RU2372507C1 - Piston sealing for internal combustion engine (versions) - Google Patents
Piston sealing for internal combustion engine (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2372507C1 RU2372507C1 RU2008113860/06A RU2008113860A RU2372507C1 RU 2372507 C1 RU2372507 C1 RU 2372507C1 RU 2008113860/06 A RU2008113860/06 A RU 2008113860/06A RU 2008113860 A RU2008113860 A RU 2008113860A RU 2372507 C1 RU2372507 C1 RU 2372507C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ring
- piston
- stepped
- piston groove
- compression
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано при проектировании, производстве и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания.The invention relates to mechanical engineering, namely to engine building, and can be used in the design, manufacture and operation of internal combustion engines.
Известны поршневые уплотнения, состоящие из отдельных элементов, установленных в одну поршневую канавку (патент №534645, Италия, 1955; Заявка №51-38005, Япония, 1976; заявка №2002874, Великобритания, 1979; патент №2022146, РФ, 1991, патент №2243396, МПК F02F 5/00, опубл. 2002 г.).Known piston seals consisting of individual elements installed in one piston groove (patent No. 543445, Italy, 1955; Application No. 51-38005, Japan, 1976; Application No. 20022874, United Kingdom, 1979; patent No. 2022146, RF, 1991, patent No. 2243396, IPC
Известно поршневое уплотнение для двигателя внутреннего сгорания, содержащее верхнее уплотнительное разрезное Г-образное кольцо и подкладное разрезное кольцо, размещенные в одной поршневой канавке, причем внутренний диаметр нависающего бурта Г-образной канавки выбран с таким расчетом, что после минимального износа колец радиальные давления последних воспринимает указанный бурт (авторское свидетельство СССР №85071, 1949), ближайшее по технической сущности к заявляемому и принятое за прототип.A piston seal for an internal combustion engine is known, comprising an upper sealing split L-shaped ring and an undersized split ring located in one piston groove, the inner diameter of the overhanging shoulder of the L-shaped groove being selected so that, after minimal wear on the rings, it receives the specified collar (USSR author's certificate No. 85071, 1949), closest in technical essence to the claimed one and adopted as a prototype.
Однако в известном поршневом уплотнении в результате износа рабочей поверхности кольца оно упрется ступенькой в «нависающий» бурт, выполненный на верхней полке поршневой канавки углубления, при этом прекращаются уплотнительные свойства кольца, которые обычно осуществляются за счет упругих качеств самого кольца и радиальных газодинамических сил, которые должны поджимать рабочую поверхность уплотнительного кольца к стенке цилиндра. В процессе эксплуатации рабочая поверхность «уплотнительного» кольца изнашивается и между кольцом и стенкой цилиндра появляется зазор, и кольцо не выполняет уплотнительных функций.However, in the known piston seal, as a result of wear of the working surface of the ring, it abuts a step in the “overhanging” shoulder made on the upper flange of the piston groove in the recess, while the sealing properties of the ring, which are usually realized due to the elastic qualities of the ring and radial gas-dynamic forces, which must press the working surface of the sealing ring against the cylinder wall. During operation, the working surface of the "sealing" ring wears out and a gap appears between the ring and the cylinder wall, and the ring does not perform sealing functions.
Кроме того, в период приработки кольца по гильзе цилиндра ступенчатое кольцо, плотно контактируя со стенкой цилиндра, выполняет, как и все верхние компрессионные кольца, функцию нагаросъемного кольца. При движении поршня в верхнее положение на рабочем такте «выпуск» верхнее кольцо своим верхним торцом снимает со стенки цилиндра продукты сгорания топливовоздушной смеси (копоть и сажу). Часть этих продуктов выбрасывается в камеру сгорания и далее на выхлоп, часть осаждается на головках цилиндра и поршня, а часть продуктов под давлением проникает в поршневую канавку через еще имеющийся зазор между ступенькой кольца и «нависающим» выступом и зазор между верхним торцом кольца и верхней полкой поршневой канавки, постепенно накапливаясь на ступеньках кольца и других свободных поверхностях кольца и поршневой канавки. В процессе эксплуатации из копоти и сажи под действием высоких температур и максимальных давлений образуются нагар и сверхтвердый кокс, которые лишают кольцо сначала упругих свойств, а затем и подвижности в поршневой канавке. Кольцо становится жестким, своеобразной частью поршня, что приводит к задирам на цилиндре и, в итоге, к заклиниванию поршня и поломке двигателя.In addition, during the run-in period of the ring along the cylinder liner, the stepped ring, tightly in contact with the cylinder wall, performs, like all upper compression rings, the function of a heat-removing ring. When the piston moves to the upper position on the “release” stroke, the upper ring removes the combustion products of the air-fuel mixture (soot and soot) from the cylinder wall with their upper end. Some of these products are thrown into the combustion chamber and further to the exhaust, some are deposited on the cylinder heads and piston, and some of the products penetrate the piston groove under pressure through the gap between the ring step and the overhanging protrusion and the gap between the upper end of the ring and the upper shelf piston grooves, gradually accumulating on the steps of the ring and other free surfaces of the ring and piston groove. During operation, soot and superhard coke are formed from soot and soot under the influence of high temperatures and maximum pressures, which first deprive the ring of elastic properties and then mobility in the piston groove. The ring becomes a rigid, peculiar part of the piston, which leads to scuffing on the cylinder and, as a result, jamming of the piston and engine failure.
Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в повышении мощности и ресурса двигателя, уменьшении расхода топлива и масла, улучшении его экологических показателей.The technical result, the achievement of which the invention is directed, is to increase the power and resource of the engine, reduce fuel and oil consumption, improve its environmental performance.
Технический результат достигается тем, что в поршневом уплотнении для двигателя внутреннего сгорания (вариант 1), содержащем ступенчатое упругое разрезное кольцо, расположенное в поршневой канавке, на верхней полке которой имеется наружный кольцевой буртик, новым является то, что ступенчатое кольцо установлено с зазором относительно цилиндра двигателя, а ступенькой оно упирается во внутреннюю поверхность буртика, под ступенчатым кольцом в этой же поршневой канавке установлены последовательно верхнее, промежуточное и нижнее компрессионные кольца, на дне поршневой канавки напротив промежуточного кольца выполнен кольцевой выступ, при этом промежуточное компрессионное кольцо установлено с зазором относительно кольцевого выступа.The technical result is achieved in that in a piston seal for an internal combustion engine (option 1) containing a stepped elastic split ring located in a piston groove, on the upper flange of which there is an outer annular bead, it is new that the stepped ring is installed with a clearance relative to the cylinder engine, and by a step it abuts against the inner surface of the shoulder, under the stepped ring in the same piston groove, upper, intermediate and lower compresses are installed in series nnye ring groove in the bottom of the piston opposite the intermediate ring has an annular protrusion with an intermediate compression ring is installed with a gap relative to the collar.
В поршневом уплотнении для двигателя внутреннего сгорания (вариант 2), содержащем ступенчатое упругое разрезное кольцо, расположенное в поршневой канавке, на верхней полке которой имеется наружный кольцевой буртик, новым является то, что ступенчатое кольцо установлено с зазором относительно цилиндра двигателя, а ступенькой оно упирается во внутреннюю поверхность буртика, под ступенчатым кольцом в этой же поршневой канавке установлены верхнее и нижнее компрессионные кольца, между которыми расположены, по меньшей мере, два промежуточных компрессионных кольца, разделенных между собой средним компрессионным кольцом, кроме того, на дне поршневой канавки напротив промежуточных компрессионных колец выполнены кольцевые выступы, при этом промежуточные компрессионные кольца установлены с зазором относительно кольцевых выступов.In a piston seal for an internal combustion engine (option 2) containing a stepped elastic split ring located in the piston groove, on the upper flange of which there is an outer annular collar, it is new that the stepped ring is installed with a gap relative to the engine cylinder, and it rests against the step in the inner surface of the flange, under the stepped ring in the same piston groove, upper and lower compression rings are installed, between which at least two intermediate rings are located compression rings separated by a middle compression ring, in addition, on the bottom of the piston groove opposite the intermediate compression rings are made annular protrusions, while the intermediate compression rings are installed with a gap relative to the annular protrusions.
Для вариантов 1 и 2 ступенчатое упругое разрезное кольцо выполнено из термически обработанного сплава алюминия или меди.For
На фиг.1 представлено частичное сечение двигателя внутреннего сгорания (вариант 1).Figure 1 shows a partial section of an internal combustion engine (option 1).
На фиг.2 представлено частичное сечение двигателя внутреннего сгорания (вариант 2).Figure 2 presents a partial section of an internal combustion engine (option 2).
Двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндр 1, поршень 2 и поршневое уплотнение, которое содержит установленное в поршневой канавке 3 ступенчатое упругое разрезное кольцо 4. На верхней полке поршневой канавки 3 имеется наружный кольцевой буртик 5. Между поверхностью наружного диаметра ступенчатого кольца 4 и стенкой цилиндра двигателя 1 имеется зазор, а ступенькой оно упирается во внутреннюю поверхность буртика 5. Под ступенчатым кольцом 4 в этой же поршневой канавке 3 установлены последовательно верхнее 6, промежуточное 7 и нижнее 8 компрессионные кольца. На дне поршневой канавки 3 напротив промежуточного кольца выполнен кольцевой выступ 9 с образованием между поверхностью внутреннего диаметра промежуточного компрессионного кольца 7 и кольцевым выступом 9 термодинамического зазора (вариант 1). Ступенчатое упругое разрезное кольцо 4 должно обладать двумя основными свойствами: быть упругим и иметь наибольший коэффициент теплопередачи. В качестве материала для кольца 4 целесообразно использовать сплавы алюминия или меди, подвергающиеся термической обработке для придания им необходимой упругости.The internal combustion engine comprises a
Поршневое уплотнение для двигателя внутреннего сгорания по варианту 2 отличается от варианта 1 тем, что между верхним 6 и нижним 8 компрессионными кольцами расположены, по меньшей мере, два промежуточных компрессионных кольца 7, разделенных между собой средним компрессионным кольцом 10. На дне поршневой канавки 3 напротив промежуточных компрессионных колец 7 выполнены кольцевые выступы 9 с образованием между поверхностью внутренних диаметров промежуточных компрессионных колец 7 и кольцевыми выступами 9 термодинамических зазоров.The piston seal for the internal combustion engine according to
Поршневое уплотнение работает следующим образом. Упругие силы ступенчатого упругого разрезного кольца 4 обеспечивают постоянный прижим его к наружному кольцевому буртику 5, выполненному на верхней полке поршневой канавки 3.The piston seal operates as follows. The elastic forces of the stepped
При движении поршня 2 в верхнее положение на такте «сжатие» давление сжимаемого воздуха воздействует на выступающую часть верхнего торца ступенчатого кольца 4 с силой, прямо пропорциональной площади этой поверхности. Под действием постоянно увеличивающейся газодинамической силы весь пакет колец 4, 6, 7 и 8 (вариант 1) смещается к нижней полке поршневой канавки 3, устраняя зазор между нижним торцом нижнего компрессионного кольца 8 и нижней полкой поршневой канавки 3, перекрывая прорыв сжимаемого воздуха, а затем и топливовоздушной смеси из поршневой канавки 3 далее в картер двигателя, а также проникновение масла, снимаемого со стенки цилиндра 1 нижним торцом нижнего компрессионного кольца 8.When the
Прорвавшийся в поршневую канавку 3 через зазоры в замках ступенчатого кольца 4 и неприкрытую кольцом 4 часть зазора в замке верхнего компрессионного кольца 6 сжимаемый воздух, «запирается» в придонной полости поршневой канавки 3, ограничивая попадание в эту полость топливовоздушной смеси и высокотемпературных рабочих газов.The compressed air that burst into the
При движении поршня 2 в нижнее положение на такте «рабочий ход», из-за наличия избыточного давления над поршнем 2 до конца рабочего такта, положение «пакета» колец 4, 6, 7 и 8 не меняется, что исключает появление зазора между нижним торцом нижнего компрессионного кольца 8 и нижней полкой поршневой канавки 3, следовательно, исключается возможность утечки рабочих газов и обеспечивается полное «срабатывание» рабочего давления, повышается КПД двигателя.When the
При движении поршня 2 в верхнее положение на такте «выпуск» за счет инерционных масс всего пакета колец 4, 6, 7 и 8, а также трения компрессионных колец 6, 7 и 8 о стенку цилиндра 1 положение пакета колец остается прежним, прижатым к нижней полке поршневой канавки 3, что обеспечивает эффективный выхлоп отработанных газов и продуктов сгорания топливовоздушной смеси в виде копоти и сажи, снятых со стенки цилиндра 1, верхним торцом верхнего компрессионного кольца 6.When the
