RU100142U1 - CYLINDER-PISTON INTERNAL COMBUSTION ENGINE GROUP - Google Patents

Abstract

Решение относится к области машиностроения, а именно к двигателестроению, и может быть использовано в цилиндропоршневой группе двигателей внутреннего сгорания. В уплотнительном соединении цилиндропоршневой группы, содержащей цилиндр, поршень с поршневой канавкой и компрессионное кольцо с образованием зазора, расширяющегося в сторону цилиндра, за счет бочкообразного сужения нижней и верхней сторон кольца по гиперболе или соответствующего расширения нижней и верхней сторон канавки, а наружная сторона кольца выполнена плоской. Технический результат использования решение заключается в сокращении времени приработки, увеличении герметичности пары стенка цилиндра-кольцо. The solution relates to the field of mechanical engineering, namely to engine building, and can be used in a cylinder-piston group of internal combustion engines. In the sealing connection of the cylinder-piston group containing a cylinder, a piston with a piston groove and a compression ring with the formation of a gap expanding towards the cylinder due to barrel-shaped narrowing of the lower and upper sides of the ring along a hyperbole or corresponding expansion of the lower and upper sides of the groove, and the outer side of the ring is made flat. The technical result of using the solution is to reduce the running-in time, increase the tightness of the cylinder-ring wall pair.

Description

Решение относится к области машиностроения, а именно к двигателестроению, и может быть использовано в цилиндропоршневой группе двигателей внутреннего сгорания (ДВС).The solution relates to the field of mechanical engineering, namely to engine building, and can be used in the cylinder-piston group of internal combustion engines (ICE).

Известен поршень авторское свидетельство РФ №1099118 A, F02F 3/00; F02К 5/00, опубл. 23.06.84. для двигателей внутреннего сгорания. Данная конструкция улучшает эксплуатационные характеристики поршня за счет торцевых (боковых) поверхностей компрессионных колец и канавок поршня, выполненных под различными углами по установленному соотношению. Вместе с тем, конструкция поршня не учитывает перекосы поршня в цилиндре и кольца в кольцевой канавке. Данные перекосы характерны для большинства цилиндропоршневых групп. Перекосы снижают герметичность пары поршень-кольцо, кольцо-стенка цилиндра.Known piston copyright certificate of the Russian Federation No. 1099118 A, F02F 3/00; F02K 5/00, publ. 06/23/84. for internal combustion engines. This design improves the performance of the piston due to the end (side) surfaces of the compression rings and grooves of the piston, made at different angles according to the established ratio. At the same time, the design of the piston does not take into account the distortions of the piston in the cylinder and the rings in the annular groove. These distortions are characteristic of most cylinder-piston groups. Skews reduce the tightness of the piston-ring pair, ring-cylinder wall.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является цилиндропоршневая группа ДВС по патенту РФ на полезную модель №60638, F02F 5/00, опубл. 27.01.2007, содержащее цилиндр, поршень с поршневой канавкой и компрессионное кольцо, установленное с образованием зазора, расширяющегося в сторону цилиндра за счет выполнения нижней стороны кольца скошенной таким образом, что сечение кольца сужено к его наружной стороне, которая выполнена бочкообразной, при этом ее верхняя и внутренняя стороны расположены перпендикулярно друг другу.The closest technical solution, selected as a prototype, is a cylinder-piston engine group according to the patent of the Russian Federation for utility model No. 60638, F02F 5/00, publ. 01/27/2007, comprising a cylinder, a piston with a piston groove, and a compression ring installed to form a gap that extends toward the cylinder by making the lower side of the ring beveled so that the cross section of the ring is narrowed to its outer side, which is barrel-shaped, while the upper and inner sides are perpendicular to each other.

Недостатками известного решения являются повышенные удельные давления связанные с режимом приработки и недостаточная герметичность пары стенка цилиндра-кольцо, кольцо-стенка цилиндра вследствие перекладки поршня.The disadvantages of the known solutions are the increased specific pressures associated with the running-in mode and insufficient tightness of the cylinder wall-ring, cylinder-ring-wall pair due to piston shifting.

Задача предлагаемого решения, - совершенствование уплотнительного соединения пар поршень-кольцо, кольцо-стенка цилиндра.The objective of the proposed solution is to improve the sealing connection of the piston-ring pairs, the ring-cylinder wall.

Технический результат от использования изобретения заключается в сокращении времени приработки, увеличении герметичности пары поршень-кольцо, кольцо-стенка цилиндра.The technical result from the use of the invention is to reduce the running-in time, increase the tightness of the pair of piston-ring, ring-cylinder wall.

Указанный результат достигается тем, что в цилиндропоршневой группе ДВС, содержащей цилиндр, поршень с поршневой канавкой и компрессионное кольцо с образованием зазора, расширяющегося в сторону цилиндра, за счет бочкообразного сужения нижней и верхней сторон кольца по гиперболической функции:This result is achieved by the fact that in the cylinder-piston group of the internal combustion engine containing a cylinder, a piston with a piston groove and a compression ring with the formation of a gap expanding towards the cylinder due to barrel-shaped narrowing of the lower and upper sides of the ring in terms of hyperbolic function:

где ψ - угол перекоса поршневой канавки относительно кольца (фиг.6)where ψ is the skew angle of the piston groove relative to the ring (Fig.6)

или соответствующего расширения нижней и верхней сторон канавки, а наружная сторона кольца выполнена плоской. Данное решение по сравнению с протатипом, эффективнее работает не только при симметричном расположении поршня относительно цилиндра, но и при максимальных, а также промежуточных значениях перекосов поршня. Переменный зазор между канавкой и кольцом поршня по высоте, увеличивает площадь контакта поршня с кольцом, улучшает герметичность, уменьшает время приработки и увеличивает долговечность деталей. Данное решение обеспечивает беспрепятственную перекладку поршня относительно кольца и минимизацию зазаров пары трения кольцо - стенка цилиндра.or corresponding expansion of the lower and upper sides of the groove, and the outer side of the ring is made flat. This solution, compared with the prototype, works more efficiently not only with a symmetrical arrangement of the piston relative to the cylinder, but also with maximum as well as intermediate values of the piston distortions. The variable gap between the groove and the piston ring in height increases the contact area of the piston with the ring, improves tightness, reduces the running-in time and increases the durability of the parts. This solution provides unimpeded transfer of the piston relative to the ring and minimization of the gaps of the friction pair of the ring - cylinder wall.

