RU2503877C1 - Supply system of lubricating material to internal combustion engine - Google Patents

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: supply system of lubricating material to an internal combustion engine includes an oil pump with lubricating system valves - pressure reducing and differential ones, a crank shaft with bearings, and the main oil line located in a cylinder block. A supply channel of a control signal to differential valves is connected to the crank shaft through a coupling made of two parts, one of which is rigidly attached to the crank shaft, and the other one is connected to the cylinder block.

EFFECT: maintaining pressure in a lubrication system within the specified limits considering the change of oil flow rate through connecting rod bearings.

1 dwg

Description

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.The invention relates to mechanical engineering and can be used in the design, manufacture and repair of internal combustion engines, in particular, it is intended to protect the weakest points in terms of the reliability of connecting rod bearings in a rotating crankshaft of internal combustion engines.

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.).During engine operation, critical conditions arise in which the connecting rod bearings experience oil starvation due to flow disruption in the supply channels. This increases the likelihood of such an expensive failure, such as turning the liners (Denisov A.S., Kulakov A.T. Ensuring the reliability of automotive engines. Saratov: Sarat. State. Tech. Un-t, 2007. - 422 p.).

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.).Oil is supplied to the connecting rod bearings of the crankshaft through the channels inside the shaft from the nearest root neck (KamAZ Engine 740.11-240 Operating Instructions 740.11-3902001RE, Naberezhnye Chelny, 1977. - 120 s). Based on the analysis of the loss of oil pressure to the connecting rod bearings, in order to ensure a constant oil flow to the connecting rod bearings and its continuity, and, therefore, its presence in a centrifugal trap, it is necessary to constantly maintain the excess oil pressure along the axis of the crankshaft of at least 0.2 MPa, as in the initial period of operation of the engine (Denisov A.S., Kulakov A.T. Ensuring the reliability of tractor engines. Saratov: Sarat. State. Techn. University, 2007. - 422 p.).

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.A device for supplying lubricant to an internal combustion engine (Indicator of continuity of fluid flow. RF patent for the invention No. 2221964, publ. 20.01.2004), which contains a sealed indicator housing made of transparent material with backlight, inside of which a curved semicircular tube made of transparent material attached to the end of the oil transfer tube. The output end of the oil pipe is mounted vertically in the middle of the indicator housing. The input end of the oil-conducting tube through a rotating sleeve is brought into the oil supply channel from the main bearing to the connecting rod journal at a minimum distance from the axis of rotation of the crankshaft.

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).When the oil flow ruptures in the crankshaft channel, the flow of oil to the inlet end of the oil transfer tube stops, which leads to a rupture of the oil flow in the entire oil transfer tube. Visual assessment of the rupture of the oil flow from a transparent semicircular tube allows you to bring the engine out of critical conditions (by changing the speed mode by shifting the gearbox, thermal mode, oil viscosity).

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.The closest analogue of the proposed system for supplying lubricant to an internal combustion engine is a device (Grigoryev MA, Doletsky VA. Ensuring engine reliability. - M .: Publishing house of standards, 1978. - S.122-125), containing oil a pump with valves of the lubrication system - reduction and differential, a crankshaft with bearings, a channel for supplying a control signal connected to the differential valve of the oil pump and the main oil line located in the cylinder block. To maintain the necessary pressure created by the oil pump in the engine lubrication system, the design of the lubrication system valve controlling the maintenance of pressure in the main oil line is provided in its design.

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.The valves: pressure reducing and lubrication systems (differential) are installed in the oil pump housing. The pressure reducing valve is designed to limit the maximum oil pressure at the pump outlet and is adjusted to an opening pressure of 0.85-0.89 MPa, and the valve of the lubrication system must maintain an operating pressure of 0.40-0.45 MPa in the main oil line. In this case, the control pressure comes from the main oil channel of the cylinder block. Its main purpose is to control the discharge of oil from the high-pressure area, avoiding the reduction and excess of the setting pressure.

Недостатком данного устройства является то, что настройка не учитывает изменение расхода масла через потребители, особенно через шатунные подшипники, по мере изнашивания в процессе эксплуатации.The disadvantage of this device is that the setting does not take into account the change in oil flow through consumers, especially through connecting rod bearings, as they wear out during operation.

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.The objective of the invention is that the valve setting takes into account the change in oil flow through the connecting rod bearings as they wear out during operation, which allows maintaining the pressure in the lubrication system within specified limits.

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.The task is achieved in that in the lubricant supply system to the internal combustion engine, comprising an oil pump with valves of the lubrication system — reduction and differential, a crankshaft with bearings, a channel for supplying a control signal connected to a differential valve of the lubrication system and the main oil line, located in the cylinder block. What is new is that the channel for supplying the control signal with a differential valve is connected to the crankshaft through a coupling made of two parts, one of which is rigidly connected to the crankshaft, and the second is connected to the cylinder block.

