Устройство для определения расхода масла на угар в двигателе внутреннего сгорания

 

Использование: при испытаниях двигателей внутреннего сгорания. Сущность изобретения: устройство содержит мерный сосуд 1, установленный на весоизмерительном приспособлении 2 и подключенный к масляному поддону двигателя 7 через первый насос 3 для непрерывного откачивания масла из мерного сосуда в поддон и через второй насос 8 с большей производительностью, чем первый насос, для непрерывного закачивания масла из поддона в мерный сосуд 1. Заборный патрубок 12 установлен с возможностью перемещения внутри резервуара относительно уровня масла в нем посредством механизма привода 17 и с возможностью фиксации посредством фиксирующего узла 20. Устройство снабжено датчиком разрежения, подключенным к полости внутри заборного патрубка 12 и связанным с входом блока управления 36, выходы которого связаны с упомянутыми механизмом привода 37 для перемещения заборного патрубка и формирующим узлом 20. При таком выполнении устройства обеспечивается непрерывная циркуляция масла между масляным поддоном двигателя 7 и мерным сосудом 1 и непрерывное отслеживание заборным патрубком уровня масла в поддоне. Следствием этого и принятой конструкции узла заборного патрубка является повышение точности определения расхода масла на угар в двигателе внутреннего сгорания. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для измерения расхода масла в картере при испытаниях двигателей внутреннего сгорания.

Известно устройство для определения расхода масла на угар в двигателе внутреннего сгорания, содержащее мерный сосуд, установленный на весоизмерительном приспособлении и подключенный к масляному резервуару через заборный патрубок, при этом мерный сосуд выполнен в виде двух, расположенных один над другим сосудов, смонтированных с возможностью поворота для перемены позиций, а масляный резервуар выполнен в виде уравнительного бака, сообщенного при помощи маслопровода с масляным поддоном двигателя внутреннего сгорания.

Недостатком известного устройства является низкая точность определения расхода масла на угар как вследствие отклонения значения температуры масла в упомянутых сосудах от реальной температуры масла в масляном поддоне работающего двигателя, так и вследствие отсутствия автоматического контроля за уровнем масла в уравнительном баке и поддоне двигателя.

Известно устройство для определения расхода масла на угар в двигателе внутреннего сгорания, содержащее мерный сосуд, установленный на весоизмерительном приспособлении и подключенный к масляному резервуару через первый насос для непрерывного откачивания масла из мерного сосуда в резервуар и через второй насос с заборным патрубком с большей производительностью, чем первый насос, для непрерывного закачивания масла из резервуара в мерный сосуд, при этом заборный патрубок с по меньшей мере одним заборным отверстием установлен с возможностью перемещения внутри резервуара относительно уровня масла в резервуаре посредством механизма привода и с возможностью фиксации посредством фиксирующего узла. Масляный резервуар выполнен в виде бака-успокоителя, связанного с масляным поддоном двигателя, заборный патрубок выведен из бака-успокоителя через его верхнюю крышку, а механизм привода связан с блоком питания через механическое реле, связанное с поплавком, погруженным в масло в мерном сосуде.

В известном устройстве перед началом замера поплавок, всплывая, размыкает контактную пластину реле и обесточивает цепь питания механизма привода заборного патрубка и с помощью фиксирующего узла обеспечивается фиксация заборного патрубка перед началом замера. После окончания замеров заборный патрубок поднимается в исходное положение. Отсутствие непрерывного отслеживания заборным патрубком уровня масла в поддоне во время проведения измерений уменьшает их точность. Наличие дополнительного, кроме масляного поддона двигателя и мерного сосуда, бака-успокоителя, масло в котором имеет температуру, отличную от температуры масла в масляном поддоне, также негативно влияет на точность определения расхода масла на угар в двигателе.

Задачей данного изобретения является повышение точности определения расхода масла на угар в двигателе внутреннего сгорания за счет обеспечения во время проведения испытаний непрерывного отслеживания заборным патрубком уровня масла в масляном резервуаре и использования в качестве масляного резервуара непосредственно масляного поддона двигателя.

