозаборника.
Наличие в данной конструкции пластинчатого успокоителя, расположенного выше уровня масла, способствует некоторому гашению колебаний масла в поддоне, возникающих во время движения автомобиля, но недостаточно эффективно т.к. ограничивает частично только вертикальные перемещения масла в поддоне, при этом масло может беспрепятственно перемещаться внутри поддона из стороны в сторону и беспрепятственно оттекать из зоны маслозаборника, что не исключает перебои в заборе масла. Кроме того, при работе двигателя под воздействием вращательного движения кривошипно-шатунного механизма масло интенсивно разбрызгивается по стенкам поддона и подчас не успевает стекать в поддон и собираться в зоне маслозаборника в количестве достаточном для бесперебойного забора масла масляным насосом. Наличие успокоителя является в данном случае дополнительным препятствием для стекающего с верхней части двигателя масла.
Из авторского свидетельства России №1474294, МКИ F 01 M 1/10, публ. 23.04.89, бюл. №15, известен масляный поддон с успокоителем в виде пластины с центральным патрубком, размещенной между плоскостью верхнего уровня масла и днищем. В верхней части пластины выполнены поперечные гофры, соединенные продольными каналами, а патрубок снабжен продольными пазами для слива масла в отстойник, где располагается заборное устройство масляного насоса.
В данной конструкции гофры более эффективно, чем в описанной ранее конструкции, способствуют гашению колебаний масла и предотвращают чрезмерное его расплескивание.
Однако, при такой конструкции поддона успокоитель еще более препятствует возврату масла в поддон, т.к. полностью перекрывает зону отстойника, где располагается маслозаборник насоса, и масло в отстойник попадает только через пазы в патрубке, пройдя по каналам, соединяющим гофры, что значительно замедляет процесс слива. Кроме того, при работе двигателя уровень масла в поддоне неизбежно понижается и может опуститься ниже пластины, и тогда уже ничто не будет препятствовать колебаниям масла внутри отстойника при движении автомобиля. Все это может создать дефицит масла в зоне заборного устройства и вызвать перебои в подаче масла в двигатель.
Таким образом, основными недостатками описанных выше поддонов является то, что данные конструкции не обеспечивают быстрого сбора отработанного масла в зоне маслозаборника и не эффективно гасят колебания, масла внутри поддона, возникающие при инерционном воздействии на его объем.
Эти недостатки частично устраняются в техническом решении, описанном в заявке Германии №4139195, МКИ F 01 M 11/00, F 02 F 7/00, публ. 03.06.93, бюл. №22, где между коленчатым валом двигателя и днищем масляного поддона на небольшом удалении от вращающихся элементов кривошипного механизма установлена вставка, снабженная отверстиями для каждого колена коленчатого вала. С каждым отверстием соединен канал, который подведен к зоне маслозаборника.
Данное техническое решение обеспечивает направленный слив масла из двигателя в поддон, что ускоряет сбор масла в зоне маслозаборника, а наличие на небольшом удалении от вращающихся элементов кривошипного механизма вставки, улавливающей масло, в значительной степени снижает разбрызгивание масла по стенкам поддона, что так же ускоряет сбор масла в поддоне. Однако, данная конструкция не ограничивает колебания масла в поддоне, возникающие во время движения автомобиля: масло может свободно перемещаться внутри поддона, колыхаться, взбалтываться и оттекать из зоны маслозаборника при инерционном воздействии на его объем. В результате чего маслозаборник в какой-то момент может оказаться выше уровня масла, что неизбежно вызовет перебои в подаче масла в масляную магистраль двигателя.
В качестве прототипа выбран литой масляный поддон, защищенный свидетельством РФ на полезную модель №9264, МКИ F 02 F 7/00, публ. 16.02.99, бюл. №2, представляющий собой корытообразный корпус, внутри которого размещено средство, обеспечивающее постоянное наличие масла в зоне маслозаборника при инерционном воздействии на его объем, представленное в виде, по крайней мере, двух выполненных за одно целое с корпусом поддона взаимно параллельных, расположенных в поперечных плоскостях поддона ребер, свободные вертикальные торцы которых перекрывают друг друга с образованием между ними лабиринтного канала.
Применение поперечных ребер в описанном устройстве способствует уменьшению амплитуды колебаний масла в поддоне во время движения транспортного средства и препятствует отливу масла из зоны маслозаборника. Однако, т.к. ребра расположены у днища поддона, то они препятствуют также приливу масла, стекающего
в поддон из верхней части двигателя. Кроме того, масло, стекающее с вращающихся элементов кривошипного механизма будет интенсивно разбрызгиваться само и разбрызгивать по стенкам поддона масло, находящееся в поддоне, что так же замедлит сбор масла в зоне маслозаборника.
