ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, СОДЕРЖАЩИЙ КОЛЕНЧАТЫЙ ВАЛ, ВРАЩАЕМЫЙ, КОГДА В ДВИГАТЕЛЬ НЕ ПОСТУПАЕТ ТОПЛИВО, И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОЙ ДВИГАТЕЛЯ
ICE WITH CRANKSHAFT SPINNING WHEN NO FUEL IS FED INTO ENGINE AND METHOD OF ITS CONTROL

Область техники
Настоящее изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания и, более конкретно, к коленчатым валам таких двигателей.
Уровень техники
Многократные запуски и остановки двигателя внутреннего сгорания приводят к значительному износу шеек коленчатого вала и опорных подшипников, поскольку двигатель не имеет достаточной смазки в начале вращения коленчатого вала. Опорные подшипники коленчатого вала обычно рассчитаны на полноценную гидродинамическую смазку. Иначе говоря, шейка коленчатого вала и опорный подшипник обычно никогда не соприкасаются при работе двигателя, поскольку между ними имеется гидродинамическая масляная пленка, предотвращающая возникновение контакта металл-металл. Однако для возникновения гидродинамического режима смазки требуется, чтобы имелось давление масла и чтобы коленчатый вал вращался. Одно только давление масла не может обеспечить гидродинамическую смазку, а только граничную смазку. При граничной смазке может возникать контакт металл-металл и будет происходить интенсивный износ поверхностей. Заявители обнаружили, что для обеспечения гидродинамического режима смазки шейки коленчатого вала и опорного подшипника необходимо обеспечивать как давление масла, так и вращение коленчатого вала.
Раскрытие изобретения
В настоящем изобретении предложен способ управления работой системы двигателя, содержащей двигатель внутреннего сгорания и альтернативный привод, причем двигатель внутреннего сгорания содержит коленчатый вал, имеющий шейку и опорный подшипник, в котором может вращаться шейка вала. Данный способ осуществляет переключение двигателя внутреннего сгорания между режимом вращения с подачей топлива и режимом вращения без подачи топлива;
обеспечение вращения коленчатого вала посредством двигателя внутреннего сгорания, когда в этот двигатель подается топливо;
работу альтернативного привода, когда в двигатель внутреннего сгорания не подается топливо; и
обеспечение непрерывного вращения коленчатого вала альтернативным приводом, когда он работает, а в двигатель внутреннего сгорания не подается топливо и он не работает.
Вращение коленчатого вала предпочтительно осуществляется на угол, не превышающий 360°, когда в двигатель внутреннего сгорания не подается топливо.
Коленчатый вал может вращаться непрерывно, когда в двигатель внутреннего сгорания не подается топливо.
Для смазки шейки вала и опорного подшипника может осуществляться привод масляного насоса, когда в двигатель внутреннего сгорания не подается топливо.
Масляный насос может механически соединяться с коленчатым валом, так что при вращении коленчатого вала обеспечивается привод масляного насоса.
Масляный насос может иметь электрический привод.
Вращение коленчатого вала может происходить одновременно с осуществлением привода масляного насоса с поддержанием режима гидродинамической смазки между шейкой вала и опорным подшипником.
Система двигателя может содержать гибридный двигатель, и альтернативный привод представляет собой электродвигатель гибридного двигателя, механически соединенный с коленчатым валом.
Альтернативный привод может содержать вспомогательный электродвигатель, работающий от аккумуляторной батареи.
Вращение коленчатого вала может осуществляться электродвигателем, работающим от аккумуляторной батареи.
В настоящем изобретении также предлагается двигатель, содержащий двигатель внутреннего сгорания, содержащий коленчатый вал, имеющий шейку вала и опорный подшипник, в котором может вращаться шейка вала, причем коленчатый вал вращается двигателем внутреннего сгорания, когда этот двигатель работает в режиме подачи топлива;
альтернативный привод, выполненный с возможностью работы, когда в двигатель внутреннего сгорания не подается топливо, для постоянного вращения коленчатого вала при работе альтернативного привода, а в двигатель внутреннего сгорания не подается топливо и он не работает.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения двигатель представляет собой гибридный двигатель, а альтернативный привод содержит электродвигатель и механическое соединительное средство, соединенное с электродвигателем.
