RU2619001C1 - Oil-removing piston unit for internal-combustion engine - Google Patents

Abstract

FIELD: machine engineering.

SUBSTANCE: oil-removing piston device contains cylinder (1), the piston (2), scraper rings (3), (4), (5) and ferrule (6), which eliminates the breakthrough of engine oil in the near-bottom grooves and piston cavity next to the zone of high operating temperatures. If there are holes in the piston (7) reporting near-bottom cavity of the piston grooves from the inside cavity of the piston (2) ferrule (6) overlaps the oil leak from the inner cavity of the piston (2) on the quantum "inlet".

EFFECT: reducing the oil leakage into the cylinder, a decrease in oil consumption through burning, improved environmental performance of the engine.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, а конкретно к проектированию, производству и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания.The invention relates to mechanical engineering, and specifically to the design, manufacture and operation of internal combustion engines.

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).Known oil scraper piston devices of internal combustion engines containing two separate scraper elements with expanders of various designs (JP 60-030457 A, 02.16.1985. US 2296116 A, 15.09, 1942. GB 1004370 A, 09.15.1965. US 1736530 A, 19.11. 1929. RU 94012376 A1, 01.20.1996. RU 2372506 C2, 2007. RU 2458239 C1, 04/12/2011).

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).A piston oil scraper device for an internal combustion engine is known, comprising an expansion ring and oil scraper rings installed in one piston groove, the working surfaces of which are beveled towards their upper end, and on the working surfaces, in addition to the upper, there are radial grooves, and the expansion ring is located above the upper oil scraper ring (patent RU No. 2561787, IPC F02F 5/00, publ. 09/10/2015).

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.However, in the known device, when the piston moves to the lower position, the oil removed from the cylinder wall by the lower oil scraper ring breaks through the gap in the ring lock into the bottom cavity of the piston groove and then through the gap in the lock of the expansion ring enters the guaranteed gap between the piston and cylinder, then through Gaps in the piston seal fall into the combustion chamber of the engine. Oil consumption for waste is increasing, and the environmental performance of the engine is getting worse. In addition, the location of the piston oil scraper device in the piston grooves, which communicate with the internal piston cavity through the drain holes, at the “intake” working stroke, above the piston and in these grooves creates a vacuum that provokes the suction of motor oil into the groove from the internal piston cavity. The most powerful suction occurs when the piston is in the top dead center position, when the largest vacuum above the piston and the largest oil inflow to the zone of high-temperature working gases are achieved, which leads to premature deterioration of the physicochemical properties of the oil, its aging and an increase in oil consumption for burning. Moreover, to evaluate the "effectiveness" of this process is quite simple. One working stroke of the "intake" is made for one revolution of the crankshaft. If we take into account that the engine has 800 rpm on idle gas, we get more than 13 such “suctions” per second, and at 6000 rpm - 100 “suction” per second. This is the price of the “drain hole” in the piston groove where the oil scraper ring is located. The disadvantage of the prototype is also the uncertainty of the gaps in the piston device, which are exaggerated in serial and mass production of engines.

Кроме того, конструкция расширительного кольца с отрицательным углом наклона его верхнего торца представляет определенную трудность в процессе сборки цилиндропоршневой группы двигателя.In addition, the design of an expansion ring with a negative angle of inclination of its upper end presents a certain difficulty in the assembly process of the cylinder-piston group of the engine.

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.The technical result, the achievement of which the present invention is directed, is to reduce oil consumption for burning in improving the environmental performance of the engine, by reducing the content of harmful and polluting impurities in the exhaust gases, simplifying the assembly of the cylinder-piston group, increasing the life of the engine.

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.The technical result is achieved by the fact that in the oil scraper piston device of an internal combustion engine containing an expansion ring and oil scraper rings with axial grooves, the working surfaces of which are beveled towards their upper end, it is new that between the upper oil scraper ring and at least , one lower oil scraper ring has an additional oil scraper ring and an elastic split crimp ring, the inner diameter of the additional oil scraper ring being equal to the outer diameter ametru compression ring and an inner diameter equal to the diameter of the compression ring piston groove bottom, and the height equal to the height of the compression ring further scraper ring.