Эта задача решается тем, что устройство для определения расхода масла на угар в двигателе внутреннего сгорания, содержащее мерный сосуд, установленный на весоизмерительном приспособлении и подключенный к масляному резервуару через первый насос для непрерывного откачивания масла из мерного сосуда в резервуар и через второй насос большей производительности, для непрерывного закачивания масла из резервуара в мерный сосуд, и блок управления, при этом заборный патрубок второго насоса выполнен с по меньшей мере одним заборным отверстием, установлен с возможностью перемещения внутри резервуара относительно уровня масла в нем посредством механизма привода и возможностью фиксации посредством фиксирующего узла, снабжено датчиком разрежения, подключенным к полости внутри заборного патрубка и связанным с входом блока управления, выходы которого связаны с упомянутыми механизмом привода для перемещения заборного патрубка и фиксирующим узлом.

Масляный резервуар выполнен в виде масляного поддона двигателя, поддон снабжен закрепленным в его основании направляющим элементом, при этом фиксирующий узел имеет поджимной фланец и уплотнительное кольцо, заборный патрубок проходит через направляющий элемент, кольцо установлено между торцовыми поверхностями направляющего элемента и поджимного фланца и охватывает заборный патрубок.

Заборный патрубок снабжен заглушкой со стороны верхнего обреза, а заборное отверстие выполнено на его боковой поверхности.

Устройство снабжено маслосборником, охватывающим заборный патрубок в сечении, расположенном под поджимным фланцем, при этом внутренняя полость маслосборника сообщена через отверстия, выполненные на боковой поверхности заборного патрубка, с полостью внутри него.

При таком выполнении устройства обеспечивается непрерывное, в процессе проведения измерений, отслеживание заборным патрубком уровня масла в поддоне при возможном изменении уровня, что способствует повышению точности измерений. Дополнительное повышение точности достигается за счет использования в качестве масляного резервуара масляного поддона двигателя с выводом при этом заборного патрубка через основание поддона.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства, используемого для определения расхода масла на угар в автомобильном двигателе внутреннего сгорания; на фиг. 2 - фиксирующий узел заборного патрубка и установка датчика разрежения; на фиг. 3 - принципиальная схема блока управления; на фиг. 4 - алгоритм его работы.

Устройство содержит мерный сосуд 1, установленный на весоизмерительном приспособлении 2, насос 3, имеющий автономный привод 4 для непрерывного закачивания масла по трубопроводам 5 и 6 из масляного резервуара, в качестве которого используется масляный поддон 7 картера двигателя внутреннего сгорания, в сосуд 1 и насос 8, имеющий не связанный с приводом 4 автономный привод 9 для непрерывного откачивания масла по трубопроводам 10 и 11 из мерного сосуда 1 в поддон 7. Один конец трубопровода 5 подключен к входу насоса 3, а второй конец трубопровода 5 имеет заборный патрубок 12, заглушенный со стороны верхнего обреза, расположенного внутри резервуара, посредством крышки 13. Под крышкой по периметру патрубка выполнены заборные отверстия 14. Трубопровод 6 одним своим концом подключен к выходу насоса 3, а другой его конец опущен сверху в мерный сосуд и снабжен закрепленной на некотором расстоянии от обреза трубопровода крышкой 15 для сглаживания пульсаций масляной струи. Трубопровод 10 входит в масляный поддон через его горловину 16, а другой конец трубопровода 10 подключен к входу насоса 8. Трубопровод 11 подключен одним из своих концов к выходу этого насоса, а другой конец этого трубопровода опущен в мерный сосуд. Производительность насоса 3 больше производительности насоса 8 и в конечном счете производительность магистрали, по которой масло закачивается из мерного сосуда 1 в масляный поддон 7, больше производительности магистрали, по которой масло откачивается из мерного сосуда в поддон. Заборный патрубок 12 выведен из масляного поддона 7 через направляющий элемент 17, вворачиваемый в резьбовую шайбу 18, приваренную в основании 19 поддона. Патрубок 12 пропущен через центральное отверстие в направляющем элементе 17, он установлен перпендикулярно основанию 19 поддона и может быть зафиксирован в определенном положении с помощью фиксирующего узла 20, содержащего уплотнительное кольцо 21, охватывающее наружную боковую поверхность патрубка 12. Оно размещено между торцовыми поверхностями 22 и 23 направляющего элемента 17 и поджимного фланца 24 в цилиндрической кольцевой выточке 25, выполненной в направляющем элементе соосно его центральному отверстию. В эту же выточку входят участком своей боковой поверхности 26 поджимной фланец 24. Он установлен с возможностью перемещения внутри этой выточки по направляющим стержням 27, жестко связанным с поджимным фланцем 24 и пропущенным через отверстия, выполненные во фланце направляющего элемента 17, и через соленоиды 28. Фиксирующий узел содержит возвратные пружины 29, сжимающие уплотнительное кольцо 21 при выключенных соленоидах 28. Между направляющим элементом 17 и шайбой 18 установлена прокладка 30. В сечении, расположенном под поджимным фланцем 24, заборный патрубок 12 охватывается маслосборником 31 подтекающего масла, при этом его кольцевая полость 32 сообщена через отверстия 33, выполненные на боковой поверхности заборного патрубка 12, с полостью 34 внутри него. Устройство содержит также преобразователь разрежения 35, блок управления 36 и механизм 37 привода для возвратно-поступательного движения заборного патрубка 12 внутри масляного поддона 7 относительно уровня масла в поддоне. Преобразователь разрежения 35 (Сапфир-22М-ДВ) содержит датчик разрежения, подключенный к полости 34 внутри заборного патрубка 12 и собственно преобразователь разрежения в электрический сигнал. Механизм 37 привода для перемещения заборного патрубка 12 содержит связанную с ним зубчатую рейку 38, находящуюся в зацеплении с зубчатым колесом 39, размещенным на валу электродвигателя (не показан). Блок управления 36 содержит трехпозиционный компаратор 40 и реле времени 41, подключенные через блок 42 переключателей к блоку питания 43. К компаратору 40, являющемуся входом блока управления, подключен преобразователь разрежения 35, а к блоку питания 43 - выходу блока управления 36 подключены соленоиды 28 и электродвигатель механизма привода заборного патрубка 12. К блоку питания 43 подключен также провод питания от преобразователя разрежения 35. Характеристики компаратора 40 (входное напряжение или сила тока) подбираются в соответствии с входной характеристикой преобразователя разрежения. В масляном поддоне 7 установлен масляный насос 44 двигателя внутреннего сгорания с заборником 45. Устройство содержит также измерительный блок весоизмерительного приспособления (не показан), который может размещаться отдельно или внутри блока 36 управления, измеритель температуры, размещенный в мерном сосуде и связанный с дополнительным входом блока управления, и измеритель температуры в поддоне (не показаны).

