RU134593U1

RU134593U1 - LUBRICATION SYSTEM OF THE TURBOCHARGER OF THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Info

Publication number: RU134593U1
Application number: RU2013112406/06U
Authority: RU
Inventors: Александр Сергеевич Денисов; Артур Рафикович Асоян; Асхат Асадуллович Гафиятуллин; Никита Васильевич Орлов
Priority date: 2013-03-19
Filing date: 2013-03-19
Publication date: 2013-11-20

Abstract

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 также соединен трубопроводами высокого давления с масляным фильтром, масляным радиатором и подшипниковым узлом турбокомпрессора, а турбокомпрессор соединен с баком для масла сливным трубопроводом, отличающаяся тем, 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.The lubrication system of a turbocharger of an internal combustion engine, which is a closed oil line containing an oil pump with a bypass valve installed in the oil tank and connected to an electric motor connected to the battery, while the oil pump is also connected by high pressure pipes to the oil filter, oil cooler and a bearing assembly of the turbocharger, and the turbocharger is connected to the oil tank by a drain pipe, characterized in that in the drain pipe from the turbocharger additionally introduced oil temperature sensor based on the bimetallic strip connected to the relay, which is connected to the battery and the motor.

Description

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).The utility model relates to engine building, in particular, to lubrication systems of machines and engines under pressure, and can be used to lubricate a turbocompressor mounted on diesel internal combustion engines (ICE).

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.A feature of the operation of a turbocompressor installed on automotive diesel ICEs, for example, used on KAMAZ automobiles, is that a turbine rotated by the exhaust gases of the engine itself and having a common shaft and bearing with a compressor serves as the drive of the compressor forcing air into the cylinders of the ICE. However, since the temperature of the exhaust gases acting on the turbine is about 700 ° C, the turbocharger bearing operates in extremely unfavorable conditions, requiring constant lubrication and cooling, for which it is connected with the main oil line of the engine, in which the oil is under constant pressure, created by the internal combustion engine oil pump during its operation. Moreover, since the turbocharger rotor develops a speed of up to 100,000 rpm. and does not have a rigid kinematic connection with the oil pump, immediately after the engine stops, the turbocharger continues to rotate and has a long run-out at its bearing temperature, significantly higher than the coking temperature of the oil, without lubrication and without cooling, which causes accelerated bearing wear up to failure.

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.A known lubrication system of an internal combustion engine with a turbocharger (Aut. St. USSR No. 1312197, IPC: F01M 5/00, publ. 05.23.1987), including an oil accumulator, the inlet of which is connected via a non-return valve to the main oil distribution main of the engine, and the output is through a jet with a turbocharger bearing (pressure line) and an oil pump that creates oil pressure in the oil distribution line when the engine is running. At the same time, the main oil distribution line is connected to the oil pan, where excess oil is drained. During filling of the hydraulic accumulator, the air inside it is compressed, which is why after stopping the oil pump (engine), the oil in the hydraulic accumulator continues to be under pressure for some time and during the run-out of the turbocharger rotor (exit from the hydraulic accumulator) enters the bearing through the pressure line, after stopping the oil pump, the accumulator is disconnected from the main oil distribution line by a check valve.

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.However, this lubrication system of the internal combustion engine of a turbocharger has limited capabilities for adapting to the changing conditions of its operation (changes in temperature, pressure, viscosity of oil, its leaks, etc.), which reduces the reliability of not only the turbocharger, but also the internal combustion engine as a whole.

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.A known lubrication system of an internal combustion engine with a turbocharger (Utility Model Patent of the Russian Federation No. 69159, IPC F01M 1/08, published December 10, 2007), containing an oil accumulator with a spring-loaded piston connected to the main oil line of the engine through a non-return valve. After the engine stops, the piston, under the action of a spring, displaces the oil from the accumulator into the bearing through the nozzle and the drain valve, which is switched on by the solenoid from the control unit by commands of the pressure and temperature sensors in the oil line.

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.However, this turbocharger ICE lubrication system only comes into operation when the engine is stopped and makes it impossible to use special oils that are more resistant to high temperatures and not prone to coking, which reduces the reliability of the turbocharger.

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.The closest in technical essence to the claimed utility model is the internal combustion engine lubrication system (Patent for utility model of the Russian Federation No. 93462, IPC: F01M 5/00, published on 04/27/2010, including an oil line made in the form of a closed circuit and containing an oil pump and an oil filter, an oil cooler, an oil filling tank equipped with a temperature sensor, an electric motor connected to the oil pump and the vehicle’s general power supply system through the ignition switch.

Недостатком данного технического решения также является недостаточная надежность работы турбокомпрессора.The disadvantage of this technical solution is the lack of reliability of the turbocharger.

Задачей данной полезной модели является повышение надежности работы турбокомпрессора.The objective of this utility model is to increase the reliability of a turbocharger.

Техническим результатом является обеспечение смазки трущихся поверхностей деталей турбокомпрессора перед запуском двигателя и при его полной остановке в течение заданного времени.The technical result is the provision of lubrication of the friction surfaces of the parts of a turbocharger before starting the engine and when it is completely stopped for a given time.

