RU2270345C2

RU2270345C2 - Internal combustion engine lubrication system with thermoaccumulator

Info

Publication number: RU2270345C2
Application number: RU2003103197/06A
Authority: RU
Inventors: Владимир Васильевич Салмин (RU); Владимир Васильевич Салмин
Original assignee: Пензенская государственная архитектурно-строительная академия
Priority date: 2003-02-03
Filing date: 2003-02-03
Publication date: 2006-02-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering; lubrication systems of internal combustion engines.

SUBSTANCE: proposed lubrication system contains oil sump, oil intake strainer, oil pump, fluid coupling, check valves, hydraulic accumulator, electromagnetic valve, temperature regulator, temperature transmisster oil filter, oil cooler, valve-thermostat, main oil gallery, pressure transmitter and pressure regulator, thermoaccumulator with heat insulated housing exhaust pipe and coil inside working body of thermoaccumulator operated by temperature regulator by means of electromagnetic valve and gate with actuating mechanism arranged in working body of thermo accumulator.

EFFECT: facilitated control of thermal conditions of internal combustion engines at low temperatures.

1 dwg

Description

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в системах смазки ДВС.The invention relates to engine building and can be used in ICE lubrication systems.

Уровень техникиState of the art

Известны: устройство (А.С. СССР №1346053, МКИ⁴ F 01 М 5/02, F 02 М 31/12, 31/14), содержащее теплообменник, работающий на охлаждающей жидкости двигателя, или на отработавших газах, или от автономного электронагревателя, подключенный к ответвлению подающего трубопровода двигателя через циркулирующий насос, который включается при температуре масла ниже оптимальной; и устройство (А.С. СССР №1229388, МКИ⁴ F 01 М 5/00), содержащее теплообменник, одна из секций которого размещена во внутреннем объеме топливного бака, а другая выполнена в виде каналов в стенках бака, причем секции подключены к напорному трубопроводу, снабженному перепускным клапаном, последний управляется термодатчиком через автоматический регулятор.Known: device (AS USSR No. 1346053, MKI ⁴ F 01 M 5/02, F 02 M 31/12, 31/14) containing a heat exchanger operating on engine coolant, or on exhaust gases, or from autonomous an electric heater connected to the branch of the engine supply pipe through a circulating pump, which turns on when the oil temperature is below optimal; and a device (AS USSR No. 1229388, MKI ⁴ F 01 M 5/00) containing a heat exchanger, one of the sections of which is located in the internal volume of the fuel tank, and the other is made in the form of channels in the walls of the tank, and the sections are connected to the pressure head the pipeline equipped with a bypass valve, the latter is controlled by a temperature sensor through an automatic regulator.

Недостатком этих устройства является отсутствие предпускового разогрева масла.The disadvantage of these devices is the lack of preheating of the oil.

Известно устройство (А.С. СССР №1563299, F 01 М 1/20, 1988), содержащее: емкость с охлаждающей жидкостью, находящейся между внутренними стенками поддона и наружными стенками емкости с моторным маслом; эластичный патрубок, соединяющий нижний бачок радиатора с емкостью; эластичный патрубок, соединяющий емкость с всасывающей полостью насоса системы охлаждения; эластичную температуро-маслостойкую втулку гофрированной формы; лопасти вентилятора; водяной радиатор; эластичный патрубок для обеспечения циркуляции охлаждающей жидкости по малому кругу; рубашку системы охлаждения; распределительную трубу; клапан-термостат, обеспечивающий циркуляцию жидкости по малому и большому кругу; расширительный бачок; жалюзи и др.A device is known (AS USSR No. 1563299, F 01 M 1/20, 1988), comprising: a container with a coolant located between the inner walls of the pallet and the outer walls of the tank with motor oil; an elastic pipe connecting the lower tank of the radiator to the tank; an elastic pipe connecting the tank to the suction cavity of the pump of the cooling system; elastic temperature-oil resistant sleeve corrugated shape; fan blades; water radiator; an elastic nozzle to ensure circulation of the coolant in a small circle; cooling jacket; distribution pipe; a thermostat valve that circulates the fluid in a small and large circle; expansion tank; shutters, etc.

