RU116185U1 - CYLINDER-PISTON INTERNAL COMBUSTION ENGINE GROUP - Google Patents

Abstract

1. Цилиндропоршневая группа двигателя внутреннего сгорания, содержащая цилиндр с гильзой, поршень с выполненными на его головке и юбке канавками, при этом поршень контактирует с гильзой цилиндра, на внутренней поверхности которой выполнены проточки, отличающаяся тем, что на юбке поршня выполнены, по меньшей мере, три канавки, проточки выполнены по внутреннему диаметру нижней части гильзы и ориентированы вертикально. ! 2. Цилиндропоршневая группа по п.1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, три канавки на юбке поршня выполнены в виде расточек прямоугольной формы или с радиусным округлением их основания, или трапециевидной формы. ! 3. Цилиндропоршневая группа по п.1, отличающаяся тем, что вертикально ориентированные проточки выполнены в виде овальных углублений с перемычками между ними. ! 4. Цилиндропоршневая группа по п.1, отличающаяся тем, что верхняя граница вертикальных проточек расположена на уровне верхней канавки на юбке поршня при нахождении его в нижней мертвой точке. 1. Cylinder-piston group of an internal combustion engine, containing a cylinder with a liner, a piston with grooves made on its head and skirt, while the piston contacts the cylinder liner, on the inner surface of which grooves are made, characterized in that at least , three grooves, the grooves are made along the inner diameter of the lower part of the sleeve and are oriented vertically. ! 2. The cylinder-piston group according to claim 1, characterized in that at least three grooves on the piston skirt are made in the form of rectangular bores or with a radius rounding of their base, or a trapezoidal shape. ! 3. The cylinder-piston group according to claim 1, characterized in that the vertically oriented grooves are made in the form of oval grooves with bridges between them. ! 4. A cylinder-piston group according to claim 1, characterized in that the upper boundary of the vertical grooves is located at the level of the upper groove on the piston skirt when it is at the bottom dead center.

Description

Предполагаемая полезная модель относится к области машиностроения, а именно, к двигателям внутреннего сгорания.The proposed utility model relates to the field of mechanical engineering, namely, to internal combustion engines.

Известна традиционная конструкция поршня для двигателя внутреннего сгорания, применяемого в цилиндропоршневой группе двухтактного тепловозного двигателя (А.С.Орлин, «Двигатели внутреннего сгорания. Конструирование и расчет на прочность поршневых и комбинированных двигателей», Москва, Машиностроение, 1984 г., с.128, рис.90).The traditional design of the piston for an internal combustion engine used in the cylinder-piston group of a two-stroke diesel engine is known (A.S. Orlin, “Internal combustion engines. Design and strength analysis of piston and combined engines”, Moscow, Mechanical Engineering, 1984, p.128 Fig. 90).

В указанной конструкции на поршне выполнены канавки под компрессионные поршневые кольца на головке и под маслосъемные на юбке.In this design, the piston is made grooves for compression piston rings on the head and oil scraper on the skirt.

При износе поршневых колец возможен прорыв газов в картер, что ведет к снижению степени сжатия и, соответственно, мощности двигателя.When the piston rings wear, gas breakthrough into the crankcase is possible, which leads to a decrease in the compression ratio and, accordingly, engine power.

Известна Цилиндропоршневая группа двигателя внутреннего сгорания, которая содержит цилиндры, поршни с поршневыми кольцами. На внутренней боковой поверхности. цилиндра выполнена кольцевая канавка. Верхняя граница канавки находится ниже нижней плоскости нижнего поршневого кольца при положении поршня в нижней мертвой. точке (НМТ), а нижняя граница канавки находится выше нижней кромки поршня при его положении в верхней мертвой точке (ВМТ), причем канавки всех цилиндров двигателя соединены и образуют в блоке цилиндров полость, имеющую выход на магистраль отсоса картерных газов (РФ, п. №2264552, МПК F02F 1/00, от 31.03.2004 г., опубл. 20.11.2005 г.).Known cylinder piston group of an internal combustion engine, which contains cylinders, pistons with piston rings. On the inner side surface. The cylinder has an annular groove. The upper boundary of the groove is below the lower plane of the lower piston ring when the piston is in the bottom dead. point (BDC), and the lower boundary of the groove is located above the lower edge of the piston when it is in top dead center (TDC), and the grooves of all engine cylinders are connected and form a cavity in the cylinder block that has an exit to the crankcase exhaust pipe (RF, p. No. 2264552, IPC F02F 1/00, dated March 31, 2004, published on November 20, 2005).