На фиг.1 изображена схема уплотнительного соединения цилиндропоршневой группы с переменным по высоте зазором между поршневой канавкой и кольцом с бочкообразным профилем кольца.Figure 1 shows a diagram of the sealing connection of the cylinder-piston group with a height-variable gap between the piston groove and the ring with a barrel-shaped ring profile.

На фиг.2 изображена, схема уплотнительного соединения цилиндропоршневой группы с переменным по высоте зазором между поршневой канавкой и кольцом с бочкообразного профиля канавки.Figure 2 shows a diagram of the sealing connection of the cylinder-piston group with a height-variable gap between the piston groove and the ring with the barrel-shaped groove profile.

На фиг.(3, 4, 5) изображены схемы работы уплотнительного соединения цилиндропоршневой группы с переменным по высоте зазором между поршневой канавкой и кольцом с бочкообразного профиля кольца.In Fig. (3, 4, 5), the operation diagrams of the sealing connection of the cylinder-piston group with a height-variable gap between the piston groove and the ring from the barrel-shaped profile of the ring are shown.

На фиг.6 изображена схема определения гиперболической функцииFigure 6 shows a diagram for determining the hyperbolic function

Y=с+a*L² Y = c + a * L ²

с=0,5*(H-h)s = 0.5 * (H-h)

d=l*tgψd = l * tgψ

Уплотнительное соединение цилиндропоршневой группы, состоит из цилиндра 1, поршня 2 с поршневой канавкой 3 и компрессионного кольца 4, зазора 5, нижней 6 и верхней 7 сторон кольца 4, нижней 8 и верхней 9 сторон канавки 3, наружной стороны 10 кольца, зазор в сторону цилиндра образован за счет бочкообразного сужения нижней и верхней сторон кольца по гиперболе или соответствующего расширения нижней и верхней сторон канавки, а наружная сторона кольца выполнена плоской.The sealing connection of the cylinder-piston group consists of cylinder 1, piston 2 with piston groove 3 and compression ring 4, gap 5, lower 6 and upper 7 sides of ring 4, lower 8 and upper 9 sides of groove 3, outer side 10 of the ring, clearance to the side the cylinder is formed due to a barrel-shaped narrowing of the lower and upper sides of the ring along a hyperbole or corresponding expansion of the lower and upper sides of the groove, and the outer side of the ring is made flat.

Уплотнительное соединение цилиндропоршневой группы работает следующим образом.The sealing connection of the cylinder-piston group works as follows.

Под действием нагружающих сил и моментов поршень 2 движется относительно цилиндра 1 с перекосом, определяемым величиной зазоров между опорными (боковыми = рабочими = несущими = трущимися = изнашивающимися) поверхностями поршня 2 и цилиндра 1. В отличие от поршня 1, движение колец 4 должно быть только возвратно поступательным. Кольцо 4 никогда не должно оторваться от стенки цилиндра 2. Безотрывность достигается упругостью кольца 4 и переменным зазором между кольцом 4 и канавкой 3. Переменный (направленно увеличенный) зазор 5 обеспечивает перекладку поршня 2 без отрыва кольца 4 от цилиндра 1. Кроме упругости кольца 4, герметичность определяется уплотняющим действием давления газов (вид А). С противоположной стороны (вид В) уплотняющие функции выполняет смазочный материал.Under the action of loading forces and moments, the piston 2 moves relative to the cylinder 1 with a skew determined by the size of the gaps between the supporting (lateral = working = bearing = rubbing = wearing) surfaces of the piston 2 and cylinder 1. Unlike piston 1, the movement of rings 4 should only reciprocating. Ring 4 should never be torn off the cylinder wall 2. Continuity is achieved by the elasticity of ring 4 and a variable gap between ring 4 and groove 3. The variable (directionally increased) gap 5 allows the piston 2 to shift without tearing ring 4 from cylinder 1. In addition to the elasticity of ring 4, tightness is determined by the sealing effect of gas pressure (type A). On the opposite side (type B), the lubricant performs the sealing functions.

Claims (1)

Цилиндропоршневая группа двигателя внутреннего сгорания, содержащая цилиндр, поршень с поршневой канавкой и компрессионное кольцо с образованием зазора, расширяющегося в сторону цилиндра, отличающаяся тем, что зазор в сторону цилиндра образован за счет бочкообразного сужения нижней и верхней сторон кольца по гиперболической функции или соответствующего расширения нижней и верхней сторон канавки, а наружная сторона кольца выполнена плоской.

A cylinder-piston group of an internal combustion engine comprising a cylinder, a piston with a piston groove and a compression ring with the formation of a gap widening towards the cylinder, characterized in that the gap towards the cylinder is formed due to barrel-like narrowing of the lower and upper sides of the ring by a hyperbolic function or corresponding expansion of the lower and the upper sides of the groove, and the outer side of the ring is made flat.