СИСТЕМА ПОДАЧИ СМАЗОЧНОГО МАТЕРИАЛА В ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
SUPPLY SYSTEM OF LUBRICATING MATERIAL TO INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при конструировании, производстве и ремонте двигателей внутреннего сгорания, в частности предназначено для защиты наиболее слабых мест с точки зрения надежности шатунных подшипников во вращающемся коленчатом вале двигателей внутреннего сгорания.
В процессе эксплуатации двигателя возникают критические режимы, при которых шатунные подшипники испытывают масляное голодание из-за разрыва потока в подводящих каналах. Это повышает вероятность возникновения такого дорогостоящего отказа, как проворачивание вкладышей (Денисов А.С., Кулаков А.Т. Обеспечение надежности автотракторных двигателей. Саратов: Сарат. Гос. Техн. Ун-т, 2007. - 422 с.).
К шатунным подшипникам коленчатого вала масло подается по каналам внутри вала от ближайшей коренной шейки (Двигатель КамАЗ 740.11-240 Руководство по эксплуатации 740.11-3902001РЭ, Набережные Челны, 1977. - 120 с). Исходя из анализа потерь давления масла до шатунных подшипников, для обеспечения постоянства потока масла к шатунным подшипникам и его неразрывности, и, следовательно, наличия его в центробежной ловушке, необходимо постоянное сохранение избыточного давления масла по оси коленчатого вала не менее 0,2 МПа, как в начальный период эксплуатации двигателя (Денисов А.С., Кулаков А.Т. Обеспечение надежности автотракторных двигателей. Саратов: Сарат. Гос. Техн. Ун-т, 2007. - 422 с.).
Известно устройство подачи смазочного материала в двигатель внутреннего сгорания (Индикатор неразрывности потока жидкости. Патент РФ на изобретение №2221964, опубл. 20.01.2004), который содержит герметичный корпус индикатора, выполненный из прозрачного материала с подсветкой, внутри которого установлена загнутая полукруглая трубка из прозрачного материала, закрепленная на конце маслопроводящей трубки. Выходной конец маслопроводящей трубки установлен вертикально в средней части корпуса индикатора. Входной конец маслопроводящей трубки через вращающуюся муфту выведен в канал подвода масла от коренной опоры к шатунной шейке на минимальном расстоянии от оси вращения коленчатого вала.
При разрыве масляного потока в канале коленчатого вала поступление масла во входной конец маслопроводящей трубки прекращается, что ведет к разрыву потока масла во всей маслопроводящей трубке. Визуальная оценка разрыва потока масла из прозрачной полукруглой трубки позволяет вывести работу двигателя из критических режимов (за счет изменения скоростного режима переключением коробки передач, теплового режима, вязкости масла).
Ближайшим аналогом предлагаемой системы подачи смазочного материала в двигатель внутреннего сгорания является устройство (Григорьев М.А., Долецкий В.А. Обеспечение надежности двигателей. - М.: Изд-во стандартов, 1978. - С.122-125), содержащее масляный насос с клапанами системы смазки - редукционным и дифференциальным, коленчатый вал с подшипниками, канал для подвода управляющего сигнала, соединенный с дифференциальным клапаном масляного насоса и главную масляную магистраль, расположенную в блоке цилиндров. Для поддержания необходимого давления, создаваемого масляным насосом в системе смазки двигателя, в его конструкции предусмотрен контролирующий поддержание давления в главной масляной магистрали клапан системы смазки.
В корпусе масляного насоса установлены клапаны: редукционный и системы смазки (дифференциальный). Редукционный клапан предназначен для ограничения максимального давления масла на выходе из насоса и отрегулирован на давление открытия 0,85-0,89 МПа, а клапан системы смазки должен поддерживать рабочее давление в главной масляной магистрали 0,40-0,45 МПа. При этом управляющее давление поступает из главного масляного канала блока цилиндров. Основное его назначение -управлять сливом масла из области высокого давления, не допуская снижения и превышения давления настройки.
Недостатком данного устройства является то, что настройка не учитывает изменение расхода масла через потребители, особенно через шатунные подшипники, по мере изнашивания в процессе эксплуатации.
Задача изобретения состоит в том, чтобы настройка клапана учитывала изменение расхода масла через шатунные подшипники по мере их изнашивания в процессе эксплуатации, что позволяет поддерживать давление в системе смазки в заданных пределах.
Поставленная задача достигается тем, что в системе подачи смазочного материала в двигатель внутреннего сгорания, содержащая масляный насос с клапанами смазочной системы - редукционным и дифференциальным, коленчатый вал с подшипниками, канал для подвода управляющего сигнала, соединенный с дифференциальным клапаном смазочной системы и главную масляную магистраль, расположенную в блоке цилиндров. Новым является то, что канал для подвода управляющего сигнала дифференциальным клапаном соединен с коленчатым валом через муфту, выполненную из двух частей, одна из которых жестко соединена с коленчатым валом, а вторая соединена с блоком цилиндров.
