RU2518309C1

RU2518309C1 - Ice turbocompressor lubrication system

Info

Publication number: RU2518309C1
Application number: RU2013113147/06A
Authority: RU
Inventors: Алексей Михайлович Плаксин; Александр Юрьевич Бурцев
Priority date: 2013-03-25
Filing date: 2013-03-25
Publication date: 2014-06-10

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: proposed lubrication system comprises the main oil line, pressure pipeline communicating the main line with turbocompressor bearing, hydraulic accumulator with spring-loaded piston connected via inlet pipe, T-bends and return pipeline with the main oil line. Besides, it is connected via T-bend and discharge pipe with the pressure pipeline. Besides, brake device with butterfly gate is arranged between turbocompressor and ICE in air pipe communicating said turbocompressor and ICE suction pipe. Said brake device is driven from the main oil main line with the help of hydraulic cylinder and spring-loaded lever.

EFFECT: higher reliability, longer life.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к системам смазки машин и двигателей, в частности к системам смазки под давлением, и предназначена для смазки подшипника турбокомпрессора дизельных двигателей внутреннего сгорания.The invention relates to lubrication systems of machines and engines, in particular to pressure lubrication systems, and is intended for the lubrication of a bearing of a turbocompressor of diesel internal combustion engines.

Известно устройство для решения этой проблемы (патент Франции №2646225, МПК F16N 7/14; F02C 7/06; F01M 1/02, 9/00; 1989), содержащее турбокомпрессор, гидроаккумулятор масла, систему маслопроводов, включающих различные клапаны (предохранительные, перепускные и т.д.), обеспечивающие нормальную работу устройства.A device is known for solving this problem (French patent No. 2646225, IPC F16N 7/14; F02C 7/06; F01M 1/02, 9/00; 1989) containing a turbocharger, an oil accumulator, an oil pipe system including various valves (safety, bypass, etc.), ensuring the normal operation of the device.

Недостатком этого устройства является, прежде всего, наличие отдельного масляного насоса, что вызывает определенные трудности при монтаже устройства на конструктивно отработанном и материально реализованном двигателе, а также особенностями разводки маслопроводов и расположения на них соответствующих клапанов, наличие которых снижает надежность системы в российских климатических условиях (например, в России среднегодовая температура минусовая, когда масло склонно к застыванию, в то время как в Европе, в частности во Франции - плюсовая).The disadvantage of this device is, first of all, the presence of a separate oil pump, which causes certain difficulties when installing the device on a structurally developed and material engine, as well as the peculiarities of the oil piping layout and the location of the corresponding valves on them, the presence of which reduces the reliability of the system in Russian climatic conditions ( for example, in Russia the average annual temperature is minus, when the oil is prone to solidification, while in Europe, in particular in France, it is a plus ).

По совокупности сходных существенных признаков за прототип заявляемого технического решения принята система смазки по авт.св. СССР №1312197, МПК F01M 5/00, 1/06, 1985. Известная система содержит турбокомпрессор, главную масляную магистраль, напорный трубопровод, связывающий магистраль с подшипником турбокомпрессора, воздушный гидроаккумулятор, представляющий собой герметичный бачок, подключенный через дроссель, снабженный обратным клапаном, и жиклер к главной маслораспределительной магистрали двигателя внутреннего сгорания (ДВС).On the basis of a set of similar essential features, a lubrication system was adopted for the prototype of the claimed technical solution according to ed. USSR No. 1312197, IPC F01M 5/00, 1/06, 1985. The known system comprises a turbocharger, a main oil line, a pressure pipe connecting the line with a turbocharger bearing, an air accumulator, which is a sealed tank connected through a throttle equipped with a check valve, and a nozzle to the main oil distribution line of the internal combustion engine (ICE).

