RU2425999C1 - Ice sleeve assembly - Google Patents
Ice sleeve assembly Download PDFInfo
- Publication number
- RU2425999C1 RU2425999C1 RU2010101822/06A RU2010101822A RU2425999C1 RU 2425999 C1 RU2425999 C1 RU 2425999C1 RU 2010101822/06 A RU2010101822/06 A RU 2010101822/06A RU 2010101822 A RU2010101822 A RU 2010101822A RU 2425999 C1 RU2425999 C1 RU 2425999C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piston
- ring
- gap
- cylinder
- compression ring
- Prior art date
Links
Landscapes
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Abstract
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 цилиндропоршневые группы двигателей с наименьшими газодинамическими потерями через гарантированные термодинамические зазоры (заявка №2002874, Великобритания, 1979; Заявка №60 - 30457, Япония, 1985; RU 2372506 C1, RU 2372507 C1).Known cylinder-piston groups of engines with the lowest gas-dynamic losses through guaranteed thermodynamic clearances (Application No. 20022874, Great Britain, 1979; Application No. 60-30457, Japan, 1985; RU 2372506 C1, RU 2372507 C1).
Известна цилиндропоршневая группа двигателя внутреннего сгорания, принятая за прототип заявляемого изобретения, содержащая цилиндр, поршень и разрезное компрессионное кольцо, размещенное в поршневой канавке с зазором между внутренней вертикальной поверхностью кольца и дном поршневой канавки и зазором в замке кольца (Двигатели внутреннего сгорания. Под редакцией А.С.Орлина, М.Г.Круглова. М. Машиностроение, 1984 г., стр.157). Прототип имеет существенный недостаток, который заключается в том, что рекомендуемая величина зазора между дном поршневой канавки и внутренней вертикальной поверхностью кольца создает необоснованно большую полость, которая через гарантированный зазор между нижней полкой поршневой канавки и нижним торцом кольца заполняется маслом, снимаемым нижним торцом кольца при движении поршня в нижнее положение. Прорывающиеся через зазоры в придонную полость поршневой канавки высокотемпературные (более 3000°C) рабочие газы сжигают масло, попавшее в эти зазоры и полость. Постепенно на свободных поверхностях кольца и поршневой канавки накапливается сажа, которая под действием высоких температур и давлений коксуется, компрессионное кольцо теряет свою подвижность и, как следствие, работоспособность. В итоге это приводит к заклиниванию поршня и поломке двигателя. Причем чем больше пространство между дном поршневой канавки и кольцом, тем большее количество окисляемого масла превращается в копоть, сажу и кокс, тем активнее сокращается ресурс двигателя. В наибольшей степени этот процесс характерен для дизелей любых мощностей. Кроме того, в известных конструкциях зазоры в замках компрессионных колец носят субъективный характер, назначаются с большими интервалами, например для двигателя КамАЗ при диаметре цилиндра 120 мм величина зазора в замке 0,45+0,25 мм, в то время как величина зазора замка компрессионного кольца двигателя ВАЗ при диаметре цилиндра 76 мм регламентируется в пределах 0,25+0,2 мм (ГОСТ 621-87. Таблица 6). То есть минимально допустимый зазор в замке компрессионного кольца двигателя КамАЗ (0,45 мм) равен максимальному, но тоже допустимому зазору в замке компрессионного кольца двигателя ВАЗ (0,45 мм). Причем известно, что через зазор в замке компрессионного кольца происходит до 70% утечек рабочих газов, существенно влияющих на технико-экономические и экологические характеристики двигателя.Known cylinder-piston group of an internal combustion engine, adopted for the prototype of the claimed invention, containing a cylinder, piston and split compression ring placed in the piston groove with a gap between the inner vertical surface of the ring and the bottom of the piston groove and the gap in the ring lock (Internal Combustion Engines. Ed. A S.S.Orlina, M.G. Kruglova, M. Mechanical Engineering, 1984, p. 157). The prototype has a significant drawback, namely, that the recommended gap between the bottom of the piston groove and the inner vertical surface of the ring creates an unreasonably large cavity, which, through the guaranteed gap between the lower shelf of the piston groove and the lower end of the ring, is filled with oil, which is removed by the lower end of the ring when moving the piston to the lower position. High-temperature (over 3000 ° C) working gases bursting through gaps into the bottom cavity of the piston groove burn oil that has fallen into these gaps and the cavity. Soot gradually accumulates on the free surfaces of the ring and the piston groove, which cokes under the influence of high temperatures and pressures, the compression ring loses its mobility and, as a result, its working capacity. As a result, this leads to jamming of the piston and engine failure. Moreover, the larger the space between the bottom of the piston groove and the ring, the greater the amount of oxidized oil turns into soot, soot and coke, the more actively the engine resource is reduced. To the greatest extent, this process is typical for diesels of any power. In addition, in known designs, the gaps in the locks of compression rings are subjective in nature, assigned at large intervals, for example, for a KamAZ engine with a cylinder diameter of 120 mm, the gap in the lock is 0.45 + 0.25 mm, while the gap of the compression lock VAZ engine rings with a cylinder diameter of 76 mm are regulated within 0.25 + 0.2 mm (GOST 621-87. Table 6). That is, the minimum allowable clearance in the lock of the KamAZ engine compression ring (0.45 mm) is equal to the maximum, but also allowable clearance in the lock of the compression ring of the VAZ engine (0.45 mm). Moreover, it is known that through a gap in the lock of the compression ring, up to 70% of working gas leaks occur, which significantly affect the technical, economic and environmental characteristics of the engine.
