Двигатель сухой


Сухой картер: система смазки - Avtonov

Назначение и принцип действия

«Сухой картер» – разновидность системы смазки, применяемая на гоночных, спортивных автомобилях и некоторых моделях внедорожников. Для таких машин обычная система смазки не подходит. Это связано с тем, что при быстром движении в поворотах, при резких торможениях и ускорениях, а также на крутых подъемах и спусках масло в поддоне двигателя слишком сильно «плещется» от одного края поддона к другому. При этом может оголиться маслоприемник, а само масло вспенивается. Это приводит к «масляному голоданию» двигателя или сильному падению давления в системе смазки. В результате происходит перегрев смазываемых деталей или выход из строя.

Отличия систем с сухим и мокрым картером

Принципиальное отличие системы с сухим картером состоит в том, что масло хранится в специальном масляном баке (резервуаре), который исключает его «взбалтывание». К деталям двигателя смазка подается нагнетающим насосом, а стекающее в поддон масло тут же откачивается обратно в бак несколькими секциями откачивающего насоса. Таким образом, в поддоне масло не задерживается – отсюда и название «сухой картер». В остальном устройство системы аналогично системе с «мокрым картером».

Устройство

Кроме масляного бака, нагнетающего и откачивающего насосов, в систему смазки с сухим картером входят: один или два масляных радиатора, масляный термостат, фильтр, редукционные и перепускные клапана, датчики температуры и давления масла.

Масляный бак представляет собой резервуар круглой или прямоугольной формы. Внутри него обычно встроены успокоители (перегородки) для гашения колебаний масла и уменьшения пенообразования. В баке также размещаются система вентиляции, предназначенная для удаления из масла воздуха и газов, а также датчики температуры и давления, масляный щуп. Масляный бак можно изготовить любой емкости (на некоторых автомобилях до 30 л) и разместить в любом удобном месте, обеспечив тем самым наивыгоднейшие условия для охлаждения масла и распределения веса.

Схема системы смазки с сухим картеромМасляные бакиМасляные насосыПоддон для системы с сухим картером

Нагнетающий насос создает давление в системе смазки, обеспечивая подачу масла через фильтр к трущимся поверхностям. Он располагается, как правило, ниже масляного бака. Таким образом, на его входе обеспечивается постоянное давление под действием силы тяжести. Давление в системе регулируется с помощью редукционных и перепускных клапанов.

Откачивающий насос предназначен для быстрого удаления стекающего масла из поддона картера и подачи его в масляный бак. По производительности он в несколько раз превосходит нагнетающий насос. В зависимости от конструкции двигателя откачивающий насос может содержать от двух до шести секций. В высокопроизводительных моторах устанавливают по одной секции насоса на каждую секцию картера, а в V-образных двигателях – дополнительную секцию для откачки масла, подаваемого к газораспределительному механизму. Например, в восьмицилиндровом V-образном двигателе откачивающий насос может иметь до 5 секций. В двигателях с наддувом дополнительная секция может устанавливаться для откачки масла, подаваемого к турбонагнетателю. Откачивающие насосы в системах с сухим картером, в отличие от обычных насосов в системах с «мокрым» картером, менее чувствительны к наличию в масле воздуха и пены (не теряют способность к всасыванию).

Откачивающий и нагнетающий масляные насосы как правило шестеренного типа. Они располагаются в одном корпусе и имеют общий ременной или цепной привод от коленчатого вала, иногда от распределительного вала. Такая конструкция позволяет устанавливать нужное количество секций на одном валу. Внешнее расположение насосов на двигателе существенно облегчает их монтаж и демонтаж. В некоторых конструкциях откачивающий и нагнетающий насосы разделены. Это позволяет избежать дополнительного нагрева масла, подаваемого в двигатель, маслом, откачиваемым из поддона.

Масляный радиатор жидкостного охлаждения устанавливается либо между нагнетающим насосом и двигателем, либо между откачивающим насосом и масляным баком. В мощных моторах для лучшего охлаждения может устанавливаться и дополнительный масляный радиатор воздушного охлаждения. Он подключается к системе через масляный термостат, который закрыт на холодном двигателе и открывается при нагреве масла до определенной температуры.

