Маслосъемное поршневое устройство двигателя внутреннего сгорания


 


Владельцы патента RU 2535514:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) (RU)

Изобретение относится к машиностроению, а конкретно к проектированию, производству и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания. В поршневой канавке установлены верхнее трапециевидное маслосъемное кольцо трапециевидный расширитель и нижнее трапециевидное маслосъемное кольцо, на верхнем торце которого выполнены радиальные пазы для отвода масла, снятого со стенки цилиндра верхним кольцом, в придонную полость поршневой канавки и далее через конические отверстия во внутреннюю полость поршня. Рабочие поверхности маслосъемных колец спрофилированы так, что излишки масла снимаются со стенки цилиндра только при движении поршня в нижнее положение, а на стенке цилиндра формируется минимально необходимая толщина гидродинамического смазочного слоя, обеспечивающего минимальные механические потери на трение поршневых колец и минимальный расход моторного масла на угар, что повышает надежность маслосъемного поршневого устройства. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению, а конкретно к проектированию, производству и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания.

Известны маслосъемные поршневые устройства двигателей внутреннего сгорания, содержащие маслосъемные кольца и расширители различной конструкции (Заявка №53-22204, Япония, 1978; Заявка №59-20859, Япония, 1984; ГОСТ Р 53843-2010; патент RU №2447307, МПК F02K F5/00, F16J 9/20, опубл. 10.04.2012).

Известно маслосъемное кольцо двигателя внутреннего сгорания (патент RU №2447307, МПК F02K F5/00, F16J 9/20, опубл. 10.04.2012), содержащее скребковые элементы, выполненные в форме односторонней трапеции, и расположенное между ними расширительное кольцо, наиболее близкое к заявляемому и принятое за прототип. Однако в известном устройстве расположение радиальных пазов на расширительном кольце ограничивает его минимальные размеры, так как в процессе работы двигателя на расширительное кольцо действуют высокочастотные вибрационные нагрузки, вызывающие появление усталостных напряжений в месте расположения пазов, приводящие к разрушениям самого кольца. Поэтому подобные конструкции целесообразно использовать в мощных двигателях с относительно большими диаметрами цилиндров.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в универсальности маслосъемного поршневого устройства, повышении его эффективности, надежности, увеличении ресурса, уменьшении расхода моторного масла, улучшении экологических характеристик двигателя.

Технический результат достигается тем, что в маслосъемном поршневом устройстве двигателя внутреннего сгорания, содержащем установленные в одной поршневой канавке верхнее и нижнее трапециевидные маслосъемные кольца и расположенное между ними расширительное кольцо, новым является то, что на верхнем торце нижнего маслосъемного кольца выполнены радиальные пазы.

Угол наклона нижнего торца расширительного кольца и верхнего торца нижнего маслосъемного кольца больше угла 12° самоторможения.

На чертеже представлено частичное сечение двигателя внутреннего сгорания.

Двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндр 1, поршень 2, поршневую канавку 7, в которой установлены верхнее маслосъемное кольцо 3, расширительное кольцо 4 и нижнее маслосъемное кольцо 5, на верхнем торце которого выполнены радиальные пазы (6) для отвода масла, снятого со стенки цилиндра (1) верхним кольцом (3), в придонную полость поршневой канавки (7) и далее через конические отверстия (8) во внутреннюю полость поршня (2). Рабочие поверхности маслосъемных колец (3) и (5) спрофилированы так, что излишки масла снимаются со стенки цилиндра (1) только при движении поршня (2) в нижнее положение, а на стенке цилиндра (1) формируется минимально необходимая толщина гидродинамического смазочного слоя, обеспечивающего минимальные механические потери на трение поршневых колец и минимальный расход моторного масла на угар.

Маслосъемное поршневое устройство работает следующим образом.