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.The problem is solved in that the lubrication system of the turbocharger of the internal combustion engine, which is a closed oil line containing an oil pump with an overflow valve, is installed in the oil tank and connected to an electric motor connected to the battery. In this case, the oil pump is connected by high pressure pipelines to the oil filter, the oil cooler and the bearing assembly of the turbocharger, and the turbocharger is connected to the oil tank by a drain pipe. What is new is that an oil temperature sensor based on a bimetallic plate, connected to a relay that is connected to the battery and electric motor, is additionally introduced in the drain pipe from the side of the turbocharger.

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.The utility model is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows a general diagram of the inventive lubrication system of a turbocharger of an internal combustion engine, and Fig. 2 shows a diagram of a motor connection.

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.The positions in the drawing indicate: 1 - turbocharger, 2 - high pressure pipelines, 3 - oil cooler, 4 - oil tank, 5 - oil pump, 6 - bypass valve, 7 - oil filter, 8 - cover, 9 - electric motor, 10 - filler plug, 11 - drain plug, 12 - oil temperature sensor, 13 - oil pressure sensor, 14 - drain pipe, 15 - oil temperature sensor based on a bimetallic plate, 16 - ignition switch, 17 - battery, 18 - relay.

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.The lubrication system of a turbocharger of an internal combustion engine (Fig. 1) is a closed oil line passing through a bearing of a turbocompressor 1, including an oil cooler 3 connected to each other by a system of pipelines 2, an oil tank 4 with an oil pump 5 with an overflow valve located inside it 6, and an oil filter 7 provided in the system for cleaning the oil from contaminants that occur during operation. In this case, the oil pump 5 and the oil filter 7 are attached to the cover 8 of the oil tank 4, on which a DC motor 9 with an operating voltage of 24 V is also fixed, connected to the oil pump 5. The oil tank 4 is equipped with a filler 10 and a drain 11 plugs, as well as an oil temperature sensor 12 located in its wall. In the high pressure pipe 2, an oil pressure sensor 13 is installed in front of the oil filter 7. An oil temperature sensor 12 and an oil pressure sensor 13 are connected to the control unit. An oil temperature sensor based on a bimetallic plate 15 is installed in the drain pipe 14, which is connected to the relay 18. The relay 18 (Fig. 2) is connected to the electric motor 9 and the battery 17. In this case, the electric motor is connected to the ignition switch 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.The lubrication system of an internal combustion engine turbocharger is as follows. When the vehicle’s power supply system is turned on (without starting the internal combustion engine), when the ignition key is turned on, voltage is applied to the electric motor 9, which drives the oil pump 5. Oil under pressure, regulated by the bypass valve 6, starts to flow through the high pressure pipes 2 from the tank for oil 4 through the oil filter 7 into the oil cooler 3, where it is cooled. After cooling, the oil enters the turbocharger 1, lubricating and cooling the friction surfaces and components of the unit. Then the oil through the drain pipe 14 enters again into the oil tank 4. The amount of oil in the tank is selected from the condition of ensuring oil supply for trouble-free operation of the turbocharger (5 liters). To change the oil, a drain plug 11 is located in the oil tank 4 and a filler plug 10 located in the cover 8. At a temperature greater than 90-95 ° C, the contacts of the oil temperature sensor based on the bimetallic plate 15 located in the drain pipe 14 are closed and the electric motor 9 through the relay 18 (Fig.2) from the battery 17 is supplied with voltage bypassing the ignition switch 16. When the temperature reaches less than 90 ° C, the contacts of the oil temperature sensor on the basis of the bimetallic plate 15 are opened and the relay 18 turns off Achu voltage to the motor 9. To control the operation of the autonomous lubrication oil temperature sensor 12 and oil pressure sensor 13 is connected to the control unit.

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.Thus, the proposed lubrication system of a turbocharger of an internal combustion engine operates independently of the main lubrication system of an internal combustion engine and allows lubricating the friction surfaces of turbocharger parts with a non-running car engine, which ensures normal operation of the mate at the starting time, during operation and after the internal combustion engine stops. After stopping the internal combustion engine, the inertia-rotating parts of the turbine will continue to be lubricated with oil until the set temperature is reached, which will improve the reliability of the turbocharger and the power unit as a whole.

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.In addition, the claimed technical solution makes it possible to use special turbine oils of synthetic origin, not prone to coking, having higher stability when working with high temperatures and the ability to adapt to changing operating conditions during operation, which increases the durability of the turbocharger.

Claims

The lubrication system of a turbocharger of an internal combustion engine, which is a closed oil line containing an oil pump with a bypass valve installed in the oil tank and connected to an electric motor connected to the battery, while the oil pump is also connected by high pressure pipes to the oil filter, oil cooler and a bearing assembly of the turbocharger, and the turbocharger is connected to the oil tank by a drain pipe, characterized in that in the drain pipe from the turbocharger additionally introduced oil temperature sensor based on the bimetallic strip connected to the relay, which is connected to the battery and the motor.