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.In addition, the gap between the surface of the inner diameter of the additional oil scraper ring and the surface of the outer diameter of the crimp ring α, the gaps between the surfaces of the inner diameters of the upper and lower oil scraper rings and the surface of the diameter of the bottom of the piston groove β, as well as the clearances in the locks of all the piston rings are made from 0 , 0 mm to 0.04% of the diameter of the engine cylinder.

На Фиг. 1 представлено частичное сечение двигателя внутреннего сгорания.In FIG. 1 is a partial sectional view of an internal combustion engine.

На Фиг. 2 представлено частичное сечение двигателя внутреннего сгорания с отверстиями в донышке поршневой канавки под маслосъемное поршневое устройство.In FIG. 2 shows a partial cross section of an internal combustion engine with holes in the bottom of the piston groove under the oil scraper piston device.

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.The internal combustion engine (Fig. 1, Fig. 2) contains a cylinder 1, a piston 2, an upper oil scraper ring 3, an additional oil scraper ring 4, a lower oil scraper ring 5 and a crimped split elastic ring 6 and holes 7.

Маслосъемное поршневое устройство (фиг. 1) работает следующим образом.Oil scraper piston device (Fig. 1) works as follows.

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.When the piston 2 moves to the lower position on the “intake” and “working stroke” strokes, the lower oil scraper ring 5 with the largest number of grooves and the smallest hydraulic resistance of the oil first moves the piston 2. Under oil pressure and due to friction of the oil scraper rings 3, 4 and 5, the entire pack of rings together with the compression ring 6 is shifted to the upper flange of the piston groove, opening the thermodynamic gap t between the lower flange of the piston groove and the lower end of the oil scraper ring 5. At tremendous speeds of movement of the piston 2 under high pressure breaks through the oil gap formed in a bottom cavity of the piston groove. Further breakthrough of the oil through the gap β is limited by the compression ring 6, and through the gap α by the lower end of the oil scraper ring 3, the ingress of engine oil into the high temperature zone is significantly reduced, the oil consumption for burning and, accordingly, the amount of harmful and polluting impurities in the exhaust gases are reduced.

Маслосъемное поршневое устройство (фиг. 2) работает следующим образом.Oil scraper piston device (Fig. 2) works as follows.

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.When the piston 2 moves to the lower position on the “intake” stroke over the piston 2 and in the gaps between the piston 2 and the cylinder 1, as well as in the bottom cavity of the piston groove and in the remaining gaps of the piston device itself, a rarefied space is formed, the communication of which through openings 7 is blocked crimp ring 6, thereby eliminating the suction of oil from the internal cavity of the piston 2 into the bottom cavity of the piston groove and further into the cylinder 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.The oil scraper piston device provides the estimated thickness of the oil film on the cylinder wall, the smallest mechanical and hydraulic resistance to the movement of the piston, the minimum possible oil consumption for burning, reduces the content of harmful and polluting impurities in the exhaust gases. The design is technologically advanced to manufacture, has an increased resource.

Claims (2)

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.1. Oil scraper piston device of an internal combustion engine containing oil scraper rings with axial grooves located in one piston bore, the working surfaces of which are beveled towards their upper end, characterized in that between the upper oil scraper ring and at least one lower an oil scraper ring has an additional oil scraper ring and an elastic split crimp ring, the inner diameter of the additional oil scraper ring being equal to the outer diameter of the crimp ring, an inner diameter equal to the diameter of the compression ring piston groove bottom, and the height equal to the height of the compression ring further scraper ring. 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.2. Oil scraper piston device of an internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the gap between the surface of the inner diameter of the additional oil scraper ring and the surface of the outer diameter of the crimp ring, the gaps between the surfaces of the inner diameters of the upper and lower oil scraper rings and the diameter of the bottom surface of the piston groove α and β, as well as clearances in the locks of all piston rings are made in the range from 0.0 to 0.04% of the diameter of the engine cylinder.

Images