RU2447307C1 - Ice piston scraper ring - Google Patents
Ice piston scraper ring Download PDFInfo
- Publication number
- RU2447307C1 RU2447307C1 RU2011101087/06A RU2011101087A RU2447307C1 RU 2447307 C1 RU2447307 C1 RU 2447307C1 RU 2011101087/06 A RU2011101087/06 A RU 2011101087/06A RU 2011101087 A RU2011101087 A RU 2011101087A RU 2447307 C1 RU2447307 C1 RU 2447307C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piston
- scraper
- ring
- oil
- angle
- Prior art date
Links
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 маслосъемные кольца двигателей внутреннего сгорания, содержащие два раздельных скребковых элемента с расширителями различной конструкции (Заявка №53-22204, Япония, МПК F02F 5/00, опубл. 1978; авторское свидетельство №1312217, СССР, МПК F02F 5/00, опубл. 1985), а также широко используемые в настоящее время малоэффективные маслосъемные коробчатые поршневые кольца ГОСТ 621-87.Known oil scraper rings of internal combustion engines containing two separate scraper elements with expanders of various designs (Application No. 53-22204, Japan, IPC F02F 5/00, publ. 1978; copyright certificate No. 1312217, USSR, IPC F02F 5/00, publ. 1985), as well as the currently widely used ineffective oil scraper box piston rings GOST 621-87.
Известно уплотнительное и маслосъемное кольцо двигателя внутреннего сгорания (Заявка №59-20859, Япония, МПК F02F 5/00, опубл. 1984), ближайшее по технической сущности к заявляемому техническому решению и принятое за прототип, в котором скребковые элементы имеют симметричную форму рабочей поверхности, расширители-экспандеры выполнены пластинчатыми. Скребковые элементы не могут снять со стенки цилиндра излишки масла, так как масло - жидкость практически не сжимаемая, при больших скоростях движения поршня оно отжимает рабочую поверхность скребкового элемента от стенки цилиндра, оставляя слишком большую толщину смазочного слоя. При движении поршня в верхнее положение на такте «сжатие» часть свежего масла, оставшегося на стенке цилиндра после такта «впуск», снимается компрессионными кольцами и верхним скребковым элементом и выбрасывается в камеру сгорания. При движении поршня в нижнее положение на следующем такте «рабочий ход» большое количество масла, оставшегося на стенке цилиндра после прохождения нижнего и верхнего скребковых элементов и оказавшегося в зоне высоких температур, сгорает, образуя на стенке цилиндра копоть, сажу и другие вредные продукты процесса сгорания. Так как последние имеют меньшую вязкость по сравнению с маслом, то они легко снимаются со стенки цилиндра компрессионными кольцами и верхним скребковым элементом маслосъемного кольца при движении поршня в верхнее положение на следующем рабочем такте «выпуск» и выбрасываются в атмосферу, ухудшая экологические показатели двигателя.Known sealing and oil scraper ring of an internal combustion engine (Application No. 59-20859, Japan, IPC F02F 5/00, publ. 1984), closest in technical essence to the claimed technical solution and adopted as a prototype in which scraper elements have a symmetrical shape of the working surface , expanders expanders are made lamellar. Scraper elements cannot remove excess oil from the cylinder wall, since oil is a liquid that is practically not compressible; at high piston speeds, it squeezes the working surface of the scraper element from the cylinder wall, leaving too much lubricant layer. When the piston moves to the upper position on the “compression” stroke, part of the fresh oil remaining on the cylinder wall after the “intake” stroke is removed by compression rings and the upper scraper element and thrown into the combustion chamber. When the piston moves to the lower position on the next “stroke” stroke, a large amount of oil remaining on the cylinder wall after passing the lower and upper scraper elements and located in the high temperature zone burns, forming soot, soot and other harmful products of the combustion process on the cylinder wall . Since the latter have a lower viscosity compared to oil, they are easily removed from the cylinder wall by compression rings and the upper scraper element of the oil scraper ring when the piston moves to the upper position at the next “exhaust” working stroke and is released into the atmosphere, worsening the environmental performance of the engine.
Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в повышении эффективности маслосъемных колец, увеличении мощности и ресурса двигателя, уменьшении расхода топлива и масла, улучшении экологических характеристик двигателя.The technical result to which the invention is directed is to increase the efficiency of oil scraper rings, increase the power and life of the engine, reduce fuel and oil consumption, and improve the environmental performance of the engine.
Технический результат достигается тем, что в маслосъемном поршневом кольце двигателя внутреннего сгорания, содержащем скребковые элементы и расположенное между ними расширительное кольцо, рабочая поверхность верхнего скребкового элемента выполнена профилированной и имеет плоскую цилиндрическую часть, от которой выполнен скос по радиусу R1 в направлении движения поршня в верхнее положение, а рабочая поверхность нижнего скребкового элемента также выполнена профилированной и имеет цилиндрическую часть, от которой выполнен скос по радиусу R2 в том же направлении.The technical result is achieved in that in the oil scraper piston ring of an internal combustion engine containing scraper elements and an expansion ring located between them, the working surface of the upper scraper element is profiled and has a flat cylindrical part, from which a bevel is made along the radius R 1 in the direction of piston movement in the upper position, and the working surface of the lower scraper element is also made profiled and has a cylindrical part, from which the bevel is made according to Jesus R 2 in the same direction.
Нижний торец верхнего скребкового элемента выполнен под углом 4°…5° к своему верхнему торцу, при этом угол скоса от рабочей поверхности направлен вверх по оси поршня, а верхний торец нижнего скребкового элемента выполнен под углом 4°…5° к своему нижнему торцу, при этом угол скоса от рабочей поверхности направлен вниз по оси поршня.The lower end of the upper scraper element is made at an angle of 4 ° ... 5 ° to its upper end, while the angle of the bevel from the working surface is directed upward along the axis of the piston, and the upper end of the lower scraper element is made at an angle of 4 ° ... 5 ° to its lower end, while the angle of the bevel from the working surface is directed down the axis of the piston.
Упругое, разрезное расширительное кольцо выполнено в виде усеченного конуса с углом конуса 8°…10°, обращенного вершиной конуса к стенке цилиндра, а большим основанием в сторону дна поршневой канавки, причем в кольце выполнены сквозные пазы, сообщающие полость, расположенную между стенкой цилиндра и поверхностью внешнего диаметра кольца, с придонной полостью поршневой канавки.The elastic, split expansion ring is made in the form of a truncated cone with a cone angle of 8 ° ... 10 ° facing the top of the cone to the cylinder wall, and with a large base towards the bottom of the piston groove, and in the ring there are through grooves communicating the cavity located between the cylinder wall and the surface of the outer diameter of the ring, with a bottom cavity of the piston groove.
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, верхний скребковый элемент 3, расширительное кольцо 4, нижний скребковый элемент 5, установленные в поршневой канавке 6.The internal combustion engine comprises a cylinder 1, a piston 2, an upper scraper element 3, an expansion ring 4, a lower scraper element 5 installed in the piston groove 6.
Маслосъемное поршневое кольцо работает следующим образом.Oil scraper piston ring operates as follows.
