УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДДЕРЖАНИЯ УРОВНЯ РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ В КАРТЕРЕ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использовано при проектировании, производстве и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания мобильных машин.
Известно устройство для поддержания уровня рабочей жидкости (1), включающее поплавковую камеру, поплавок, конусный клапан, трубопровод, причем поплавковая камера соединена с картером двигателя по принципу сообщающихся сосудов, и бак с резервным объемом жидкости, соединенный с корпусом клапана трубопроводом. Устройство обеспечивает поддержание оптимального уровня рабочей жидкости в картере двигателя внутреннего сгорания, установленного на неподвижной основе.
Недостатком данного устройства является невозможность его использования для поддержания оптимального уровня рабочей жидкости в картере двигателей внутреннего сгорания, установленных на мобильных машинах. При движении мобильных машин уровень рабочей жидкости в месте присоединения поплавковой камеры колеблется в широком диапазоне за счет сил инерции при разгоне и торможении машины, а также за счет продольного и поперечного уклонов дороги. В этих условиях устройство не обеспечивает поддержание оптимального уровня рабочей жидкости в картере. Как правило, происходит избыточная подача, что приводит к повышенному расходу рабочей жидкости.
Известно также устройство для поддержания уровня рабочей жидкости в картере двигателя внутреннего сгорания, которое содержит поплавковую камеру, соединенную по принципу сообщающихся сосудов с картером двигателя, крышку, размещенный в камере поплавок со штоком, конусный клапан с корпусом, соленоид, ферромагнитную втулку и бак с резервным объемом рабочей жидкости, соединенный с поплавковой камерой трубопроводом (2).
Недостатком данного устройства является то, что оно не позволяет поддерживать оптимальный объем рабочей жидкости в картере непосредственно в процессе длительной работы двигателя внутреннего сгорания. Кроме того, устройство не обеспечивает пополнения картера рабочей жидкостью до оптимального уровня при установке мобильной машины после окончания ее работы не строго в горизонтальное положение, так как основано на использовании принципа сообщающихся сосудов. Если машина будет установлена с уклоном в сторону поплавковой камеры, то пополнение будет недостаточным, а с противоположным уклоном - избыточным по сравнению с оптимальным уровнем в горизонтальном положении.
Наиболее близким аналогом заявленного устройства является устройство, содержащее бак резервного объема рабочей жидкости, трубопроводы, гидронасос, соединенный с баком резервного объема рабочей жидкости всасывающим трубопроводом, а с картером двигателя внутреннего сгорания - напорным трубопроводом (3).
Недостатком данного устройства является то, что гидронасос не позволяет регулировать подачу рабочей жидкости. Регулировка подачи гидронасоса необходима при работе двигателя внутреннего сгорания на различимых оборотах, которая сопровождается различным расходом рабочей жидкости, а также в связи с увеличением ее расхода в процессе выработки моторесурса.
Задачей полезной модели является разработка конструкции устройства, обеспечивающего поддержание оптимального уровня рабочей жидкости в картере двигателя внутреннего сгорания путем непрерывной подачи жидкости в объеме, соответствующем ее расходованию (за счет угара) как в процессе работы двигателя на различных оборотах, так и по мере выработки двигателем моторесурса.
Для получения необходимого технического результата в известном устройстве для поддержания уровня рабочей жидкости в картере двигателя внутреннего сгорания, содержащем бак резервного объема рабочей жидкости, трубопроводы, гидронасос, соединенный с баком резервного объема рабочей жидкости всасывающим трубопроводом, а с картером двигателя внутреннего сгорания -напорным трубопроводом, согласно предложенному техническому решению, гидронасос выполнен регулируемым, снабжен приводом от двигателя внутреннего сгорания и редуктором.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображена гидравлическая схема предлагаемого устройства.
Устройство состоит из бака 1 с резервным объемом рабочей жидкости, который снабжен горловиной 2 для заливки рабочей жидкости с встроенным фильтром и сапуном 3, всасывающего трубопровода 4, регулируемого гидронасоса 5 и нагнетательного трубопровода 6.