Преимущества и недостатки

Набор для установки сухого картера

Главное достоинство системы смазки с сухим картером – обеспечение бесперебойной подачи масла с постоянным давлением при любых условиях движения автомобиля. Кроме того, масло лучше охлаждается, так как оно хранится в удаленном от двигателя резервуаре. Меньшие размеры поддона уменьшают высоту двигателя. Это позволяет расположить двигатель ниже, тем самым снизив центр тяжести (т.е. улучшить устойчивость), и улучшить аэродинамику (днище получается более плоским). Коленчатый вал при вращении не испытывает сопротивления плещущегося в поддоне масла, позволяя выиграть несколько лошадиных сил. А масло, в свою очередь, не разбрызгивается коленвалом по всему картеру (что снижает расход смазки) и меньше вспенивается. Масло не контактирует с картерными газами, что позволяет увеличить срок его службы. Все перечисленные преимущества в совокупности позволяют повысить общую надежность двигателя.

К недостаткам системы с сухим картером относится сложность конструкции, больший вес и больший объем масла. А сложность означает повышенную стоимость и расходы на обслуживание.

Набор для установки сухого картера

Для переоборудования дорожных версий некоторых автомобилей в гоночные в продаже имеются киты. Однако помните, что установка системы с сухим картером оправдана только тогда, когда автомобиль большую часть времени будет проводить на гоночной трассе или на серьезном бездорожье. При езде по обычным дорогам все преимущества «сухого картера» не будут ощутимы, а, следовательно, такое переоборудование будет бесполезной тратой времени и денег.

avtonov.info

Двигатель на сухом льде | Наука и жизнь

Исследователи придумали, как снабдить энергией первых колонизаторов Марса: на планете много сухого льда, который можно использовать для получения доступной энергии.

Вы наверняка замечали, как капля воды, попав на горячую сковородку, начинает кататься по поверхности. Казалось бы, температура сковородки намного выше температуры кипения воды, и капля должна бы сразу испариться, но она ещё какое-то время «живёт». Этот эффект впервые описал Иоганн Лейденфрост в 1756 году. Почему капля не испаряется моментально? Все дело в прослойке пара, которая образуется в месте контакта капли и раскаленной поверхности. Часть капли превращается в пар, который приподнимает каплю над поверхностью, не давая оставшейся жидкости моментально испариться. В результате капля бегает по сковородке довольно продолжительное время.

Фото: Jonathan Sanderson

Принцип работы и схема двигателя. Горячая неподвижная турбина передает диску из сухого льда тепло (Qin), которое идет на его сублимацию. Образовавшиеся потоки газа рассеивают часть тепла (Qout) и совершают работу (W), раскручивая диск вокруг своей оси. Вр

Геометрия неподвижной турбины подобрана таким образом, чтобы потоки газа, раскручивали диск из сухого льда, при этом, не давая ему сойти с оси. В результате получается вращающаяся система, в которой исключено трение твердых поверхностей – кусок сухого льд

‹ ›

Эффект Лейденфроста проявляется не только на сковородках. Например, если очень быстро погрузить палец в стакан с жидким азотом и быстро вытащить его обратно, то, как ни странно, палец не замерзнет и не отвалится, хотя температура жидкого азота -196°С. Происходит так из-за того, что жидкий азот начинает кипеть при контакте с теплой кожей, на которой образуется защитный слой из уже газообразного азота. А газы остывают и нагреваются намного медленнее жидкостей, поэтому палец безрассудного экспериментатора не успевает замерзнуть. Правда все равно есть риск получить ожог, так что ни в коем случае не проверяйте эффект Лейденфроста на себе. Еще более экстремальный и намного более опасный трюк заключается в опускании мокрой руки в емкость с жидким металлом – вода на поверхности руки мгновенно вскипает и на доли секунды образует защитную прослойку, между кожей и расплавленным металлом.

Фокусы фокусами, но как получить из этого феномена реальную пользу? Исследователи из Нортумбрийского университета Великобритании сделали прототип двигателя, который может работать куске сухого льда. В основе конструкции лежит тот самый эффект Лейденфроста. Мы помним, что капля жидкости бегает по раскаленной поверхности. Точно также ведет себя кусок сухого льда, если его бросить в воду. Сухой лед уникален тем, что он при нагревании из твердой фазы превращается сразу в газ, минуя жидкую фазу. Вопрос весь в том, как направить его энергию в полезное русло. Инженеры уже давно разработали технологию, позволяющую превратить энергию пара в механическую энергию: в газотурбинном двигателе струя пара или газа ударяет в поверхность лопаток турбины, которая начинает вращаться. Но в нашем случае исследователи пошли другим путем.