При движении поршня 2 в нижнее положение нижнее маслосъемное кольцо 5 удаляет со стенки цилиндра 1 основную часть масла, верхнее маслосъемное кольцо 3 окончательно формирует минимально необходимую толщину масляной пленки на стенке цилиндра 1, удаляя излишки оставшегося на стенке масла через радиальные пазы 6 в придонную полость поршневой канавки 7 и далее через конические отверстия 8 во внутреннюю полость поршня 2. Конические сливные отверстия 8 улучшают удаление масла из поршневой канавки 7 и противодействуют подсасыванию масла из внутренней полости поршня 2 на рабочем такте впуск, когда над поршнем 2 и в зазорах поршневой канавки 7 образуется разрежение. При прогреве двигателя в первую очередь нагревается поршень 2, соответственно, увеличивается ширина поршневой канавки 7, под действием собственных упругих сил, расширительное кольцо 4 разжимается и смещается в направлении стенки цилиндра 1, воздействует на нижнее кольцо 5, поджимая его к нижней полке поршневой канавки 7. В свою очередь, силы трения рабочей поверхности нижнего кольца 5 о стенку цилиндра 1 и гидродинамическая сила масла, действующие на кольцо 5, способствуют образованию зазора между нижней полкой поршневой канавки 7 и нижним торцом нижнего кольца 5. Чтобы исключить появление этого зазора, который открывает путь попадания масла в поршневую канавку 7, упругие силы расширительного кольца должны быть больше противодействующих сил. В процессе нагрева цилиндра 1 увеличивается его диаметр, маслосъемное кольцо 5 разжимается, ослабляется воздействие на расширительное кольцо 4, которое тоже разжимаясь, смещается в направлении стенки цилиндра 1, не допуская появление зазора между нижней полкой поршневой канавки 7 и нижним торцом кольца 5. Гарантированное расклинивание системы «верхнее кольцо 3 - расширительное кольцо 4 - нижнее кольцо 5» на всех режимах работы двигателя обеспечивается расчетной величиной зазора между расширительным кольцом 4 и стенкой цилиндра 1. Это условие выполняется, если угол наклона нижнего торца расширительного кольца 4 и, соответственно, верхнего торца нижнего маслосъемного кольца 5 будет больше угла самоторможения 12°. При движении поршня 2 в верхнее положение профилированные рабочие поверхности маслосъемных колец 3 и 5 наезжают на масляную пленку, оставляя ее без изменений. Таким образом, обеспечивается минимально необходимый масляный слой на стенке цилиндра 1, стабильная работа маслосъемного поршневого устройства на всех режимах работы двигателя.

При выключении и остывании двигателя, в первую очередь, охлаждается цилиндр 1, уменьшается его диаметр, сжимаются верхнее 3 и нижнее 5 маслосъемные кольца, которые, воздействуя на расширительное кольцо 4, смещают его в направлении оси цилиндра 1, вся система занимает исходное положение. Для осуществления этого процесса восстановления в большей степени, чем вначале, необходимо иметь угол наклона торцов расширительного кольца и нижнего маслосъемного кольца более 12°.

Конструкция маслосъемного поршневого устройства обеспечивает минимально необходимую толщину смазочной пленки на стенке цилиндра, существенно увеличивает ресурс моторного масла при минимальном расходе на угар, снижая вредные и загрязняющие примеси в выхлопных газах.

1. Маслосъемное поршневое устройство двигателя внутреннего сгорания, содержащее установленные в одной поршневой канавке верхнее и нижнее трапециевидные маслосъемные кольца и расположенное между ними расширительное кольцо, отличающееся тем, что на верхнем торце нижнего маслосъемного кольца выполнены радиальные пазы.

2. Маслосъемное поршневое устройство двигателя внутреннего сгорания по п.1, отличающееся тем, что угол наклона нижнего торца расширительного кольца и верхнего торца нижнего маслосъемного кольца больше угла 12° самоторможения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к машиностроению. В поршневой канавке (7) установлены верхнее скребковое кольцо (3) и нижнее скребковое кольцо (6), между которыми расположено расширительное кольцо (4) с радиальными пазами (5), сообщающими полость, расположенную между стенкой цилиндра (1) и поверхностью внешнего диаметра кольца (4) с придонной полостью поршневой канавки (7), причем общий угол наклона торцов скребковых колец (3) и (б) и расширительного кольца (4) не менее 10°.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к двигателестроению, авторемонту и к компрессорному оборудованию, поршневой машине, содержащей цилиндропоршневую группу, включающую поршень с размещенными в его канавках компрессионными кольцами, и имеющей два вкладыша, установленные в выемках на боковой поверхности поршня, а также конструктивные узлы, предназначенные для взаимно смещенной ориентации положения замков колец, вкладыши размещены над вторым компрессионным кольцом, симметрично положению центра его замка, с расстоянием между краями выемок, не превышающим минимально заданный запас.

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для уплотнения поршней и механизмов. Устройство включает два концентрично расположенных в канавке 2 поршня 1, кольца 3 и 6 и расширитель в виде набора спиральных пружин 17.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и касается конструкции составных компрессионных поршневых колец двигателя внутреннего сгорания.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к устройствам, устанавливаемым на поршнях двигателей или компрессоров в качестве маслосъемных колец. .