В отличие от прототипа, в известном масляном поддоне, в котором размещен масляный насос, снабженный цепным приводом и маслозаборником, а так же средство против вспенивания масла и обеспечивающее его постоянное наличие в зоне маслозаборника (далее, средство) названное средство включает два сливных канала, сферическую стенку, наклонную стенку, перегородки с завихрителями, вертикальные ребра и направляющее ребро. При этом сливные каналы расположены в дне поддона вдоль его боковых стенок и имеют уклон в сторону донной части поддона, где происходит слияние обоих каналов, и в которой размещен маслозаборник, что обеспечивает быструю и направленную доставку масла непосредственно в зону маслозаборника. Причем в своих истоках каналы имеют различную ширину, и в более широком канале дно частично образовано сферической стенкой и наклонной стенкой, выступающими внутрь полости поддона, что позволяет снизить расплескивание масла, стекающего из двигателя, и препятствует застаиванию масла в периферийных зонах поддона. Между истоками каналов дно поддона выполнено в виде в основном плоского участка, снабженного средствами для консольного крепления над поверхностью уровня масла перегородки, свободный торец которой со стороны боковой поверхности поддона снабжен завихрителем, выполненным в виде округления торца перегородки в сторону донной части поддона. При этом поверхность перегородки имеет форму, в основном повторяющую траекторию движения нижнего торца шатуна а в наиболее углубленном участке перегородки выполнено сливное отверстие, через которое остатки масла, скопившееся на поверхности перегородки, сливаются в поддон. Вторая, аналогичная по конструкции перегородка смонтирована консольно на корпусе масляного насоса. Наличие в предлагаемой конструкции таких перегородок с завихрителями предотвращает разбрызгивание по стенкам поддона потока масла, создаваемого круговым движением шатунов и противовесов коленчатого вала, и направляет поток вниз, в донную часть поддона. Снизу перегородки снабжены вертикальными ребрами, нормально сориентированными по отношению к боковым стенкам поддона, причем между вершинами ребер и дном поддона имеется зазор. Такое конструктивное исполнение вертикальных ребер, а именно, в верхней части поддона, а не на дне, как в прототипе, обеспечивает эффективное гашение колебаний масла в
поддоне при движении автомобиля и не препятствует приливу масла, сливающегося из верхней части двигателя. На конечном участке продольной стенки поддона, со стороны сбегающей ветви цепного привода масляного насоса, на дне поддона вертикально смонтировано направляющее ребро, направленное в сторону корпуса масляного насоса. Это ребро предназначено для направления в зону маслозаборника масла, стекающего с цепи привода масляного насоса и из двигателя, а также дополнительно гасит колебания масла, в поддоне возникающие при инерционном воздействии на его объем.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
на фиг.1 показан вид в плане масляного поддона;
на фиг.2 показано продольное сечение А-А масляного поддона двигателя внутреннего сгорания;
на фиг.3 показано поперечное сечение Б-Б масляного поддона в зоне первой перегородки;
на фиг.4 показано поперечное сечение В-В масляного поддона в зоне средств для консольного крепления первой перегородки;
на фиг.5 показано поперечное сечение Г-Г масляного поддона в второй перегородки;
на фиг.6 показан вид в плане масляного поддона без перегородок.
Стрелками на чертежах показаны направления движения масла.
Система смазки двигателя внутреннего сгорания содержит, в частности, масляный поддон 1, в котором размещен масляный насос 2, снабженный цепным приводом 3 и маслозаборником 4, а так же средство против вспенивания масла и обеспечивающее его постоянное наличие в зоне маслозаборника. Названное средство включает два сливных канала 5 и 6, сферическую стенку 7, наклонную стенку 8, перегородки 9 и 10 с завихрителями 11, вертикальные ребра 12 и направляющее ребро 13. При этом сливные каналы 5 и 6 расположены в дне поддона 1, вдоль его боковых стенок и имеют уклон в сторону донной части 14 поддона 1, где происходит слияние каналов 5 и 6, и в которой размещен маслозаборник 4. Причем в своих истоках каналы 5 и 6 имеют различную ширину, и в более широком канале 5, исток которого расположен под отверстием для слива масла из блока цилиндров (не показано), дно частично образовано сферической стенкой 7 и наклонной стенкой 8, выступающими внутрь полости поддона 1. Между истоками каналов 5 и 6 дно поддона выполнено в виде в основном плоского участка 15, снабженного средствами 16 для консольного
крепления над поверхностью уровня масла перегородки 9, выполненной в виде тонкостенной конструкции. Свободный торец перегородки 9 со стороны боковой поверхности поддон снабжен завихрителем 11, выполненным в виде округления торца перегородки 9 в сторону донной части 14 поддона 1. Поверхность перегородки 9 имеет форму, в основном повторяющую траекторию движения нижнего торца шатуна 17, а в наиболее углубленном участке перегородки 9 выполнено сливное отверстие 18. Вторая, аналогичная по конструкции перегородка 10 смонтирована консольно на корпусе масляного насоса 2. Снизу перегородки 9 и 10 снабжены вертикальными ребрами 12, нормально сориентированными по отношению к боковым стенкам поддона 1, причем между вершинами ребер 11 и дном поддона 1 имеется зазор. На дне поддона 1, в его донной части 14, на конечном участке его продольной стенки, со стороны сбегающей ветви цепного привода 3 масляного насоса 2, вертикально смонтировано направляющее ребро 13, направленное в сторону корпуса масляного насоса 2.