Они сделали нагреваемую поверхность в форме диска, с профилем, похожим на лопасти турбины. Теперь, если на такую разогретую поверхность поместить каплю воды, то образующийся в месте контакта пар будет не только поддерживать каплю на весу, но и будет толкать ее в определенном направлении. Капля будет бегать по кругу, пока не испарится. А что произойдет, если на такую нагретую поверхность положить диск из сухого льда? Испаряющаяся двуокись углерода начнет раскручивать диск, притом геометрия поверхности не даст ему сойти с оси, потоки газа будут возвращать диск к центру. Теперь если на диске из сухого льда закрепить магниты, и поместить всю конструкцию внутрь проводящего контура, то получится самый настоящий электрогенератор, в котором нет никаких трущихся частей, а значит и потерь на трение. Авторы изобретения разместили на сайте видео того, как все это работает.

Хорошо, прототип двигателя работает, но где брать для него топливо? Сухой лед в природе не встречается. Вот тут исследователи замахнулись, ни много ни мало, на генераторы для будущих колонизаторов Марса или других планет. Многие футурологи уверены, что рано или поздно у человечества не останется выбора кроме как заселять ближайшие к нам планеты. Сейчас всерьез обсуждаются и разрабатываются программы по отправке экспедиции на красную планету. Членам экспедиции придется обустраивать там свою жизнь, и одной из главных проблем будет поиск источников энергии. Дело в том, что на Марсе углекислый газ часто встречается в твердой форме, то есть в виде сухого льда. И его можно использовать как энергетический ресурс. Уникальность изобретенного двигателя в простоте конструкции – в нем практически нет никаких заменяемых частей. А когда ближайший магазин находится за 50 с лишним миллионов километров, вопрос надежности оборудования встает на одно из первых мест.

По материалам Northumbria University и Nature Communications.

www.nkj.ru

Зачем нужен сухой картер и с чем его едят - Двигатель - Ремонт - Каталоги, статьи

Простые технические задания нередко приводят к очень непростым и нетривиальным решениям. Например: банальная задача уменьшить высоту мотора родила схему системы смазки с сухим картером.

 

Современные двигатели настолько форсированы, что смазывать их «разбрызгиванием» можно, но недолго - умрет Бобик. Масло во все важные узлы и агрегаты следует подавать принудительно под давлением, да еще и на днище поршня распылять из форсунок - для его охлаждения. Нет в этом ничего сложного: помести маслозаборник в картер, установи маслонасос с достаточной производительностью или несколько насосов - и радуйся результату. Так обычно и происходит. Но до тех пор, пока не проявляются нюансы.

 

Самый существенный - необходимость обеспечить постоянный приток масла в насос вне зависимости от положения мотоцикла в пространстве. А ведь он наклоняется на угол до 80 градусов (кроссмены нередко наклоняют мотоцикл почти горизонтально - когда в повороте опираются на бруствер), долго едет на заднем (переднем) колесе, по кочкам да ухабам... Выход прост - сделай поддон мотора в виде колодца и помести маслозаборник на его дно.

 

Но не во всех случаях это - выход. Антропометрические данные человека таковы, что, как ни компонуй мотоцикл, а седло выше, чем на метр, не поднимешь, и то в самых экстремальных случаях (скажем, в мотокроссе). Обычно же сиденье фиксируют примерно на 80-сантиметровой высоте. Ниже его надо вписать и коленвал, и цилиндр, и головку цилиндра, и маслозаборник, а иногда еще и воздушный фильтр, бензобак и система выхлопа упрямо навязываются им в компанию.

 

Возникает дилемма: либо клиренс делать 5-сантиметровым, либо седло располагать в метре от земли.

 

Можно попробовать отрезать сверху. На Kawasaki Vulcan 2000 использовали нижневальный мотор со штанговым приводом клапанов для того, чтобы уменьшить высоту головки цилиндров, вообще не размещая там распредвалов. «Харлеевские» моторы (кроме У-рода) скроены по такой же схеме. Но для спорта это решение не применишь. Построить 4-5-клапанный штанговый мотор с красной зоной даже 10 000 оборотов в минуту - задача практически невыполнимая: уж больно инертным получается весь механизм.

