Маслосъемное поршневое устройство двигателя внутреннего сгорания

Авторы патента:

Владельцы патента RU 2619001:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего 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. Маслосъемное поршневое устройство содержит цилиндр (1), поршень (2), маслосъемные кольца (3), (4), (5) и обжимное кольцо (6), которое устраняет прорыв моторного масла в придонную полость поршневой канавки и далее в зону высоких рабочих температур. При наличии в поршне отверстий (7), сообщающих придонную полость поршневой канавки с внутренней полостью поршня (2), обжимное кольцо (6) перекрывает подсос масла из внутренней полости поршня (2) на рабочем такте «впуск», что также снижает попадание масла в цилиндр (1), уменьшает расход масла на угар, улучшает экологические показатели двигателя. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

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

Известны маслосъемные поршневые устройства двигателей внутреннего сгорания, содержащие два раздельных скребковых элемента с расширителями различной конструкции (JP 60-030457 А, 16.02.1985. US 2296116 А, 15.09, 1942. GB 1004370 А, 15.09.1965. US 1736530 А, 19.11.1929. RU 94012376 А1, 20.01.1996. RU 2372506 С2, 2007. RU 2458239 С1, 12.04.2011).

Известно маслосъемное поршневое устройство двигателя внутреннего сгорания, содержащее установленные в одной поршневой канавке расширительное кольцо и маслосъемные кольца, рабочие поверхности которых выполнены со скосом в сторону их верхнего торца, причем на рабочих поверхностях, кроме верхнего, имеются радиальные пазы, при этом расширительное кольцо расположено над верхним маслосъемным кольцом (патент RU №2561787, МПК F02F 5/00, опубл. 10.09.2015).

Однако в известном устройстве при движении поршня в нижнее положение масло, снимаемое со стенки цилиндра нижним маслосъемным кольцом, прорывается через зазор в замке кольца в придонную полость поршневой канавки и далее через зазор в замке расширительного кольца проникает в гарантированный зазор между поршнем и цилиндром, затем через зазоры в поршневом уплотнении попадает в камеру сгорания двигателя. Повышается расход масла на угар, ухудшаются экологические характеристики двигателя. Кроме того, расположение маслосъемного поршневого устройства в поршневых канавках, которые сообщаются с внутренней полостью поршня через сливные отверстия, на рабочем такте «впуск», над поршнем и в этих канавках создает разрежение, провоцирующее подсос моторного масла в канавку из внутренней полости поршня. Самый мощный подсос происходит при положении поршня в верхней мертвой точке, когда достигается наибольшее разрежение над поршнем и самое большое поступление масла в зону высокотемпературных рабочих газов, что приводит к преждевременному ухудшению физико-химических свойств масла, его старению и повышению расхода масла на угар. Причем оценить «эффективность» этого процесса достаточно просто. Один рабочий такт «впуска» совершается за один оборот коленчатого вала. Если учесть, что на малом газу у двигателя 800 оборотов в минуту, то получается в секунду более 13 таких «подсосов», а при 6000 об/мин - 100 «подсосов» в секунду. Такова цена «сливного отверстия» в поршневой канавке, где расположено маслосъемное кольцо. Недостатком прототипа является также неопределенность величин зазоров в поршневом устройстве, которые в серийных и массовых производствах двигателей преувеличены.

Кроме того, конструкция расширительного кольца с отрицательным углом наклона его верхнего торца представляет определенную трудность в процессе сборки цилиндропоршневой группы двигателя.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в снижении расхода масла на угар в улучшении экологических характеристик двигателя, за счет снижения содержания вредных и загрязняющих примесей в выхлопных газах, упрощении сборки цилиндропоршневой группы, повышении ресурса работы двигателя.