Во время работы двигателя масло после смазки всех пар трения сливается из головки блока цилиндров (не показана) в масляный поддон 1. При этом поддон 1 на двигателе сориентирован так, что исток одного из сливных каналов 5 и 6, в частности более широкого канала 5, располагается непосредственно под одним из отверстий для слива масла из блока цилиндров (не показано) так, что поток масла, стекая из двигателя, попадает на сферическую стенку 7, гасится и спокойно, не разбрызгиваясь, стекает в сливной канал 5, по которому доставляется в донную часть 14 поддона 1. Там наклонная стенка 8 направляет поток непосредственно в зону маслозаборника 4, не давая маслу застаиваться в периферийных зонах донной части 14. В сливной канал 6 собирается масло стекающее со стенок поддона и так же потоком направляется в донную часть 14 поддона 1. Расположение каналов 5 и 6 вдоль боковых стенок поддона 1 обеспечивает сбор масла, стекающего со стенок поддона 1, не позволяя ему растекаться по поверхности плоского участка 15. Сливные канала 5 и 6 имеют уклон в сторону донной части 14, что увеличивает скорость масляных потоков и значительно ускоряет сбор масла в донной части 14 поддона 1. Поток масла, создаваемый круговым движением шатунов 17 и противовесов коленчатого вала движется по поверхности перегородок 9 и 10, повторяющей траекторию движения шатунов 17, и далее завихрители 11 направляют поток вниз, в донную часть 14 поддона 1. Так перегородки 9, 10 своей поверхностью как бы «улавливают» масло, стекающее с коленчатого вала, не позволяя ему разбрызгиваться по стенкам поддона 1, а завихрители 11 направляют поток масла в поддон 1, в его донную часть 14, где располагается маслозаборник 4, что
ускоряет процесс аккумулирования масла в поддоне 1. Масло, скапливающееся в углубленной части перегородок 9,10, через сливные отверстия 18 так же сливается в поддон 1. При работе масляного насоса 2, расположенного в, донной части 14, масло из поддона 1 захватывается движущейся цепью привода 3, а затем стекает по сбегающей ветви цепи обратно в поддон 1, в частности в зону, где расположено направляющее ребро 13. Ребро 13, вертикально смонтированное на дне поддона 1, на конечном участке его продольной стенки, со стороны сбегающей ветви цепного привода 3, не дает маслу растекаться и направляет масляный поток в зону маслозаборника 4, а так же успокаивает колебания масла в поддоне, возникающие в результате работы цепного привода 3 и движения автомобиля.
При движении транспортного средства по неровным или наклонным участкам дороги, на поворотах, при разгоне-торможении возникают колебания уровня масла в поддоне 1. При отливе масла от маслозаборника 3, последний может временно оказаться выше уровня масла, что приведет к перебою подачи масла в системы двигателя. Эти колебания масла эффективно гасятся вертикальными ребрами 12 перегородок 9, 10. Конструктивное выполнение ребер 12 снизу перегородок 9 и 10, консольно закрепленных в верхней части поддона 1, обеспечивает более эффективное гашение колебаний масла в поддоне 1, т.к. наибольшие волнения масла возникают именно в поверхностных слоях, а не у дна. А через зазор 19 между вершинами ребер 12 и дном поддона 1 масло беспрепятственно перетекает из периферийных зон донной части 14 в зону маслозаборника 3.
Таким образом, данная конструкция системы смазки ДВС обеспечивает быстрый сбор масла в зоне маслозаборника масляного насоса и эффективное гашение колебаний масла в поддоне при инерционном воздействии на его объем, чем поддерживается постоянное наличие достаточного количества масла в зоне маслозаборника и тем самым обеспечивается бесперебойная подача масла в масляную магистраль двигателя, что благоприятно сказывается на роботе его узлов и деталей, уменьшает трение сопряженных пар, увеличивает срок службы и надежность работы всех узлов, деталей, систем и двигателя в целом.