 

Значит, будем отрезать снизу. Возьмем колодец маслосборника и вынесем за пределы мотора. Изготовим высокий и достаточно узкий маслобак, расположим его перед мотором (чтобы он еще и подрабатывал как маслорадиатор), нижний патрубок свяжем с маслонасосом, обслуживающим все важные системы мотора, а в верхний патрубок другой насос (расположенный на обычном месте в поддоне мотора, который теперь можно сделать менее глубоким) будет гнать отработавшее масло. Масла в баке должно быть столько, чтобы оно служило страховкой от масляного голодания в моменты, когда заборник «возвратного» насоса начнет оголяться и станет качать воздух. Вот и вся теория.

 

Такая система смазки применяется практически на всех внедорожных мотоциклах (надо же чем-то платить за клиренс под 30 см!) и на итальянских спортбайках. Что поделаешь, «литровые» V-твины отнюдь не образцы для подражания по части компактности при компоновке мотора.

 

Сложностей при замене масла в таких мотоциклах у неподготовленного владельца всего две: как слить все отработанное масло и сколько залить свежего.

 

Начнем со слива. Прогреем мотор до рабочей температуры, заглушим. Найдем пробку на картере мотора и сольем все, что есть в поддоне. Будьте внимательны: масло горячее - можете сильно обжечь руки! Потом найдем пробку на дне маслобака (им нередко служит рама мотоцикла), сольем масло и из него. Если нижняя пробка в баке не предусмотрена конструкцией, то придется снимать нижний патрубок и сливать через него. После этого вынем масляный фильтр - в надежде на то, что из его корпуса также что-нибудь выльется или выпадет черным пластилином. Получилось?

 

 

Тогда будем считать, что слив засчитан. Сменить маслофильтр не сложнее, чем на обычном моторе (см. фото).

 

Чтобы узнать, сколько свежего масла заливать, обратитесь к инструкции по эксплуатации или поищите на мотоцикле наклейки с мелкими цифрами. Иногда на картер мотора наносят цифры объема масла (только не спутайте с объемом цилиндров, который нередко пишут там же и похожим шрифтом!). Сначала налейте по метку «Мах» щупа маслобака. Заведите мотоцикл, дайте ему поработать на холостых оборотах 3-5 минут (пока все масло пройдет в системе полный круг). Сильно газовать не следует - поберегите мотор. Затем заглушите мотор, подождите те же 3-5 минут и проконтролируйте уровень. Мало? Долейте масла до метки «Мах». Обнаружите, что много (если будет больше, чем перед запуском, значит, масло из мотора слилось не полностью), лишнее придется отсасывать. Многие мотоциклы очень не любят излишков масла в моторе и активно «сплевывают» его через сапун в воздушный фильтр, а могут и через сальники начать выдавливать в атмосферу.

 

Лирическое отступление номер один. Помимо масляного фильтра, во многих моторах кроссовых мотоциклов и «пампасников» существуют еще и стальные сеточки для отлавливания отложений смолы и стружки. В дебрях мотора их может быть от одной до четырех. Узнайте место их расположения заранее по картинкам из сервисного руководства и при смене масла обязательно выньте все, промойте бензином и продуйте сжатым воздухом. Подготовьтесь к этой операции: иногда она требует некоторых специфических расходников, вроде новых резиновых уплотнительных колец или даже прокладок моторных крышек. Если сеточки внутри мотора забьются стружкой и «гуталином», то циркуляция масла будет нарушена, и тогда смена масла и фильтра даже раз в 100 км не поможет.

 

Лирическое отступление номер два. Не забудьте, что сливных пробок было две. Перед заливкой свежего масла убедитесь, что обе они возвращены на свои места и затянуты. Неприятно будет обнаружить, что пол гаража обильно орошен свежим и недешевым маслом.

 

Денис (DEAN) ПАНФЕРОВ

mototex.ucoz.ru

Система смазки двигателя внутреннего сгорания с "сухим" картером

 

Использование: машиностроение, в двигателях внутреннего сгорания с "сухим картером" и расходным масляным баком, расположенным выше двигателя. Изобретение позволяет повысить надежность системы смазки путем предотвращения вытекания масла из расходного бака при остановке двигателя. Сущность изобретения: система смазки двигателей внутреннего сгорания с сухим картером 1 содержит расходный масляный бак 2, откачивающий насос 3, нагнетательный насос 4 и маслопрокачивающий насос 5. Система снабжена установленным на картере 1 запорным клапаном 6, в корпусе 13 последнего выполнена полость 14, в которой соосно размещены направляющая втулка 15 с подпружиненным запорным шариком 17, подвижным поршнем 18 со сквозным осевым отверстием и посадочной поверхностью для шарика 17, и стержневой упор 20. Полость 24 соединена с дренажным каналом 25, причем дренажный 25 и впускной 29 каналы подключены к полости со стороны шарика, а диаметры поршня и его осевые отверстия выполнены в соответствии с соотношением D2-d2 больше 4F1пр/Pмн ; D2-d2 меньше 4F1пр/h , где D-наружный диаметр поршня; d-внутренний диаметр поршня; 4F1пр усилие пружины, поджимающей поршень; Pмн -давление нагнетающего масляного насоса; -удельный вес масла; h-высота уровня масла в баке над клапаном. 1 з.п. ф-лы,2 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может применяться в двигателях внутреннего сгорания с "сухим" картером и расходным масляным баком, расположенным выше двигателя.

