RU199021U1

RU199021U1 - Oil protection device of the cylinder-piston group of an internal combustion engine

Info

Publication number: RU199021U1
Application number: RU2020110251U
Authority: RU
Inventors: Алина Алексеевна Матюхина; Алина Ренатовна Хакимуллина; Юрий Иосифович Фокин
Priority date: 2020-03-11
Filing date: 2020-03-11
Publication date: 2020-08-07

Abstract

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и касается конструкции маслозащитного устройства цилиндропоршневой группы (ЦПГ) двигателя внутреннего сгорания. Маслозащитное устройство цилиндропоршневой группы двигателя внутреннего сгорания содержит цилиндр (1), поршень (2), компрессионные и маслосъемные кольца (3), поршневой палец (4), шатун (5) и маслозащитную шайбу (6). Маслозащитная шайба (6) с центральными отверстиями (11) для свободного перемещения шатуна установлена на торце цилиндра в картере двигателя. Маслозащитная шайба выполнена разрезной из двух симметричных половинок (8, 10), и в ней выполнены отверстия (7) для регулируемой подачи масла на цилиндр. Маслозащитная шайба снабжена лепестковыми клапанами (12, 13), шторки которых выполнены из материала, обладающего эффектом памяти формы. Технический результат заключается в снижении угара масла благодаря плавному регулированию подачи смазочного масла на цилиндр в зависимости от износа деталей ЦПГ.The utility model relates to mechanical engineering, in particular to engine building, and concerns the design of an oil protection device for a cylinder-piston group (CPG) of an internal combustion engine. The oil protection device of the cylinder-piston group of an internal combustion engine contains a cylinder (1), a piston (2), compression and oil scraper rings (3), a piston pin (4), a connecting rod (5) and an oil protection washer (6). An oil protection washer (6) with central holes (11) for free movement of the connecting rod is installed at the end of the cylinder in the engine crankcase. The oil protection washer is split from two symmetrical halves (8, 10), and holes (7) are made in it for controlled oil supply to the cylinder. The oil protection washer is equipped with petal valves (12, 13), the shutters of which are made of a material with a shape memory effect. The technical result consists in reducing oil waste due to smooth regulation of the supply of lubricating oil to the cylinder, depending on the wear of the parts of the CPG.

Description

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к двигателестроению и касается конструкции маслозащитного устройства цилиндропоршневой группы (ЦПГ) двигателя внутреннего сгорания (ДВС).The utility model relates to mechanical engineering, in particular to engine building and concerns the design of the oil protection device of the cylinder-piston group (CPG) of an internal combustion engine (ICE).

Известно маслозащитное устройство [патент FR 2750474], содержащее цилиндр, поршень, поршневой палец, шатун и маслозащитную шайбу, установленную на торце цилиндра в картере двигателя и содержащую центральное отверстие, обеспечивающее свободное перемещение шатуна в плоскости его качания. Недостатком этой конструкции является то, что маслозащитная шайба выполнена цельной, что усложняет технологическую сборку и разборку двигателя. Еще одним недостатком этой конструкции является невозможность регулирования подачи масла из картера двигателя на поверхность цилиндра.Known oil protection device [patent FR 2750474], containing a cylinder, piston, piston pin, connecting rod and oil protection washer mounted on the end of the cylinder in the engine crankcase and containing a central hole that allows free movement of the connecting rod in the plane of its swing. The disadvantage of this design is that the oil protection washer is made in one piece, which complicates the technological assembly and disassembly of the engine. Another disadvantage of this design is the impossibility of regulating the oil supply from the engine crankcase to the cylinder surface.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является маслозащитное устройство цилиндропоршневой группы двигателя внутреннего сгорания [патент RU 161574], содержащее цилиндр, поршень, компрессионные и маслосъемное кольца, поршневой палец, шатун и маслозащитную шайбу с центральным отверстием для свободного перемещения шатуна. При этом установленная на торце цилиндра в картере двигателя маслозащитная шайба является резной, состоящей из двух симметричных половинок, а в ней выполнены несколько отверстий для регулируемой подачи масла на поверхность цилиндра.The closest technical solution adopted for the prototype is an oil protection device for the cylinder-piston group of an internal combustion engine [patent RU 161574] containing a cylinder, a piston, compression and oil scraper rings, a piston pin, a connecting rod and an oil protection washer with a central hole for free movement of the connecting rod. At the same time, the oil protection washer installed at the end of the cylinder in the engine crankcase is carved, consisting of two symmetrical halves, and several holes are made in it for controlled oil supply to the cylinder surface.

