RU2534761C2 - Piston with fluid-drop groove - Google Patents
Piston with fluid-drop groove Download PDFInfo
- Publication number
- RU2534761C2 RU2534761C2 RU2010149094/06A RU2010149094A RU2534761C2 RU 2534761 C2 RU2534761 C2 RU 2534761C2 RU 2010149094/06 A RU2010149094/06 A RU 2010149094/06A RU 2010149094 A RU2010149094 A RU 2010149094A RU 2534761 C2 RU2534761 C2 RU 2534761C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piston
- fluid
- groove
- compression
- drop groove
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к энергетическому машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано в конструкции поршневых двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Известны конструктивные решения и разработки, решающие проблему повышения компрессии и снижения прорыва отработанных газов (ОГ) в картер двигателя. Чаще всего данная проблема решается через конструктивные разновидности компрессионных колец, различные канавки в поршне для сбора масла и снятия нагара со стенок цилиндра.The invention relates to power engineering, namely to engine building, and can be used in the construction of piston internal combustion engines (ICE). Structural solutions and developments are known that solve the problem of increasing compression and reducing the breakthrough of exhaust gases (exhaust) into the crankcase. Most often, this problem is solved through constructive varieties of compression rings, various grooves in the piston for collecting oil and removing carbon deposits from the cylinder walls.
Однако какими бы ни были по конструктивному решению формы кольца, прорыв ОГ в основной массе происходит через замки на кольцах и зазор между поршневой канавкой и кольцами. В силу этого наблюдается снижение давления в камере сгорания, рост содержания вредных веществ в ОГ и снижение мощности ДВС.However, whatever the design of the ring shape is, the exhaust gas breakthrough in the bulk occurs through the locks on the rings and the gap between the piston groove and the rings. Because of this, there is a decrease in pressure in the combustion chamber, an increase in the content of harmful substances in the exhaust gas, and a decrease in the power of the internal combustion engine.
Кроме того, решение рассматриваемой проблемы через совершенствование технологии изготовления (плотность прилегания колец, шероховатость внутренней поверхности цилиндровой гильзы и наружной поверхности поршня) особо не сказывается на снижении прорыва газа. Попытки повлиять на повышение компрессии через конструкции поршня (бочкообразность, конусность, понижение диаметра в головке поршня) не приводят к желаемым результатам.In addition, the solution of the problem under consideration through the improvement of manufacturing technology (the tightness of the rings, the roughness of the inner surface of the cylinder liner and the outer surface of the piston) does not particularly affect the reduction of gas breakthrough. Attempts to influence the increase of compression through the piston design (barrel-shaped, taper, lowering the diameter in the piston head) do not lead to the desired results.
Ближайший прототип поршня с L-образным сечением кольца для дизеля (3) может обеспечить повышение компрессии и снижение прорыва отработанных газов в картер двигателя. Осуществляется это за счет увеличения силы прижатия кольца к стенкам цилиндра отработанными газами, поступающими на поверхность L-образного сечения кольца.The closest prototype piston with an L-shaped cross-section of a ring for a diesel engine (3) can provide increased compression and reduced breakthrough of exhaust gases into the crankcase. This is accomplished by increasing the force of pressing the ring to the cylinder walls by the exhaust gases entering the surface of the L-shaped section of the ring.
Однако такое решение проблемы имеет ряд существенных недостатков:However, this solution to the problem has a number of significant drawbacks:
1) повышенный неравномерный износ кольца и цилиндровой гильзы по периметрам за счет различной степени распирания кольца (утечка газа через замок);1) increased uneven wear of the ring and cylinder liner around the perimeters due to the varying degree of bursting of the ring (gas leak through the lock);
2) повышенное снятие нагара со стенок цилиндра и, как следствие, преждевременное закоксовывание компрессионного кольца.2) increased removal of soot from the cylinder walls and, as a consequence, premature coking of the compression ring.
Целью предлагаемого изобретения является улучшение компрессионных качеств соединения поршень-гильза цилиндра, увеличение степени сжатия, улучшение сгорания топливо-воздушной смеси, снижение токсичности ОГ, повышение мощности ДВС.The aim of the invention is to improve the compression properties of the piston-cylinder liner connection, increase the compression ratio, improve the combustion of the fuel-air mixture, reduce the toxicity of the exhaust gas, increase the power of the internal combustion engine.
