Маслозащитное устройство цилиндропоршневой группы двигателя внутреннего сгорания

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к двигателестроению и касается конструкции маслозащитного устройства цилиндропоршневой группы (ЦПГ) двигателя внутреннего сгорания (ДВС).
Известно маслозащитное устройство [патент FR 2750474], содержащее цилиндр, поршень, поршневой палец, шатун и маслозащитную шайбу, установленную на торце цилиндра в картере двигателя и содержащую центральное отверстие, обеспечивающее свободное перемещение шатуна в плоскости его качания. Недостатком этой конструкции является то, что маслозащитная шайба выполнена цельной, что усложняет технологическую сборку и разборку двигателя. Еще одним недостатком этой конструкции является невозможность регулирования подачи масла из картера двигателя на поверхность цилиндра.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является маслозащитное устройство цилиндропоршневой группы двигателя внутреннего сгорания [патент RU 161574], содержащее цилиндр, поршень, компрессионные и маслосъемное кольца, поршневой палец, шатун и маслозащитную шайбу с центральным отверстием для свободного перемещения шатуна. При этом установленная на торце цилиндра в картере двигателя маслозащитная шайба является резной, состоящей из двух симметричных половинок, а в ней выполнены несколько отверстий для регулируемой подачи масла на поверхность цилиндра.
Недостатком известной конструкции является невозможность плавного регулирования подачи смазочного масла из картера двигателя на поверхность цилиндра.
Целью полезной модели является возможность плавного регулирования подачи смазочного масла из картера двигателя на поверхность цилиндра в зависимости от износа деталей ЦПГ. Указанная цель достигается тем, что в ЦПГ ДВС, содержащей цилиндр, поршень, компрессионные и маслосъемное кольца, поршневой палец, шатун и установленную на торце цилиндра в картере двигателя маслозащитную шайбу с центральным отверстием для свободного перемещения шатуна, при этом маслозащитная шайба выполнена резной из двух симметричных половинок, а в ней выполнены отверстия для регулируемой подачи масла на цилиндр.
Новым в маслозащитном устройстве является снабжение маслозащитной шайбы лепестковыми клапанами, шторки которых выполнены из материала, обладающего эффектом памяти формы.
Маслозащитное устройство содержит цилиндр, поршень, компрессионные и маслосъемное кольца, поршневой палец, шатун и установленную на торце цилиндра в картере двигателя маслозащитную шайбу с центральным отверстием для свободного перемещения шатуна, при этом теплозащитная шайба выполнена разрезной из двух симметричных половинок, а в ней выполнены отверстия для регулируемой подачи масла на цилиндр. Маслозащитная шайба снабжена лепестковыми клапанами, шторки которых выполнены из материала, обладающего эффектом памяти формы.
На фиг. 1 представлен общий вид в разрезе ЦПГ с маслозащитной шайбой, на фиг. 2 изображена маслозащитная шайба при виде со стороны картера двигателя (на фиг. 2 шатун не показан), а на фиг. 3 -  вид сбоку на маслозащитную шайбу с различным положением лепестковых клапанов.
Маслозащитное устройство ЦПГ ДВС содержит цилиндр 1, поршень 2, компрессионные и маслосъемное кольца 3, поршневой палец 4, шатун 5 и маслозащитную шайбу 6.  Как показано на фиг. 2, маслозащитная шайба 6 имеет два отверстия 7 для регулирования подачи масла в виде масляного тумана   из картера двигателя на цилиндр 1 и состоит из двух симметричных половинок 8 и 10. Отверстия 9 предназначены для винтов крепления половинок 8 и 10 к торцу цилиндра 1.
Размеры отверстия 11 между половинками 8 и 10 определяются из условия свободного перемещения шатуна 5 в плоскости его качания. В конструкциях ЦПГ, где поршень в нижней мёртвой точке выступает своей нижней кромкой за контур цилиндра, в маслоотражательной шайбе 6 выполняются дополнительные отверстия или выштамповки. По обеим сторонам отверстий 7 половинок 8 и 10 закреплены лепестковые клапаны 12 и 13, шторки которых выполнены из материала, обладающего эффектом памяти формы [Применение эффекта памяти формы в современном машиностроении / А.С. Тихонов, А.П. Герасимов, И. И. Прохорова – М.: Машиностроение, 1980 - 80 с.].