При движении поршня 2 в нижнее положение на такте «впуск» за счет инерционных масс всего пакета колец 4, 6, 7 и 8, а также за счет трения компрессионных колец 6, 7 и 8 о стенку цилиндра 1 весь пакет колец смещается к верхней полке поршневой канавки 3, образуя зазор между нижним торцом нижнего компрессионного кольца 8 и нижней полкой поршневой канавки 3, в который, под давлением, устремляется масло, снимаемое со стенки цилиндра 1 нижним торцом компрессионного кольца 8. Выступ 9, расположенный над нижним компрессионным кольцом 8, существенно ограничивает проникновение масла в придонную полость поршневой канавки 3, в свою очередь, ступенчатое кольцо 4 исключает проникновение незначительной части масла, попавшей в придонную полость поршневой канавки 3, далее в камеру сгорания, тем самым существенно снижая расход масла на угар.When the
Для мощных и сверхмощных дизелей с диаметрами цилиндров более 250 мм, например в дизелях тепловозов, судовых двигателей и других силовых установках, предлагается вариант 2 выполнения поршневого уплотнения, эффективность которого повышается за счет наличия между верхним 6 и нижним 8 компрессионными кольцами, по меньшей мере, двух промежуточных компрессионных колец 7, разделенных средним компрессионным кольцом 10, и наличием, по меньшей мере, двух кольцевых выступов 9, создающих дополнительные лабиринтные уплотнения в придонной полости поршневой канавки 3.For powerful and heavy duty diesels with cylinder diameters of more than 250 mm, for example in diesel locomotives, marine engines and other power plants, a
Поршневое уплотнение (варианты 1 и 2), достаточно простое по конструкции, технологичное в изготовлении и эксплуатации, позволит значительно повысить эффективность уплотнения между поршнем 2 и цилиндром 1, уменьшить механические, газодинамические и теплофизические потери, увеличить мощность и ресурс двигателя, сократить расход топлива и масла, улучшить экологические характеристики двигателя.Piston seals (
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008113860/06A RU2372507C1 (en) | 2008-04-08 | 2008-04-08 | Piston sealing for internal combustion engine (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008113860/06A RU2372507C1 (en) | 2008-04-08 | 2008-04-08 | Piston sealing for internal combustion engine (versions) |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008113860A RU2008113860A (en) | 2009-10-20 |
RU2372507C1 true RU2372507C1 (en) | 2009-11-10 |
Family
ID=41262478
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008113860/06A RU2372507C1 (en) | 2008-04-08 | 2008-04-08 | Piston sealing for internal combustion engine (versions) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2372507C1 (en) |
-
2008
- 2008-04-08 RU RU2008113860/06A patent/RU2372507C1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2008113860A (en) | 2009-10-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TW536598B (en) | A self lubrication, non-sealing piston ring for an internal combustion fastener driving tool | |
RU2381375C2 (en) | Internal combustion engine piston seal | |
RU2447306C1 (en) | Ice piston seal | |
US10309535B2 (en) | Piston ring for an internal combustion engine | |
WO2014004345A1 (en) | Compression ring for an engine | |
RU2372507C1 (en) | Piston sealing for internal combustion engine (versions) | |
RU2282739C1 (en) | Piston sealing for internal combustion engine | |
RU76081U1 (en) | PISTON SEAL FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE (OPTIONS) | |
RU2372506C2 (en) | Piston sealing for internal combustion engine | |
US6705616B2 (en) | Piston ring device in internal combustion engine | |
RU2412367C1 (en) | Piston seal for internal combustion engine | |
JP6389865B2 (en) | Piston for internal combustion engine | |
RU2386840C2 (en) | Internal combustion engine piston seal (versions) | |
RU2372508C1 (en) | Cylinder-piston group of internal combustion engine | |
RU2361105C2 (en) | Piston seal for internal combustion engine | |
RU76082U1 (en) | PISTON SEAL FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
CN106286002A (en) | A kind of internal combustion engine L-type multipiece ring | |
RU92105U1 (en) | PISTON SEAL FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
RU2243396C2 (en) | Internal combustion engine piston sealing | |
RU2651694C1 (en) | Internal combustion engine sleeve assembly | |
RU2037703C1 (en) | Piston seal | |
RU2616687C1 (en) | Piston unit of the internal combustion engine (versions) | |
RU2619001C1 (en) | Oil-removing piston unit for internal-combustion engine | |
CN205064111U (en) | L type multipiece ring for internal -combustion engine | |
RU2389893C1 (en) | Piston sealing for internal combustion engine (versions) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20100726 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160409 |