СИСТЕМА СМАЗКИ ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Предложение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению и может быть использовано для уменьшения расхода энергетических ресурсов, потребляемых при работе поршневых двигателей внутреннего сгорания.
Известна система смазки поршневых двигателей внутреннего сгорания (Белов П.М., Бурячко В.Р., Акатов Е.И. Двигатели армейских машин. - 4.2 - М.: Воениздат, 1972. - 568 с. - С 447-448, рис. XI.1), включающая масляные фильтры, редукционные клапаны, масляные магистрали, масляный радиатор и масляный насос.
Недостатком этой системы являются затраты мощности на привод масляного насоса, который приводится в действие от коленчатого вала двигателя, что уменьшает мощность, получаемую потребителям. Сказанное обусловливает повышенный расход топлива на производство единицы полезной мощности, снимаемой с коленчатого вала двигателя для использования потребителем.
Известна также система смазки поршневых двигателей внутреннего сгорания (Патент на полезную модель RU 86242 U1, F01M 1/16, опубл. 27.08.2009.) содержащая: поршневой двигатель внутреннего сгорания с выпускным коллектором, который соединен с термоциркуляционным насосом, сообщающимся с масляной магистралью и остальными приборами системы смазки поршневого двигателя внутреннего сгорания с помощью подводящего и отводящего маслопроводов.
Недостатками этой системы являются:
1. Отсутствие циркуляции смазочного масла в системе смазки в период с момента пуска поршневого двигателя внутреннего сгорания до прогрева термоциркуляционного насоса отработавшими газами двигателя внутреннего сгорания, что увеличивает механические потери в двигателе и может привести к выходу двигателя из строя в результате повышенного износа деталей в указанный период.
2. Неустойчивая работа термоциркуляционного насоса, обусловленная существенными колебаниями температуры отработавших газов двигателя внутреннего сгорания (от 150 до 700°C) при его работе на различных режимах во время эксплуатации. В результате этого периодически возможно снижение давления масла в системе смазки до недопустимого уровня, и соответственно, выход из строя двигателя.
Данная система смазки является наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и принята за прототип.
Задачей предложения является обеспечение циркуляции смазочного масла в системе смазки поршневого двигателя внутреннего сгорания еще до проворачивания коленчатого вала и пуска двигателя, а также обеспечение постоянной температуры процесса подвода теплоты к термоциркуляционному насосу независимо от режима работы двигателя.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в выпускной системе поршневого двигателя внутреннего сгорания вокруг нагреваемого элемента термоциркуляционного насоса оборудуется теплоизолированная снаружи рубашка, заполненная теплоаккумулирующим веществом, находящимся в состоянии фазового перехода, и представляющая тепловой аккумулятор, а маслопроводы, соединяющие термоциркуляционный насос, оборудованы кранами.
Анализ предлагаемого решения и известных позволяет сделать вывод о его соответствии условиям патентоспособности полезной модели.
Предложение поясняется рисунком (фиг.1), где изображено принципиальное устройство предлагаемой системы смазки поршневого двигателя внутреннего сгорания.
Предлагаемая система смазки поршневого двигателя внутреннего сгорания содержит: поршневой двигатель внутреннего сгорания 1 с выпускным коллектором 2, который соединен с термоциркуляционным насосом 3, сообщающимся с масляной магистралью 4 (на чертеже показано условно) и остальными приборами системы смазки поршневого двигателя внутреннего сгорания 1 с помощью подводящего 5 и отводящего 6 маслопроводов. Нагреваемый элемент (на чертеже не показан) термоциркуляционного насоса 3 снабжен рубашкой 7, окруженной снаружи теплоизоляцией 8 и заполненной внутри теплоаккумулирующим веществом 9, через которое по каналам 10 проходят отработавшие газы, а маслопроводы 5 и 6 оборудованы кранами 11 и 12. На входе отработавших газов в рубашку 7 и на выходе их из нее имеются теплоизолирующие задвижки 13.
Предлагаемая система смазки поршневого двигателя внутреннего сгорания работает следующим образом.
В процессе работы поршневого двигателя внутреннего сгорания 1 его отработавшие газы, пройдя по выпускному коллектору 2, поступают в каналы 10 и нагревают теплоаккумулирующее вещество 9, находящееся в рубашке 7. Количество теплоаккумулирующего вещества 9 подбирается таким образом, чтобы оно оставалось в двухфазном состоянии при работе поршневого двигателя внутреннего сгорания на различных режимах его работы. При этом температура теплоаккумулирующего вещества 9 всегда будет одной и той же, равной температуре фазового перехода, характерной для данного теплоаккумулирующего вещества 9. Теплота, передаваемая от теплоаккумулирующего вещества 9 в термоциркуляционный насос 3, приводит в его действие (принцип действия которого изложен в работе: Осадчий Г.Б. Насос для малой энергетики / Тракторы и сельскохозяйственные машины. №11. 1999. - С.22-23), обеспечивая прокачку смазочного масла через масляную магистраль и остальные приборы системы смазки поршневого двигателя внутреннего сгорания 1 посредством подводящего 5 и отводящего 6 маслопроводов.
После остановки поршневого двигателя внутреннего сгорания 1, краны 11, 12 и теплоизолирующие задвижки 13 закрывают и теплоаккумулирующее вещество 9 сохраняет энергию, запасенную во время работы поршневого двигателя внутреннего сгорания 1, длительное время (от суток до месяца в зависимости от качества теплоизоляции от окружающей среды) (Левенберг В.Д. Аккумулирование тепла. - М.: Наука, 1991. - 83 с.).
Перед очередным пуском поршневого двигателя внутреннего сгорания 1 краны 11, 12 открывают, термоциркуляционный насос 3 начинает обеспечивать прокачку смазочного масла через масляную магистраль 4 и остальные приборы системы смазки поршневого двигателя внутреннего сгорания 1 за счет теплоты, запасенной в теплоаккумулирующем веществе 9.
В дальнейшем, после пуска поршневого двигателя внутреннего сгорания 1, термоциркуляционный насос 3 начинает работать за счет теплоты проходящих через каналы 10 отработавших газов.
По сравнению с прототипом в предлагаемой системе смазки поршневого двигателя внутреннего сгорания:
- обеспечивается циркуляция смазочного масла в системе смазки перед пуском и в период прогрева, что уменьшает механические потери в двигателе и исключает возможность выхода его из строя в результате повышенного износа деталей в указанный период;
- исключается неустойчивая работа термоциркуляционного насоса, обусловленная существенными колебаниями температуры отработавших газов двигателя внутреннего сгорания при его работе на различных режимах во время эксплуатации за счет сглаживания температуры процесса подвода теплоты от теплоаккумулирующего материала к термоциркуляционному насосу. В результате этого исключается возможность периодического снижения давления масла в системе смазки до недопустимого уровня, и соответственно, выхода из строя двигателя.