Чем больше зазор в замке кольца, тем больше сжимаемого воздуха, а затем и рабочего газа прорывается в поршневую канавку и далее в картер двигателя. Это не только большие утечки рабочего газа, влияющие на компрессию, процессы сгорания топливовоздушной смеси, мощность двигателя, но и повышенное нагарообразование в поршневой группе, и старение моторного масла.The larger the gap in the ring lock, the more compressed air and then the working gas breaks into the piston groove and further into the crankcase. These are not only large leaks of the working gas, which affect compression, combustion processes of the air-fuel mixture, engine power, but also increased carbon formation in the piston group, and aging of engine oil.
При этом разная, но допустимая величина зазоров в замках компрессионных колец, установленных в поршнях, расположенных в двурядных двигателях по разные стороны, приводит к различному срабатыванию рабочего давления в цилиндрах и, как следствие, к газодинамическому дисбалансу двигателя, его вибрации и снижении ресурса двигателя.At the same time, different but allowable gaps in the locks of the compression rings installed in the pistons located in two-row engines on opposite sides lead to different triggering of the working pressure in the cylinders and, as a result, to gas-dynamic imbalance of the engine, its vibration and reduction of engine life.
Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в повышении мощности и ресурса двигателя, уменьшении расхода топлива и масла, улучшении экологических характеристик двигателя.The technical result, the achievement of which the present invention is directed, is to increase the power and resource of the engine, reduce fuel and oil consumption, improve the environmental performance of the engine.
Технический результат достигается тем, что в цилиндропоршневой группе двигателя внутреннего сгорания, содержащей цилиндр, поршень и разрезное компрессионное кольцо, расположенное в поршневой канавке с зазором между дном поршневой канавки и внутренней вертикальной поверхностью разрезного компрессионного кольца, новым является то, что зазор между дном поршневой канавки и внутренней вертикальной поверхностью разрезного компрессионного кольца равен зазору между поршнем и стенкой цилиндра.The technical result is achieved by the fact that in the cylinder-piston group of an internal combustion engine containing a cylinder, a piston and a split compression ring located in the piston groove with a gap between the bottom of the piston groove and the inner vertical surface of the split compression ring, it is new that the gap between the bottom of the piston groove and the inner vertical surface of the split compression ring is equal to the gap between the piston and the cylinder wall.
Ширина разреза компрессионного кольца не больше величины зазора между поршнем и стенкой цилиндра.The width of the cut of the compression ring is not greater than the gap between the piston and the cylinder wall.
Согласно существующим рекомендациям (ДВС. Орлин А.С. М. Машиностроение, 1980 г., стр.87), зазор между, поршнем и цилиндром принимают равным 0,04…0,06% диаметра цилиндра двигателя. Например, для двигателя КамАЗ с диаметром цилиндра 120 мм допустимый зазор между поршнем и цилиндром может быть от 0,048 мм до 0,072 мм, т.е. он более чем на порядок меньше зазора между поверхностью дна поршневой канавки и внутренней вертикальной поверхностью кольца, также рекомендуемого первоисточником. Расчетная величина зазора между поршнем и цилиндром, учитывающая термодинамические изменения формы и размеров цилиндра и поршня, гарантированно является необходимой и достаточной для сохранения упругих свойств компрессионного кольца и его работоспособности при любых термодинамических изменениях формы и размеров деталей системы «цилиндр-компрессионное кольцо-поршень».According to existing recommendations (ICE. Orlin AS M.Mashinostroenie, 1980, p. 87), the clearance between the piston and the cylinder is taken to be 0.04 ... 0.06% of the diameter of the engine cylinder. For example, for a KamAZ engine with a cylinder diameter of 120 mm, the allowable clearance between the piston and the cylinder can be from 0.048 mm to 0.072 mm, i.e. it is more than an order of magnitude smaller than the gap between the bottom surface of the piston groove and the inner vertical surface of the ring, also recommended by the original source. The calculated value of the gap between the piston and cylinder, taking into account the thermodynamic changes in the shape and dimensions of the cylinder and piston, is guaranteed to be necessary and sufficient to maintain the elastic properties of the compression ring and its operability for any thermodynamic changes in the shape and size of parts of the cylinder-compression ring-piston system.