Недостатком известной конструкции является невозможность плавного регулирования подачи смазочного масла из картера двигателя на поверхность цилиндра.The disadvantage of the known design is the impossibility of smooth regulation of the supply of lubricating oil from the engine crankcase to the cylinder surface.

Целью полезной модели является возможность плавного регулирования подачи смазочного масла из картера двигателя на поверхность цилиндра в зависимости от износа деталей ЦПГ. Указанная цель достигается тем, что в ЦПГ ДВС, содержащей цилиндр, поршень, компрессионные и маслосъемное кольца, поршневой палец, шатун и установленную на торце цилиндра в картере двигателя маслозащитную шайбу с центральным отверстием для свободного перемещения шатуна, при этом маслозащитная шайба выполнена резной из двух симметричных половинок, а в ней выполнены отверстия для регулируемой подачи масла на цилиндр.The purpose of the utility model is the ability to smoothly regulate the supply of lubricating oil from the engine crankcase to the cylinder surface depending on the wear of the CPG parts. This goal is achieved by the fact that in the CPG of an internal combustion engine, containing a cylinder, a piston, compression and oil scraper rings, a piston pin, a connecting rod and an oil protection washer installed at the end of the cylinder in the engine crankcase with a central hole for free movement of the connecting rod, while the oil protection washer is carved from two symmetrical halves, and holes are made in it for an adjustable oil supply to the cylinder.

Новым в маслозащитном устройстве является снабжение маслозащитной шайбы лепестковыми клапанами, шторки которых выполнены из материала, обладающего эффектом памяти формы.New in the oil protection device is the supply of the oil protection washer with petal valves, the curtains of which are made of a material with a shape memory effect.

Маслозащитное устройство содержит цилиндр, поршень, компрессионные и маслосъемное кольца, поршневой палец, шатун и установленную на торце цилиндра в картере двигателя маслозащитную шайбу с центральным отверстием для свободного перемещения шатуна, при этом теплозащитная шайба выполнена разрезной из двух симметричных половинок, а в ней выполнены отверстия для регулируемой подачи масла на цилиндр. Маслозащитная шайба снабжена лепестковыми клапанами, шторки которых выполнены из материала, обладающего эффектом памяти формы.The oil protection device contains a cylinder, a piston, compression and oil scraper rings, a piston pin, a connecting rod and an oil protection washer installed at the end of the cylinder in the engine crankcase with a central hole for free movement of the connecting rod, while the heat protection washer is split from two symmetrical halves, and holes are made in it for controlled oil supply to the cylinder. The oil protection washer is equipped with petal valves, the curtains of which are made of a material with a shape memory effect.

На фиг. 1 представлен общий вид в разрезе ЦПГ с маслозащитной шайбой, на фиг. 2 изображена маслозащитная шайба при виде со стороны картера двигателя (на фиг. 2 шатун не показан), а на фиг. 3 - вид сбоку на маслозащитную шайбу с различным положением лепестковых клапанов.FIG. 1 shows a general cross-sectional view of the CPG with an oil shield, FIG. 2 shows the oil shield when viewed from the side of the engine crankcase (in FIG. 2 the connecting rod is not shown), and in FIG. 3 is a side view of an oil shield with different positions of the petal valves.

Маслозащитное устройство ЦПГ ДВС содержит цилиндр 1, поршень 2, компрессионные и маслосъемное кольца 3, поршневой палец 4, шатун 5 и маслозащитную шайбу 6. Как показано на фиг. 2, маслозащитная шайба 6 имеет два отверстия 7 для регулирования подачи масла в виде масляного тумана из картера двигателя на цилиндр 1 и состоит из двух симметричных половинок 8 и 10. Отверстия 9 предназначены для винтов крепления половинок 8 и 10 к торцу цилиндра 1.The oil protection device of the CPG of the internal combustion engine contains a cylinder 1, a piston 2, compression and oil scraper rings 3, a piston pin 4, a connecting rod 5 and an oil protection washer 6. As shown in FIG. 2, the oil shield 6 has two holes 7 for regulating the supply of oil in the form of oil mist from the engine crankcase to the cylinder 1 and consists of two symmetrical halves 8 and 10. The holes 9 are intended for screws securing the halves 8 and 10 to the end of the cylinder 1.