Недостатком является сложность конструкции масляного картера, наличие механического зависимого привода водяного насоса и вентилятора, сложность и ненадежность герметизации соединений масляного картера и нижнего бочка. Значительная продолжительность времени предпускового разогрева и невозможность использования данной конструкции для регулирования теплового режима работы ДВС в условиях эксплуатации.The disadvantage is the design complexity of the oil sump, the presence of a mechanical dependent drive of the water pump and fan, the complexity and unreliability of sealing the connections of the oil sump and the lower barrel. A significant duration of the preheating time and the inability to use this design to regulate the thermal regime of the internal combustion engine in operating conditions.

Известным устройством, наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является система смазки ДВС (Патент РФ №2125166, F 01 М 5/00, 1999), содержащая маслозаборник из картера двигателя, масляный фильтр тонкой очистки, соединенный с масляным насосом через обратный клапан и гидромуфту, а также содержит клапан давления, гидроаккумулятор, необходимый для подачи, нагрева и охлаждения моторного масла, представляющий собой теплообменный аппарат, оребренная поверхность которого омывается отработавшими газами или воздухом, поступающим через исполнительный механизм, управляемый блоком сопротивлений в зависимости от частоты вращения коленчатого вала ДВС.A known device closest in technical solution to the proposed one is an internal combustion engine lubrication system (RF Patent No. 2125166, F 01 M 5/00, 1999), comprising an oil intake from the engine crankcase, a fine oil filter connected to the oil pump through a non-return valve and a fluid coupling , and also contains a pressure valve, a hydraulic accumulator, necessary for supplying, heating and cooling engine oil, which is a heat exchanger, the finned surface of which is washed by exhaust gases or air entering through and additionally mechanism controllable resistances unit depending on the rotational speed of the crankshaft the engine.

Недостатком прототипа является то, что теплообменный аппарат не может выполнять роль термоаккумулятора, а следовательно, не может использоваться как предпусковой подогреватель масла.The disadvantage of the prototype is that the heat exchanger cannot act as a thermal accumulator, and therefore, cannot be used as a pre-start oil heater.

Целью изобретения является облегчение пуска двигателя и регулирование теплового режима ДВС в условиях низких температур эксплуатации, а также повышение надежности работы двигателя.The aim of the invention is to facilitate engine starting and regulation of the thermal regime of the internal combustion engine in conditions of low operating temperatures, as well as improving the reliability of the engine.

Система смазки состоит (чертеж) из масляного картера 1, маслозаборника 2, масляного насоса 3, имеющего привод через гидромуфту 4 от шестерен распределения 5 и коленчатого вала 6, обратных клапанов 7 и 8, гидроаккумулятора 9, электромагнитного клапана 10, регулятора температуры 11, датчика температуры 12, обводного канала 13, термоаккумулятора 14, состоящего из корпуса с теплоизоляцией 15, внутри которого проходит выхлопная труба 16 и змеевик 17, расположенный в рабочем теле 18 термоаккумулятора.The lubrication system consists (drawing) of an oil sump 1, an oil intake 2, an oil pump 3 having a drive through a hydraulic coupling 4 from distribution gears 5 and a crankshaft 6, check valves 7 and 8, a hydraulic accumulator 9, an electromagnetic valve 10, a temperature regulator 11, a sensor temperature 12, the bypass channel 13, the thermal accumulator 14, consisting of a housing with thermal insulation 15, inside which passes the exhaust pipe 16 and the coil 17 located in the working body 18 of the thermal accumulator.

Система также состоит из обводного газопровода 19, заслонки 20, работой которой управляет исполнительный механизм 21, расположенный в рабочем теле термоаккумулятора масляного фильтра 22, клапана-термостата 23, масляного радиатора с изменяемой площадью поверхности 24, главной масляной магистрали (ГММ) 25, датчика давления масла 26, регулятора давления 27.The system also consists of a gas bypass 19, a shutter 20, the operation of which is controlled by an actuator 21 located in the working body of the thermal accumulator of the oil filter 22, a thermostat valve 23, an oil cooler with a variable surface area 24, the main oil line (GMM) 25, and a pressure sensor oil 26, pressure regulator 27.