Недостаток известного устройства заключается в низкой надежности воздушного гидроаккумулятора и длительного времени выбега ротора турбокомпрессора при применении воздушного гидроаккумулятора, так как режим работы турбокомпрессоров автотракторных двигателей внутреннего сгорания отличается высокой напряженностью, при работе двигателя турбокомпрессор подвергается значительной тепловой нагрузке: температура деталей газовой турбины достигает 700°С и температура деталей компрессора достигает порядка 100°С, также турбокомпрессор подвергается значительной динамической нагрузке, так как ротор имеет частоту вращения до 170 тыс.об/мин. После остановки двигателя и, соответственно, прекращения работы штатного масляного насоса, давление в главной масляной магистрали, а также подключенной к нему системе смазки турбокомпрессора, падает до 0, в то же время ротор турбокомпрессора продолжает вращаться с высокой частотой, при этом емкость воздушного гидроаккумулятора ограничена и возможен режим работы турбокомпрессора без смазки и охлаждения, что вызывает его ускоренный износ в режиме сухого трения, локальный перегрев деталей турбокомпрессора, их коробление, а также закоксовывание остатков смазочного масла.A disadvantage of the known device is the low reliability of the air accumulator and the long run-up time of the turbocharger rotor when using the air accumulator, since the operation mode of the turbochargers of automotive internal combustion engines is characterized by high tension, when the engine is running, the turbocharger is subjected to significant heat load: the temperature of the gas turbine parts reaches 700 ° C and the temperature of the compressor parts reaches about 100 ° C, also the turbocharger jerking significant dynamic load, since the rotor has a rotational speed of up to 170 thousand rpm After the engine stops and, accordingly, the regular oil pump stops operating, the pressure in the main oil line, as well as the turbocharger lubrication system connected to it, drops to 0, at the same time, the turbocharger rotor continues to rotate at high frequency, while the capacity of the air accumulator is limited and a turbocharger operating mode without lubrication and cooling is possible, which causes its accelerated wear in the dry friction mode, local overheating of the turbocharger parts, their warping, as well as cokes vanie lubricating oil residues.

Задачей изобретения является повышение эксплуатационной надежности работы турбокомпрессора, увеличение срока его службы за счет подачи масла из гидроаккумулятора к подшипнику турбокомпрессора при остановке двигателя, сокращения времени выбега его ротора и, как следствие, исключения сухого трения подшипника турбокомпрессора.The objective of the invention is to increase the operational reliability of the turbocharger, increase its service life by supplying oil from the accumulator to the bearing of the turbocharger when the engine is stopped, reducing the run-out time of its rotor and, as a result, eliminating dry friction of the turbocharger bearing.

Технический результат изобретения достигается за счет того, что система смазки турбокомпрессора ДВС, содержащая главную масляную магистраль, напорный трубопровод, связывающий магистраль с подшипником турбокомпрессора, гидроаккумулятор, соединенный через обратный клапан с главной масляной магистралью, в отличие от прототипа гидроаккумулятор выполнен с подпружиненным поршнем и соединен расположенным в нижней его части патрубком через установленный в нем тройник выходным патрубком с напорным трубопроводом, а входным патрубком через обратный клапан и тройник - с главной масляной магистралью. Между турбокомпрессором и ДВС в воздушном патрубке дополнительно установлено тормозное устройство с перекрывающим всасывающий воздушный патрубок элементом, в качестве которого использована поворотная заслонка, привод которой осуществляется от главной масляной магистрали с помощью гидроцилиндра и подпружиненного рычага. Предлагаемая система смазки турбокомпрессора повышает эксплуатационную надежность подшипника турбокомпрессора за счет использования гидроаккумулятора с подпружиненным поршнем, так как в используемом в прототипе воздушном гидроаккумуляторе возможна вероятность утечки воздуха и, как следствие, потеря работоспособности всей системы, кроме того, тормозное устройство с помощью поворотной заслонки, перекрывая всасывающий воздушный патрубок ДВС при остановке двигателя и прекращении работы штатного масляного насоса ДВС, создает противодавление в полости между компрессором турбокомпрессора и поворотной заслонкой, что приводит к уменьшению времени выбега ротора турбокомпрессора и, как следствие, к исключению сухого трения подшипника.The technical result of the invention is achieved due to the fact that the ICE turbocharger lubrication system containing a main oil line, a pressure pipe connecting the line with a turbocharger bearing, a hydraulic accumulator connected via a non-return valve to the main oil line, in contrast to the prototype, the hydraulic accumulator is made with a spring-loaded piston and connected located in the lower part of the pipe through the outlet tee installed in it with a discharge pipe with a pressure pipe, and the inlet pipe through of inverse valve and tee - the main oil highway. Between the turbocharger and the internal combustion engine in the air nozzle, an additional brake device is installed with an element blocking the suction air nozzle, which is used as a rotary valve, which is driven from the main oil line using a hydraulic cylinder and a spring-loaded lever. The proposed turbocharger lubrication system increases the operational reliability of the turbocharger bearing due to the use of a hydraulic accumulator with a spring-loaded piston, since the air accumulator used in the prototype may cause air leakage and, as a result, the whole system to lose its working capacity, in addition, the braking device using a rotary damper, blocking ICE air intake pipe when the engine stops and the standard engine oil pump stops working, creates an the pressure in the cavity between the compressor of the turbocompressor and the rotary damper, which leads to a decrease in the running time of the rotor of the turbocompressor and, as a result, to exclude dry friction of the bearing.