Технический результат достигается тем, что в маслосъемном поршневом устройстве двигателя внутреннего сгорания, содержащем расширительное кольцо и маслосъемные кольца с осевыми пазами, рабочие поверхности которых выполнены со скосом в сторону их верхнего торца, новым является то, что между верхним маслосъемным кольцом и, по меньшей мере, одним нижним маслосъемным кольцом установлены дополнительное маслосъемное кольцо и упругое разрезное обжимное кольцо, причем внутренний диаметр дополнительного маслосъемного кольца равен внешнему диаметру обжимного кольца, а внутренний диаметр обжимного кольца равен диаметру дна поршневой канавки, при этом высота обжимного кольца равна высоте дополнительного маслосъемного кольца.

Кроме того, зазор между поверхностью внутреннего диаметра дополнительного маслосъемного кольца и поверхностью внешнего диаметра обжимного кольца α, зазоры между поверхностями внутренних диаметров верхнего и нижнего маслосъемных колец и поверхностью диаметра дна поршневой канавки β, а также зазоры в замках всех поршневых колец выполняются в пределах от 0,0 мм до 0,04% диаметра цилиндра двигателя.

На Фиг. 1 представлено частичное сечение двигателя внутреннего сгорания.

На Фиг. 2 представлено частичное сечение двигателя внутреннего сгорания с отверстиями в донышке поршневой канавки под маслосъемное поршневое устройство.

Двигатель внутреннего сгорания (фиг. 1, фиг. 2) содержит цилиндр 1, поршень 2, верхнее маслосъемное кольцо 3, дополнительное маслосъемное кольцо 4, нижнее маслосъемное кольцо 5 и обжимное разрезное упругое кольцо 6 и отверстия 7.

Маслосъемное поршневое устройство (фиг. 1) работает следующим образом.

При движении поршня 2 в нижнее положение на рабочих тактах «впуск» и «рабочий ход» первым вступает в работу нижнее маслосъемное кольцо 5 с наибольшим количеством пазов и наименьшим гидравлическим сопротивлением масла продвижению поршня 2. Под давлением масла и за счет трения маслосъемных колец 3, 4 и 5 весь пакет колец вместе с обжимным кольцом 6 смещается к верхней полке поршневой канавки, открывая термодинамический зазор t между нижней полкой поршневой канавки и нижним торцом маслосъемного кольца 5. На огромных скоростях перемещения поршня 2 под большим давлением масло прорывается через образовавшийся зазор в придонную полость поршневой канавки. Дальнейший прорыв масла через зазор β ограничен обжимным кольцом 6, а через зазор α нижним торцом маслосъемного кольца 3, существенно снижается попадание моторного масла в зону высоких температур, уменьшается расход масла на угар и, соответственно, количество вредных и загрязняющих примесей в выхлопных газах.

Маслосъемное поршневое устройство (фиг. 2) работает следующим образом.

При движении поршня 2 в нижнее положение на рабочем такте «впуск» над поршнем 2 и в зазорах между поршнем 2 и цилиндром 1, а также в придонной полости поршневой канавки и в остальных зазорах самого поршневого устройства образуется разреженное пространство, сообщение которого через отверстия 7 перекрыто обжимным кольцом 6, тем самым устраняется подсос масла из внутренней полости поршня 2 в придонную полость поршневой канавки и далее в цилиндр 1.

Маслосъемное поршневое устройство обеспечивает расчетную толщину масляной пленки на стенке цилиндра, наименьшее механическое и гидравлическое сопротивление перемещению поршня, минимально возможный расход масла на угар, уменьшает содержание вредных и загрязняющих примесей в выхлопных газах. Конструкция технологична в изготовлении, обладает повышенным ресурсом.

1. Маслосъемное поршневое устройство двигателя внутреннего сгорания, содержащее маслосъемные кольца с осевыми пазами, расположенные в одной поршневой расточке, рабочие поверхности которых выполнены со скосом в сторону их верхнего торца, отличающееся тем, что между верхним маслосъемным кольцом и, по меньшей мере, одним нижним маслосъемным кольцом установлены дополнительное маслосъемное кольцо и упругое разрезное обжимное кольцо, причем внутренний диаметр дополнительного маслосъемного кольца равен внешнему диаметру обжимного кольца, а внутренний диаметр обжимного кольца равен диаметру дна поршневой канавки, при этом высота обжимного кольца равна высоте дополнительного маслосъемного кольца.