Устройство крепится с внешней стороны двигателя внутреннего сгорания, причем регулируемый гидронасос 5 с приводом (на чертеже не показан) устанавливают в месте, где имеются условия для отбора мощности от двигателя (например, от ремня вентилятора), бак 1 с резервным объемом рабочей жидкости, снабженный горловиной 2 для заливки рабочей жидкости и сапуном 3, устанавливают в месте, удобном для его обслуживания, гидронасос 5 соединяют с баком 1 резервного объема рабочей жидкости всасывающим трубопроводом 4, а с картером 7 двигателя внутреннего сгорания - нагнетательным трубопроводом 6.
Устройство работает следующим образом. Регулируемый гидронасос 5 с учетом редуктора (устанавливаемого при необходимости) выбирается, исходя из нормативного расхода масла от выработанного топлива. Регулируемый гидронасос 5, имеющий привод от двигателя внутреннего сгорания, при запуске двигателя начинает работать и подает рабочую жидкость из бака 1 в картер 7. При работе двигателя на малых оборотах расход рабочей жидкости за счет угара будет минимальным и гидронасос, подача которого зависит, в конечном итоге, от частоты вращения вала двигателя, также подает минимальное количество рабочей жидкости из бака 1 в картер 7. При увеличении оборотов двигателя внутреннего сгорания возрастает расход рабочей жидкости, одновременно с этим возрастает подача рабочей жидкости гидронасосом 5, так как он имеет привод от двигателя. Таким образом, на любых режимах работы двигателя гидронасос будет пополнять картер 7 в объеме, соответствующем расходу рабочей жидкости. По мере выработки моторесурса двигателя возрастает расход рабочей жидкости, приходящийся на единицу его мощности, поэтому производят регулирование самого гидронасоса в сторону увеличения его подачи при равном числе оборотов. Контроль расхода рабочей жидкости выполняют, наблюдая за ее уровнем в баке 1, снабженном смотровым окном (не показано).
Именно выполнение гидронасоса регулируемым, снабженным приводом от двигателя внутреннего сгорания и редуктором, обеспечивает поддержание оптимального уровня рабочей жидкости в картере при работе двигателя внутреннего сгорания на различных оборотах в процессе выработки всего моторесурса.
Пример. При непрерывной работе двигателя ЯМЗ-238Б мощностью 220,6 кВт с нормативным расходом масла 1% (0,01) от выработанного топлива (расход топлива 237 грамм на 1 кВт·час) в течение одного часа расход масла составил
0,01·(220,6·237·1)=552,8 гр.≈0,55 кг.
3
3
При плотности масла 900 кг/м гидронасос подаст в течение одного часа в картер двигателя масло в объеме 0,55:900=0,00061 м или 0,61 литра. Подача гидронасоса составит 0,61 л/час. Расход масла перед капитальным ремонтом двигателя увеличивается на 45% и составит 0,88 л/час. Принимается гидронасос с диапазоном регулирования подачи от 0,5 до 1,0 л/час. Промышленностью выпускается большой ассортимент регулируемых гидравлических насосов: роторно-пластинчатые, аксиально-поршневые с наклонным диском, радиально-поршневые с точечным контактом поршней и статора и др. Наиболее подходящим для пополнения масла в картере двигателя внутреннего сгорания является радиально-поршневой регулируемый гидронасос с точечным контактом поршней и статора. Перспективным представляется разработка специального регулируемого гидронасоса для подачи масла в картер двигателя.
Список использованных источников
1. Заявка №2583106 (Франция), МПК F01M 11/06, опубл. 1986, на 6 с.
2. Пат. 2323354 (Россия), МПК F01M 11/12, опубл. 27.04.2008; Бюл. №12.на 4 стр.
3. Патент США №6928976, F01M 1/00, опубл. 2005 на 9 стр.