Изобретение относится к области машиностроения. .

Изобретение относится к машиностроению, а конкретно к проектированию, производству и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания, и позволяет существенно сократить расход масла на угар и улучшить экологические показатели двигателя.

Изобретение относится к машиностроению. .

Изобретение относится к машиностроению, а конкретно к проектированию, производству и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к машиностроению, а конкретно к области проектирования, производства и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к машиностроению, а конкретно к проектированию, производству и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания. В поршневой канавке установлены верхнее и нижнее трапециевидные кольца и между ними расположено среднее уплотнительное кольцо прямоугольного профиля. Верхнее уплотнительное кольцо большей вертикальной поверхностью прижато к стенке цилиндра, а нижнее кольцо большей вертикальной стороной обращено к оси цилиндра и имеет зазор между меньшей вертикальной стороной и стенкой цилиндра. Изобретение повышает надежность двигателя внутреннего сгорания. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а конкретно к проектированию, производству и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания. В поршневой канавке установлены верхнее маслосъемное кольцо, среднее маслосъемное кольцо и нижнее маслосъемное кольцо, а между ними расположены расширительные кольца. Рабочая поверхность маслосъемных колец имеет плоскую цилиндрическую часть и скос в направлении движения поршня в верхнее положение и расположенные между ними расширительные кольца. Маслосъемные кольца выполнены прямоугольного профиля, при этом плоская цилиндрическая часть рабочей поверхности каждого нижележащего кольца больше плоской цилиндрической части рабочей поверхности вышележащего кольца. На стенке цилиндра формируется минимально необходимая толщина гидродинамического смазочного слоя, обеспечивающего минимальные механические потери на трение поршневых колец и минимальный расход моторного масла на угар. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение касается ремонта или тюнинга двигателей внутреннего сгорания. Цилиндропоршневая группа содержит цилиндр 1, поршень 3 с поршневыми канавками 4 и 5, размещенные в поршневых канавках компрессионные кольца 6 и 7 с выборками 8 и 9, стопорные элементы 10 и 11, которые фиксируют компрессионные кольца 6 и 7 соответственно на поршне 3, вкладыше 13 и 14, которые размещены в выемках 15 и 16 на боковой поверхности поршня 3 между поршневыми канавками 4 и 5, при этом выемки 15 и 16 размещенные таким образом, который тепловой зазор 21 компрессионного кольца 6 находится между ними, причем оппозитно последнему размещенный тепловой зазор 22 компрессионного кольца 7. Край отверстия выборок 8 и 9 под установку стопорного элемента 10 и 11 в каждом компрессионном кольце 6 и 7 соответственно выполненный на расстоянии N от теплового зазора. Длина каждого готового вкладыша 13 и 14 равняется расстоянию L между компрессионными кольцами 6 и 7, диаметр цилиндрических поверхностей 25 и 26 равняется диаметру Dn поршня 3, а поверхности 27 и 28 образовывают угол α, что равняется 100°. На боковой поверхности поршня 2 выполнены цилиндрические выборки 30, 31, 32 и 33. В поршневой канавке 34 под размещение маслосъемного кольца выполнены отверстия 35, удлиненные вдоль образующей боковой поверхности поршня 3, длина которых превышает их ширину в 3 раза. Поршневая машина также обеспечена смазочным маслом в необходимом количестве и ревитализантом. Поршневая машина работает по известному принципу. Наличие выборки на вкладыше обеспечивает более плотное прилегание вкладышей к цилиндрической поверхности цилиндра на начальной стадии притирки, в процессе работы поршневой машины происходит поступление ревитализанта к поверхностям трения цилиндропоршневой группы, который образовывает сверхпрочную поверхность, восстанавливает геометрию поверхности цилиндра, повышает надежность и долгосрочность поршневой машины.