2. Маслосъемное поршневое устройство двигателя внутреннего сгорания по п. 1, отличающееся тем, что зазор между поверхностью внутреннего диаметра дополнительного маслосъемного кольца и поверхностью внешнего диаметра обжимного кольца, зазоры между поверхностями внутренних диаметров верхнего и нижнего маслосъемных колец и поверхностью диаметра дна поршневой канавки α и β, а также зазоры в замках всех поршневых колец выполняются в пределах от 0,0 до 0,04% диаметра цилиндра двигателя.

Изобретение относится к машиностроению, а конкретно к проектированию, производству и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания. Поршневое устройство содержит компрессионные кольца (3) и (4), маслосъемные кольца (5), (6), (10) и осевое расширительное кольцо (11), расположенные в поршневой расточке (7).

Поршневое устройство двигателя внутреннего сгорания (варианты) // 2616686

Изобретение относится к машиностроению, а конкретно к проектированию, производству и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания. Поршневое устройство содержит компрессионные кольца (3), (4), осевое расширительное кольцо (5) и маслосъемные кольца (6), (7), (8), расположенные в поршневой расточке (9).

Поршневое устройство двигателя внутреннего сгорания (варианты) // 2613478

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Поршневое устройство двигателя внутреннего сгорания содержит компрессионное кольцо (3) и маслосъемное кольцо (4), расположенные в поршневой расточке (5).

Уплотнительный узел поршня двигателя внутреннего сгорания // 2600834

Изобретение относится к уплотнительном узлу (10), пригодному для вставки в первую канавку (20′) поршня (20) двигателя внутреннего сгорания. Уплотнительный узел (10) содержит первый кольцеобразный корпус (10′), который образует первую секцию (12′) зазора, и второй кольцеобразный корпус (10′′), который образует вторую секцию (12′′) зазора.

Скользящий элемент с покрытием из алмазоподобного углерода // 2599687

Изобретение относится к скользящему элементу, в частности к поршневому кольцу с покрытием из алмазоподобного углерода на подложке. Скользящий элемент содержит более мягкий материал по сравнению с алмазоподобным углеродом, который включен в поверхность покрытия из алмазоподобного углерода, которым скользящий элемент должен входить в контакт с соединенной с ним деталью, по которой скользящий элемент должен скользить.

Поршневое уплотнение двигателя внутреннего сгорания // 2582538

Изобретение относится к машиностроению, а конкретно к проектированию, производству и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания, и позволяет повысить мощность и ресурс двигателя, уменьшить расход топлива и масла, улучшить экологические характеристики двигателя.

Поршневое уплотнение двигателя внутреннего сгорания // 2582384

Изобретение относится к машиностроению, а конкретно к проектированию, производству и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания. Поршневое уплотнение двигателя внутреннего сгорания содержит два компрессионных кольца (3) и (7), между которыми расположено расширительное кольцо (5), установленные в одной поршневой канавке (4), причем расширительное кольцо (5), имеющее коническую рабочую часть и фиксирующую цилиндрическую часть, установлено между компрессионными кольцами (3) и (7) так, что наружная коническая часть расширительного кольца (5) контактирует соответственно с наклонными поверхностями, выполненными на нижнем торце верхнего кольца (3) и верхнем торце нижнего кольца (7), а внутренней цилиндрической частью расширительное кольцо расположено в кольцевой проточке (6), выполненной в дне поршневой канавки (4).