Известна система смазки двигателя внутреннего сгорания, содержащая масляный картер, заполненный маслом, и бак с дополнительной смазкой, установленный выше уровня масла в картере, насос, предназначенный для подачи смазки из масляного картера в бак и трубопровод подачи смазки из бака в масляный картер и запорный клапан, предотвращающий перетекание смазки из бака в масляный картер при остановке двигателя [1].

Эта система смазки позволяет размещать бак с дополнительной смазкой выше уровня масла в картере.

Однако эта система смазки имеет ряд существенных недостатков: система смазки должна иметь два резервуара для масла, где один из них находится в поддоне двигателя, а другой вспомогательный - отдельно от двигателя. Наличие резервуара для масла в поддоне значительно увеличивает габариты двигателя; система смазки требует обеспечения герметичности дополнительного бака. При нарушении его герметичности все масло перетечет в основной бак, что может привести к выходу двигателя из строя. Обеспечение герметичности дополнительного бака усложняет его конструкцию.

Эта система смазки затрудняет применение ее в транспортных двигателях, когда уровень масла в основном резервуаре постоянно меняется (при подъеме в гору, спускания с уклона).

Наиболее близкой по техническому решению предлагаемой системы смазки является масляная система двигателя внутреннего сгорания с "сухим" картером, содержащая расходный масляный бак, откачивающий насос, вход которого сообщен с картером двигателя, а выход с расходным масляным баком, нагнетающий насос, вход которого сообщен с расходным масляным баком, и выход с двигателем и предпусковой маслопрокачивающий насос со входом, сообщенным с расходным масляным баком и выходом [2].

Такая масляная система применима в транспортных двигателях. Обеспечивается надежная работа при крутых наклонах двигателя. Отсутствие резервуара с маслом в поддоне позволяет снизить габариты двигателя по высоте.

Однако указанная масляная система имеет существенный недостаток: при установке расходного масляного бака выше двигателя возможно перетекание масла из этого бака в картер в то время, когда двигатель остановлен. Пуск двигателя, заполненного маслом, перетекающим при остановке двигателя из расходного бака в картер, может привести к выходу двигателя из строя, а именно: к гидроудару, нарушению герметичности картера.

Целью настоящего изобретения является повышение надежности за счет предотвращения вытекания масла из расходного масляного бака, размещенного выше двигателя при его останове.

Поставленная цель достигается тем, что в системе смазки двигателя внутреннего сгорания с "сухим" картером, содержащей расходный масляный бак, откачивающий насос, вход которого сообщен с картером двигателя, а выход - с расходным масляным баком, нагнетающий насос, вход которого сообщен с расходным масляным баком, а выход - с двигателем, и маслопрокачивающий насос - с входом, сообщенным с расходным масляным баком и выходом, установлен запорный клапан, размещенный на картере.

В корпусе этого клапана выполнены полость, в которой соосно размещены направляющая втулка с подпружиненным запорным шариком, подвижный поршень со сквозным осевым отверстием и посадочной поверхностью для шарика и стержневой упор, между торцем которого и шариком имеется зазор и связанные с полостью каналы - выпускной, два впускных, связанных соответственно с выходами, маслопрокачивающего и нагнетающего насосов, дренажный для сообщения с полостью картера двигателя, причем дренажный и впускной канал, связанный с выходом маслопрокачивающего насоса, подключены к полости со стороны шарика, а диаметры поршня и его осевое отверстие выполнены в соответствии с соотношением D2-d2> , D2-d2< , где D - наружный диаметр поршня; d - диаметр осевого отверстия в поршне; F1пр - усилия пружины, поджимающей поршень; Рмн - давление нагнетающего масляного насоса; - удельный вес масла; h - высота уровня масла в баке под клапаном.