Размеры отверстия 11 между половинками 8 и 10 определяются из условия свободного перемещения шатуна 5 в плоскости его качания. В конструкциях ЦПГ, где поршень в нижней мёртвой точке выступает своей нижней кромкой за контур цилиндра, в маслоотражательной шайбе 6 выполняются дополнительные отверстия или выштамповки. По обеим сторонам отверстий 7 половинок 8 и 10 закреплены лепестковые клапаны 12 и 13, шторки которых выполнены из материала, обладающего эффектом памяти формы [Применение эффекта памяти формы в современном машиностроении / А.С. Тихонов, А.П. Герасимов, И. И. Прохорова – М.: Машиностроение, 1980 - 80 с.]. The dimensions of the hole 11 between the halves 8 and 10 are determined from the condition of free movement of the connecting rod 5 in the plane of its swing. In the designs of the CPG, where the piston at the bottom dead center protrudes with its lower edge beyond the cylinder contour, additional holes or punchings are made in the slinger washer 6. On both sides of the holes 7 of the halves 8 and 10 are fixed petal valves 12 and 13, the shutters of which are made of a material with a shape memory effect [Application of shape memory effect in modern mechanical engineering / A.S. Tikhonov, A.P. Gerasimov, II Prokhorov - M .: Mechanical Engineering, 1980 - 80 p.].

Маслозащитное устройство работает следующим образом. При работе двигателя с неизношенными деталями ЦПГ масло, вытекающее под давлением из подшипников коленчатого вала и под воздействием центробежных сил от вращения коленчатого вала, в виде масляного тумана попадает на цилиндр 1. При этом шторки лепестковых клапанов 12 и 13 приподняты и занимают положение согласно фиг. 3 слева, что не препятствует свободному прохождению масляного тумана к цилиндру 1. При неизношенных деталях ЦПГ избыточное масло с поверхности цилиндра 1 поршневыми кольцами 3 сбрасывается обратно в картер двигателя.The oil protection device works as follows. When the engine is running with unworn parts of the CPG, oil flowing out under pressure from the crankshaft bearings and under the influence of centrifugal forces from the rotation of the crankshaft enters cylinder 1 in the form of oil mist. In this case, the shutters of the petal valves 12 and 13 are raised and occupy the position according to FIG. 3 on the left, which does not impede the free passage of oil mist to cylinder 1. With worn-out parts of the CGU, excess oil from the surface of cylinder 1 is discharged back into the engine crankcase by piston rings 3.

Количество прорывающихся газов из камеры сжатия в картер двигателя характеризует степень износа поршневых колец, поршней и цилиндров. Например, для тракторного двигателя ЯМЗ-238НВ (8ЧН13/14) количество газов, прорывающихся в картер двигателя на новом двигателе, составляет 50л/мин, а на предельно изношенном - 180 л/мин [Карпов Я.И. Диагностика и техническое обслуживание тракторов и комбайнов–М.: Колос,1972 –320 с.].The amount of gases escaping from the compression chamber into the engine crankcase characterizes the degree of wear on piston rings, pistons and cylinders. For example, for the YaMZ-238NV (8ChN13 / 14) tractor engine, the amount of gases escaping into the crankcase on a new engine is 50l / min, and on extremely worn out - 180 l / min [Karpov Ya.I. Diagnostics and maintenance of tractors and combines – M .: Kolos, 1972 –320 p.].

В процессе работы двигателя по мере износа деталей ЦПГ и ухудшения маслоуплотнения увеличивается объем и потеря газов, через поршневые кольца 3; лепестковые клапаны 13 нагреваются, в них происходит обратное мартенситное превращение, и они закрываются, занимая положения согласно фиг. 3 справа, что сокращает прохождение масляного тумана к цилиндру 1, обеспечивает стабилизацию его расхода и снижает угар масла.In the process of engine operation, as the parts of the CPG wear out and the oil seal deteriorates, the volume and loss of gases increases through the piston rings 3; the petal valves 13 are heated, the reverse martensitic transformation takes place, and they close to the positions shown in FIG. 3 on the right, which reduces the passage of oil mist to cylinder 1, stabilizes its consumption and reduces oil waste.