Цилиндропоршневая группа двигателя внутреннего сгорания с щелевой продувкой // 2581752

Изобретение может быть использовано в двигателестроении. Цилиндропоршневая группа двигателя внутреннего сгорания с щелевой продувкой содержит цилиндр (1), в котором выполнены продувочные и выпускные окна (3) и (4), открываемые размещенным в нем поршнем (6), первое уплотнительное кольцо (7), установленное в кольцевой канавке поршня (6) и контактирующее с уплотняемой поверхностью цилиндра (1), второе уплотнительное кольцо (8), взаимодействующее с уплотняемой поверхностью цилиндра (1) и установленное в кольцевой канавке поршня (6) на расстоянии от первого кольца, не меньшем высоты выпускного окна (4), и продольные уплотнители (11) и (12), контактирующие с уплотняемой поверхностью цилиндра (1) в районе расположения перегородок между продувочными и выпускными окнами (3) и (4) и установленные в углублении (10) поршня между первым и вторым кольцами (7) и (8).

Уплотнительный узел поршневого двигателя внутреннего сгорания // 2581749

Изобретение может быть использовано в двигателестроении. Уплотнительный узел поршневого двигателя предназначен для двигателя внутреннего сгорания, имеющего уплотняемую рабочую камеру (3) переменного объема.

Уплотнение для поршня двигателя внутреннего сгорания // 2578928

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.

Цилиндропоршневая группа двигателя внутреннего сгорания // 2624376

Изобретение относится к машиностроению, а конкретно к проектированию, производству и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания. Цилиндропоршневая группа содержит цилиндр (1), поршень (2), верхнее компрессионное кольцо (3), второе компрессионное кольцо (4), нижнее компрессионное кольцо (5), верхнее маслосъемное кольцо (6), второе снизу маслосъемное кольцо (7), нижнее маслосъемное кольцо (8), верхнее обжимное поршневое кольцо (9) и нижнее обжимное поршневое кольцо (10), установленные в поршневой расточке (11). За счет применения конической формы цилиндра (1) и поршня (2), пакетного расположения всех поршневых колец, особой роли разрезных обжимных поршневых колец (9) и (10), существенно повышающих эффективность уплотнения между цилиндром (1) и поршнем (2), обеспечивающих, особенно верхнее обжимное кольцо (10), лучшие условия теплопередачи от перегретой головки поршня (2) через пакет всех поршневых колец, охлаждаемому цилиндру (1). 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Маслосъемное поршневое устройство двигателя внутреннего сгорания // 2625419

Изобретение относится к маслосъемным поршневым устройствам двигателя внутреннего сгорания. Маслосъемное поршневое устройство содержит маслосъемные кольца (3), (4), (6), (7) и обжимное кольцо (5), расположенные в поршневой расточке (8). Упругость вышележащих маслосъемных колец выше упругости нижележащих маслосъемных колец. Эффективность маслосъемного устройства достигается за счет регулирования радиального давления рабочих поверхностей колец на стенку цилиндра 1, путем использования колец с различной высотой H4>Н3>Н2>Н1, или с различной твердостью, или и с тем и другим вместе взятыми. Такое конструктивное решение позволяет регулировать величину радиального давления колец (3), (4), (6) и (7) на стенку цилиндра 1, реализуя дифференцированный принцип удаления масла с поверхности стенки цилиндра 1, применяя «черновые», «получистовые» и «чистовые» маслосъемные кольца. Устройство обеспечивает расчетную толщину масляной пленки на стенке цилиндра, наименьшие механические потери на трение и гидравлическое сопротивление перемещению поршня, минимально возможный расход масла на угар. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Поршневое кольцо с увеличенной усталостной прочностью для двигателя внутреннего сгорания и способ изготовления поршневого кольца // 2633734

Изобретение относится к поршневому кольцу (2) с повышенной усталостной прочностью из пластически деформируемого материала. Поршневое кольцо (2) содержит рабочую поверхность (4), которая сверху ограничена верхней кромкой (3) рабочей поверхности, а снизу - нижней кромкой (1) рабочей поверхности. Вдоль по меньшей мере части окружной периферии поршневого кольца в верхней кромке (3) рабочей поверхности и/или в нижней кромке (1) рабочей поверхности созданы напряжения сжатия, причем эти напряжения сжатия созданы посредством роликового выглаживания. Изобретение повышает усталостную прочность поршневого кольца. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.