В корпусе запорного органа выполнен соединительный канал, подключенный к впускному каналу, связанному с выходом маслопрокачивающего насоса, и к полости со стороны упора, в канале установлен обратный клапан, а диаметр дренажного канала меньше диаметра каждого из упомянутых каналов.

Новые существенные признаки предлагаемой масляной системы не присущи известным решениям (аналогу и прототипу) той же задачи.

В итоге цель, поставленная предлагаемым изобретением - повышение надежности за счет предотвращения вытекания масла из расходного бака, размещенного выше двигателя при останове последнего не решается ни прототипом, ни другими известными решениями в науке и технике.

В связи с указанным и тем, что у заявляемого решения появляются свойства, не совпадающие со свойствами известных решений, а также есть отличия в существенных признаках, заявляемая масляная система ДВС обладает существенными отличиями.

На фиг. 1 изображена предлагаемая масляная система двигателя; на фиг. 2 - разрез запорного клапана.

Предлагаемая масляная система состоит из "сухого" картера 1, расходного масляного бака 2, расположенного выше двигателя, откачивающего насоса 3, нагнетающего насоса 4, маслопрокачивающего насоса 5, размещенного на масляном баке 2, а также из запорного клапана 6, расположенного на картере 1. Вход откачивающего масляного насоса 3 соединен с картером двигателя при помощи трубопровода 7, а выход этого насоса соединен при помощи трубопровода 8 с расходным масляным баком 2. Вход нагнетающего масляного насоса 6 соединен с расходным масляным баком 2 при помощи трубопровода 9, а его выход соединен с картером 1 через запорный клапан 6 при помощи трубопровода 10.

Вход маслопрокачивающего насоса 5 соединен с расходным масляным баком 2 при помощи трубопровода 11, а выход насоса 5 соединен с картером 1 через запорный клапан 6 трубопроводом 12.

Уровень масла в расходном масляном баке 2 поднят относительно запорного клапана 6 на высоту h.

Запорный клапан 6 состоит из корпуса 13 (фиг. 2), в котором выполнена полость 14, в которой соосно размещены направляющая втулка 15 с подпружиненным пружиной 16 запорным шариком 17.

Со стороны, противоположной пружине 16, в полости корпуса 13 расположен подвижный поршень 18 с наружным диаметром D и со сквозным осевым отверстием диаметра d, и посадочной поверхностью для шарика 17.

Со стороны, противоположной пружине 16, в полости 19 установлен стержневой упор 20, закрепленный в крышке 21, закрывающей с торца полость 18. Между шариком 17 и торцем стержневого упора 20 имеется зазор "а". В полости 19 расположена пружина 22, поджимающая подвижный поршень 18 в сторону шарика 17. Усилие пружины 16 слабее, чем усилие пружины 22, и поршень 18 за счет разности этих усилий упирается в торец 23 полости 19.

Полость 24 за шариком 17, в которой расположена пружина 16, соединена дренажным каналом 25 с полостью картера 1.

Полость 14 соединена каналом 26 с выходом нагнетающего масляного насоса 4 через трубопровод 10. Полость 19 за шариком 17, в которой расположена пружина 22, соединена каналом 27 с главной масляной магистралью 28 двигателя.

Полость 24 со стороны шарика 17 соединена впускным каналом 29, который подключен к выходу маслопрокачивающего насоса 5 при помощи трубопровода 12.

В корпусе 1 запорного клапана выполнен соединительный клапан 30, связывающий полость 19 с впускным каналом 29. В соединительном канале установлен обратный клапан 31, состоящий из шарика 32, поджатого пружиной 33 в сторону впускного канала 29.

Диаметр дренажного канала 25 гораздо меньше, чем диаметры каналов 29 и 30.

Система смазки работает следующим образом.

Перед началом работы двигателя требуется создание давления в главной масляной магистрали 28. Для этого включается предпусковой маслозакачивающий насос 5, установленный на расходном масляном баке 2 и приводимый от электродвигателя.

