Система турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания

Изобретение относится к системам смазки машин и двигателей, в частности, к системам смазки под давлением, и предназначено для смазки турбокомпрессора дизельного двигателя внутреннего сгорания.

Известно устройство (авторское свидетельство СССР №1312197, МПК F01M5/00, 1/06, 1985), содержащее турбокомпрессор, главную масляную магистраль, напорный трубопровод, связывающий магистраль с подшипником турбокомпрессора, воздушный гидроаккумулятор, представляющий собой бачок с поршнем, подключённый входным каналом через обратный клапан к главной масляной магистрали двигателя внутреннего сгорания (ДВС).

Недостатками данного устройства являются ускоренный износ турбокомпрессора в режиме сухого трения, локальный перегрев деталей турбокомпрессора при работе ДВС, штатной и внезапной остановке ДВС, их коробление, растрескивание, а также закоксовывание остатков смазочного масла.

Наиболее близкой является система смазки турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания (патент РФ на изобретение №2518309, МПК F01, от 08.04.2014). Известное устройство содержит главную масляную магистраль, напорный трубопровод, связывающий масляную магистраль с подшипником турбокомпрессора, гидроаккумулятор с подпружиненным поршнем, соединённый через обратный клапан с главной масляной магистралью.

Недостатки этого устройства заключаются в недостаточной надёжности воздушного гидроаккумулятора и увеличении времени выбега ротора турбокомпрессора при применении воздушного гидроаккумулятора, применении жидкостного охлаждения корпусов подшипников, что усложняет и удорожает, а также утяжеляет всю конструкцию и требует дополнительных затрат на обслуживание, закоксовывании остатков смазочного масла в масляных каналах турбокомпрессора, короблении корпуса подшипников.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в увеличении срока службы и повышении эффективности работы двигателя внутреннего сгорания.

Указанный технический результат достигается тем, что система турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания, включающая главную масляную магистраль, напорный трубопровод, связывающий магистраль с подшипником турбокомпрессора, гидроаккумулятор, подключённый входным каналом через обратный клапан к главной масляной магистрали, согласно заявленному изобретению, на корпус турбокомпрессора дополнительно установлен кожух с образованием промежутка между кожухом и корпусом подшипников турбокомпрессора, при этом в указанный промежуток поступает сжатый в компрессоре турбокомпрессора воздух для ускоренного прогрева корпуса подшипников при запуске ДВС, а также для охлаждения корпуса подшипников при работе ДВС и в режиме остановки ДВС, при этом предусмотрен воздушный канал, по которому воздух из указанного кожуха поступает во входной патрубок турбины для охлаждения турбины в режиме остановки ДВС.

Заявляемое изобретение поясняется чертежами, где на фигуре 1 представлена схема системы турбокомпрессора с дополнительным охлаждением корпуса подшипников турбины ТКР в режиме работы и остановки ДВС, на фигуре 2 показана схема системы турбокомпрессора при разогреве корпуса подшипников при пуске ДВС, на фигуре 3 представлена схема движения сжатого в компрессоре воздуха при дополнительном охлаждении корпуса подшипников турбокомпрессора.

Система турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания включает в себя масляный гидроаккумулятор 1, входной канал 2, обратный клапан 3, главную масляную магистраль двигателя 4, пружину 5 масляного гидроаккумулятора 1, поршень 6 масляного гидроаккумулятора 1, тройник 7, выходной канал 8, нагнетательную магистраль 9, входной канал 10, подшипник турбокомпрессора 11, корпус подшипников 12, гидроцилиндры 13, рычаги 14, кожух 15, компрессор 16, воздухоочиститель 17, нагнетательный патрубок компрессора 18, турбину 19, всасывающий коллектор 20, выхлопной коллектор 21, воздушный канал 22, интеркуллер 23, поворотная заслонка 24, входной патрубок турбины 25, поворотная заслонка 26, турбокомпрессор 27, двигатель 28, входной патрубок интеркуллера 29, тройник 30, тройник 31, тройник 32, промежуточный патрубок 33.

Система турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания работает следующим образом.