При движении поршня 2 в нижнее положение нижний скребковый элемент 5 своим нижним торцом снимает основную часть масла со стенки цилиндра 1, причем толщина оставляемого слоя масла на стенке цилиндра 1 зависит от удельного давления рабочей поверхности скребкового элемента 5 на стенку цилиндра 1, которое, в свою очередь, зависит от собственных сил упругости и площади цилиндрической части, формирующей с нижним торцом скребкового элемента 5 острую кромку рабочей поверхности. От цилиндрической части профилируется радиусный скос рабочей поверхности скребковых элементов 3 и 5, который ограничивает соскабливающее действие скребковых элементов 3 и 5 при движении поршня 2 в верхнее положение. Чем больше ширина цилиндрической части на рабочей поверхности скребковых элементов 3 и 5, тем меньше удельное давление его на стенку цилиндра 1, тем большая толщина смазочного слоя остается на стенке цилиндра. И наоборот, чем меньше ширина цилиндрической ленточки на рабочей поверхности скребковых элементов 3 и 5, тем больше удельное давление его на стенку цилиндра 1, тем меньшая толщина смазочного слоя остается на стенке цилиндра 1. Исходя из этого, предусматривается предварительная черновая операция снятия масла со стенки цилиндра 1 нижним скребковым элементом 5, для чего увеличивается ширина цилиндрической част и на его рабочей поверхности. Для окончательного формирования расчетной величины минимально необходимого гидродинамического смазочного слоя определяется минимально необходимая ширина цилиндрической части верхнего скребкового элемента 3.When the piston 2 moves to the lower position, the lower scraper element 5 removes the main part of the oil from the cylinder wall 1 with its lower end, and the thickness of the oil layer left on the cylinder wall 1 depends on the specific pressure of the working surface of the scraper element 5 on the cylinder wall 1, which, in its the turn depends on the elastic forces and the area of the cylindrical part, forming with the lower end of the scraper element 5 a sharp edge of the working surface. A radial bevel is formed from the cylindrical part of the working surface of the scraper elements 3 and 5, which limits the scraping action of the scraper elements 3 and 5 when the piston 2 moves to the upper position. The greater the width of the cylindrical part on the working surface of the scraper elements 3 and 5, the lower its specific pressure on the cylinder wall 1, the greater the thickness of the lubricant layer remains on the cylinder wall. And vice versa, the smaller the width of the cylindrical ribbon on the working surface of the scraper elements 3 and 5, the greater its specific pressure on the wall of the cylinder 1, the smaller the thickness of the lubricant layer remains on the wall of the cylinder 1. Based on this, a preliminary rough operation for removing oil from the wall is provided cylinder 1 with the lower scraper element 5, for which the width of the cylindrical part increases and on its working surface. For the final formation of the calculated value of the minimum required hydrodynamic lubricating layer, the minimum required width of the cylindrical part of the upper scraper element 3 is determined.
При движении поршня 2 в верхнее положение верхний скребковый элемент 3 своим радиусным верхним торцом наезжает на масляную пленку и, так как масло - это жидкость практически не сжимаемая, оставляет ее в том виде, в каком она была сформирована скребковыми элементами 3 и 5 при движении поршня 2 в нижнее положение. Точно так же действует и нижний скребковый элемент 5. Кроме того, учитывая большую скорость движения поршня 2 и гидродинамические особенности масла, последнее, накопившееся в полости самого маслосъемного кольца и не успевшее отравиться через отверстия расширительного кольца 4 и отверстия в дне поршневой канавки 6 во внутреннюю полость поршня 2, при его движении в верхнее положение, отжимает скребковый элемент 5 от стенки цилиндра 1 и выходит в зазор между поршнем 2 и стенкой цилиндра 1.When the piston 2 moves to the upper position, the upper scraper element 3 with its radial upper end bumps onto the oil film and, since oil is a practically non-compressible liquid, leaves it in the form in which it was formed by the scraper elements 3 and 5 with the piston moving 2 to the lower position. The lower scraper element 5 acts in exactly the same way. In addition, taking into account the high speed of the piston 2 and the hydrodynamic features of the oil, the latter accumulated in the cavity of the oil scraper ring itself and failed to get poisoned through the openings of the expansion ring 4 and the holes in the bottom of the piston groove 6 into the the cavity of the piston 2, when it moves to the upper position, squeezes the scraper element 5 from the wall of the cylinder 1 and leaves the gap between the piston 2 and the wall of the cylinder 1.
При движении поршня 2 в нижнее положение масло, снятое со стенки цилиндра 1 верхним скребковым элементом 3, удаляется из внутренней полости маслосъемного кольца через радиальные отверстия конического расширительного кольца 4 и далее через отверстия в дне поршневой канавки 6 во внутреннюю полость поршня 2. Кроме того, коническое расширительное кольцо 4 обеспечивает необходимые жесткость и устойчивость скребковых элементов 3 и 5 при движении поршня 2, учитывает термодинамические изменения размеров поршневой канавки 6 и цилиндра 1, а также износ контактных поверхностей. Для выполнения этих условий и обеспечения надежности работы маслосъемного кольца величина угла конуса кольца 4 должна быть в пределах угла самоторможения кинематических пар, который находится в пределах 12°, а при наличии смазки и вибраций должен быть не более 8°…10°.When the piston 2 moves to the lower position, the oil removed from the cylinder wall 1 by the upper scraper element 3 is removed from the inner cavity of the oil scraper ring through the radial holes of the conical expansion ring 4 and then through the holes in the bottom of the piston groove 6 into the inner cavity of the piston 2. In addition, conical expansion ring 4 provides the necessary rigidity and stability of the scraper elements 3 and 5 when the piston 2 moves, takes into account the thermodynamic changes in the size of the piston groove 6 and cylinder 1, as well as from contact surfaces. To fulfill these conditions and ensure the reliability of the oil scraper ring, the angle of the cone of the ring 4 should be within the angle of self-braking of the kinematic pairs, which is within 12 °, and in the presence of lubrication and vibration should be no more than 8 ° ... 10 °.