Использование тормозного устройства с поворотной заслонкой в технике известно, но применение его в системе смазки турбокомпрессора с расположением между турбокомпрессором и ДВС с целью уменьшения времени выбега ротора турбокомпрессора и, как следствие, исключения сухого трения, как показал результат патентного поиска, не известно, то есть не была известна причинно-следственная связь новой совокупности признаков и достигаемого технического результата, новым также является и расположение тормозного устройства, взаимосвязь элементов, что доказывает соответствие заявленного технического решения как критерию «новизна», так и критерию «изобретательский уровень».The use of a brake device with a rotary damper is known in the art, but its use in the lubrication system of a turbocompressor located between the turbocompressor and the internal combustion engine in order to reduce the running time of the turbocompressor rotor and, as a result, exclude dry friction, as the result of the patent search showed, is not known, i.e. the causal relationship of the new set of features and the technical result achieved was not known, the location of the braking device, the relationship of the elements, is also new This proves the compliance of the claimed technical solution as the criterion of "novelty" and the criterion of "inventive step".

На фигуре представлена схема заявленной системы.The figure shows a diagram of the claimed system.

Заявленная система смазки турбокомпрессора ДВС содержит главную масляную магистраль 4 ДВС, напорный трубопровод 9, гидроаккумулятор 1 с расположенным в верхней его части подпружиненным поршнем 6, соединенный расположенным в нижней его части патрубком через установленный в нем тройник 7 входным патрубком 2 через обратный клапан 3 и тройник 12 с главной масляной магистралью 4 ДВС, а выходным патрубком 8 и напорным трубопроводом 9 с подшипником 10 турбокомпрессора. Между турбокомпрессором и ДВС в воздушном патрубке, соединяющем турбокомпрессор и всасывающий патрубок ДВС, дополнительно установлено перекрывающее всасывающий воздушный патрубок ДВС тормозное устройство с поворотной заслонкой 11, гидроцилиндром 13 и подпружиненным рычагом 14. Система не содержит электрических и электронных устройств.The claimed engine ICE turbocharger lubrication system comprises a main ICE oil line 4, a pressure pipe 9, a hydraulic accumulator 1 with a spring-loaded piston 6 located in its upper part, connected by a pipe located in its lower part through an inlet pipe 2 installed in it 7 through a check valve 3 and a tee 12 with the main oil line 4 of the internal combustion engine, and the outlet pipe 8 and the pressure pipe 9 with the bearing 10 of the turbocharger. Between the turbocharger and the internal combustion engine in the air pipe connecting the turbocharger and the intake pipe of the internal combustion engine, an additional brake device is installed over the intake air pipe of the internal combustion engine with a rotary valve 11, a hydraulic cylinder 13 and a spring-loaded lever 14. The system does not contain electrical and electronic devices.