При такой конструкции цилиндропоршневой группы прорыв газов в картер достаточно велик, что снижает мощность двигателя вследствие снижения объема воздуха, необходимого для сгорания топлива.With this design of the cylinder-piston group, the gas breakthrough into the crankcase is large enough, which reduces engine power due to a decrease in the amount of air required for fuel combustion.

Указанная конструкция выбрана заявителем в качестве ближайшего аналога (прототипа).The specified design is selected by the applicant as the closest analogue (prototype).

Техническим результатом предполагаемой полезной модели, решаемой автором, является повышение мощности двигателя за счет снижение утечек газа в картер двигателя.The technical result of the proposed utility model, solved by the author, is to increase engine power by reducing gas leaks into the crankcase.

Поставленный результат достигается тем, что в цилиндропоршневой группе двигателя внутреннего сгорания, содержащей цилиндр с гильзой, поршень, с выполненными на его головке и юбке канавками, при этом поршень контактирует с гильзой цилиндра, на внутренней поверхности которой выполнены проточки, согласно полезной модели, на юбке поршня выполнены, по меньшей мере, три канавки, проточки выполнены по внутреннему диаметру нижней части гильзы и ориентированы вертикально.The result is achieved by the fact that in the cylinder-piston group of an internal combustion engine containing a cylinder with a sleeve, a piston with grooves made on its head and skirt, the piston in contact with the cylinder liner, on the inner surface of which grooves are made, according to the utility model, on the skirt the piston is made of at least three grooves, grooves are made on the inner diameter of the lower part of the liner and are oriented vertically.

По меньшей мере, три канавки на юбке поршня выполнены в виде расточек прямоугольной формы или с радиусным округлением их основания, или трапециевидной формы.At least three grooves on the piston skirt are made in the form of rectangular bores or with a radial rounding of their base, or trapezoidal shape.

Проточки на внутренней поверхности гильзы выполнены в виде овальных углублений с перемычками между ними.The grooves on the inner surface of the sleeve are made in the form of oval recesses with jumpers between them.

Верхняя граница вертикальных проточек расположена на уровне верхней канавки на юбке поршня при его нахождении в нижней мертвой точке.The upper boundary of the vertical grooves is located at the level of the upper groove on the piston skirt when it is at bottom dead center.

Выполнение на юбке поршня, по меньшей мере, трех канавок, позволяет образовать дополнительное лабиринтное уплотнение («газовый замок») для предотвращения утечки газов из цилиндра в картер при работе двигателя, т.е. при движении поршня из нижней мертвой точки в верхнюю мертвую точку при сжатии поступившего в цилиндр свежего заряда (воздуха - второй такт), и при движении поршня из верхней мертвой точки в нижнюю (третий такт). Благодаря этому, не возникает противодавления, т.е. давления картерных газов на поршень и не снижается объем сжатого воздуха, необходимого для воспламенения смеси в конце такта сжатия, что не допускает снижения мощности двигателя. Особенно при износе поршневых колец, образованное лабиринтное уплотнение - «газовый замок» служит гарантом не допустить утечку газов в картер.Performing at least three grooves on the piston skirt allows the formation of an additional labyrinth seal (“gas lock”) to prevent gas leakage from the cylinder to the crankcase during engine operation, i.e. when the piston moves from the bottom dead center to the top dead center when the fresh charge arriving in the cylinder is compressed (air - the second beat), and when the piston moves from the top dead center to the lower (third beat). Due to this, there is no backpressure, i.e. the pressure of the crankcase gases on the piston and the volume of compressed air required to ignite the mixture at the end of the compression stroke does not decrease, which does not allow a reduction in engine power. Especially when the piston rings are worn, the labyrinth seal formed - the “gas lock” serves as a guarantee to prevent leakage of gases into the crankcase.