При разработке предлагаемой конструкции маслосъемного кольца выполнено главное требование, которое должно выполняться всеми проектируемыми маслосъемными поршневыми кольцами - формировать минимально необходимую толщину гидродинамического смазочного слоя на стенке цилиндра только при движении поршня в нижнее положение и ограничивать снятие масла со стенки цилиндра при движении поршня в верхнее положение.In developing the proposed design of the oil scraper ring, the main requirement has been met, which must be met by all designed oil scraper piston rings - to form the minimum required thickness of the hydrodynamic lubricant layer on the cylinder wall only when the piston moves to the lower position and to limit the removal of oil from the cylinder wall when the piston moves to the upper position.
Разработанное маслосъемное поршневое кольцо оставляет на стенке цилиндра минимально необходимую толщину гидродинамического смазочного слоя, обеспечивающего минимальный расход моторного масла на угар и минимальные потери на трение поршневых колец, следствием чего является повышение мощности и ресурса двигателя, снижение расхода топлива и моторного масла, улучшение экологических показателей двигателя.The developed oil scraper piston ring leaves on the cylinder wall the minimum required thickness of the hydrodynamic lubricating layer, which ensures minimum consumption of engine oil for burning and minimum friction losses of the piston rings, which results in an increase in engine power and resource, reduction in fuel and engine oil consumption, and improvement of the engine environmental performance. .
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011101087/06A RU2447307C1 (en) | 2011-01-12 | 2011-01-12 | Ice piston scraper ring |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011101087/06A RU2447307C1 (en) | 2011-01-12 | 2011-01-12 | Ice piston scraper ring |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2447307C1 true RU2447307C1 (en) | 2012-04-10 |
Family
ID=46031731
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011101087/06A RU2447307C1 (en) | 2011-01-12 | 2011-01-12 | Ice piston scraper ring |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2447307C1 (en) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2499901C1 (en) * | 2012-04-27 | 2013-11-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Ice oil-scraper ring |
| RU2535514C1 (en) * | 2013-08-27 | 2014-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Oil wiper piston device for internal-combustion engine |
| RU2535599C1 (en) * | 2013-08-27 | 2014-12-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Ice piston seal oil scraper |
| RU2561787C1 (en) * | 2014-09-03 | 2015-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Ice oil piston device |
| RU2619001C1 (en) * | 2016-07-04 | 2017-05-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Oil-removing piston unit for internal-combustion engine |
| RU2625419C1 (en) * | 2016-07-18 | 2017-07-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Oil-removing piston unit for internal-combustion engine |
| RU2727816C2 (en) * | 2016-06-01 | 2020-07-24 | Федераль-Могуль Буршейд Гмбх | Two-component oil scraper ring with ribs exerting pressure on oil |
| RU2733146C2 (en) * | 2016-06-01 | 2020-09-29 | Федераль-Могуль Буршейд Гмбх | Compression oil control piston ring |
| RU2733910C2 (en) * | 2016-07-25 | 2020-10-08 | Федераль-Могуль Буршейд Гмбх | Single-component oil-control ring |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR771002A (en) * | 1934-03-31 | 1934-09-28 | Scraper ring for internal combustion engine pistons | |
| US4099730A (en) * | 1977-05-31 | 1978-07-11 | Questor Corporation | Piston ring construction |
| SU726388A1 (en) * | 1976-03-05 | 1980-04-05 | Брянский Институт Транспортного Машиностроения | Piston oil ring |