Причем зазор между поверхностью дна поршневой канавки и внутренней вертикальной поверхностью кольца увеличивается при сборке за счет технологических отклонений, так как диаметр поверхности дна канавки выполняется в минусе (отклонения для «вала»), а поверхность внутреннего диаметра компрессионного кольца изготавливается в плюсе (отклонения для «отверстия»).Moreover, the gap between the bottom surface of the piston groove and the inner vertical surface of the ring increases during assembly due to technological deviations, since the diameter of the surface of the bottom of the groove is minus (deviations for the "shaft"), and the surface of the inner diameter of the compression ring is made in positive (deviations for " holes ").
Все это свидетельствует о приоритете зазора между поршнем и стенкой цилиндра, величина которого, принятая также для зазора между дном поршневой канавки и внутренней вертикальной поверхностью компрессионного кольца и для зазора в замке кольца, гарантированно обеспечит сохранность упругих свойств компрессионного кольца и его работоспособность при минимально возможных зазорах в цилиндропоршневой группе.All this indicates the priority of the gap between the piston and the cylinder wall, the value of which, taken also for the gap between the bottom of the piston groove and the inner vertical surface of the compression ring and for the gap in the ring lock, will guarantee the preservation of the elastic properties of the compression ring and its performance with the minimum possible gaps in the cylinder-piston group.
На чертеже представлено частичное сечение двигателя внутреннего сгорания.The drawing shows a partial section of an internal combustion engine.
Двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндр 1, поршень 2, разрезное компрессионное кольцо 3, установленное в поршневой канавке 4 так, что между дном поршневой канавки 4 и внутренней вертикальной поверхностью кольца 3 предусмотрен гарантированный зазор, равный зазору между поршнем 2 и стенкой цилиндра 1. Ширина разреза кольца 3 не больше величины зазора между поршнем 2 и стенкой цилиндра 1.The internal combustion engine comprises a cylinder 1, a piston 2, a split compression ring 3 installed in the piston groove 4 so that a guaranteed clearance is provided between the bottom of the piston groove 4 and the inner vertical surface of the ring 3, equal to the gap between the piston 2 and the cylinder wall 1. Section width ring 3 is not greater than the gap between the piston 2 and the wall of the cylinder 1.
Цилиндропоршневая группа работает следующим образом.The cylinder piston group works as follows.
При перемещении поршня 2 в нижнее положение на рабочем такте «впуск», под действием сил инерции и сил трения о стенку цилиндра 1, кольцо 3 смещается к верхней полке поршневой канавки 4 в пределах гарантированного термодинамического зазора между верхней полкой поршневой канавки 4 и верхним торцом кольца 3. При этом кольцо 3 нижним торцом снимает со стенки цилиндра 1 масло, которое через образовавшийся на этом такте зазор между нижним торцом кольца 3 и нижней полкой поршневой канавки 4 заполняет этот зазор и зазор между дном поршневой канавки 4 и внутренней вертикальной поверхностью кольца 3. При этом минимально возможная ширина разреза кольца 3, которая меньше зазора между поршнем 2 и стенкой цилиндра 1, практически не оставляет на стенке цилиндра 1 следов масла.When moving the piston 2 to the lower position on the “intake” stroke, under the action of inertia and friction forces on the cylinder wall 1, the ring 3 is shifted to the upper flange of the piston groove 4 within the guaranteed thermodynamic clearance between the upper flange of the piston groove 4 and the upper end of the ring 3. At the same time, the ring 3 with the lower end removes oil from the cylinder wall 1, which fills this gap and the gap between the bottom of the piston groove 4 through the gap formed on this step between the lower end of the ring 3 and the lower shelf of the piston groove 4 Cored oil vertical face of the ring 3. In this case, the minimum possible width of the ring section 3 which is smaller than the gap between the piston 2 and the cylinder wall 1, leaves little on the cylinder wall 1 traces of oil.