Для реализации намеченной цели ставилась задача противодействовать прорыву газа в картер двигателя с помощью воздушного затвора между огневым днищем и верхним компрессионным кольцом.To achieve the intended goal, the task was to counteract the breakthrough of gas into the crankcase with the help of an air shutter between the fire bottom and the upper compression ring.
Поставленная задача реализовалась за счет того, что поршень с канавкой согласно изобретению имеет на профиле боковой поверхности днища поршня каплевидную канавку, нарезанную на расстоянии 2-3 мм от огневого днища под углом 22° относительно оси поршня с общей длиной 12-13 мм и имеющую сферическое основание радиусом r = 1,5 мм.The task was achieved due to the fact that the piston with a groove according to the invention has a drop-shaped groove on the profile of the side surface of the piston bottom, cut at a distance of 2-3 mm from the firing bottom at an angle of 22 ° relative to the axis of the piston with a total length of 12-13 mm and having a spherical base with a radius of r = 1.5 mm.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показана конструкция поршня; на фиг.2 - движение газа по кольцевому дросселю в пределах нарезанной канавки; на фиг.3 - макет поршня; на фиг.4 - мундштук для визуализации картины течения дыма.The invention is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows the design of the piston; figure 2 - the movement of gas along the annular throttle within the chopped grooves; figure 3 - layout of the piston; figure 4 - mouthpiece for visualizing the pattern of the flow of smoke.
Конструкция работает следующим образом.The design works as follows.
После сгорания топлива отработанный газ под давлением 7,4-7,76 МПа течет в начальный момент между огневым днищем поршня и головкой цилиндра, а далее направляется в кольцевой дроссель, образованный стенками цилиндра и поршня.After fuel combustion, the exhaust gas at a pressure of 7.4-7.76 MPa flows at the initial moment between the piston crown and the cylinder head, and then goes to the annular throttle formed by the walls of the cylinder and piston.
Газ, протекаемый по кольцевому дросселю в пределах нарезанной канавки, имеет сложную форму течения. В начале тока и конце истока течение газа имеет турбулентный характер, а в промежутке ламинарный, фиг.2. Визуализация физической картины течения газа производилась методом дымового туннеля, который заключается в том, что в исследуемый кольцевой дроссель вводился дым, который делает течение видимым в проходящем свете. Для этого был изготовлен макет, состоящий из поршня 2 (фиг.3), выполненный из алюминиевого сплава АК4 со всеми размерами и технологическими требованиями, которые к нему предъявляются в соответствии с отраслевой инструкцией 2452018И по эксплуатации дизеля типа 4 ч 8,5/11-9,5/11, а также цилиндровой гильзы 3, изготовленной из оргстекла. Воздух с помощью насоса закачивался в отверстие крышки 1, имитирующей головку цилиндра.Gas flowing through an annular throttle within a cut groove has a complex flow shape. At the beginning of the current and the end of the source, the gas flow has a turbulent character, and in the gap is laminar, FIG. 2. The physical picture of the gas flow was visualized by the smoke tunnel method, which consists in introducing smoke into the ring throttle under study, which makes the flow visible in transmitted light. For this, a mock-up consisting of a piston 2 (Fig. 3) was made, made of AK4 aluminum alloy with all sizes and technological requirements that are presented to it in accordance with industry instruction 2452018I for operating a 4-hour diesel engine 8.5 / 11- 9.5 / 11, as well as a
Используемый способ визуализации не показал четкой картины течения дыма. По этой причине был изготовлен специальный мундштук (фиг.4). Корпус 4 мундштука был изготовлен из стали, а его крышка 5 выполнена из оргстекла. Обе детали были склеены между собой с зазором 0,1 мм, образуя, таким образом, дроссельный канал 3.The imaging method used did not show a clear picture of the flow of smoke. For this reason, a special mouthpiece was made (figure 4). The
Из картины характера протекания газа видно, что после течения по дроссельной каналу мундштука он поступает в каплевидную канавку. Далее в нижней части канавки идет его турбулизация с последующим частичным возвратом струи.From the picture of the nature of the gas flow, it can be seen that after the mouthpiece flows through the throttle channel, it enters the tear-shaped groove. Further in the lower part of the groove is its turbulization with subsequent partial return of the jet.