Выполнение вертикальных проточек на внутренней поверхности гильзы в ее нижней части, позволяет при нахождении поршня в нижней мертвой точке, когда проточки будут располагаться на уровне канавок на юбке поршня, сбросить в картер небольшое количество воздуха, оставшегося в канавках поршня, при втором такте работы двигателя, что препятствует возникновению избыточного давления.The implementation of vertical grooves on the inner surface of the liner in its lower part allows, when the piston is at bottom dead center, when the grooves are located at the level of the grooves on the piston skirt, to discharge into the crankcase a small amount of air remaining in the piston grooves during the second stroke of the engine, which prevents the occurrence of excessive pressure.

Выполнение, по меньшей мере, трех канавок на юбке поршня заявляемых форм, позволяет регулировать эффективность «газового замка» для двигателей различной мощности и при различных конструкциях цилиндропоршневой группы, в частности поршня.The implementation of at least three grooves on the piston skirt of the claimed forms, allows you to adjust the effectiveness of the "gas lock" for engines of different power and with various designs of the cylinder-piston group, in particular the piston.

Выполнение проточек на внутренней поверхности гильзы в виде овальных углублений, полученными, например, фрезеровкой, технологично, а наличие перемычек между овальными углублениями, обеспечивает контакт поверхности юбки поршня, только c ними, что снижает износ юбки поршня.The implementation of grooves on the inner surface of the liner in the form of oval grooves, obtained, for example, by milling, is technologically advanced, and the presence of jumpers between the oval grooves ensures contact of the piston skirt surface only with them, which reduces the wear of the piston skirt.

Расположение верхней границы вертикальных проточек на уровне верхней канавки на юбке поршня при его нахождении в нижней мертвой точке, позволяет удалить оставшуюся газовоздушную смесь из всех канавок, начиная с верхней.The location of the upper boundary of the vertical grooves at the level of the upper groove on the piston skirt when it is at the bottom dead center, allows you to remove the remaining gas mixture from all grooves, starting from the top.

В результате проведенных патентных исследований не выявлено аналогичных технических решений, характеризуемых заявляемой совокупностью признаков, что позволяет сделать вывод, что заявляемое техническое решение обладает «новизной, может найти, применение в промышленности, т.е. является «промышленно применимым».As a result of the patent research, no similar technical solutions were identified, characterized by the claimed combination of features, which allows us to conclude that the claimed technical solution has “novelty, can find application in industry, i.e. is “industrially applicable”.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 - цилиндропоршневая группа двигателя внутреннего сгорания в разрезе; на фиг 2 - вид А на фиг.1.The essence of the utility model is illustrated by drawings, where in Fig.1 - cylinder-piston group of an internal combustion engine in section; in Fig.2 is a view A in Fig.1.

Цилиндропоршневая группа двигателя внутреннего сгорания содержит поршень 1, который размещен в гильзе 2 цилиндра (на фиг. не показан), и содержит камеру сгорания 3, поршневые кольца 4, 5, канавки 6, выполненные на юбке 7 поршня 1. На гильзе цилиндра 2 выполнены углубления 8 с перемычками 9.The cylinder-piston group of the internal combustion engine contains a piston 1, which is placed in the cylinder liner 2 (not shown in FIG.), And contains a combustion chamber 3, piston rings 4, 5, grooves 6 made on the skirt 7 of the piston 1. On the cylinder liner 2 are made recesses 8 with jumpers 9.

Работа двигателя с цилиндропоршневой группой, заявляемой конструкции, осуществляется следующим образом.The operation of the engine with a cylinder-piston group of the claimed design is as follows.