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.The invention is illustrated in figure 1, which presents a schematic diagram of a lubricant supply system, where 1 is an oil sump; 2 - differential valve lubrication system; 3 - oil pump; 4 - full-flow filter element; 5 - oil filter; 6 - bypass valve; 7 - water-oil heat exchanger; 8 - oil pressure gauge; 9 - signaling device for emergency drop in oil pressure; 10 - oil overheating alarm; 11 - nozzles for cooling the pistons; 12 - thermal valve; 13 is a partially in-line filter element; 14 - pressure reducing valve; 15 - coupling; 16 - a cranked shaft.

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.The system for supplying lubricant to an internal combustion engine includes (Fig. 1) an oil sump 1 connected to a cylinder block. The oil pump 3 is fixed in the cylinder block and contains the differential valve of the lubricating system 2 and the pressure reducing valve 14. The channel for supplying a control signal by the differential valve of the lubricating system 2 is connected to the oil pump 3 and the bearings of the crankshaft 16 through the coupling 15. The coupling 15 consists of two parts , one of which is rigidly fixed on the cylinder block, and the second on the crankshaft 16. The main oil line, located in the cylinder block, is connected to the control devices: oil pressure indicator 8, signaling device The oil pressure warning device 9 and overheating oil 10.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

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.Oil from the oil sump 1 is fed through the oil receiver to the oil pump 3, from which it is fed through the channel in the right wall of the cylinder block to the oil filter 5, where it is cleaned with filter elements. Next, the oil is fed through a water-oil heat exchanger 7 to the main oil line, from where it is directed through the channels in the block and cylinder heads to the main bearings of the crankshaft 16, piston cooling nozzles 11, rocker arms and the upper tips of the pusher rods. The main oil line is connected to the control devices: oil pressure gauge 8, emergency oil pressure drop indicator 9 and oil overheating alarm 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.To the connecting rod bearings of the crankshaft, oil is fed through the holes inside the shaft from the nearest main neck. Through channels in the rear wall of the cylinder block and the flywheel housing, pressurized oil is supplied to the bearings of the compressor, fuel pump and turbochargers, through channels in the front wall of the block to the bearings of the high pressure fuel pump. The selection of oil from the main line for supply to the fluid coupling switch is provided.

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.High-capacity single-section oil pump 1 150 l / min delivers oil to the main engine oil line. In the pump casing, pressure reducing 14 and differential 2 valves are installed. The pressure relief valve 14 is designed to limit the maximum pressure at the pump outlet, adjusted to an opening pressure of 0.85 ÷ 0.89 MPa. The channel for supplying the control signal by the differential valve of the lubricating system 2 is connected to the oil pump 3 and the bearings of the crankshaft 16 through the coupling 15. The coupling 15 consists of two parts, one of which is rigidly fixed to the cylinder block, and the second to the crankshaft 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.The differential valve of the lubrication system 2, which operates at a pressure of 0.4 ÷ 0.45 MPa, is designed to limit the pressure in the main oil line. Oil filter 5 consists of two caps in which full-flow 4 and partially-flow 13 filter elements are installed. A bypass valve 12 is also located in the filter housing, which transfers oil at low temperature to the main line, bypassing the filter element, and a bypass valve 6, which bypasses the oil with significant clogging of the filter elements with pressure drops on the elements of 0.25-0.30 MPa.

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.Water-oil heat exchanger 7 shell-and-tube type, prefabricated. Coolant flows from the engine cooling system inside the tubes, and oil from the outside. The oil flow in the heat exchanger crosses the tube four times with water, thereby achieving high oil cooling efficiency.

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.At the beginning of engine operation, the device will maintain the oil pressure at the outlet of the oil pump 3, equal to the sum of the excess pressure of 0.2 MPa and losses from centrifugal forces and losses to consumers. This amount is 0.5 MPa. With an increase in pressure loss due to an increase in oil consumption through the main and connecting rod bearings due to wear of parts, in order to maintain the necessary overpressure of 0.2 MPa, the differential valve of the lubricating system 2 will be covered. The pressure at the outlet of the oil pump by decreasing the drain will increase, therefore, the pressure in the lubrication system will increase. Similarly, the device will operate when the speed of the crankshaft 16 increases, leading to an increase in pressure loss from centrifugal forces.

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.From the above it follows that the valve setting will take into account the change in oil flow through the connecting rod bearings as they wear out during operation, which will allow maintaining the pressure in the lubrication system within specified limits.

Claims (1)

Система 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, отличающаяся тем, что канал для подвода управляющего сигнала соединен с подшипниками коленчатого вала через муфту, выполненную из двух частей, одна из которых жестко соединена с коленчатым валом, а вторая соединена с блоком цилиндров. A system for supplying lubricant to an internal combustion engine, comprising an oil pump with valves of the lubricating system - reduction and differential, a crankshaft with bearings, a channel for supplying a control signal connected to a differential valve of the lubricating system, and a main oil line located in the cylinder block, characterized the fact that the channel for supplying a control signal is connected to the bearings of the crankshaft through a coupling made of two parts, one of which is rigidly connected to the crankshaft the first shaft, and the second is connected to the cylinder block.

Images