Таким образом, каплевидная канавка создает так называемый «воздушный затвор», препятствующий движению воздушного потока через лабиринты компрессионных колец.Thus, the teardrop-shaped groove creates the so-called "air lock", which prevents the movement of air flow through the labyrinths of compression rings.
Воздух, подаваемый через трубку 2, поступает в дроссельный канал 3 и в нижней части каплевидной канавки турбулизуется, образуя воздушный затвор, обеспечивая тем самым выход воздуха 1 в большем объеме в атмосферу.The air supplied through the
При обратном ходе поршня каплевидная канавка работает по тому же принципу, захватывая воздушную массу и поднимая ее с более высоким по сравнению серийным поршнем давлением.During the reverse stroke of the piston, the teardrop groove works according to the same principle, capturing the air mass and raising it with a higher pressure than the serial piston.
Как показывает патентное исследование и производственная практика, предлагаемое нами решение вопроса снижения прорыва газа через изменение конструкции поршня наиболее оптимально и не имеет аналогов в мировой практике. По данным наших натурных испытаний поршень с каплевидной канавкой по сравнению с серийным показал увеличение степени сжатия с ε - 17 для серийного поршня до ε - 17,8 для опытного; удельный расход топлива для серийного поршня при 100% Pe 248 г/кВт·ч (182 г/л.с.·ч), для опытного 245 г/кВт·ч (180,5 г/л.с.·ч). Проверка выхлопных газов на дымность по ГОСТ 24.028-80 показала следующие значения по дымности:As patent research and manufacturing practice shows, our proposed solution to the problem of reducing gas breakthrough through a change in piston design is most optimal and has no analogues in world practice. According to our field tests, a drop-grooved piston compared to the serial one showed an increase in compression ratio from ε - 17 for a serial piston to ε - 17.8 for an experienced one; specific fuel consumption for a serial piston at 100% P e 248 g / kW · h (182 g / hp · h), for a pilot 245 g / kW · h (180.5 g / hp · h) . Checking exhaust gases for smoke according to GOST 24.028-80 showed the following values for smoke:
- для серийного двигателя
- для разработанного
К недостаткам рассмотренного конструктивного решения можно отнести небольшое отложение нагара в нижней части каплевидной канавки, однако при соблюдении правил эксплуатации оно не превысит ресурса до первой переборки.The disadvantages of the considered design solution include a small deposits of soot in the lower part of the teardrop groove, however, subject to operating rules, it will not exceed the resource until the first bulkhead.
ЛитератураLiterature
1. Поршень с дополнительной воздухо-накапительной камерой для ДВС, работающего на бензине.1. A piston with an additional air-accumulating chamber for an internal combustion engine running on gasoline.
Патент 4592318, США. Заявл. 23.09.83, №535336, опубл. 306.86. МКИ F02B 17/00.US Patent 4,592,318. Claim 09/23/83, No. 535336, publ. 306.86. MKI F02B 17/00.
2. Поршень дизеля.2. The piston of the diesel engine.
Заявка 61 - 1900153, Япония. Заявл. 19.02.85, №60 - 29337, опубл. 23.08.86. МКИ F02F 3/28, F02B 23/00.Application 61-1900153, Japan. Claim 02/19/85, No. 60 - 29337, publ. 08/23/86. MKI F02F 3/28, F02B 23/00.
3. Поршень с камерой сгорания в днище и верхним кольцом L-образного сечения для дизеля.3. A piston with a combustion chamber in the bottom and an upper ring of an L-shaped section for a diesel engine.
Development of headland ring and piston for a four - stroke direct injection diesel engine Me Lean Douglas H., Bremfoerder Fred W., Hamelink Joseph C. «Diesel Engine Components: Power Cylinders and Pistons. Int. Congr. and Expo., Detroit Mich., Febr. 24-28, 1986». Warrendale, Pa, 1986, 41-48 (англ.).Development of headland ring and piston for a four - stroke direct injection diesel engine Me Lean Douglas H., Bremfoerder Fred W., Hamelink Joseph C. “Diesel Engine Components: Power Cylinders and Pistons. Int. Congr. and Expo., Detroit Mich., Febr. 24-28, 1986. " Warrendale, Pa, 1986, 41-48.