При запуске двигателя 28 масло под давлением из главной масляной магистрали двигателя 4 поступает в тройник 32 и из него по входному каналу 2 через обратный клапан 3 и тройник 7 поступает в масляный гидроаккумулятор 1, сжимая пружину 5 масляного гидроаккумулятора 1, воздействуя на поршень 6 масляного гидроаккумулятора 1 заряжает его, далее масло поступает в нагнетательную магистраль 9, входной канал 10 и далее в подшипник турбокомпрессора 11; одновременно с этим масло поступает в тройники 30 и 31 и затем в гидроцилиндры 13, перемещая поршни гидроцилиндров 13, которые, воздействуя на рычаги 14, поворачивают заслонки 24 и 26 и, тем самым, перекрывают воздушный канал 22. В результате этого воздух из атмосферы поступает через воздухоочиститель 17, проходит через компрессор 16 турбокомпрессора 27, нагнетательный патрубок компрессора 18, промежуточный патрубок 33, поступает в интеркуллер 23 и затем во всасывающий коллектор 20, а далее в цилиндры двигателя 28. На различных режимах работы двигателя 28 масляный гидроаккумулятор 1 снижает пульсацию давления в системе турбокомпрессора 27 и осуществляет дополнительную подачу масла к подшипнику 11 турбокомпрессора 27 при недостаточном давлении в главной масляной магистрали двигателя 4.

При остановке (аварийной остановке) либо при внезапной (под нагрузкой) остановке двигателя 28, когда штатный масляный насос прекращает свою работу, давление в главной масляной магистрали двигателя 4 резко падает до нуля, обратный клапан 3 закрывается и масло, находящееся в масляном гидроаккумуляторе 1, под давлением поршня 6 посредством пружины 5 поступает через выходной канал 8, нагнетательную магистраль 9, входной канал 10 к подшипнику 11 турбокомпрессора 27, продолжая его охлаждение при неработающем двигателе 28. В то же время, гидроцилиндры 13 при отсутствии давления в главной масляной магистрали двигателя 4 под воздействием внутренних пружин гидроцилиндров 13 воздействуют на рычаги 14 и перекрывают входной патрубок интеркуллера 29 и выхлопной коллектор 21 с помощью поворотных заслонок 24 и 26. После чего воздух из воздухоочистителя 17 поступает в компрессор 16, нагнетательный патрубок компрессора 18 и в кожух 15, затем в промежуточный патрубок 33, воздушный канал 22, входной патрубок турбины 25 и в турбину 19 для ее дополнительного охлаждения и снижения теплонапряжённости.

Охлаждение корпуса подшипников ТКР при работе ДВС достигается следующим: при штатном режиме работы двигателя 28 воздух, сжатый в компрессоре 16 турбокомпрессора 27 имеющий температуру от 120 до 200 ⁰С проходит в промежуток между кожухом 15 и корпусом подшипников 12 турбокомпрессора 27, в результате чего подшипник 11 турбокомпрессора 27, имеющий температуру 240-270 ⁰С, охлаждается. Далее воздух после охлаждения подшипника 11 турбокомпрессора 27 поступает в интеркуллер 23, где охлаждается и направляется в двигатель 28.

Дополнительный прогрев корпуса подшипников 12 обеспечивается следующим: при запуске двигателя 28 воздух, сжатый в компрессоре 16 турбокомпрессора 27, нагревается до температуры 120-200 ⁰С, проходит в промежуток между кожухом 15 и корпусом подшипников 12 турбокомпрессора 27, в результате чего корпус подшипников 12 ускоренно прогревается до рабочей температуры.

Система турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания представляет собой интерес для двигателестроения, так как за счёт применения в системе турбокомпрессора дополнительного кожуха корпуса подшипников и устройства для дополнительного охлаждения турбины ТКР исключается сухое трение подшипников турбокомпрессора, обеспечивается охлаждение этих деталей, а также осуществляется дополнительное охлаждение корпуса подшипников и деталей турбины сжатым воздухом поступающим из компрессора ТКР. Предложенные устройства положительно скажутся на эксплуатационной надёжности турбокомпрессора ДВС.