Устройство работает следующим образом.

В масляный поддон 7 заливают масло, при этом его уровень устанавливается таким, чтобы заборник 45 был постоянно погружен в масло. В поддоне посредством фиксирующего узла 20 закрепляют заборный патрубок 12 таким образом, чтобы отверстия 14 располагались выше заборника 45, но были бы погружены в масло. Частично заполняют мерный сосуд 1 так, чтобы конец трубопровода 11 был погружен в масло, а конец трубопровода 6 не касался поверхности масла. Запускают и прогревают двигатель внутреннего сгорания, устанавливают режим его работы, на котором предполагается замер расхода масла на угар. После стабилизации температуры в поддоне двигателя с точностью до ±2^оС включают питание электрической части устройства. При этом сначала включают приводы насосов 3 и 8, обеспечивая тем самым циркуляцию масла из поддона 7 в мерный сосуд 1 по трубопроводам 5 и 6 и из мерного сосуда 1 в поддон 7 по трубопроводам 11 и 10. Поскольку производительность насоса 3 больше производительности насоса 8, уровень масла в поддоне понижается до высоты расположения отверстий 14 и насос 3 начинает закачивать воздушно-масляную смесь, производительности насосов 3 и 8 выравниваются, а в поддоне 7 устанавливается постоянный уровень, определяемый высотой расположения отверстий 14. После стабилизации показаний весоизмерительного приспособления 2 и достижения постоянного уровня масла в поддоне 7 производят измерение расхода масла на угар. Вследствие угара масла в поддон 7 возвращается меньшее количество масла, чем закачивает его масляный насос 44 двигателя. Угар масла восполняется насосом 8, откачивающим масло в поддон 7 из мерного сосуда 1, убыль масла в котором будет фиксироваться весоизмерительным приспособлением 2.