Альтернативный привод двигателя может содержать вспомогательный электродвигатель, работающий от аккумуляторной батареи.
Альтернативный привод может содержать электродвигатель, работающий от аккумуляторной батареи.
Двигатель может содержать масляный насос для смазки шейки вала и опорного подшипника.
Двигатель может содержать средство привода масляного насоса, когда в двигатель внутреннего сгорания не подается топливо.
Средство привода может содержать механическое соединительное средство, обеспечивающее соединение между масляным насосом и коленчатым валом, так что при вращении коленчатого вала обеспечивается привод масляного насоса.
Средство привода может представлять собой электрический привод.
Вращение коленчатого вала и привода масляного насоса в двигателе может обеспечиваться с поддержанием режима гидродинамической смазки между шейкой вала и опорным подшипником.
Краткое описание чертежей
Особенности и достоинства настоящего изобретения можно понять из нижеприведенного подробного описания вместе с прилагаемыми чертежами, на которых одинаковые ссылочные номера указывают одинаковые элементы или части и на которых показано:
на фиг. 1 - блок-схема гибридного двигателя по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 2 - блок-схема другого двигателя по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 приведена блок-схема двигателя 21 по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Двигатель 21 содержит двигатель 23 внутреннего сгорания, содержащий коленчатый вал 25 с шейкой 27 вала и опорным подшипником 29, в котором может вращаться шейка вала. В настоящем изобретении предлагается система, обеспечивающая непрерывное вращение коленчатого вала 25, когда в двигатель 23 внутреннего сгорания не подается топливо. Для целей настоящего изобретения термин "режим вращения без подачи топлива" относится к условиям, когда двигатель внутреннего сгорания не передает вращающее усилие на коленчатый вал, обычно когда в двигатель внутреннего сгорания не подается топливо, но не обязательно только при этом условии. В предлагаемой системе обычно коленчатый вал 25 вращается, совершая полные обороты, однако не исключаются режимы, в которых коленчатый вал поворачивается на угол менее 360° или покачивается взад-вперед, и, если не указано иное, все такие движения для целей настоящего изобретения указываются как вращение.
В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения двигатель 21 - это гибридный двигатель, который содержит также электродвигатель 31, в качестве которого предпочтительно используется электродвигатель-генератор. Электродвигатель 31 может использоваться для вращения коленчатого вала 25, когда в двигатель 23 внутреннего сгорания не подается топливо. Между приводным валом 35 электродвигателя 31 и коленчатым валом 25 может быть обеспечено механическое соединительное средство 33 (показано пунктирными линиями), такое как приводной ремень или зубчатые шестерни, находящиеся в зацеплении.
В другом варианте для вращения коленчатого вала 25 в гибридном двигателе может использоваться вспомогательный электродвигатель 37 (показан пунктирными линиями), работающий от соответствующего источника энергии, такого как аккумуляторная батарея 39. Батарея 39 может аккумулировать энергию, поступающую из двигатель-генератора 31, и для управления работой вспомогательного электродвигателя 37 и/или двигатель-генератора предусматривается контроллер 40. Если двигатель 21′ не является гибридным двигателем (см. фиг. 2), то для вращения коленчатого вала 25′ могут использоваться любые подходящие средства, такие как электродвигатель 37′ или механическое устройство, такое как пружина, которая поглощает энергию торможения транспортного средства и высвобождает ее регулируемым образом для вращения коленчатого вала, когда в двигатель 23′ внутреннего сгорания не подается топливо. Конечно, для вращения коленчатого вала 25 в двигателе 21 фигуры 1 могут использоваться любые подходящие средства, а не только электродвигатель 31 или электродвигатель 37. В дополнение к вращению коленчатого вала 25 необходимо поддерживать режим гидродинамической смазки между шейкой 27 вала и опорным подшипником 29 (фиг. 1), чтобы не возникал контакт "металл-металл" и между шейкой и подшипником оставалась пленка смазывающего материала, такая как масляная пленка.