При остановке и остывании двигателя материал шторок лепесткового клапана охлаждается, и в нем происходит прямое мартенситное превращение, в результате которого шторки принимают исходное положение и открывают отверстия 7. Если пуск производится на горячем двигателе, шторки лепесткового клапана имеют высокую температуру и остаются в закрытом положении, уменьшая прохождение масляного тумана к цилиндру.When the engine stops and cools down, the material of the petal valve curtains cools down, and a direct martensitic transformation occurs in it, as a result of which the curtains return to their original position and open the openings 7. If the engine is started on a hot engine, the petal valve curtains are hot and remain in the closed position. reducing the passage of oil mist to the cylinder.

В процессе дальнейшей работы двигателя маслоуплотнение еще больше ухудшается, прорыв газов через поршневые кольца 3 увеличивается, температура газов тоже возрастает. Нагреваются лепестковые клапаны 12 , выполненные из материала, обладающего эффектом памяти формы, с более высокой температурой обратного мартенситного превращения .При таком нагреве закрываются все лепестковые клапаны 12 и 13 , еще более сокращая прохождение масляного тумана к цилиндру 1 и снижая угар масла.In the process of further engine operation, the oil seal deteriorates even more, the breakthrough of gases through the piston rings 3 increases, the temperature of the gases also increases. The petal valves 12, made of a material with a shape memory effect, with a higher temperature of the reverse martensitic transformation, are heated. This heating closes all the petal valves 12 and 13, further reducing the passage of oil mist to cylinder 1 and reducing oil waste.

После ремонта ЦПГ, например замены цилиндра 1 и поршневых колец 3, маслозащитная шайба 6 вновь устанавливается на торец цилиндра 1. Далее цикл работы предлагаемого маслозащитного устройства повторяется.After the repair of the CPG, for example, replacing the cylinder 1 and piston rings 3, the oil protection washer 6 is again installed on the end face of the cylinder 1. Further, the cycle of operation of the proposed oil protection device is repeated.

В качестве материала, обладающего эффектом памяти формы, может быть использован никелид титана [Применение эффекта памяти формы в современном машиностроении / А.С. Тихонов, А.П. Герасимов, И. И. Прохорова – М.: Машиностроение, 1980 - 80 с.]., имеющий высокие прочностные и коррозионные свойства, позволяющий использование в широком диапазоне температур.Titanium nickelide can be used as a material with shape memory effect [Application of shape memory effect in modern mechanical engineering]. Tikhonov, A.P. Gerasimov, II Prokhorova - M .: Mashinostroenie, 1980 - 80 pp.]., Having high strength and corrosion properties, allowing use in a wide temperature range.

Угар масла в двигателе, то есть количество сгораемого и выбрасываемого с выхлопными газами масло, в новых или капитально отремонтированных тракторных и комбайновых двигателях обычно не превышает 0,5-1% от расхода дизельного топлива [Карпов Я.И. Диагностика и техническое обслуживание тракторов и комбайнов –М.: Колос,1972–320 с.].The waste of oil in the engine, that is, the amount of oil burned and emitted with exhaust gases, in new or overhauled tractor and combine engines usually does not exceed 0.5-1% of diesel fuel consumption [Karpov Ya.I. Diagnostics and maintenance of tractors and combines –M .: Kolos, 1972–320 p.].

Угар картерного масла более 4-4,5% обычно указывает на предельный износ поршневых колец и цилиндра.Crankcase oil burnout of more than 4-4.5% usually indicates the extreme wear of the piston rings and cylinder.

Использование предлагаемого технического решения обеспечит плавное регулирование подачи смазочного масла на цилиндр в зависимости от износа деталей ЦПГ, что, в свою очередь, снижает угар масла. Стабилизация расхода масла при эксплуатации двигателя повышает ресурс его работы.The use of the proposed technical solution will provide a smooth control of the supply of lubricating oil to the cylinder, depending on the wear of the parts of the CPG, which, in turn, reduces oil waste. Stabilization of oil consumption during engine operation increases its service life.

Claims

Oil protection device of the cylinder-piston group of an internal combustion engine, containing a cylinder, a piston, compression and oil scraper rings, a piston pin, a connecting rod and an oil protection washer installed at the end of the cylinder in the engine crankcase with central holes for free movement of the connecting rod, while the oil protection washer is split from two symmetrical halves , and holes are made in it for adjustable oil supply to the cylinder, characterized in that the oil shield is equipped with petal valves, the shutters of which are made of a material with a shape memory effect.