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, опубл. 23.05.1987 г.), 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.
Известна система смазки двигателя внутреннего сгорания с турбокомпрессором (Патент на полезную модель РФ №69159, МПК F01M 1/08, опубл. 10.12.2007 г.), содержащая масляный гидроаккумулятор с подпружиненным поршнем, подключенный к главной масляной магистрали двигателя через обратный клапан. После остановки двигателя поршень под действием пружины вытесняет масло из гидроаккумулятора в подшипник через жиклер и сливной клапан, включаемый соленоидом от блока управления по командам датчиков давления и температуры масла в магистрали.
Однако данная система смазки ДВС турбокомпрессора вступает в работу только при остановке двигателя и не дает возможности использовать специальные масла, более стойких к высоким температурам и не склонных к коксованию, что снижает надежность турбокомпрессора.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является система смазки ДВС (Патент на полезную модель РФ №93462, МПК: F01M 5/00, опубл. 27.04.2010 г., включающая масляную магистраль, выполненную в виде замкнутого контура и содержащую масляный насос и масляный фильтр, масляный радиатор, бак для заполнения маслом, снабженный датчиком температуры, электродвигатель, подключенный к масляному насосу и общей системе электропитания автомобиля через замок зажигания.
Недостатком данного технического решения также является недостаточная надежность работы турбокомпрессора.
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 в течение заданного времени.
Поставленная задача решается тем, что система смазки турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания, представляющая собой замкнутую масляную магистраль, содержащую масляный насос с перепускным клапаном, установленный в баке для масла и соединенный с электродвигателем, подключенным к аккумуляторной батарее. При этом масляный насос соединен трубопроводами высокого давления с масляным фильтром, масляным радиатором и подшипниковым узлом турбокомпрессора, а турбокомпрессор соединен с баком для масла сливным трубопроводом. Новым является то, что в сливном трубопроводе со стороны турбокомпрессора дополнительно введен датчик температуры масла на основе биметаллической пластины, подключенный к реле, которое соединено с аккумуляторной батареей и электродвигателем.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена общая схема заявляемой системы смазки турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания и на фиг.2 представлена схема подключения электродвигателя.
Позициями на чертеже обозначены: 1 - турбокомпрессор, 2 - трубопроводы высокого давления, 3 - масляный радиатор, 4 - бак для масла, 5 - масляный насос, 6 - перепускной клапан, 7 - масляный фильтр, 8 - крышка, 9 - электродвигатель, 10 - заливная пробка, 11 - сливная пробка, 12 - датчик температуры масла, 13 - датчик давления масла, 14 - сливной трубопровод, 15 - датчик температуры масла на основе биметаллической пластины, 16 - замок зажигания, 17 - аккумуляторная батарея, 18 - реле.
Система смазки турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания (фиг.1) представляет собой замкнутую масляную магистраль, проходящую через подшипник турбокомпрессора 1, включающую связанные между собой системой трубопроводов высокого давления 2 масляный радиатор 3, бак для масла 4 с расположенным в нем масляным насосом 5 с перепускным клапаном 6, и масляный фильтр 7, предусмотренный в системе для очистки масла от загрязнений, появляющихся в процессе эксплуатации. При этом масляный насос 5 и масляный фильтр 7 прикреплены к крышке 8 бака для масла 4, на которой также закреплен электродвигатель 9 постоянного тока с рабочим напряжением 24 В, соединенный с масляным насосом 5. Бак для масла 4 снабжен заливной 10 и сливной 11 пробками, а также датчиком температуры масла 12, расположенным в его стенке. В трубопроводе высокого давления 2 перед масляным фильтром 7 установлен датчик давления масла 13. Датчик температуры масла 12 и датчик давления масла 13 подключены к блоку управления. В сливном трубопроводе 14 установлен датчик температуры масла на основе биметаллической пластины 15, который подключен к реле 18. Реле 18 (фиг.2) соединено с электродвигателем 9 и аккумуляторной батареей 17. При этом электродвигатель подключен к замку зажигания 16.
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 высокого давления 2 из бака для масла 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 по сливному трубопроводу 14 поступает снова в бак для масла 4. Объем масла в баке выбирают из условия обеспечения подачи масла для безаварийной работы турбокомпрессора (5 литров). Для смены масла предусмотрены сливная пробка 11, расположенная в баке для масла 4 и заливная пробка 10, расположенная в крышке 8. При температуре, большей 90-95°С контакты датчика температуры масла на основе биметаллической пластины 15, расположенного в сливном трубопроводе 14, замкнуты и на электродвигатель 9 через реле 18 (фиг.2) от аккумуляторной батареи 17 подается напряжение в обход замка зажигания 16. При достижении температуры меньшей 90°С контакты датчика температуры масла на основе биметаллической пластины 15 размыкаются и реле 18 отключает подачу напряжения на электродвигатель 9. Для контроля работы автономной системы смазки датчик температуры масла 12 и датчик давления масла 13 подключены к блоку управления.
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 будет достигнута заданная температура, что позволит повысить надежность турбокомпрессора и силового агрегата в целом.
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.