При перемещении поршня 2 в верхнее положение на рабочем такте «сжатие» компрессионное кольцо 3, под действием давления сжимаемого воздуха и сил трения о стенку цилиндра 1, прижимается к нижней полке поршневой канавки 4, вытесняя часть масла, находящегося в зазоре между нижним торцом компрессионного кольца 3 и нижней полкой поршневой канавки 4, в придонную полость поршневой канавки 4, в открывшийся зазор между верхним торцом компрессионного кольца 3 и верхней полкой поршневой канавки 4 и далее через зазор между поршнем 2 и стенкой цилиндра 1 в камеру сгорания. Так осуществляется «насосный» эффект моторного масла, обычно сопровождающий работу нормальных компрессионных колец. Причем чем больше эти зазоры, тем больше расход масла на угар.When moving the piston 2 to the upper position on the working stroke, the “compression” compression ring 3, under the action of the pressure of compressible air and friction forces against the cylinder wall 1, is pressed to the lower shelf of the piston groove 4, displacing the part of the oil located in the gap between the lower end of the compression ring 3 and the lower flange of the piston groove 4, into the bottom cavity of the piston groove 4, into the opened gap between the upper end of the compression ring 3 and the upper flange of the piston groove 4 and then through the gap between the piston 2 and the cylinder wall 1 in combustion moderation. This is the effect of the “pumping” effect of motor oil, which usually accompanies the operation of normal compression rings. And the more these gaps, the greater the oil consumption for waste.
При этом через минимально возможную ширину разреза кольца 3 прорывается незначительное количество сжимаемого воздуха, не оказывающего существенного влияния на величины рабочего давления и расчетного значения коэффициента избытка воздуха.At the same time, an insignificant amount of compressible air breaks through the minimum possible section width of the ring 3, which does not significantly affect the working pressure and the calculated value of the coefficient of excess air.
При перемещении поршня 2 в нижнее положение на такте «рабочий ход» под действием избыточного давления кольцо 3 продолжает оставаться прижатым к нижней полке поршневой канавки 4. Через зазор между верхним торцом кольца 3 и нижней полкой поршневой канавки 4 высокотемпературный рабочий газ прорывается в придонную полость поршневой канавки 4, ограниченную дном поршневой канавки 4 и внутренней вертикальной поверхностью кольца 3, окисляет находящиеся там частицы масла. Процесс накопления сажи и кокса на свободных поверхностях компрессионного кольца 3 и поршневой канавки 4 занимает более длительное время, что соответственно сказывается на увеличении ресурса двигателя и снижении расхода масла на угар, улучшении экологических характеристик двигателя.When the piston 2 is moved to the lower position on the “stroke” stroke under excessive pressure, the ring 3 continues to be pressed against the lower shelf of the piston groove 4. Through the gap between the upper end of the ring 3 and the lower shelf of the piston groove 4, the high-temperature working gas breaks into the bottom cavity of the piston grooves 4, limited by the bottom of the piston groove 4 and the inner vertical surface of the ring 3, oxidizes the oil particles therein. The process of accumulation of soot and coke on the free surfaces of the compression ring 3 and the piston groove 4 takes a longer time, which accordingly affects the increase in engine life and lower oil consumption for burning, improving the environmental performance of the engine.
При этом минимально возможная ширина разреза компрессионного кольца 3 (зазор в замке компрессионного кольца 3) ограничивает прорыв в поршневую канавку 4 и далее в картер двигателя высокотемпературных рабочих газов. Небольшое количество прорвавшихся рабочих газов практически не влияет на изменения качества масла и его старение.In this case, the minimum possible cut width of the compression ring 3 (the gap in the lock of the compression ring 3) limits the breakthrough into the piston groove 4 and further into the crankcase of the engine of high-temperature working gases. A small amount of bursting working gases practically does not affect changes in the quality of oil and its aging.
При перемещении поршня 2 в верхнее положение на рабочем такте «выпуск» минимально необходимый зазор между кольцом 3 и поршнем 2 и ширина разреза кольца 3 обеспечивают более полный выброс отработанных рабочих газов.When moving the piston 2 to the upper position on the working cycle "release" the minimum required clearance between the ring 3 and the piston 2 and the width of the cut of the ring 3 provide a more complete discharge of exhaust working gases.