Система работает следующим образом. При запуске двигателя масло под давлением из главной масляной магистрали 4 поступает в тройник 12 и из него по входному патрубку 2 через обратный клапан 3 и тройник 7 в полость масляного гидроаккумулятора 1, воздействует на поршень 6 и пружину 5, сжимая ее, а также через тройник 7 масло поступает в выходной патрубок 8 и далее через напорный трубопровод 9 к подшипнику 10 турбокомпрессора для его смазки, также масло через тройник 12 поступает в гидроцилиндр 13 тормозного устройства, перемещая поршень гидроцилиндра, который, взаимодействуя через подпружиненный рычаг 14, поворачивает поворотную заслонку 11, открывая ее. Во время работы двигателя на различных режимах гидроаккумулятор 1 снижает пульсацию давления в системе смазки турбокомпрессора и осуществляет дополнительную подачу масла к подшипнику 10 турбокомпрессора при недостаточном давлении в главной масляной магистрали 4, а при остановке (аварийной) либо при внезапной (под нагрузкой) остановке ДВС, когда штатный масляный насос прекращает свою работу, давление в главной масляной магистрали резко падает до нуля, обратный клапан 3 закрывается и масло, находящееся в гидроаккумуляторе 1, под давлением под воздействием пружины 5 на поршень 6 гидроаккумулятора поступает через тройник 7, выходной патрубок 8, напорный трубопровод 9 к подшипнику 10 турбокомпрессора, продолжая его смазку и охлаждение при неработающем двигателе. Одновременно с рассмотренным выше процессом поршень гидроцилиндра 13 тормозного устройства при отсутствии давления в главной масляной магистрали под воздействием подпружиненного рычага 14 перемещается в исходное положение и поворачивает заслонку 11, которая перекрывает воздушный патрубок ДВС, соединяющий турбокомпрессор и всасывающий патрубок коллектора ДВС. Нагнетаемый воздух, отражаясь от поворотной заслонки, сжимается, возникает противодавление, воздействующее на рабочее колесо компрессора, что приводит к его торможению и сокращению времени выбега ротора турбокомпрессора. Сжатый воздух останавливает ротор турбокомпрессора и, расширяясь, двигается по впускному каналу воздушного фильтра 15 и, проходя через фильтр 15, производит его продувку (очистку). Таким образом, при каждой остановке двигателя производится дополнительно к основному эффекту очистка воздушного фильтра 15 воздухоочистителя турбокомпрессора, увеличивающая его срок службы.The system operates as follows. When the engine starts, oil under pressure from the main oil line 4 enters the tee 12 and from it through the inlet pipe 2 through the check valve 3 and the tee 7 into the cavity of the hydraulic accumulator 1, acts on the piston 6 and the spring 5, compressing it, as well as through the tee 7, the oil enters the outlet pipe 8 and then through the pressure pipe 9 to the bearing 10 of the turbocharger to lubricate it, also the oil through the tee 12 enters the brake cylinder 13, moving the piston of the hydraulic cylinder, which, interacting through zhinenny lever 14 rotates the rotary valve 11, opening it. During engine operation in various modes, the accumulator 1 reduces the pressure pulsation in the turbocharger lubrication system and provides additional oil supply to the turbocharger bearing 10 at insufficient pressure in the main oil line 4, and when the engine stops (emergency) or when the engine stops suddenly (under load), when the standard oil pump stops its operation, the pressure in the main oil line drops sharply to zero, the check valve 3 closes and the oil in the accumulator 1 under pressure p One effect of the spring 5 on the hydraulic accumulator piston 6 is through the tee 7, the outlet pipe 8, the pressure pipe 9 to the bearing 10 of the turbocharger, continuing its lubrication and cooling when the engine is not running. Simultaneously with the above process, the piston of the brake cylinder 13 in the absence of pressure in the main oil line under the influence of the spring lever 14 moves to its original position and rotates the shutter 11, which closes the ICE air pipe connecting the turbocompressor and the ICE manifold intake manifold. The injected air, being reflected from the rotary damper, is compressed, counterpressure occurs, which acts on the impeller of the compressor, which leads to its braking and reduction of the run-time of the turbocompressor rotor. Compressed air stops the rotor of the turbocharger and, expanding, moves along the inlet channel of the air filter 15 and, passing through the filter 15, performs its purge (cleaning). Thus, at each engine shutdown, in addition to the main effect, the air filter 15 of the turbocharger air cleaner is cleaned to increase its service life.

Использование предлагаемой системы смазки турбокомпрессора позволяет повысить ее надежность и срок службы турбокомпрессора.The use of the proposed lubrication system of a turbocompressor can improve its reliability and service life of a turbocompressor.

Claims

1. The lubrication system of a turbocharger of an internal combustion engine, comprising a main oil line, a pressure line connecting the oil line to the bearing of the turbocharger, a hydraulic accumulator connected through a non-return valve to the main oil line, characterized in that the hydraulic accumulator is made with a spring-loaded piston and connected to the inlet pipe through tees and a check valve with a main oil line, and through a tee with an outlet pipe - with a pressure pipe, between the turbocharger and the engine STUDIO combustion in an air pipe connecting the suction nozzle turbocharger and the internal combustion engine, the braking device further installed with an air suction nozzle shutoff element, which is driven from the main oil gallery via a hydraulic cylinder and spring-loaded lever.

2. The turbocharger lubrication system according to claim 1, characterized in that a rotary damper is used as an element of the brake device overlying the air pipe.