Система смазки работает следующим образом. В момент пуска двигателя из гидроаккумулятора 9 через электромагнитный клапан 10, который открывается в момент пуска двигателя с помощью регулятора температуры 11, получающего управляющий сигнал от датчика температуры 12, масло подается в змеевик 17. Холодное масло, попадая в змеевик 17, нагревается от горячего рабочего тела 18 термоаккумулятора 14 и, пройдя через обратный клапан 8, поступает в масляный фильтр 22, а затем через закрытый клапан-термостат 23 в главную масляную магистраль 25, обеспечивая предпусковую прокачку подогретым маслом трущихся узлов двигателя.The lubrication system operates as follows. At the time of starting the engine from the accumulator 9 through the electromagnetic valve 10, which opens at the time of starting the engine using the temperature controller 11, which receives a control signal from the temperature sensor 12, the oil is supplied to the coil 17. Cold oil, getting into the coil 17, is heated by a hot worker body 18 of the thermal accumulator 14 and, passing through the check valve 8, enters the oil filter 22, and then through the closed thermostat valve 23 into the main oil line 25, providing pre-start pumping with warmed oil friction I'm engine nodes.

После запуска двигателя коленчатый вал 6 посредством шестерен распределения 5 передает вращение через гидромуфту 4 масляному насосу 3. Масляный насос 3 закачивает масло через маслозаборник 2 из масляного картера 1 и подает его через обратный клапан 7 в гидроаккумулятор 9, заряжая его. Масло, попадая в змеевик 17, нагревается от горячего рабочего тела 18 термоаккумулятора 14 и, пройдя через обратный клапан 8, поступает в масляный фильтр 22, а затем через закрытый клапан-термостат 23 в главную масляную магистраль 25, обеспечивая быстрый прогрев масла до нормальной температуры (80°С).After starting the engine, the crankshaft 6, through the distribution gears 5, transmits rotation through the fluid coupling 4 to the oil pump 3. The oil pump 3 pumps oil through the oil intake 2 from the oil sump 1 and feeds it through the check valve 7 to the hydraulic accumulator 9, charging it. The oil entering the coil 17 is heated from the hot working fluid 18 of the thermal accumulator 14 and, passing through the check valve 8, enters the oil filter 22, and then through the closed thermostat valve 23 to the main oil line 25, providing quick heating of the oil to normal temperature (80 ° C).

Нагрев рабочего тела 18 в термоаккумуляторе 14 осуществляется отработавшими газами. В период прогрева двигателя обводной газопровод 19 перекрыт заслонкой 20 работой, которой управляет исполнительный механизм 21. Отработавшие газы проходят через выхлопную трубу 16 и разогревают рабочее тело 18 термоаккумулятора. В результате нагрева рабочего тела 18 в термоаккумуляторе 14 повышается давление. При достижении давления рабочим телом 18 в термоаккумуляторе 14 заданной величины исполнительный механизм 21 перекрывает с помощью заслонки 20 выхлопную трубу 16 и направляет поток отработавших газов в обводной газопровод 19, прекращая разогрев рабочего тела 18. При этом термоаккумулятор 14 будет закрыт, а корпус с теплоизоляцией 15 будет сохранять накопленную энергию рабочего тела 18 в течение 16 часов до следующего запуска холодного двигателя.The heating of the working fluid 18 in the thermal accumulator 14 is carried out by the exhaust gases. During the warm-up period of the engine, the gas bypass pipe 19 is closed by the shutter 20, which is controlled by the actuator 21. The exhaust gases pass through the exhaust pipe 16 and heat the working body 18 of the thermal accumulator. As a result of heating the working fluid 18, the pressure in the thermal accumulator 14 rises. When the pressure of the working fluid 18 in the thermal accumulator 14 of a predetermined value, the actuator 21 closes the exhaust pipe 16 with a damper 20 and directs the exhaust gas flow to the gas bypass 19, stopping the heating of the working fluid 18. In this case, the thermal accumulator 14 will be closed, and the case with thermal insulation 15 will retain the accumulated energy of the working fluid 18 for 16 hours until the next start of the cold engine.