4. Обзорная информация. Конструирование и эксплуатация оборудования. Серия 4 - Двигатели внутреннего сгорания; Серия 5 - Зарубежные конструкции поршневых колец ДВС. М., 1986.4. Overview information. Design and operation of equipment. Series 4 - Internal combustion engines; Series 5 - Foreign design of the internal combustion engine piston rings. M., 1986.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010149094/06A RU2534761C2 (en) | 2010-11-30 | 2010-11-30 | Piston with fluid-drop groove |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010149094/06A RU2534761C2 (en) | 2010-11-30 | 2010-11-30 | Piston with fluid-drop groove |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010149094A RU2010149094A (en) | 2013-07-10 |
RU2534761C2 true RU2534761C2 (en) | 2014-12-10 |
Family
ID=48787153
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010149094/06A RU2534761C2 (en) | 2010-11-30 | 2010-11-30 | Piston with fluid-drop groove |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2534761C2 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU987142A1 (en) * | 1981-11-20 | 1983-01-07 | Уфимский авиационный институт им.Орджоникидзе | I.c.engine piston |
DE10209168B4 (en) * | 2002-03-01 | 2004-06-03 | Ks Kolbenschmidt Gmbh | Steel piston with cooling channel |
US8020530B2 (en) * | 2007-06-15 | 2011-09-20 | Federal-Mogul Corporation | Piston and internal combustion engine therewith and method of constructing the piston |
-
2010
- 2010-11-30 RU RU2010149094/06A patent/RU2534761C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU987142A1 (en) * | 1981-11-20 | 1983-01-07 | Уфимский авиационный институт им.Орджоникидзе | I.c.engine piston |
DE10209168B4 (en) * | 2002-03-01 | 2004-06-03 | Ks Kolbenschmidt Gmbh | Steel piston with cooling channel |
US8020530B2 (en) * | 2007-06-15 | 2011-09-20 | Federal-Mogul Corporation | Piston and internal combustion engine therewith and method of constructing the piston |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010149094A (en) | 2013-07-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20100012071A1 (en) | Sliding valve aspiration system | |
EP1664501B1 (en) | Internal combustion engine and method of enhancing engine performance | |
US20140000549A1 (en) | Compression ring for an engine | |
RU2534761C2 (en) | Piston with fluid-drop groove | |
US9194327B2 (en) | Cylinder liner with slots | |
CN101403347A (en) | Piston skirt oil retention for an internal combustion engine | |
CN108260358B (en) | Engine piston with grooved top land | |
US10359112B2 (en) | Piston ring set for internal combustion engine and system and method thereof | |
CN110529232B (en) | Intake device for internal combustion engine | |
CA2558668C (en) | Apparatus with piston having upper piston extensions | |
JP2019190513A (en) | piston ring | |
FI128417B (en) | Cylinder liner with slots | |
US11067032B2 (en) | Piston | |
US20160084193A1 (en) | Cylinder liner having flange with annular groove | |
US10989138B2 (en) | Internal combustion engine | |
US10526953B2 (en) | Internal combustion engine | |
FR2912465B1 (en) | INTERNAL COMBUSTION ENGINE SUPPLIED BY A POOR HOMOGENEOUS GAS MIXTURE. | |
US20050224026A1 (en) | Rotary mechanical field assembly | |
JP2014020303A (en) | Piston and piston ring for internal combustion engine | |
KR100189719B1 (en) | Cylinder liner for exhausting the uncombusted hydrocarbon | |
US20180283265A1 (en) | Internal combustion engine | |
RU2299337C1 (en) | Combustion chamber of piston engine | |
JP2004132322A (en) | Reciprocating engine | |
JP3235746B2 (en) | Lubrication structure and lubrication method for two-cycle in-cylinder fuel injection engine | |
RU116185U1 (en) | CYLINDER-PISTON INTERNAL COMBUSTION ENGINE GROUP |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20141024 |