При первом такте рабочего процесса двигателя при движении поршня 1 вниз (из верхней мертвой точки к нижней) втягивается воздух через открытый впускной клапан (на фиг. не показано). При втором такте, так называемом сжатии (при движении поршня из нижней мертвой точки в верхнюю), воздух, втянутый в цилиндр (на фиг. не показано), сжимается поршнем 1, который движется вверх. Компрессионные кольца 4, установленные в головке поршня 1 препятствуют проникновению сжатого воздуха в картер двигателя (на фиг. не показано). Канавки 6, выполненные на юбке поршня 7 и заполненные воздухом образуют лабиринтное уплотнение - «газовый замок», который служит дополнительным препятствием для утечки газов в картер. В конце такта сжатия форсунка (на фиг. не показано) впрыскивает топливо в нагретый от сжатия воздух. К началу третьего такта (рабочего хода) мелко распыленное топливо самовоспламеняется и на протяжении всего такта сгорает в цилиндре почти полностью. Высвобождаемая при этом энергия давит на поршень 1. Поршень 1 снова движется вниз, преобразуя химическую энергию в механическую работу. Во время четвертого такта (выпуска) отработавшие газы вытесняются движущимся вверх поршнем 1 через открытый выпускной клапан (на фиг. не показано). После этого двигатель снова начинает всасывать воздух для нового рабочего цикла, а небольшое количество воздуха, оставшегося в канавках 6 сбрасывается через углубления 8 в гильзе 2 в картер (на фиг. не показано). Далее процесс повторяется.At the first cycle of the engine’s working process, when the piston 1 moves down (from the top dead center to the bottom), air is drawn in through the open intake valve (not shown in FIG.). In the second cycle, the so-called compression (when the piston moves from the bottom dead center to the top), the air drawn into the cylinder (not shown in Fig.) Is compressed by the piston 1, which moves up. Compression rings 4 installed in the piston head 1 prevent the penetration of compressed air into the crankcase (not shown in FIG.). Grooves 6, made on the piston skirt 7 and filled with air, form a labyrinth seal - a “gas lock”, which serves as an additional obstacle to the leakage of gases into the crankcase. At the end of the compression stroke, the nozzle (not shown in FIG.) Injects fuel into the air heated by compression. By the beginning of the third step (working stroke), the finely atomized fuel spontaneously ignites and burns almost completely in the cylinder throughout the entire cycle. The energy released in this case presses on the piston 1. The piston 1 again moves down, converting the chemical energy into mechanical work. During the fourth cycle (exhaust), the exhaust gases are displaced by the upward-moving piston 1 through the open exhaust valve (not shown in FIG.). After that, the engine again begins to suck in air for a new duty cycle, and a small amount of air remaining in the grooves 6 is discharged through the recesses 8 in the sleeve 2 into the crankcase (not shown in Fig.). The process is then repeated.

Таким образом, заявляемая конструкция цилиндропоршневой группы двигателя внутреннего сгорания позволяет повысить мощность за счет снижение утечек газа в картер двигателя.Thus, the claimed design of the cylinder-piston group of the internal combustion engine can increase power by reducing gas leaks into the crankcase.

Claims (4)

1. Цилиндропоршневая группа двигателя внутреннего сгорания, содержащая цилиндр с гильзой, поршень с выполненными на его головке и юбке канавками, при этом поршень контактирует с гильзой цилиндра, на внутренней поверхности которой выполнены проточки, отличающаяся тем, что на юбке поршня выполнены, по меньшей мере, три канавки, проточки выполнены по внутреннему диаметру нижней части гильзы и ориентированы вертикально.1. A cylinder-piston group of an internal combustion engine comprising a cylinder with a sleeve, a piston with grooves made on its head and skirt, the piston in contact with a cylinder liner, on the inner surface of which grooves are made, characterized in that at least the piston skirt is made , three grooves, grooves are made on the inner diameter of the lower part of the sleeve and are oriented vertically. 2. Цилиндропоршневая группа по п.1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, три канавки на юбке поршня выполнены в виде расточек прямоугольной формы или с радиусным округлением их основания, или трапециевидной формы.2. The cylinder-piston group according to claim 1, characterized in that at least three grooves on the piston skirt are made in the form of rectangular bores or with a radial rounding of their base or trapezoidal shape. 3. Цилиндропоршневая группа по п.1, отличающаяся тем, что вертикально ориентированные проточки выполнены в виде овальных углублений с перемычками между ними.3. The cylinder-piston group according to claim 1, characterized in that the vertically oriented grooves are made in the form of oval recesses with jumpers between them. 4. Цилиндропоршневая группа по п.1, отличающаяся тем, что верхняя граница вертикальных проточек расположена на уровне верхней канавки на юбке поршня при нахождении его в нижней мертвой точке.

4. The cylinder-piston group according to claim 1, characterized in that the upper boundary of the vertical grooves is located at the level of the upper groove on the piston skirt when it is at bottom dead center.