Из расходного масляного бака 2 через маслопрокачивающий насос 5 по трубопроводу 12 масло поступает в корпус клапана 13 через впускной канал 29. Из него одновременно поступает в полость 24 и соединительному каналу 29 через клапан 30 в полость 19. Часть масла из полости 24 сливается по дренажному каналу 25 в картер двигателя. Но из-за того, что проходное сечение этого канала гораздо меньше, чем проходное сечение впускного канала 29, потери масла через дренажный канал 25 незначительные. В полости 24 и в полости 18 создается одинаковое избыточное давление. Шарик 17 прижимается к поршню 18 усилием пружины Fпр.2. Дополнительно на шарик действуeт со стороны полости 24 усилие, равное F1мзн= P , а со стороны полости 19 на шарик действует сила F2мзн= P , где Рмзн - давление, создаваемое маслозакачивающим насосом, dш - диаметр шарика, d - внутреннее отверстие поршня.

Вследствие того, что диаметр шарика 17 больше диаметра отверстия поршня 18, то дополнительно к усилию пружины 16 шарик прижимается к поршню 18 усилием разности сил, действующих на шарик от давления в полости 24 и в полости 19, равное P - P = Pмзн(d2ш-d2).

Общее усилие, прижимающее шарик 17 к поршню 18, равноF = F2пр + Рмзн(dш2 - d2).

Обеспечивается надежная герметизация по разъему "шарик-поршень".

Масло из впускного канала 29 начинает идти по соединительному каналу 30 через клапан 31 в полость 19, а из нее по каналу 27 в главную масляную магистраль 28 двигателя.

После закачки масла в двигатель, предпусковой маслозакачивающий насос отключается и запускается двигатель. Масло из расходного масляного бака 2 поступает по трубопроводу 9 в нагнетающий масляный насос 4, а из него масло нагнетается в клапан 6, в который оно поступает через канал 26.

Под давлением масла поршень 18 с шариком 17, преодолевая усилие пружины 22, начинает двигаться вправо. Зазор "а" выбирается и шарик 17 натыкается на торец стержня 23, а поршень продолжает двигаться вправо. Открывается внутреннее отверстие поршня 18 и через него масло начинает поступать в полость 19. Когда давление масла в полости 19 становится больше давления пружины 16, шарик 17, сжимая пружину 16, отходит влево до упора. Поршень 18 под действием пружины 22 перемещается влево до упора в торец 23 корпуса 13. Масло из канала 26 через внутреннее отверстие поршня 18 поступает в полость 19 и из нее через канал 27 поступает в главную магистраль 28.

Поступлению масла в канал 30 препятствует клапан 31. Просачивающееся масло между шариком 17 и его направляющей 15 попадает в полость 24, а из нее по каналу 25 сливается в картер двигателя.

Для того, чтобы клапан открылся и масло начало перетекать из канала 26 в полость 19, требуется, чтобы сила, с которой масло давит на поршень 18, была больше усилия пружины 22, т.е., чтобы соблюдалось условиеP - >F2,т.е.

(D2-d2)>F2, где Рмн - давление, создаваемое нагнетающим масляным насосом,D - наружный диаметр поршня 18,d - диаметр отверстия в поршне 18, закрываемое шариком 17,F2 - усилие пружины 22, когда выбран зазор "а".

Первоначально из-за наличия мощной пружины 22 сопротивление в клапане высоко, но когда шарик 17 отжимается влево, а поршень 18 возвращается под действием пружины 22 в свое исходное положение (до упора в торец 23), сопротивление в клапане резко снижается, так как усилие пружины 16 незначительное и полость 24 за шариком соединена с полостью низкого давления (полостью картера), где давление близко к атмосферному.

Когда двигатель остановлен, тогда на клапан воздействует давление столба масла высотой h. Этот столб масла воздействует на шарик 17 и на поршень 18. При этом возникает сила, стремящаяся сместить шарик 17 влево, которая равна:Fшh= h - , т.е. Fшh= (d2ш-d2), где h - уровень масла в расходном баке 2 над клапаном 6; - удельный вес масла;dш - диаметр шарика;d - диаметр отверстия в поршне 18.

Так как разница между dш и d незначительная, то сила, стремящаяся сместить шарик 11 влево, тоже невелика. Поэтому достаточно незначительного усилия пружины 16, чтобы противостоять этой силе. Со стороны столба масла действует также сила, стремящаяся отодвинуть поршень 18 вправо, которая равнаFnh=h - ,т.е.

Fnh= (D2-d2).

Чтобы обеспечить герметичность клапана при стоянке двигателя нужно, чтобы соблюдалось следующее условие: Fnh < F1пр, где F1пр - усилие пружины 22 при выбранном зазоре "а", т.е. (D2-d2)<F , при этом (D2-d2)< , а чтобы обеспечивалось открытие клапана требуется, чтобы соблюдалось условие, при этом (D2-d2) > .

