Поршневое компрессионное кольцо для двигателя внутреннего сгорания

 

Использование: изобретение используется в двигателестроении, в конструкциях поршневых компрессорных колец. Сущность изобретения: поршневое компрессорное кольцо содержит кольцевой элемент 1 с замком 2, который выполнен в виде межлопаточного канала реактивной турбины, а на верхней торцевой поверхности 3 кольцевого элемента 1 со стороны, противоположной замку, выполнен по меньшей мере один дополнительный канал 4. Даны размеры каналов. Газовый поток циклически проходит через канал в замке и дополнительный канал, что создает крутящий импульсно-циклический момент на кольце, заставляя его двигаться в окружном направлении и способствуя лучшему выполнению кольцом своих функций. 6 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности двигателестроения.

Известна конструкция верхнего поршневого кольца двигателя внутреннего сгорания (ДВС) (Дизели. Справочник, Л. Машиностроение, 1977, 480 с.), показанная на стр. 240, рис. 28, где показаны типы замков поршневых колец. Применяемые в настоящее время замки колец выполняют функцию компенсации теплового удлинения кольца во время работы дизеля и обеспечения газоплотности цилиндра, при этом кольцо остается неподвижным в окружном направлении. Неподвижность поршневого кольца в поршневой канавке приводит к его быстрому закоксовыванию, загоранию, залеганию, что является причиной быстрого ухудшения уплотнения рабочего объема и повышения общего температурного уровня деталей цилиндро-поршневой группы (ЦПГ) и последующих отказов.

В качестве прототипа выбрано поршневое кольцо с замком с заваленными концами (рис. 27, стр. 239 вышеуказанного издания). На этом рис. показаны замки кольца двухтактного двигателя, причем для предотвращения поломок колец при их движении мимо окон газораспределения в районе замка концы кольца "заваливаются".

Основной недостаток прототипа это применение косого или прямого замка, не создающего вращательного движения кольца во время движения поршня в цилиндре, что приводит к снижению надежности ЦПГ.

Задачей изобретения является повышение надежности ЦПГ за счет создания постоянного цикличного вращения верхнего поршневого компрессионного кольца путем использования газодинамического эффекта в зазоре замка и в дополнительном канале с противоположной стороны замка.

Поставленная задача решается тем, что в поршневом компрессионном кольце для ДВС, содержащем кольцевой элемент с замком, последний выполнен в виде межлопаточного канала реактивной турбины, при этом ширина канала на выходе составляет а (0,004-0,006)·Д, а ширина в канале на входе b (2-2,5)·а, угол входа α 30.35^o, а угол выхода b 55.60^o, где Д диаметр цилиндра, а на верхней торцевой поверхности кольцевого элемента со стороны, противоположной замку, выполнен по меньшей мере один дополнительный канал.

На фиг.1 показан общий вид предлагаемого кольца; на фиг.2 вид сверху; на фиг. 3 вид сбоку; на фиг.4 дополнительный канал (увеличено); на фиг.5 - вид сбоку на дополнительный канал; на фиг.6 замок кольца (увеличено).

Поршневое компрессионное кольцо содержит кольцевой элемент 1 с замком 2 в виде межлопаточного канала реактивной турбины и расположенные на верхней торцевой поверхности 3 кольцевого элемента дополнительные каналы 4 в количестве от одного до трех. На чертеже показан один канал 4 со стороны, противоположной замку, по диаметру. Два других дополнительных канала могут быть расположены в диаметральной плоскости замка на той же верхней торцевой поверхности 3 кольцевого элемента.

Каналы имеют вид межлопаточного канала реактивной турбины со следующими размерами: ширина канала на входе (ширина входного поперечного сечения сужающегося канала) b (2-2,5)·а; ширина канала на выходе (ширина выходного сечения канала) а (0,004-0,006)·Д, где Д диаметр цилиндра; угол входа a 30.35^o к касательной образующей кольца в точке передней входной кромки канала; угол выхода b 50.60^o; высота дополнительного канала 4 с а.

Тепловой зазор "а" в замке указывается в заводской конструкции и устанавливается по нижнему минимальному размеру канала в замке и дополнительном канале.

Две реактивные силы, возникающие при движении газа в замке 2 (в виде межлопаточного канала реактивной турбины) и в дополнительном канале 4 с противоположной стороны, создают вращательный импульсный момент, заставляя кольцо поворачиваться вокруг поршня при каждой вспышке топлива в цилиндре, когда газы двигаются из камеры сгорания в зазор между поршнем и втулкой цилиндра.

Такое выполнение кольца способствует лучшему выполнению компрессионным поршневым кольцом своих функций: отводить теплоту, обеспечивать газоплотность цилиндра, равномерно распределять цилиндровую смазку по поверхности втулки и обеспечивать долговечность всей ЦПГ.

Формула изобретения

Поршневое компрессионное кольцо для двигателя внутреннего сгорания, содержащее кольцевой элемент с замком, отличающееся тем, что замок кольцевого элемента выполнен в виде межлопаточного канала реактивной турбины, при этом ширина а канала на выходе составляет а (0,004 0,006)·D, а ширина b канала на входе b (2 2,5) а, угол входа α=30-35°, а угол выхода β =55-60° где D - диаметр цилиндра, а на верхней торцевой поверхности кольцевого элемента со стороны, противоположной замку, выполнен по меньшей мере один дополнительный канал.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6