Изобретение поясняется фиг.1, на которой представлена принципиальная схема системы подачи смазочного материала, где 1 - масляный картер; 2 - дифференциальный клапан смазочной системы; 3 - масляный насос; 4 - полнопоточный элемент фильтра; 5 - масляный фильтр; 6 - перепускной клапан; 7 - водомасляный теплообменник; 8 - указатель давления масла; 9 - сигнализатор аварийного падения давления масла; 10 - сигнализатор перегрева масла; 11 - форсунки охлаждения поршней; 12 - термоклапан; 13 - частично-поточный элемент фильтра; 14 - редукционный клапан; 15 - муфта; 16 - коленчатый вал.
Система подачи смазочного материала в двигатель внутреннего сгорания включает (фиг.1) масляный картер 1, соединенный с блоком цилиндров. Масляный насос 3, закреплен в блоке цилиндров и содержит дифференциальный клапан смазочной системы 2 и редукционный клапан 14. Канал для подвода управляющего сигнала дифференциальным клапаном смазочной системы 2 соединен с масляным насосом 3 и подшипниками коленчатого вала 16 через муфту 15. Муфта 15 состоит из двух частей, одна из которых жестко закреплена на блоке цилиндров, а вторая на коленчатом валу 16. Главная масляная магистраль, расположенная в блоке цилиндров, связана с контрольными приборами: указателем давления масла 8, сигнализатором аварийного падения давления масла 9 и сигнализатором перегрева масла 10.
Устройство работает следующим образом.
Масло из масляного картера 1 через маслоприемник подают в масляный насос 3, из которого через канал в правой стенке блока цилиндра его подают в фильтр очистки масла 5, где его очищают фильтрующими элементами. Далее масло подают через водомасляный теплообменник 7 в главную масляную магистраль, откуда по каналам в блоке и головках цилиндров направляют к коренным подшипникам коленчатого вала 16, форсункам охлаждения поршней 11, втулкам коромысел и верхним наконечникам штанг толкателей. Главная масляная магистраль связана с контрольными приборами: указателем давления масла 8, сигнализатором аварийного падения давления масла 9 и сигнализатором перегрева масла 10.
К шатунным подшипникам коленчатого вала масло подают по отверстиям внутри вала от ближайшей коренной шейки. Через каналы в задней стенке блока цилиндров и картере маховика масло под давлением подают к подшипникам: компрессора, топливного насоса и турбокомпрессоров, через каналы в передней стенке блока - к подшипникам топливного насоса высокого давления. Предусмотрен отбор масла из главной магистрали для подачи к включателю гидромуфты.
Односекционный масляный насос 1 повышенной производительности 150 л/мин подает масло в главную масляную магистраль двигателя. В корпусе насоса установлены редукционный 14 и дифференциальный 2 клапаны. Редукционный клапан 14 предназначен для ограничения максимального давления на выходе из насоса, отрегулированный на давление открытия 0,85÷0,89 МПа. Канал для подвода управляющего сигнала дифференциальным клапаном смазочной системы 2 соединен с масляным насосом 3 и подшипниками коленчатого вала 16 через муфту 15. Муфта 15 состоит из двух частей, одна из которых жестко закреплена на блоке цилиндров, а вторая на коленчатом валу 16.
Дифференциальный клапан смазочной системы 2, срабатывающий при давлении 0,4÷0,45 МПа, предназначенный для ограничения давления в главной масляной магистрали. Фильтр масляный 5 состоит из двух колпаков, в которых установлены полно-поточный 4 и частично-поточный 13 фильтрирующие элементы. В корпусе фильтра также расположен перепускной клапан 12, перепускающий масло при низкой температуре в главную магистраль, минуя фильтрующий элемент, и перепускной клапан 6, перепускающим масло при значительном засорении фильтрующих элементов при перепадах давления на элементах 0,25-0,30 МПа.
Водомасляный теплообменник 7 кожухотрубного типа, сборный. Внутри трубок проходит охлаждающая жидкость из системы охлаждения двигателя, снаружи - масло. Поток масла в теплообменнике четыре раза пересекает трубки с водой, чем достигается высокая эффективность охлаждения масла.
В начале эксплуатации двигателя устройство будет поддерживать давление масла на выходе из масляного насоса 3, равное сумме избыточного давления 0,2 МПа и потерь от центробежных сил и потерь на потребителей. Эта сумма составляет 0,5 МПа. При возрастании потерь давления из-за увеличения расхода масла через коренной и шатунный подшипники вследствие изнашивания деталей, для поддержания необходимого избыточного давления 0,2 МПа дифференциальный клапан смазочной системы 2 будет прикрываться. Давление на выходе из масляного насоса путем уменьшения слива увеличится, следовательно, поднимется давление в системе смазки. Аналогично устройство будет срабатывать при увеличении частоты вращения коленчатого вала 16, приводящих к возрастанию потерь давления от центробежных сил.
Из вышесказанного следует, что настройка клапана будет учитывать изменение расхода масла через шатунные подшипники по мере их изнашивания в процессе эксплуатации, что позволит поддерживать давление в системе смазки в заданных пределах.