В период эксплуатации двигателя, когда температура масла достигает нормального значения (80°С), датчик температуры 12 подает сигнал регулятору температуры 11. Регулятор температуры 11 передает управляющий сигнал на электромагнитный клапан 10, который производит переключение потока масла из гидроаккумулятора 9 в обводной канал 13, из которого масло поступает в масляный фильтр 22, а затем через закрытый клапан-термостат 23 в главную масляную магистраль 25, обеспечивая подогретым маслом трущиеся узлы двигателя.During engine operation, when the oil temperature reaches a normal value (80 ° C), the temperature sensor 12 sends a signal to the temperature controller 11. The temperature controller 11 transmits a control signal to the solenoid valve 10, which switches the oil flow from the accumulator 9 to the bypass channel 13, from which oil enters the oil filter 22, and then through a closed thermostat valve 23 into the main oil line 25, providing friction engine parts with heated oil.

При эксплуатации двигателя в случае перегрева масла клапан-термостат 23 открывается и подает поток масла из масляного фильтра 22 в масляный радиатор с изменяемой площадью поверхности 24, который в зависимости от величины перегрева масла автоматически изменяет величину поверхности теплообмена и обеспечивает быстрое выравнивание температуры масла до нормального значения. После чего масло из масляного радиатора 24 поступает в главную масляную магистраль 25.During engine operation, in case of oil overheating, the valve-thermostat 23 opens and supplies the oil flow from the oil filter 22 to the oil cooler with a variable surface area 24, which, depending on the amount of oil overheating, automatically changes the heat exchange surface and ensures quick equalization of the oil temperature to a normal value . Then the oil from the oil cooler 24 enters the main oil line 25.

В ходе эксплуатации двигателя контроль за давлением в системе смазки осуществляется автоматически с помощью датчика давления 26, который передает сигнал на регулятор давления 27. При этом регулятор давления 27 (в случае понижения давления в главной масляной магистрали 25) перекрывает канал подачи масла к гидромуфте 4, что приводит к автоматическому подключению постоянно вращающихся шестерен распределения 5 через включенную гидромуфту 4 к масляному насосу 3. Масляный насос 3 обеспечивает подзарядку гидроаккумулятора 9 и выравнивание давления в ГММ 25 до давления, заданного регулятором 27. В случае превышения давления в ГММ 25 регулятор давления 27 открывает канал подачи масла к гидромуфте 4, что приводит к автоматическому выключению гидромуфты 4 и отключению постоянно вращающихся шестерен распределения 5 от масляного насоса 3. Масляный насос 3 прекращает подзарядку гидроаккумулятора 9 и обеспечивает понижение давления в ГММ 25 до заданного регулятором 27.During operation of the engine, the pressure in the lubrication system is controlled automatically using a pressure sensor 26, which transmits a signal to the pressure regulator 27. In this case, the pressure regulator 27 (in the case of a decrease in pressure in the main oil line 25) blocks the oil supply channel to the fluid coupling 4, which leads to the automatic connection of constantly rotating gears of distribution 5 through the included fluid coupling 4 to the oil pump 3. The oil pump 3 provides recharging of the hydraulic accumulator 9 and pressure equalization in the GMM 25 to the pressure set by the regulator 27. If the pressure in the GMM 25 is exceeded, the pressure regulator 27 opens the oil supply channel to the fluid coupling 4, which automatically shuts off the fluid coupling 4 and disconnects the constantly rotating distribution gears 5 from the oil pump 3. Oil pump 3 stops charging the accumulator 9 and provides a decrease in pressure in the GMM 25 to a predetermined regulator 27.

При остановке двигателя термоаккумулятор 14 закрывается посредством отключения электромагнитного клапана 10 и закрытия заслонки 20, а корпус с теплоизоляцией 15 сохраняет накопленную энергию рабочего тела 18 до следующего запуска холодного двигателя.When the engine is stopped, the thermal accumulator 14 is closed by turning off the electromagnetic valve 10 and closing the shutter 20, and the housing with thermal insulation 15 saves the accumulated energy of the working fluid 18 until the next start of the cold engine.

Claims

A lubrication system containing an oil sump, an oil intake, an oil pump, a fluid coupling, check valves, a hydraulic accumulator, an electromagnetic valve, a temperature regulator, a temperature sensor, an oil filter, an oil cooler, a thermostat valve, a main oil line, a pressure sensor, a pressure regulator, characterized in that additionally contains a thermal accumulator with a thermally insulated body, an exhaust pipe and a coil inside the working body of the thermal accumulator, controlled by a temperature regulator by means of an electromagnetic valves and dampers with an actuator located in the working body of the thermal accumulator.