Отсюда следует, что > , из этого следует > Pмн>h , т. е. давление в нагнетающем масляном насосе 4 должно быть выше, чем давление столба в масляной системе над уровнем клапана 6.

Наружный диаметр поршня, а также диаметр его внутреннего отверстия, закрываемого шариком 17, должны быть выбраны с таким условием, чтобы было сохранено условие>(D2-d2)>.

При этом условии обеспечивается открытие клапана при работе нагнетающего масляного насоса 4 и обеспечивается надежное его запирание при неработающем двигателе.

Перетекание масла из расходного масляного бака 2 через предпусковой маслозакачивающий насос 5 по трубопроводу 12, а затем через клапан 6 в картер двигателя практически не происходит.

Это объясняется следующим:обеспечивается хорошая герметичность между рабочими шестернями и корпусом этого насоса, так как предпусковой маслозакачивающий насос 5 работает лишь эпизодически и короткое время и износ шестерен и корпуса за весь период эксплуатации двигателя практически не наблюдается в отличие от нагнетающего масляного насоса 4, работающего постоянно и под большими нагрузками.

Перетекание масла из бака 2 в картер 1 двигателя по трубопроводу 12 можно устранить, предотвратив открывание клапана 31 под напором столба масла, установив в нем жесткую пружину 33, увеличив при этом сопротивление в этом клапане. При этом механический КПД двигателя практически не уменьшается, так как клапан 31 открывается только при работе насоса 5 при запусках двигателя.

Установка клапана 6 в масляной системе двигателя позволяет устранить перетекание масла из масляного бака 2 в картер двигателя при условии, когда масляный бак 2 по конструктивным, компоновочным или другим соображениям установлен выше двигателя и при этом не увеличивает сопротивление в масляной системе двигателя.

Перетекание масла в картер двигателя может привести к следующим последствиям, которые могут произойти в эксплуатации:масло заполняет весь объем картера и вытекает из различных уплотнений из двигателя, например, из-под уплотнений коленвала;пуск двигателя с переполненным маслом картером может привести к гидроудару из-за движения поршней и разрушению картера или других деталей двигателя;перед пуском двигателя механик, проверив уровень масла в баке 2, замечает, что масла в баке не хватает (оно все перетекло в картер) и доливает дополнительное количество масла в бак.

При пуске двигателя все масло из картера откачивается откачивающим масляным насосом и разрывает масляный бак.

Установка предлагаемого клапана в масляной системе двигателя позволит устранить все эти возможные последствия и получить значительный экономический эффект в народном хозяйстве.

1. СИСТЕМА СМАЗКИ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С "СУХИМ" КАРТЕРОМ, содержащая расходный масляный бак, откачивающий насос, вход которого сообщен с картером двигателя, а выход - с расходным масляным баком, нагнетательный насос, вход которого сообщен с расходным масляным баком, а выход - с двигателем, и маслопрокачивающий насос со входом, сообщенным с расходным масляным баком, и выходом, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности путем предотвращения вытекания масла из расходного бака, размещенного выше двигателя, при остановке последнего, система снабжена установленным на картере двигателя запорным клапаном, в корпусе последнего выполнена полость, в которой соосно размещены направляющая втулка с подпружиненным запорным шариком, подвижный поршень со сквозным осевым отверстием и посадочной поверхностью для шарика и стержневой упор, между торцами которого и шариком имеется зазор, и связанные с полостью каналы выпускной, два впускных, связанных соответственно с выходами маслопрокачивающего и нагнетательного насосов, дренажный для сообщения с полостью картера двигателя, причем дренажный канал и впускной канал, связанный с выходом маслопрокачивающего насоса, подключены к полости со стороны шарика, а диаметры поршня и его осевого отверстия выполнены в соответствии с соотношениемD2-d2> ;D2-d2< ,где D - наружный диаметр поршня;d - внутренний диаметр поршня;Fiпр - усилие пружины, поджимающей поршень;Pмн - давление нагнетающего масляного насоса; - удельный вес масла;h - высота уровня масла в баке над клапаном.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что в корпусе запорного органа выполнен соединительный канал, подключенный к впускному каналу, связанному с выходом маслопрокачивающего насоса, и к полости со стороны упора, в канале установлен обратный клапан, а диаметр дренажного канала меньше диаметра каждого из вышеупомянутых каналов.

Рисунок 1, Рисунок 2

www.findpatent.ru


Смотрите также