Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ СМАЗКИ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Изобретение относится к способам смазки двигателей внутреннего сгорания и может использоваться в машиностроении.

В двигателях внутреннего сгорания, как и в других механизмах, смазка служит для уменьшения трения и для обеспечения отвода тепла от трущихся поверхностей деталей двигателя. В качестве смазки традиционно используется машинное масло.

Система смазки обеспечивает подачу масла к трущимся деталям двигателя, частичного их охлаждения и удаления продуктов износа деталей. Традиционно она включает: маслонасос, маслоотстойник, фильтр-сигнализатор стружки, сетчатые фильтры.

В двигателе смазка трущихся поверхностей осуществляется подачей масла ко всем основным трущимся деталям по внутренним сверлениям и каналам. Помимо уменьшения трения и отвода тепла от трущихся поверхностей масло предохраняет детали внутри двигателя от коррозии и уносит частицы металла, отделяющиеся от трущихся поверхностей в результате износа, в маслоотстойник.

Маслоотстойник служит для сбора, отстоя и фильтрации масла, стекающего с деталей двигателя.

Фильтр-сигнализатор позволяет обнаружить наличие металлической стружки в маслоотстойнике при разрушении или интенсивном износе деталей работающего двигателя.

Сетчатые фильтры, установленные перед маслонасосом и перед регулятором оборотов, очищают масло от механических примесей.

Из маслоотстойника масло откачивается через маслорадиатор в маслобак.

Масло подводится в зазоре между поверхностями, трущимися друг о друга. Это уменьшает величину трения, охлаждает поверхность и удаляет продукты износа. Пленка масла, образовавшаяся между цилиндром и поршнем, способствует повышению компрессии двигателя и уплотнению соединений.

Применяемое для смазки масло должно обладать следующими свойствами:

- нормативной вязкостью;

- минимальной температурой застывания;

- максимальной температурой вспышки;

- высокой термо-окислительной способностью;

- минимальным коксовым числом (зольностью);

- отсутствием воды, серы, щелочей и минеральных кислот;

- отсутствием механических примесей.

Наиболее соответствует этим требованиям масло, выработанное из нефти. Широко распространено синтетическое масло, намного превосходящее по качеству минеральное, но имеющее более высокую стоимость.

Существует несколько способов обеспечения смазкой трущихся деталей двигателя:

- разбрызгивание,

- самотек,

- под давлением.

В настоящее время используется комбинированный метод смазки, включающий в себя все три способа.

Масло под давлением подводится ко всем основным трущимся деталям по внутренним сверлениям и каналам. Стенки цилиндров и поршней, подшипники качения, зубья шестерен смазываются разбрызгиваемым маслом.

Масло поступает по специальным отверстиям и каналам от латунных шеек коленчатого вала к поршневому пальцу, или же разбрызгивается на стенки цилиндра из шатунного канала при совпадении каналов шейки и шатуна. Оттуда же масло разбрызгиванием попадает на кулачки распределительного вала, когда он находится в нижней позиции. Через неплотные участки в контактной зоне трущихся деталей, под давлением подвергающихся смазке, масло попадает самотеком на различные узлы: толкатели, шланги, приводная цепь распределительного вала, стержень клапана.

Коленчатый вал при вращении разбивает капли масла, скопившиеся в картере, и в нем образуется масляный туман, который улучшает процесс смазки поверхностей, которые трутся.

Известен, например, способ смазки двигателя внутреннего сгорания, в котором смазкой является композиция, содержащая базовое масло, моноолеат глицерина и одно или несколько нитрильных соединений, выбранных из группы, состоящей из насыщенных или ненасыщенных линейных алифатических нитрилов, имеющих от 8 до 24 атомов углерода [Патент РФ №2394069, МПК C10M 141/06].

Известен способ смазки двигателя, содержащего два маслобака, соединенных с помощью электромагнитного крана, электрический подогреватель, точки смазки, нагнетающий насос, фильтр, гидрораспределители направления потока и три контура прохождения масла: контур прокачки и подогрева масла перед запуском с одним маслобаком и уменьшенным количеством масла; контур прокачки масла в начальный момент работы двигателя; и контур движения масла на установившемся режиме с двумя маслобаками и устройством охлаждения масла [Патент РФ №2415281, МПК F01M 5/02]. Такое выполнение позволяет ускорить прогрев масла в первоначальный период запуска.