Режим гидродинамической смазки поддерживается путем постоянного вращения коленчатого вала 25 и подачи смазочного материала, такого как масло, под давлением к опорному подшипнику 29 и шейке 27 вала. Обычно для постоянной подачи масла под давлением к подшипнику 29 и шейке 27 используется масляный насос 41 двигателя 23 внутреннего сгорания. В настоящем изобретении предлагается система, обеспечивающая привод масляного насоса 41, когда в двигатель 23 внутреннего сгорания не подается топливо. Такая система может содержать, как показано на фиг. 1, механическое соединительное средство 43 (показано пунктирными линиями), такое как приводной ремень или зубчатые шестерни, находящиеся в зацеплении, между масляным насосом 41 и коленчатым валом 25, так что при вращении коленчатого вала будет вращаться и масляный насос. В другом варианте масляный насос 41 может иметь электрический привод, например, от электродвигателя 31 гибридного двигателя, или от вспомогательного электродвигателя 37, или от других электрических или неэлектрических устройств.
В способе, предлагаемом в настоящем изобретении, управления работой двигателя 21 двигатель 23 внутреннего сгорания периодически переключают между режимом вращения с подачей топлива и режимом вращения без подачи топлива, например, когда необходимо включить электродвигатель 31 гибридного двигателя. Двигатель 23 внутреннего сгорания содержит коленчатый вал 25, имеющий шейку 27 вала и опорный подшипник 29, в котором может вращаться шейка. Коленчатый вал 25 непрерывно вращают, либо поворачивая взад-вперед в некотором диапазоне углов, либо обеспечивая полные обороты вала, когда в двигатель внутреннего сгорания не подается топливо.
Когда в двигатель 23 внутреннего сгорания не подается топливо, осуществляют привод масляного насоса 41 для подачи масла к шейке 27 вала и к опорному подшипнику 29. Обычно при вращении коленчатого вала 25 осуществляется привод масляного насоса для поддержания режима гидродинамической смазки между шейкой 27 вала и опорным подшипником 29.
Вращение коленчатого вала 25 и привод масляного насоса 41 может осуществляться с помощью любых подходящих средств. Например, коленчатый вал 25 и/или масляный насос 41 могут приводиться в действие электродвигателем 31 гибридного двигателя 21, вспомогательным электродвигателем 37, установленным в дополнение к электродвигателю гибридного двигателя, электродвигателем, который не входит в состав гибридного двигателя, или же любым другим подходящим приводом, таким как пружины, сжатый газ и т.п. В случае использования изобретения на транспортных средствах предпочтительно должны использоваться технические средства, которые обеспечивают аккумулирование энергии торможения транспортного средства, такие как электродвигатель-генератор 31 гибридного двигателя. В другом варианте масляный насос 41 может приводиться в действие посредством механического соединительного средства, обеспечивающего соединение коленчатого вала 24 и масляного насоса, когда коленчатый вал приводится во вращение, например, двигатель-генератором 31 или электродвигателем 37.
В настоящем описании такие указания, как "включающий", используются в широком смысле так же, как и указания "содержащий", имеют такое же смысловое значение и не исключают наличия других структур, материалов или действий. Аналогично, хотя слово "может" используется в широком смысле для указания того, что некоторая структура, материал или действия не являются необходимыми, однако если такое слово не используется, это не означает, что некоторая структура, материал или действия являются существенными признаками. В той степени, в которой структура, материал или действия в настоящее время считаются существенными, они указываются таковыми в явной форме.
Хотя настоящее изобретение иллюстрируется и описывается на предпочтительном варианте его осуществления, следует понимать, что в этом варианте могут быть выполнены различные изменения без выхода за пределы объема изобретения, как он определен его формулой.