Минимизация термодинамических зазоров до необходимых и достаточных значений, обеспечивающих условия сохранения упругих свойств компрессионного кольца и его работоспособности при любых термодинамических изменениях формы и размеров деталей системы «цилиндр-компрессионное кольцо-поршень», позволит существенно повысить мощность и ресурс двигателя, уменьшить расход топлива и масла, улучшит экологические характеристики двигателя.Minimization of thermodynamic clearances to the necessary and sufficient values, providing conditions for maintaining the elastic properties of the compression ring and its performance under any thermodynamic changes in the shape and size of parts of the cylinder-compression ring-piston system, will significantly increase engine power and life, and reduce fuel and oil consumption will improve the environmental performance of the engine.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010101822/06A RU2425999C1 (en) | 2010-01-20 | 2010-01-20 | Ice sleeve assembly |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010101822/06A RU2425999C1 (en) | 2010-01-20 | 2010-01-20 | Ice sleeve assembly |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2425999C1 true RU2425999C1 (en) | 2011-08-10 |
Family
ID=44754628
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010101822/06A RU2425999C1 (en) | 2010-01-20 | 2010-01-20 | Ice sleeve assembly |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2425999C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4138125A (en) * | 1975-01-02 | 1979-02-06 | Lucas William J | Piston ring with expansive force responsive to pressure |
| DE2811528B2 (en) * | 1977-03-18 | 1980-10-16 | Dana Corp., Toledo, Ohio (V.St.A.) | Pistons and piston rings for piston machines, in particular internal combustion engines |
| FR2499661A1 (en) * | 1981-02-06 | 1982-08-13 | Robert Geffroy | Piston assembly for internal combustion engine - has separate compression and oil scraper rings with radial, elastic, thin abutting flaps |
| RU10786U1 (en) * | 1999-01-15 | 1999-08-16 | Чекушин Владимир Николаевич | CYLINDER PISTON GROUP |
| RU2301364C2 (en) * | 2004-08-16 | 2007-06-20 | ФГОУ ВПО "Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова" | Oil control device of cylinder-piston group |
-
2010
- 2010-01-20 RU RU2010101822/06A patent/RU2425999C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4138125A (en) * | 1975-01-02 | 1979-02-06 | Lucas William J | Piston ring with expansive force responsive to pressure |
| DE2811528B2 (en) * | 1977-03-18 | 1980-10-16 | Dana Corp., Toledo, Ohio (V.St.A.) | Pistons and piston rings for piston machines, in particular internal combustion engines |
| FR2499661A1 (en) * | 1981-02-06 | 1982-08-13 | Robert Geffroy | Piston assembly for internal combustion engine - has separate compression and oil scraper rings with radial, elastic, thin abutting flaps |
| RU10786U1 (en) * | 1999-01-15 | 1999-08-16 | Чекушин Владимир Николаевич | CYLINDER PISTON GROUP |
| RU2301364C2 (en) * | 2004-08-16 | 2007-06-20 | ФГОУ ВПО "Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова" | Oil control device of cylinder-piston group |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Двигатели внутреннего сгорания, под ред. Орлина А.С. и др. - М.: Машиностроение, 1984, с.157. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2528227C1 (en) | Ice design | |
| RU2447306C1 (en) | Ice piston seal | |
| RU2425999C1 (en) | Ice sleeve assembly | |
| US9194327B2 (en) | Cylinder liner with slots | |
| CN101482070B (en) | Piston ring set for internal combustion engine | |
| RU2372506C2 (en) | Piston sealing for internal combustion engine | |
| RU2372508C1 (en) | Cylinder-piston group of internal combustion engine | |
| RU2282739C1 (en) | Piston sealing for internal combustion engine | |
| RU2412367C1 (en) | Piston seal for internal combustion engine | |
| RU2243396C2 (en) | Internal combustion engine piston sealing | |
| RU92105U1 (en) | PISTON SEAL FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
| US20160245222A1 (en) | Piston with a piston ring groove, in particular a compression groove | |
| RU2448263C1 (en) | Internal combustion engine | |
| RU2341671C2 (en) | Ice piston packing | |
| RU2616687C1 (en) | Piston unit of the internal combustion engine (versions) | |
| RU2651694C1 (en) | Internal combustion engine sleeve assembly | |
| RU2361105C2 (en) | Piston seal for internal combustion engine | |
| RU2619001C1 (en) | Oil-removing piston unit for internal-combustion engine | |
| RU2386840C2 (en) | Internal combustion engine piston seal (versions) | |
| RU77648U1 (en) | CYLINDER-PISTON INTERNAL COMBUSTION ENGINE GROUP | |
| RU76082U1 (en) | PISTON SEAL FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
| RU2624376C1 (en) | Ice sleeve assembly of internal combustion engines | |
| RU2552022C1 (en) | Hybrid corrugated internal combustion engine | |
| RU80201U1 (en) | PISTON SEAL FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE (OPTIONS) | |
| RU2389893C1 (en) | Piston sealing for internal combustion engine (versions) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170121 |