| SU1116201A1 (en) * | 1983-05-17 | 1984-09-30 | Брянский Ордена "Знак Почета" Институт Транспортного Машиностроения | Oil-control piston ring |
| SU1372084A1 (en) * | 1986-08-05 | 1988-02-07 | Одесский Конструкторско-Технологический Институт По Поршневым Кольцам | Compound oil-control piston ring |
-
2011
- 2011-01-12 RU RU2011101087/06A patent/RU2447307C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR771002A (en) * | 1934-03-31 | 1934-09-28 | Scraper ring for internal combustion engine pistons | |
| SU726388A1 (en) * | 1976-03-05 | 1980-04-05 | Брянский Институт Транспортного Машиностроения | Piston oil ring |
| US4099730A (en) * | 1977-05-31 | 1978-07-11 | Questor Corporation | Piston ring construction |
| SU1116201A1 (en) * | 1983-05-17 | 1984-09-30 | Брянский Ордена "Знак Почета" Институт Транспортного Машиностроения | Oil-control piston ring |
| SU1372084A1 (en) * | 1986-08-05 | 1988-02-07 | Одесский Конструкторско-Технологический Институт По Поршневым Кольцам | Compound oil-control piston ring |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2499901C1 (en) * | 2012-04-27 | 2013-11-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Ice oil-scraper ring |
| RU2535514C1 (en) * | 2013-08-27 | 2014-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Oil wiper piston device for internal-combustion engine |
| RU2535599C1 (en) * | 2013-08-27 | 2014-12-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Ice piston seal oil scraper |
| RU2561787C1 (en) * | 2014-09-03 | 2015-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Ice oil piston device |
| RU2727816C2 (en) * | 2016-06-01 | 2020-07-24 | Федераль-Могуль Буршейд Гмбх | Two-component oil scraper ring with ribs exerting pressure on oil |
| RU2733146C2 (en) * | 2016-06-01 | 2020-09-29 | Федераль-Могуль Буршейд Гмбх | Compression oil control piston ring |
| RU2619001C1 (en) * | 2016-07-04 | 2017-05-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Oil-removing piston unit for internal-combustion engine |
| RU2625419C1 (en) * | 2016-07-18 | 2017-07-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Oil-removing piston unit for internal-combustion engine |
| RU2733910C2 (en) * | 2016-07-25 | 2020-10-08 | Федераль-Могуль Буршейд Гмбх | Single-component oil-control ring |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2447307C1 (en) | Ice piston scraper ring | |
| US10337615B2 (en) | Machine with reduced cylinder friction | |
| RU2614313C2 (en) | Piston ring with groove, which has periodically varying forms | |
| RU2458239C1 (en) | Ice piston scraper | |
| JP2013513769A (en) | Seal assembly for internal combustion engine | |
| RU2679067C1 (en) | Profiled compression piston ring | |
| JP6642256B2 (en) | piston | |
| RU2718653C2 (en) | Piston ring with reduced friction | |
| RU2447306C1 (en) | Ice piston seal | |
| JP6458327B2 (en) | Piston ring with grooves in the circumferential direction | |
| RU2499901C1 (en) | Ice oil-scraper ring | |
| JP6743131B2 (en) | Piston for internal combustion engine | |
| RU2535514C1 (en) | Oil wiper piston device for internal-combustion engine | |
| KR20190015237A (en) | TWO PART OIL CONTROL RING HAVING OIL PRESSURE EFFECT RIDGES WITH OIL PRESSURE RINGS | |
| CN106337737B (en) | Bearing interface with grooves to reduce friction | |
| RU2535599C1 (en) | Ice piston seal oil scraper | |
| US20170009887A1 (en) | Piston ring configured to reduce friction | |
| CN202900435U (en) | Automobile engine oil ring body | |
| RU2561787C1 (en) | Ice oil piston device | |
| RU2301364C2 (en) | Oil control device of cylinder-piston group | |
| US10502157B2 (en) | Machine with reduced cylinder friction | |
| JP6796956B2 (en) | Internal combustion engine piston | |
| RU100142U1 (en) | CYLINDER-PISTON INTERNAL COMBUSTION ENGINE GROUP | |
| RU184035U1 (en) | PISTON OF THE DIESEL ENGINE OF INTERNAL COMBUSTION | |
| RU2486360C2 (en) | Ice sleeve assembly gas seal |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170113 |