Группа изобретений имеет отношение к износостойким деталям, используемым в двигателях внутреннего сгорания. Деталь имеет, по меньшей мере, одну износостойкую поверхность, являющуюся рабочей поверхностью контакта, по меньшей мере, одну поверхность, которая примыкает к вышеуказанной износостойкой поверхности, и, по меньшей мере, один износостойкий слой. Вышеуказанный износостойкий слой расположен на вышеуказанной поверхности, которая примыкает к вышеуказанной износостойкой поверхности. По меньшей мере, один из краев вышеуказанного износостойкого слоя выходит на вышеуказанную износостойкую поверхность. Изобретение повышает надежность работы устройства. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к способу изготовления снабженного стыком поршневого кольца. При изготовлении кольцеобразное металлическое тело, по меньшей мере, в зоне его внешней периферийной поверхности покрывается, по меньшей мере, одним твердым слоем, причем вслед за этим покрытием внутренняя периферийная поверхность поршневого кольца, по меньшей мере, частично обрабатывается путем съема материала с уменьшением толщины стенки. Съем материала, начиная от стыка, осуществляют соответственно на участке периферии 10-120°, в частности 90°. По меньшей мере, внутреннюю периферийную поверхность поршневого кольца покрывают нитрированным слоем, который вслед за покрытием внешней периферийной поверхности поршневого кольца подвергают съему материала. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а конкретно к проектированию, производству и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания. В маслосъемном поршневом устройстве двигателя внутреннего сгорания, содержащем установленные в одной поршневой канавке пакет маслосъемных колец и расширительное кольцо, на рабочих поверхностях маслосъемных колец, кроме верхнего, выполнены осевые пазы. Расширительное кольцо расположено над верхним маслосъемным кольцом, при этом количество пазов и их размеры увеличиваются в каждом ниже установленном маслосъемном кольце. Рабочие поверхности всех маслосъемных колец выполнены со скосом в сторону их верхнего торца. Изобретение повышает надежность работы двигателя за счет качественной очистки стенок цилиндра от излишков масла. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к скользящему элементу поршневого узла двигателя внутреннего сгорания, а также к поршневому кольцу и гильзе цилиндра, содержащим упомянутый скользящий элемент. Скользящий элемент содержит, по меньшей мере на одном участке, по меньшей мере один слой а-С:Н:Ме, где Me - германий и кремний, и слой а-С:Н, нанесенный на слой а-С:Н:Ме в качестве покровного слоя. Суммарная толщина упомянутого по меньшей мере одного слоя а-С:Н:Ме составляет от 15 до 40 мкм. Обеспечивается получение скользящего элемента, поршневого кольца или гильзы цилиндра с пониженным коэффициентом трения в течение продолжительного периода времени, предпочтительно в течение всего срока службы двигателя сгорания, в котором используется данный скользящий элемент. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл., 2 пр.

Изобретение относится к машиностроению, а конкретно к проектированию, производству и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания. В поршневой канавке зеркально установлены одинаковые верхнее и нижнее трапециевидные кольца, причем большими вертикальными сторонами они обращены к стенке цилиндра, а также расширительное кольцо, верхний наклонный торец которого контактирует с нижним наклонным торцом нижнего компрессионного кольца, а большей вертикальной стороной обращено к оси цилиндра и имеет зазор между меньшей вертикальной стороной и стенкой цилиндра. Изобретение повышает эффективность уплотнения между поршнем и цилиндром. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к уплотнению для поршня двигателя внутреннего сгорания, а именно к конструкции компрессионных поршневых колец. Уплотнение для поршня двигателя внутреннего сгорания содержит кольцо, размещенное в одной поршневой канавке. Сечение кольца выполнено треугольной формы с наклонными боковыми поверхностями, контактирующими с поршневой канавкой, имеющей в сечении угловую форму, а в рабочей поверхности кольца выполнен цилиндрический кольцевой вырез в середине кольца. Изобретение обеспечивает повышение уплотнительных свойств поршневого кольца и увеличение ресурса цилиндро-поршневой пары в целом. 3 ил.

Изобретение может быть использовано в двигателестроении. Уплотнительный узел поршневого двигателя предназначен для двигателя внутреннего сгорания, имеющего уплотняемую рабочую камеру (3) переменного объема. Узел содержит незамкнутое уплотнительное кольцо, выполненное фасонным в форме кольцевой полки (8), имеющей уплотняющую поверхность (9), и соединенной с ней втулки (10), имеющей наружную цилиндрическую поверхность, контактирующую с уплотняемой поверхностью цилиндра (1) двигателя, и средство ограничения перемещения уплотнительного узла относительно поршня (2) в направлении его продольной оси (7). Узел снабжен замкнутым неразрезным экранирующим элементом (5) с экранирующей кольцевой полкой (6), расположенной со стороны поверхности кольцевой полки (8) уплотнительного кольца, ближайшей к уплотняемой рабочей камере (3) двигателя. Экранирующая кольцевая полка (6) выполнена с наружным диаметром, большим внутреннего диаметра втулки (10) уплотнительного кольца. Технический результат заключается в повышении газовой плотности рабочего объема двигателя при повышении надежности работы уплотнения и снижении термической напряженности поршня. 6 з.п. ф-лы, 10 ил.
Наверх