Благодаря непрерывной циркуляции масла между мерным сосудом и масляным поддоном и отсутствию кроме них дополнительных емкостей обеспечивается постоянство температуры масла в мерном сосуде и поддоне и возможность непрерывного измерения расхода масла. При этом во время проведения измерений обеспечивается непрерывное отслеживание заборной трубкой уровня масла в поддоне при возможных случаях его изменения. Достигается это следующим образом. Через 2 с после включения насосов 3 и 8 с помощью реле времени включается преобразователь разрежения 35 и в зависимости от наличия в канале заборного патрубка 12 масла, воздуха или масло-воздушной смеси, что определяется начальным положением заборника относительно уровня масла в поддоне и соответственно величинами разрежения: порядка 0,1; 0,01 и 0,04-0,06 кг/см² блок управления выдает сигнал на включение соленоидов 28 и реечного механизма 37 привода. При включении соленоидов отжимается поджимной фланец 24, освобождается уплотнительно фиксирующее кольцо 21 и сжимаются возвратные пружины 29. В зависимости от разрежения в канале заборного патрубка реечный механизм 37 привода перемещает заборный патрубок 12 вверх, вниз до достижения отверстия 14 уровня масла или оставляет ее на месте при появлении сигнала от датчика разрежения, соответствующего прокачиванию масло-воздушной смеси. По окончании движения заборного патрубка 12 выключаются соленоиды 28, и возвратные пружины 29 через поджимной фланец 24 сжимают уплотнительное кольцо 21, которое фиксирует положение заборного патрубка. Подтекающее во время перемещения заборной трубки масло, попадает в маслосборник 31 и через сливные отверстия 33 откачивается насосом 3. Постоянство температуры масла в мерном сосуде и масляном поддоне и непрерывное во время проведения измерения, в отличие от аналога и прототипа, отслеживание заборным патрубком уровня масла в поддоне способствуют повышению точности измерений. Этому также способствует размещение заборного патрубка перпендикулярно основанию поддона и уровню масла в нем, что, при использовании в качестве масляного резервуара масляного поддона двигателя в современных автомобильных двигателях, особенно в Y-образных, целесообразно осуществлять в сочетании с выводом заборного патрубка через основание поддона. Это определяется как условиями компоновки агрегатов двигателя, так и исключением влияния на температуру масла близости к заборному патрубку нагретых узлов и деталей двигателя, в том числе выхлопной системы, что могло бы иметь место при выводе заборного патрубка через одну из боковых стенок масляного картера с негативным влиянием на точность измерений. Кроме того, вывод заборного патрубка через основание поддона позволяет использовать естественную силу тяжести для равномерного подтекания масла к заборным отверстиям 14. Это имеет значение для точности измерений с учетом того, что поверхность масла в поддоне двигателя внутреннего сгорания не является равной вследствие возмущающего действия вращающегося коленчатого вала и масла, сливающегося из подшипников. Наконец, наличие крышки 13, исключающей попадание внутрь заборного патрубка со стороны ее верхнего обреза масла, сливающегося из подшипников во время работы двигателя, и маслосборника подтекающего масла, кольцевая полость которого сообщена с полостью внутри заборного патрубка, также способствует повышению точности определения расхода масла на угар в двигателе внутреннего сгорания.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСХОДА МАСЛА НА УГАР В ДВИГАТЕЛЕ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащее мерный сосуд, установленный на весоизмерительном приспособлении и подключенный к масляному резервуару через первый насос для непрерывного откачивания масла из мерного сосуда в резурвуар и через второй насос большей производительности - для непрерывного закачивания масла из резервуара в мерный сосуд, и блок управления, при этом заборный патрубок второго насоса выполнен с по меньшей мере одним заборным отверстием и установлен с возможностью перемещения внутри резервуара относительно уровня масла в нем посредством механизма привода и с возможностью фиксации посредством фиксирующего узла, отличающееся тем, что оно снабжено датчиком разрежения, подключенным к внутренней полости заборного патрубка и связанным с входом блока управления, выходы которого связаны с упомянутыми механизмом привода для перемещения заборного патрубка и фиксирующим узлом.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что масляный резервуар выполнен в виде масляного поддона двигателя, поддон снабжен закрепленным в его основании направляющим элементом, при этом фиксирующий узел имеет поджимной фланец и уплотнительное кольцо, заборный патрубок проходит через направляющий элемент, кольцо установлено между торцевыми поверхностями направляющего элемента и поджимного фланца и охватывает заборный патрубок.

3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что заборный патрубок снабжен заглушкой со стороны верхнего обреза, а заборное отверстие выполнено на его боковой поверхности.

4. Устройство по пп.1 - 3, отличающееся тем, что оно снабжено маслосборником, охватывающим заборный патрубок в сечении, расположенном под поджимным фланцем, при этом внутренняя полость маслосборника сообщена через отверстия, выполненные на боковой поверхности заборного патрубка, с полостью внутри него.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4