Маслозащитное устройство работает следующим образом. При работе двигателя с неизношенными деталями ЦПГ масло, вытекающее под давлением из подшипников коленчатого вала и под воздействием центробежных сил от вращения коленчатого вала, в виде масляного тумана попадает на цилиндр 1. При этом шторки лепестковых клапанов 12 и 13 приподняты и занимают положение согласно фиг. 3 слева, что не препятствует свободному прохождению масляного тумана к цилиндру 1. При неизношенных деталях ЦПГ избыточное масло с поверхности цилиндра 1 поршневыми кольцами 3 сбрасывается обратно в картер двигателя.
Количество прорывающихся газов из камеры сжатия в картер двигателя характеризует степень износа поршневых колец, поршней и цилиндров. Например, для тракторного двигателя ЯМЗ-238НВ (8ЧН13/14) количество газов, прорывающихся в картер двигателя на новом двигателе, составляет 50л/мин, а на предельно изношенном - 180 л/мин [Карпов Я.И. Диагностика и техническое обслуживание тракторов и комбайнов–М.: Колос,1972 –320 с.].
В процессе работы двигателя по мере износа деталей ЦПГ и ухудшения маслоуплотнения увеличивается объем и потеря газов, через поршневые кольца 3; лепестковые клапаны 13 нагреваются, в них происходит обратное мартенситное превращение, и они закрываются, занимая положения согласно фиг. 3 справа, что сокращает прохождение масляного тумана к цилиндру 1, обеспечивает стабилизацию его расхода и снижает угар масла.
При остановке и остывании двигателя материал шторок лепесткового клапана охлаждается, и в нем происходит прямое мартенситное превращение, в результате которого шторки принимают исходное положение и открывают отверстия 7. Если пуск производится на горячем двигателе, шторки лепесткового клапана имеют высокую температуру и остаются в закрытом положении, уменьшая прохождение масляного тумана к цилиндру.
В процессе дальнейшей работы двигателя маслоуплотнение еще больше ухудшается, прорыв газов через поршневые кольца 3 увеличивается, температура газов тоже возрастает. Нагреваются лепестковые клапаны 12 , выполненные из материала, обладающего эффектом памяти формы, с более высокой температурой обратного мартенситного превращения .При таком нагреве закрываются все  лепестковые клапаны 12 и 13 , еще более сокращая прохождение масляного тумана к цилиндру 1 и снижая угар масла.
После ремонта ЦПГ, например замены цилиндра 1 и поршневых колец 3, маслозащитная шайба 6 вновь устанавливается на торец цилиндра 1. Далее цикл работы предлагаемого маслозащитного устройства повторяется.
В качестве материала, обладающего эффектом памяти формы, может быть использован никелид титана [Применение эффекта памяти формы в современном машиностроении / А.С. Тихонов, А.П. Герасимов, И. И. Прохорова – М.: Машиностроение, 1980 - 80 с.]., имеющий высокие прочностные и коррозионные свойства, позволяющий использование в широком диапазоне температур.
Угар масла в двигателе, то есть количество сгораемого и выбрасываемого с выхлопными газами масло, в новых или капитально отремонтированных тракторных и комбайновых двигателях обычно не превышает 0,5-1% от расхода дизельного топлива [Карпов Я.И. Диагностика и техническое обслуживание тракторов и комбайнов –М.: Колос,1972–320 с.].
Угар картерного масла более 4-4,5% обычно указывает на предельный износ поршневых колец и цилиндра.
Использование предлагаемого технического решения обеспечит плавное регулирование подачи смазочного масла на цилиндр в зависимости от износа деталей ЦПГ, что, в свою очередь, снижает угар масла. Стабилизация расхода масла при эксплуатации двигателя повышает ресурс его работы.