Этот способ принят за прототип изобретения. Следует отметить, что этот способ, как и другие, описанные выше, основан на использовании в качестве смазочного материала масла, которое не в состоянии обеспечить низкого коэффициента трения, а при его использовании страдает экология, система смазки сама по себе громоздка и сложна, требует дополнительного охлаждения.

Изобретение решает задачу создания способа смазки двигателя внутреннего сгорания, позволяющего снизить коэффициент трения, повысить экологическую безопасность, упростить конструкцию, как самой системы смазки, так и двигателя.

Поставленная задача решается тем, что предлагается способ смазки двигателя внутреннего сгорания, включающий подачу смазки в зазоры между его трущимися деталями, в соответствии с которым поверхности трущихся деталей покрывают износостойким покрытием, а смазкой является вода.

Износостойкое покрытие выполняют микродуговым оксидированием, или термоэлектрохимическом оксидированием.

Поверхности трущихся деталей после покрытия могут быть механически обрабатаны до степени шероховатости не ниже 6 класса.

В двигатель могут подавать как воду, так и водяной пар.

Воду могут подавать самотеком, под давлением, или разбрызгиванием.

Способ осуществляют следующим образом. Предварительно, перед сборкой трущиеся детали двигателя покрывают износостойким покрытием. Для этого каждую из них подвергают микродуговому оксидированию, или термоэлектрохимическому оксидированию известными способами. При такой обработке детали получают износостойкое покрытие, с высокой шероховатостью. Затем трущиеся поверхности механически обрабатывают - шлифуют, например, до 6=го класса шероховатости, или выше. Как правило, такой обработки поверхностей бывает достаточно, так как покрытые трущиеся поверхности быстро пришлифовываются друг к другу до состояния зеркального блеска.

При работе двигателя внутрь его кожуха организуется подача к трущимся поверхностям воды с помощью различных технологий, как то: самотека, разбрызгивания или подачи под давлением. Может также подаваться непосредственно пар. Испарившаяся часть воды конденсируется на поверхности конденсора, как правило, конденсором является кожух, а неиспарившаяся часть охлаждается в холодильнике и подается обратно в систему охлаждения и смазки с помощью насоса. При этом вода выполняет две функции. Во-первых, она является смазкой; во-вторых, она является эффективным хладагентом, так как теплоемкость воды во много раз больше, чем теплоемкость масла. Необходимо отметить еще одно положительное свойство воды. При больших нагрузках в точке контакта трущихся поверхностей мгновенная температура пропорциональна давлению в точке контакта. При использовании покрытий, у которых микротвердость существенно выше, температура в точке контакта выше и следовательно масло будет разрушаться сильнее. Вода гораздо более устойчива, особенно в случае, когда она работает в паре с керамическими поверхностями.

При работе двигателя внутрь его кожуха могут подавать водяной пар, который может конденсироваться на деталях двигателя, в том числе трущихся. В работающий двигатель, когда он уже разогрет, можно подавать воду. Вода будет испаряться. Пар поступает в зазоры двигателя и позволяет снизить существенно коэффициент трения. В результате долговечность работы деталей при таком способе смазки повышается.

Описанный способ смазки двигателя не требует сложной системы подачи смазки в двигатель. Сама смазка - вода, экологически безопасна. Кроме того, вода может совмещать функции смазки и охладителя, что позволяет выполнить двигатель еще более простой конструкции.

Пример:

Детали двигателя внутреннего сгорания подвергают микродуговому оксидированию, и шлифуют. В результате детали имеют износостойкое покрытие 6-го класса шероховатости. После сборки двигателя для его работы подают по трубкам воду под давлением, которая проходит по выполненным в нем канавкам и поступает непосредственно к ртущимся деталям - поршню и цилиндру. В кожух подают пар, который конденсируется на поверхностях других трущихся деталей - шестерен и других. В результате вода попадает во все зазоры трущихся деталей. Так как покрытие деталей отшлифовано до состояния зеркала, а вода имеет низкую вязкость, коэффициент трения деталей исключительно мал.